Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Развитие дистанционного тепловизионного метода при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Развитие дистанционного тепловизионного метода при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем"

У04615000

па привил рукописи

Кокутин Сергей Николаевич

РАЗВИТИЕ ДИСТАНЦИОННОГО ТЕПЛОВИЗИОННОГО МЕТОДА ПРИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ СИСТЕМ

Специальность: 25.00.36 - «Геоэкология (науки о Земле)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

- 2 "ЕК 2010

Екатеринбург - 2010

004615000

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель: доктор геолого-минерапогических наук,

доцент Каримов Камиль Мидхатович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

доцент Писецкий Владимир Борисович

кандидат геолого-минералогических наук Рябинин Виктор Федорович

Ведущая организация: ФГУП «Центральный научно-

исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых», г. Казань

Защита состоится « 2 » декабря 2010 г. в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева 30, корпус 1П, ауд. 3326.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан « 1 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ЩЛл^^-у А.Б. Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Охрана окружающей среды в различных регионах России связана с решением двух основных задач - оперативного получения информации и применения эффективных способов изучения природных и техногенных систем. С этой целью созданы и используются разнообразные мониторинговые комплексы, которые основываются на наземных и дистанционных методах в решении экологических задач. Каждый из этих методов обладает достоинствами и недостатками, которые связаны с вопросами экономичности и целесообразности применения.

Неоспоримым преимуществом при исследованиях природных компонентов окружающей среды и техногенных объектов обладают современные аэрокосмические технологии, и в их числе дистанционное тепловизионное зондирование Земли (ДТЗЗ), которое может применяться для решения геологических, экологических и техногенных задач. Сущность метода заключается в получении снимков в тепловом инфракрасном (ИК) диапазоне с космических и авиационных носителей, обработке изображений и представлении их в виде моделей плотности потока теплового излучения.

На локальном и детальном уровнях экологического мониторинга необходимо внедрение современных видов носителей с тепловизорами, имеющими улучшенные пространственные и температурные характеристики, с целью создания более информативной, многоцелевой и экономически целесообразной технологии авиационного зондирования. В этой связи для широкого использования ДТЗЗ в решении геоэкологических задач предусматривается совершенствование многоуровневой методики тепловизионной съемки с использованием возможностей различных носителей, развитие способов обработки и дешифрирования данных, создание нового информационного продукта на основе интерпретации и графического представления материала, что определяет актуальность работы.

Цель работы и задачи исследования. Основной целью исследования является развитие методик съемки и интерпретации данных дистанционного

тепловизионного зондирования при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем.

Цель достигнута решением следующих задач: совершенствование методики многоуровневой авиационной тепловой съемки в различных природных и техногенных условиях; развитие эвристического способа обработки снимков путем построения объемной модели потока теплового излучения, применения нового подхода к истолкованию и графическому представлению тепловизионных материалов; создание эффективного способа интерпретации космических тепловизионных данных при исследовании экологического состояния растительности и природных ландшафтных систем в местах интенсивной разработки нефтяных и газовых месторождений; оценка' возможностей тепловизионной съемки при геоэкологическом изучении среды в городских условиях и при эксплуатации магистральных нефтепроводов.

Научные результаты и их новизна

1. В процессе тематических исследований создан авиационный тепловизионный измерительный комплекс на базе вертолета и теплового дирижабля GEFA-FLUG AS-105GD, современной регистрирующей аппаратуры NEC Thermo Tracer ТН9260 высокого пространственного разрешения. По результатам многочисленных экспериментальных работ в различных регионах России разработан технический регламент авиационной съемки.

2. Предлагается новая методика многоуровневого зондирования геологической среды с использованием тематической обработки снимков в тепловом инфракрасном диапазоне с космических и авиационных носителей для получения непрерывной картины распределения эндогенного потока теплового излучения Земли.

3. На базе эвристического подхода к решению обратной задачи дистанционного зондирования разработана методика построения объемной геотермической модели теплового излучения среды и способы ее

интерпретации для решения геоэкологических и техногенных задач. Использование апробированной методики открывает большие возможности для эффективного изучения состояния нефтепроводов, загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами на суше и море, экологического состояния труднодоступных регионов.

4. Разработан новый способ оценки экологического состояния среды, основанный на комплексном анализе индекса «стресса» растительности и глубинного строения теплового поля Земли, использующий разновременные космические снимки в расширенном диапазоне длин волн от видимого спектра до дальнего инфракрасного.

Фактическая основа работы. Диссертация выполнена в период обучения в заочной аспирантуре с использованием материалов компании «ТРАНС-СЕРВИС» (г. Кириши) в рамках научно-практических исследований по изучению экологического загрязнения окружающей среды в городах Санкт-Петербург, Ульяновск, Туапсе, а также на территории Западной Сибири, Пермского края, Республик Дагестан и Татарстан. В основу работы положены материалы многолетних исследований с применением авиационной съемки регионов России, проводимых при непосредственном участии автора в качестве одного из основных исполнителей. Полученные результаты нашли широкое применение в производственной деятельности многих компаний.

