Користење на сателитски податоци во геофизички методи
Развојот на технологијата за далечинско набљудување ги направи сателитските податоци еден од најважните извори на информации во различните студии за Земјата. Во геофизиката - науката што ги проучува физичките својства на Земјата и процесите што функционираат во неа - сателитските податоци отворија нови начини за набљудување на феномени од регионално до глобално ниво со широка покриеност, периодичност и релативно ефикасност. Додека геофизичките истражувања претходно во голема мера се потпираа на долготрајни и скапи теренски истражувања, сателитските податоци сега можат да послужат како додаток, па дури и како примарен водич во планирањето на истражувањата. Оваа статија дискутира за тоа како сателитските податоци се користат во геофизичките методи, видовите податоци што најчесто се користат и примери за нивна примена во истражувањето на ресурсите и ублажувањето на катастрофите.
Улогата на сателитските податоци во геофизиката
Општо земено, геофизичките методи имаат за цел да мапираат физички параметри како што се гравитациони полиња, магнетни полиња, електрични својства и површинска деформација. Сателитските податоци овозможуваат и индиректно и директно мерење на овие параметри бидејќи сателитските сензори се дизајнирани да ги фаќаат електромагнетните сигнали, промените во положбата на површината или варијациите во магнетните полиња.
Примарната предност на сателитските податоци е нивната широка покриеност и можностите за следење на времето на повторно набљудување. Ова е исклучително корисно за проучување на динамиката на Земјата, како што се поместувањата на тектонските плочи, промените во нивоата на подземните води, слегнувањето на земјиштето, па дури и промените во масата на поларниот мраз. Така, сателитите служат не само како „камери“ на Земјата, туку и како геофизички инструменти за мерење способни да ги забележат долгорочните аномалии и трендови.
Видови сателитски податоци релевантни за геофизиката
Употребата на сателитски податоци во геофизиката вклучува различни видови сензори, секој со различни функции и излезни податоци.
1. Мултиспектрални и хиперспектрални оптички слики
Оптичките сензори како што се Landsat, Sentinel-2 и WorldView ја снимаат сончевата светлина рефлектирана од површината на Земјата во повеќе спектрални опсези. Во геофизиката, мултиспектралните слики се користат за геоморфолошка интерпретација, мапирање на површинска литологија, идентификација на хидротермални промени и мапирање на геолошка структура како што се раседи и превиткувања преку анализа на линеаменти. Хиперспектралните податоци, од друга страна, имаат повисока спектрална резолуција, што им овозможува да идентификуваат специфични минерали врз основа на нивните спектрални карактеристики.
2. Синтетички радар за отвор (SAR)
SAR е активен сензор кој емитува микробранови и ги снима нивните рефлексии. Предноста на SAR е неговата способност да снима податоци дење и ноќе и да продира низ облаци, што го прави идеален за тропските региони. Во геофизиката, SAR често се користи за топографска анализа, идентификација на геолошка структура, мапирање на површински промени поради лизгање на земјиштето, ерупции или поплави, како и техниката InSAR (интерферометриски SAR), која може да детектира површинска деформација на милиметарска до сантиметарска скала.
3. Сателитска алтиметрија
Сателитските алтиметри ја мерат височината на површината на морето или копното со голема прецизност. Алтиметриските податоци се користат во морската геофизика за индиректно мапирање на варијациите во геоидот, океанските струи и формите на морското дно. Батиметриското мапирање базирано на алтиметрија е од суштинско значење за разбирање на тектонската структура на океанското дно поврзано со средноокеанските гребени, ровови и субдукциски зони.
4. Гравитациски сателит
Мисии како GRACE и GOCE мерат варијации во гравитационото поле на Земјата. Овие варијации се поврзани со распределбата на масата во рамките на Земјата и промените во масата на површината, како што се промените во резервите на подземните води, топењето на мразот или промените во масата поради големи земјотреси. Податоците од сателитската гравитација се користат за геодинамички студии, хидрологија и следење на регионалните промени на масата.
5. Сателитски магнетни податоци
Магнетните сателити ги мерат варијациите во магнетното поле на Земјата што потекнуваат од јадрото, кората и јоносферата на Земјата. Овие податоци се корисни за мапирање на структурата на кората, идентификување на зони на магнетни аномалии поврзани со магматски карпи и проучување на регионалната тектоника. Магнетните аномалии долго време се важни индикатори во истражувањето на одредени минерали, особено оние поврзани со минерализација во мафичните и ултрамафичните карпи.