Практическое значение работы. Разработанная методика многоуровневого тепловизионного зондирования Земли и интерпретации данных позволяет осуществлять оперативный мониторинг экологической обстановки и оценку состояния техногенных объектов. Результаты дешифрирования снимков ДТЗЗ, описывающие глубинное строение геологической среды, являются незаменимым источником информации при выявлении потенциально опасных мест. Преимуществами предлагаемой методики является информативность данных и высокая производительность работ, возможность изучения и анализа труднодоступных районов,

относительная дешевизна при исследовании больших территорий, абсолютная экологическая чистота.

Защищаемые положения

1. Эффективность дистанционного тепловизионного зондирования Земли при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем достигается измерительным комплексом высокого разрешения, разновысотной аэро космической съемкой, эвристическим способом обработки снимков с построением объемной модели плотности потока теплового излучения и блоково-разломных структур.

2. Предложенный метод оценки экологического состояния в местах интенсивной разработки углеводородов основан на извлечении комплексной информации о пространственной и временной динамике нормализованного индекса «стресса» растительности в увязке с глубинным строением геологической среды.

3. Методика космической и авиационной тепловизионной съемки при изучении экологического состояния окружающей среды в процессе эксплуатации магистральных нефтепроводов, загрязнения нефтепродуктами в городах и акваториях позволила выявить аномальные участки теплового поля, установить местоположение источников загрязнения, путей миграции и концентрации вредных веществ.

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 11 статей, оформлено две заявки на патент. Издано три статьи в журналах из Перечня ВАК («Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений», «Георесурсы»).

Основные результаты работы обсуждались на конференциях: «Повышение нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки нефтяных месторождений и комплексное освоение высоковязких нефтей и природных битумов» (Казань, 2007), «Изменяющаяся геологическая среда: пространственно-временные взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов» (Казань, 2007), «Problems ofGeocosmos: 7th International

Conference» (Санкт-Петербург, 2008), «Актуальные проблемы поздней стадии освоения нефтегазодобывающих регионов» (Казань, 2008), «Современные вопросы природопользования: агропромышленный комплекс и лесное хозяйство» (Казань, 2008), «Аэрокосмические технологии в нефтегазовом комплексе» (Москва, 2009), «Инновационные технологии в геологии и разработке углеводородов» (Казань, 2009).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения; общий объем работы 137 страниц текста, включая 54 рисунка, 4 таблицы и 123 библиографических наименования.

Работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук K.M. Каримова, которому автор выражает глубокую признательность. Автор считает своим долгом искренне поблагодарить генерального директора В.Н. Соколова и своих коллег из компании «ТРАНС-СЕРВИС» за поддержку и внимание при выполнении работы.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены сведения об использовании и апробации результатов работы, о структуре диссертации.

В разделе 1 «Основные направления развития дистанционной тепловизионной съемки при изучении природной среди» приведены общие сведения о физических основах тепловой ИК съемки, космических («Landsat», «Terra» и «Aqua») и авиационных тепловизионных системах наблюдений в различных спектрах оптического излучения. Показано, что при современном развитии метода остаются нерешенными многие технические и методические вопросы аэрокосмической съемки и обработки материала, основанные на пространственном представлении теплового поля (ТП) и установлении связи с геологическими средами.

Многоуровневая аэрокосмическая тепловизионная съемка позволяет получать результаты в глобальном (AVHRR, MODIS), региональном (ТМ,

ЕТМ+, ASTER) и детальном масштабах. Выполненный обзор космических систем наблюдений показал, что для решения экологических задач наиболее информативными являются спутники серии «Landsat», обладающие большой обзорностью, высокой проникающей способностью, широким спектральным диапазоном. Авиационные системы тепловой ИК съемки относят к наиболее эффективным средствам для детального и оперативного мониторинга среды.

Установлено, что перед тематической обработкой аэрокосмических данных необходимо проводить отбор тепловизионных снимков на основе определенного набора критериев (масштаб исследований, оптимальное покрытие изучаемой территории кадрами, отсутствие облачности над участком, время съемки) и улучшение изображений (топографическая нормализация, синтезирование, удаление шумов), которые снижают влияние помех при выявлении эндогенного теплового поля Земли.

В разделе 2 «Совершенствование авиационной тепловизионной съемки» описываются авиационный тепловизионный комплекс высокого разрешения и технический регламент наблюдений.

Впервые созданный дирижабельный тепловизионный комплекс высокого разрешения (ДТК-ВР) предназначен для авиационной ИК диагностики природных и техногенных объектов, залегающих на небольшой глубине. В состав ДТК-ВР входят тепловой дирижабль GEFA-FLUG AS-105GD, высокочувствительный тепловизор NEC Thermo Tracer ТН9260, цифровая фотокамера CANON EOS 350D, система спутниковой навигации Garmin GPSMAP 496, бортовой вычислительный комплекс для управления и накопления информации. Комплекс тепловизионной съемки является мобильным и при необходимости легко устанавливается на вертолет.

Для проведения тепловой ИК диагностики природных и техногенных систем с применением ДТК-ВР выработан набор оптимальных требований к полетным и погодно-временным условиям. Параметры авиационной съемки, включающие в себя высоту и скорость полета носителя, интервал времени между кадрами, величину продольного перекрытия снимков, рассчитывают

с помощью специально созданных номограмм. Это снижает «смаз» изображения и повышает разрешающую способность многоуровневой тепловизионной съемки дирижабельным комплексом, в которой размер пикселя составляет 3-6 см при высоте полета 50-100 м. ДТК-ВР апробирован в различных условиях, и в настоящее время оформлена заявка на патент РФ.

В разделе 3 «Развитие методики обработки дистанционных тепловюионных снимков» сформулированы требования к снимкам, технология обработки многоспектральных космических и авиационных данных, алгоритм и методика построения моделей геотермического поля, виды графического представления результатов.

Получаемые тепловизионные изображения являются монохромными (черно-белыми) и представляются в виде матрицы числовых значений Дх^) для дальнейшей обработки, проводимой по следующей схеме: предварительная обработка космических и авиационных снимков; расчет объемной модели плотности потока теплового излучения среды; построение объемной модели блоково-разломных структур; построение горизонтальных и вертикальных разрезов, их дифференциальных трансформаций; геофизическая интерпретация материала.

Предварительная обработка космических тепловизионных изображений включает ряд типовых и специально разработанных процедур по переводу данных из исходного вида в стандартные форматы, радиометрической коррекции, топографической нормализации, составлению мозаик из нескольких снимков, синтезированию, устранению помех.

Обработка авиационных снимков включает: разбиение набора тепловых кадров (термограмм) на отдельные маршруты; анализ диапазона распределения значений интенсивности ТП для кадров в пределах одного маршрута; пакетное конвергирование выделенных блоков термограмм из внутреннего формата тепловизора в стандартные графические растровые файлы; составление сшивок из тепловизионных изображений в специализированных программах; обратное 1ЮВ-конвертирование

промежуточных псевдоцветных изображений с сохранением исходного динамического диапазона данных.

После процедуры получения стандартных растровых файлов следует географическая привязка тепловизионных изображений с использованием опорных точек на местности, топографических карт и космических снимков высокого разрешения. Для территорий с большим перепадом высот вводятся поправки на рельеф местности. Далее проводится устранение помех и подавление шумов, а по окончании - отбраковка фрагментов, полученных из одиночных снимков или сшивки изображений.

Для построения объемной модели плотности потока теплового излучения от геологической среды применяется эвристический подход решения обратной задачи. В качестве исходных данных для обработки используется изображение, представленное множеством значений ТП размерностью М*К, каждый элемент которого несет в себе информацию о собственной излучательной способности земной поверхности. Такое множество назовем слоем проникновения и обозначим ^(х,,^), и = 0, А',

( = 0,М, ] = 0, К, где п - номер слоя проникновения с координатами (и]). Все последующие слои получают из первого путем применения к нему функции: 5Л = , и), где - п-й слой; п) - функция, зависящая от исходного слоя и требуемой глубины.

Для получения значения ТП на любой заданной глубине наиболее эффективно использовать экспоненциальную фильтрацию:

и к

г

1

где ахп м И ауп -

а

а

к

— нормирующие коэффициенты;

г

и

2 ~Лп) ~ функция, задающая глубину и шаг дискретизации. Варьируя этой функцией, можно реализовать проникновение вглубь Земли с любым шагом между слоями. Изображение, обработанное методом экспоненциальной фильтрации, обладает следующими свойствами. При г—>0 получаем исходное изображение Б„(х, у) = Б^х, у). При х—>оо получаем однородное, усредненное

Основными достоинствами такого подхода является возможность построения объемной модели плотности потока теплового излучения на любой заданной глубине, с любым шагом между слоями, использование при моделировании всех пикселей снимка, что позволяет представить наиболее полную и непротиворечивую картину теплового поля.

При расчёте объёмной модели блоково-разломных структур использован алгоритм, предложенный В.Л. Онеговым. Области с относительно большими значениями элементов тепловизионного изображения выделяются путем увеличения амплитуды малоинтенсивных положительных аномалий. При этом сохраняют общий фон плотности потока теплового излучения геологической среды и используют максимизирующий фильтр, отклик которого характеризуется выражением:

где Ь,¡" - элемент и-го слоя модели блоково-разломных структур с координатами (г, у); тик- координаты элемента л; п - номер слоя элемента $"тк - элемент и-го слоя с координатами (т, к).

Технология дешифрирования карт-срезов и разрезов эндогенного ТП нацелена на селективное отображение: геодинамических блоков и граничных разрывов; внутренних тепловых неоднородностей; зон сжатия, растяжения и разуплотнения пород, в состав которых входят зоны флюидоперетоков и флюидонакопления. В результате локализуются места повышенного экологического риска (разломы, оползни, места подтоплений), техногенных

М К

по всем пикселям изображение

нарушений подземных и наземных инженерных сооружений (водоводов, нефтепроводов, продуктопроводов) и многое другое.