Интеграција на сателитски податоци со конвенционални геофизички методи
Иако сателитските податоци се моќни, нивната употреба е генерално најефикасна кога се интегрира со конвенционални геофизички методи како што се сеизмички, геоелектрични, магнетни методи на земјата или гравитација на земјата. Сателитските податоци можат да помогнат во раните фази на истражување преку:
1. Определете ја зоната на проспект врз основа на структурата на површината и промените.
2. Идентификувајте ги тешко достапните области за да бидат теренските истражувања пофокусирани.
3. Обезбедете регионален контекст за толкување на локалните геофизички аномалии.
На пример, интерпретацијата на линеаментите од оптички или SAR слики може да ги води магнетните истражувања на земјата за да се утврдат главните структури на раседите. Слично на тоа, податоците од InSAR што ги покажуваат шемите на деформација можат да го водат инсталирањето на GPS станици или изборот на траектории на сеизмички истражувања за тектонски студии.
Вистинска примена во истражување и катастрофи
Минерални и геотермални истражувања
При истражувањето на минерали, мултиспектралните/хиперспектралните снимки можат да се користат за откривање на хидротермални промени, што укажува на системи за минерализација. Глинените минерали, железните оксиди и силициумот често покажуваат карактеристични спектрални потписи. Од друга страна, сателитските магнетни и гравитациски податоци помагаат да се разбере регионалната тектонска рамка што ги контролира патиштата на интрузија и минерализација на магмата.
За геотермалната енергија, структурите на раседите и фрактури служат како примарни патишта за циркулација на жешки флуиди. SAR и оптичките снимки можат да го мапираат вулканскиот порамн и морфологија, додека InSAR може да го следи надувувањето или дефлацијата на магматските тела, кои се индикатори за активноста на геотермалниот систем. Податоците за гравитација, исто така, имаат потенцијал да помогнат во идентификувањето на големи промени во масата на флуидот, иако нивното толкување бара претпазливост.
Ублажување на геолошки катастрофи
Употребата на сателитски податоци е особено истакната во следењето на катастрофи. InSAR е широко користен за мерење на деформации пред и по земјотреси, мапирање на поместувањата на раседите и следење на вулканските движења. Во случај на слегнување на земјиштето поради експлоатација на подземните води, InSAR може да обезбеди детални мапи на стапките на слегнување, овозможувајќи им на владите да дизајнираат политики за управување со водите и просторно планирање.
Лизгањето на земјиштето може да се следи и преку промени во земјишната покривка, градиенти на наклонот базиран на дигитален модел на елевација (DEM) и откривање на бавни деформации. Во крајбрежните области, алтиметријата и оптичките снимки помагаат во следењето на промените на брегот и динамиката на океанот поврзани со ризикот од абразија или цунами.
Тантанган дан Кетербатасан
И покрај своите предности, сателитските податоци имаат ограничувања. Прво, геофизичкото толкување на сателитските податоци е често индиректно, што бара модели и претпоставки. Второ, просторните и временските резолуции варираат помеѓу сателитите; не сите феномени можат да се забележат подеднакво добро. Трето, атмосферските нарушувања, густата вегетација или промените во влажноста на почвата можат да влијаат на квалитетот на одредени податоци, особено за оптичките сензори и некои радарски апликации. Понатаму, интегрирањето на повеќе извори на податоци бара соодветни можности за обработка и анализа, како во однос на софтверот, така и во однос на компетентноста на човечките ресурси.
Заклучок
Употребата на сателитски податоци во геофизичките методи значително го прошири опсегот на набљудување на Земјата. Од оптички снимки за геолошко мапирање на површината, SAR и InSAR за деформација и динамика на површината, до гравитациски и магнетни сателити за проучување на структурата и распределбата на масата, сите значително придонесуваат за истражување на ресурсите и ублажување на катастрофите. Во иднина, комбинацијата од сателитски податоци со висока резолуција, вештачка интелигенција за толкување и интеграција со теренски истражувања дополнително ќе ја зајакне улогата на далечинското набљудување како основа на модерната геофизичка анализа. Со правилна стратегија за користење, сателитските податоци не само што помагаат да се разбере Земјата, туку и поддржуваат побрзо и попрецизно донесување одлуки за безбедност и одржливост.