Разработана методика изучения динамики природной среды на основе космической многоспектралыюй съемки. Предлагается новый индикатор состояния природно-ландшафтных систем /Б (индекс «стресса» растительности). Он рассчитывается на основе трансформированного вегетационного индекса ТУ1 и радиационной температуры Тц (в градусах Цельсия) по данным спектральных диапазонов 0,63 - 0,69 мкм (3-й канал), 0,76 - 0,90 мкм (4-й канал) и 10,4 - 12,5 мкм (6-й канал) для разновременных космических снимков спутника «ЬапсЬаЬ).

Индекс определяется по формуле ¡б = ———, где ТУ! = г" +05100 х ТУ1 '

Индекс /5" является универсальным, интегральным индикатором водно-теплового стресса растительных ландшафтов. Этот индекс более эффективен, чем применение по отдельности его составляющих Тк и 7У/, так как максимально полно отражает основные признаки угнетенного состояния фитоценозов - понижение значений вегетационного индекса и повышение температуры. Он позволяет учесть наличие на снимке растительности с неполным покрытием и исключить влияние почвенного фона. Теоретический диапазон значений /5 лежит в пределах от 0 до 1, однако на практике максимальная величина не превышает 0,4. Повышенные величины индекса 1Б свидетельствуют о большей вероятности присутствия на исследуемой территории стрессового состояния растительности.

Диапазон значений индекса /£ для участков ландшафта при разных датах съемки «ЬапсЬа!» может существенно различаться, что обусловлено неодинаковыми температурными метеоусловиями и несовпадением фаз вегетации. В связи с этим используют нормализованный индекс «стресса», вычисляемый на основе линейной трансформации данных:

^ = ——+ где Ме - медиана; а - среднеквадратичное отклонение;

q - коэффициент, зависящий от ширины гистограммы значений индекса IS.

Диапазон изменения индекса ISN для ландшафтно-растительных систем находится в пределах от 0 до 1 (за исключением воды, техногенных объектов, открытых горных пород), а значение медианы нормализованной гистограммы располагается в районе 0,5. Путем подбора коэффициентов q учитывается различная дисперсия гистограмм IS, вызванная разнообразием растительных ландшафтов и изменчивостью их состояний. Оценка пространственных и временных изменений природной среды проводится путем интерпретации разностного показателя индекса «стресса» (АISN) в увязке с глубинным строением геологической среды.

Тестирование выполнено на загрязненных нефтью землях южной части Самотлорского месторождения путем построения карты ISN для снимка «Landsat-7» и сравнительного анализа с данными российского отделения Гринпис, которые характеризуют экологическую обстановку региона. Выявленные аномалии индекса ISN хорошо совпадают с нефтяными разливами. Пиксели, имеющие значения ISN от 0,55 до 0,75, соответствуют зонам старых нефтяных загрязнений. Величины ISN > 0,75 достаточно точно отражают новые нефтяные разливы. Корреляция результатов составляет 82%, а по свежим загрязнениям достигает 90%. Этим подтверждается высокая эффективность методики при оценке экологического состояния разрабатываемого месторождения углеводородов.

В разделе 4 «Исследование геоэкологического состояния природной среды на основе авиационного тепловизионного комплекса высокого разрешения» анализируются результаты детальных съемок магистрального нефтепровода «Грозный - Баку» протяженностью 56 км (Республика Дагестан) и акватории Финского залива г. Санкт-Петербурга.

Показана эффективность применения дистанционного тепловизионного метода при оперативной оценке технического состояния магистрального нефтепровода, включая достоверность установления мест утечек нефти, местоположения и глубины залегания трубопровода, картирование

гидрогеологического строения, оценку степени экологической опасности эксплуатации нефтепровода в результате тектонических деформаций и несанкционированных врезок. Проведенное обследование, несомненно, полезно с точки зрения устранения или предотвращения процессов, оказывающих вредное влияние на экологическое состояние среды. Детальная вертолетная съемка проводилась с разных высот полета (150, 300,600 и 1000 метров) с последующей обработкой 1700 тепловизионных снимков.

Области обводнения верхней части осадочного чехла проявляются в ТП холодными участками, приобретая различную форму в плане в зависимости от геодинамики их развития. Вытянутая линейная зона указывает на направление миграции флюидов, а сферическая - на область концентрации обводнения в геологической среде.

Области остаточного поверхностного накопления нефти (разливы) отражаются теплыми аномальными участками в ИК диапазоне. Они приобретают неправильные формы, охватывая значительную площадь. При пересчете поля на глубину имеет место резкое затухание тепловой аномалии, что указывает на приповерхностный разлив нефти.

В результате установлен ряд признаков проявления врезок в нефтепровод: повреждения грунта на видимом снимке; концентрическая тепловая аномалия над трубопроводом и линейная аномалия, проходящая под углом к нему; изменение характера теплового излучения в объемной модели и проявление аномальных разрывов среды на схеме блоково-разломных структур на глубине 0,5 -1,5 м.

Результаты подтверждены инструментальной наземной заверкой на местности состояния нефтепровода и экологии среды компанией ОАО «Черномортранснефть».

Проведено исследование и установлены места экологического загрязнения акватории Финского залива выпусками очищенных сточных вод объектов водоканала г. Санкт-Петербурга (Северная и Центральная станции аэрации). Несмотря на то, что рассеянный выпуск очищенных сточных вод в

залив производится на большом расстоянии от берега, тем не менее, наблюдается экологическое нарушение прибрежной части. В процессе тепловизионной авиационной съемки установлены зональные тепловые аномалии, которые разделяют акваторию на ряд областей, отличающихся по степени загрязнения донных отложений биогенными и химическими элементами. Для Северной станции зона максимума предельно допустимой концентрации вредных веществ составила площадь 0,58 км2, а средней загрязненности - 0,82 км2. В районе Центральной станции наибольшее нарушение естественной водной среды приходится на площадь 0,25 км2, а умеренный уровень изменчивости акватории залива - 0,46 км2. Съемкой достоверно установлено, что станции аэрации г. Санкт-Петербурга проводят очистку сточных вод с высокой эффективностью, так как не обнаружены признаки загрязнения акватории вдали от береговой линии.

В разделе 5 «Исследование геоэкологического состояния природной среды на основе космической съемки» рассмотрено применение технологии при оценке экологического состояния зоны отдыха «Винновская роща» г. Ульяновска и в местах интенсивной разработки Самотлорского и Федоровского нефтегазовых месторождений Западной Сибири.

При оценке экологического риска зоны отдыха «Винновская роща» г. Ульяновска установлены скрытые места загрязнения нефтепродуктами. По особенностям изменения ТП выполнено картирование блоково-разломных структур Волжско-Свияжского водораздела с глубокой (до 40 м) эрозионной палеодолиной неогенного времени. Установлены три потенциально возможные зоны распространения флюидов в реальных условиях, проведено ранжирование по степени вероятности их принадлежности к источникам загрязнения нефтепродуктами. По данным ДТЗЗ пробурены скважины на участках предполагаемого распространения флюидов в среде, с отбором проб и геохимическим анализом грунта и воды. Они подтвердили простирание зоны глубинной миграции нефтепродуктов от промышленных объектов Куйбышевской железной дороги, в которой содержание дизельного топлива

в пробах значительно превышало предельно допустимую концентрацию (до 55 ООО мг/л).

Решение экологической проблемы по ликвидации очага загрязнения на территории природного комплекса памятника природы «Винновская роща» г.Ульяновска состоит из следующих этапов: картирование контуров погребенной долины и кровли слабопроницаемой толщи в зоне аэрации, а также размеров нефтяной линзы; выявление утечек нефтепродуктов из хранилищ и подземных нефтепродуктопроводов промышленных объектов, расположенных в пределах развития погребенной долины и водосборной площади; разработка мероприятий по ликвидации очага загрязнения и реабилитации природной среды по результатам новых исследований.

Новизной экологического мониторинга в труднодоступных регионах с интенсивной разработкой нефтяных и газовых месторождений является совместное изучение спектральных характеристик дневной поверхности и глубинного строения осадочного чехла. Для подтверждения эффективности метода рассмотрены два участка Среднеобской нефтегазоносной провинции в составе южной части Самотлорского месторождения и восточной части Федоровского месторождения.

Наглядно показаны разные ситуации, при которых легкие углеводороды по зонам латеральной трещиноватости среды и крупным разломам устремляются к дневной поверхности за счет перепада давления. При этом изменяется состав флюидов, заполняющих трещины горных пород, и плотность потока теплового излучения среды. Это отражается на характере развития растений, так как растворенные углеводороды оказывают негативное воздействие на их корни. В результате выделено три степени изменчивости растительного покрова за счет отсутствия (нормальная), незначительного и сильного (аномальная) влияний эндогенного процесса. Там, где флюиды не «заражены» различными фракциями углеводородов, растительность находится в нормальном, неугнетенном состоянии. В тех местах, где наблюдается высокая корреляция аномального поведения

индекса /SN и выходов углеводородов, распространяющихся с глубин залегания продуктивных горизонтов до дневной поверхности, велика вероятность экологического нарушения природной среды.

Согласно полученным результатам исследований, становится очевидным, что в структуру построения геоинформационного обеспечения перечня нормативной картографической продукции, которая может быть привязана к электронному паспорту наблюдаемых объектов на разных этапах их экологического обследования, может входить комплексная система информации, получаемая по развиваемой технологии. Это позволит с единых позиций получать оперативные сведения на разных уровнях детализации информации в целом и отдельных участков исследуемой территории.

Целевыми задачами системы геоинформационного обеспечения экологического мониторинга являются: во-первых, определение фоновых параметров окружающей среды территории на момент начала разработки нефтегазовых месторождений (на региональном этапе исследований); во-вторых, оценка динамики изменения окружающей среды под воздействием создаваемых и эксплуатируемых объектов. Для этого могут быть использованы как архивные материалы космических съемок, позволяющие получать изображения различного пространственного разрешения, так и действующие системы спутниковых наблюдений.

В заключении приведены основные результаты работы.

1. Созданный тепловизионный дирижабельный комплекс высокого разрешения и методика авиационной съемки являются компонентами недорогой и мобильной технологии для оперативного экологического мониторинга природной среды.

2. Разработана и апробирована методика расчета объемной модели плотности потока теплового излучения геологической среды (эвристический подход к решению обратной задачи) для градиентных сред и техногенных объектов (трубопроводов) на основе тепловизионных снимков с космических

и авиационных носителей, позволяющая получать новую геоинформационную продукцию в природно-техногенной сфере.

3. Разработанная технология авиационного тепловизионного зондирования дает возможность проводить диагностику нефтепроводов, объемное картирование гидрогеологического строения среды и обнаружение нефтяных разливов. Результаты обследования магистрального нефтепровода «Грозный - Баку» подтверждают эффективность использования нового подхода в изучении экологического состояния среды.

4. Комплексное использование ДТЗЗ на основе космической и авиационной съемок позволяет провести оперативную оценку экологического состояния геологической среды в городских условиях, которая подверглась техногенному воздействию в результате деятельности человека. Оценен экологический риск зоны отдыха «Винновская роща» г. Ульяновска, установлены зоны глубинной миграции и места загрязнения нефтепродуктами от промышленных объектов, которые подтверждены бурением скважин. Установлены места экологического загрязнения акватории Финского залива выпусками очищенных сточных вод объектов водоканала г. Санкт-Петербурга.

5. Разработана методика комплексного анализа многоспектральных данных космических снимков путем районирования состояния природно-ландшафтных систем по индексу «стресса» растительности (фитогеохимическая информация) и анализа глубинного строения геологической среды. Выполнен экологический мониторинг природной среды в труднодоступных местах интенсивной разработки нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири.

Основные публикации по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень ВАК:

1. Дистанционное тепловизионное зондирование Земли при решении геологических задач / K.M. Каримов, В.Л. Онегов, С.Н. Кокутин, В.Н. Соколов, В.Ф. Васев // Георесурсы. 2009. № 1(29). С. 38-42.

2. Авиационное тепловизионное зондирование геологической среды / K.M. Каримов, B.JI. Онегов, С.Н. Кокутин, В.Н. Соколов, JI.K. Каримова, В.Ф. Васев // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2009. № 5. С. 24-31.

3. Космическое тепловизионное зондирование континентального шельфа морей / K.M. Каримов, В.Л. Онегов, С.Н. Кокутин, P.P. Назырова, В.Н. Соколов, Л.К. Каримова, В.Ф. Васев // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2010. № 2. С. 8-15.

Статьи, опубликованные в других изданиях:

4. Мухамедяров Р.Д., Кокутин С.Н. Возможность оценки зеленой биомассы сельскохозяйственных культур системой дистанционного зондирования в видимой и ближней инфракрасной областях спектра // Оптический журнал. 1999. Т. 66. № 4. С. 43-46.

5. Мухамедяров Р.Д., Кокутин С.Н. Алгоритмы оценки зеленой биомассы сельскохозяйственных посевов системами дистанционного зондирования // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 1999. № 2. С. 19-22.

6. Опыт создания и результаты эксплуатации многоспектрального сканирующего устройства в составе космического аппарата «Океан-О» / Р.Д. Мухамедяров, A.C. Глушков, A.C. Михайлов, Р.Ш. Хисамов, С.Е. Захаров, Н.И. Горбунов, A.M. Газизулин, С.Н. Кокутин // Оптический журнал. 2002. Т. 69. № 4. С. 31 -37.

7. Современные спектрорадиометры для мониторинга природно-техногенных систем с низкоорбитальных космических аппаратов /

Р.Д. Мухамедяров, Р.Ш. Хисамов, A.C. Глушков, Н.И. Горбунов, A.C. Михайлов, С.Н. Кокутин // Оптический журнал. 2002. Т. 69. № 12. С. 44-47.

8. Опыт использования космических многоспектральных данных аппаратуры МСУ-В для мониторинга растительных ресурсов Республики Татарстан / Р.Д. Мухамедяров, Н.И. Горбунов, С.Н. Кокутин, Д.И. Файзрахманов, А.Т. Сабиров // Вестник Казанского ГАУ. 2006. № 3. С. 5863.

9. Экологическая оценка эрозионных ландшафтов с использованием космических снимков / А.Т. Сабиров, И.Р. Галиуллин, С.Н Кокутин, Е.Р. Колесникова // Вестник Казанского ГАУ. 2007. № 1(5). С. 74-79.

10. Кокутин С.Н., Сабиров А.Т., Галиуллин И.Р. Применение космических снимков при оценке развития эрозии в природных ландшафтах Прикамья // Вестник Казанского ГАУ. 2008. № 1(7). С. 132-137.

11. Оценка экологического риска зоны отдыха «Винновская роща» г. Ульяновска по данным дистанционного зондирования Земли / K.M. Каримов, B.JI. Онегов, В.Н. Соколов, С.Н. Кокутин, В.В. Бердник, Е.П. Бондарович // Российский геофизический журнал. 2009. № 47-48. С. 109-114.

Подписано в печать 28.10.2010 г. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать на ризографе. Печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ •,2-ХЗ'

Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники издательства УГГУ

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30. Уральский государственный горный университет

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кокутин, Сергей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1. Основные направления развития дистанционной 9 тепловизионной съемки при изучении природной среды

1.1. Физические основы тепловизионной съемки

1.2. Обзор космических тепловизионных систем

1.2.1. Космические системы наблюдения

1.2.2. Требования к космическим снимкам

1.3. Современные авиационные системы наблюдения

2. Совершенствование авиационной тепловизионной съемки

2.1. Авиационный тепловизионный комплекс высокого 29 разрешения

2.2. Технический регламент авиационной съемки

2.2.1. Параметры съемки

2.2.2. Выбор погодно-временных условий

3. Развитие методики обработки дистанционных 42 тепловизионных снимков

3.1. Способ обработки тепловизионных снимков

3.1.1. Предварительная обработка космических снимков

3.1.2. Предварительная обработка авиационных снимков

•3.2. Алгоритм расчета теплового поля геологической среды и форма представления результатов

3.3. Методика изучения динамики природной среды на основе 61 космической многоспектральной съемки

4. Исследование геоэкологического состояния природной 76 среды на основе авиационного тепловизионного комплекса высокого разрешения

4.1 Изучение среды в зоне магистрального нефтепровода

4.1.1. Численное моделирование теплового поля от нефтепровода

4.1.2. Способы дешифрирования материалов тепловизионной 80 съемки

4.1.3. Влияние тектонических нарушений на нефтепровод

4.1.4. Результаты экологического обследования магистрального 86 нефтепровода «Грозный - Баку»

4.1.4.1. Проявление нефтепровода на глубине и поверхности Земли

4.1.4.2. Проявление разливов нефти и зон обводнения среды

4.1.4.3. Проявление врезок в нефтепровод и мест нарушения среды 90 4.2 Оценка экологического загрязнения акватории Финского залива г. Санкт-Петербурга

5. Исследование геоэкологического состояния природной среды на основе космической съемки

5.1. Оценка экологического риска зоны отдыха «Винновская 99 роща» г. Ульяновска

5.1.1. Особенности геологического строения Волжско-Свияжского 102 водораздела

5.1.2. Результаты интерпретации данных тепловизионного 104 зондирования

5.1.3. Рекомендации по снижению экологического загрязнения 111 нефтепродуктами

5.2. Оценка экологического состояния в местах интенсивной 113 разработки Самотлорского и Федоровского нефтегазовых месторождений

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Развитие дистанционного тепловизионного метода при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем"

Актуальность темы

Охрана окружающей среды в различных регионах России связана с решением двух основных задач — оперативного получения информации и применения эффективных способов изучения природных и техногенных систем. С этой целью созданы и используются разнообразные мониторинговые комплексы, которые основываются на наземных и дистанционных методах в решении экологических задач. Каждый из этих методов обладает достоинствами и недостатками, которые связаны с вопросами экономичности и целесообразности применения.

Неоспоримым преимуществом при исследованиях природных компонентов окружающей среды и техногенных объектов обладают современные аэрокосмические технологии, и в их числе дистанционное тепловизионное зондирование Земли (ДТЗЗ), которое может применяться для решения геологических, экологических и техногенных задач. Сущность метода заключается в получении снимков в тепловом инфракрасном (ИК) диапазоне с космических и авиационных носителей, обработке изображений и представлении их в виде моделей плотности потока «теплового* излучения.

На локальном и детальном уровнях экологического мониторинга необходимо внедрение современных видов носителей с тепловизорами, имеющими улучшенные пространственные и температурные характеристики, с целью создания более информативной, многоцелевой и экономически целесообразной технологии авиационного - зондирования. В этой связи для широкого использования ДТЗЗ в решении геоэкологических задач предусматривается совершенствование многоуровневой методики тепловизионной съемки с использованием возможностей различных носителей, развитие способов обработки и дешифрирования данных, создание нового информационного продукта на основе интерпретации и графического представления материала, что определяет актуальность работы.

Цель работы и задачи исследования

Основной целью исследования является развитие методик съемки и интерпретации данных дистанционного тепловизионного зондирования при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем.

Цель достигнута решением следующих задач: совершенствование методики многоуровневой авиационной тепловой съемки в различных природных и техногенных условиях; развитие эвристического способа обработки снимков путем построения объемной модели потока теплового излучения, применения нового подхода к истолкованию и графическому представлению тепловизионных материалов; создание эффективного способа интерпретации космических тепловизионных данных при исследовании экологического состояния растительности и природных ландшафтных систем в местах интенсивной разработки нефтяных и газовых месторождений; оценка возможностей тепловизионной съемки при геоэкологическом изучении среды в городских условиях и при эксплуатации магистральных нефтепроводов.

Научные результаты и их новизна

1. В процессе тематических исследований создан авиационный тепловизионный измерительный комплекс на базе вертолета и теплового дирижабля GEFA-FLUG. AS-105GD, . современной регистрирующей аппаратуры NEC Thermo Tracer ТН9260 высокого пространственного разрешения. По результатам многочисленных экспериментальных работ в различных регионах России разработан технический регламент авиационной съемки.

2. Предлагается новая методика многоуровневого зондирования, геологической среды с использованием тематической обработки снимков в тепловом инфракрасном диапазоне с космических и авиационных носителей для получения непрерывной картины распределения эндогенного потока теплового излучения Земли.

3. На базе эвристического подхода к решению обратной задачи дистанционного зондирования разработана методика построения объемной геотермической модели теплового излучения среды и способы ее интерпретации для решения геоэкологических и техногенных задач. Использование апробированной методики открывает большие возможности для эффективного изучения состояния нефтепроводов, загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами на суше и море, экологического состояния труднодоступных регионов.

4. Разработан новый способ оценки экологического состояния среды, основанный на комплексном использовании индекса «стресса» растительности и параметров глубинного строения теплового поля Земли, использующий разновременные космические снимки в расширенном диапазоне длин волн от видимого спектра до дальнего инфракрасного.

Фактическая основа работы

Диссертация выполнена в период обучения в заочной аспирантуре с использованием материалов компании «ТРАНС-СЕРВИС» (г. Кириши) .в рамках научно-практических исследований по изучению экологического загрязнения окружающей среды в городах Санкт-Петербург, Ульяновск, Туапсе, а также на территории Западной Сибири, Пермского края, Республик Дагестан и Татарстан. В основу работы положены материалы многолетних исследований с применением авиационной съемки регионов России, проводимых при непосредственном участии автора в качестве одного из основных исполнителей. Полученные результаты нашли широкое применение в производственной деятельности многих компаний.

Практическое значение работы

Разработанная методика многоуровневого тепловизионного зондирования Земли и интерпретации данных позволяет осуществлять оперативный мониторинг экологической обстановки и оценку состояния техногенных объектов. Результаты дешифрирования снимков ДТЗЗ, описывающие глубинное строение геологической среды, являются незаменимым источником информации при выявлении потенциально опасных мест. Преимуществами предлагаемой методики является информативность данных и высокая производительность работ, возможность изучения и анализа труднодоступных районов, относительная дешевизна при исследовании больших территорий, абсолютная экологическая чистота.

Защищаемые положения

1. Эффективность дистанционного тепловизионного зондирования Земли при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем достигается измерительным комплексом высокого разрешения, разновысотной .аэрокосмической съемкой, эвристическим способом обработки снимков с построением объемной модели плотности потока теплового излучения и блоково-разломных структур.

2. Предложенный метод оценки экологического состояния в местах интенсивной разработки углеводородов основан на извлечении комплексной информации о пространственной и временной динамике нормализованного индекса «стресса» растительности в увязке с глубинным строением геологической среды.

3. Методика космической и авиационной тепловизионной съемки при изучении экологического состояния окружающей среды в процессе эксплуатации магистральных нефтепроводов, загрязнения нефтепродуктами в городах и акваториях позволила выявить аномальные участки теплового поля, установить местоположение источников загрязнения, путей миграции и концентрации вредных веществ.

Апробация работы и публикации

По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 11 статей, оформлено две заявки на патент. Издано три статьи в журналах из Перечня ВАК («Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений», «Георесурсы»).

Основные результаты работы обсуждались на конференциях: «Повышение нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки нефтяных месторождений и комплексное освоение высоковязких нефтей и природных битумов» (Казань, 2007), «Изменяющаяся геологическая среда: пространственно-временные взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов» (Казань, 2007), «Problems of Geocosmos: 7th International Conference» (Санкт-Петербург, 2008), «Актуальные проблемы поздней стадии освоения нефтегазодобывающих регионов» (Казань, 2008), «Современные вопросы природопользования: агропромышленный комплекс и лесное хозяйство» (Казань, 2008), «Аэрокосмические технологии в нефтегазовом комплексе» (Москва, 2009), «Инновационные технологии в геологии и разработке углеводородов» (Казань, 2009).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения; общий объем работы 137 страниц текста, включая 54 рисунка, 4 таблицы и 123 библиографических наименования.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Кокутин, Сергей Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Современное развитие дистанционных методов при исследовании экологического состояния природных и техногенных объектов показывает, что до настоящего времени остаются нерешенными многие технические и методические аспекты аэрокосмической съемки и обработки материала, основанные на пространственном представлении теплового поля и установлении связи с геологическими средами.

Одним из таких методов является многоуровневая аэрокосмическая тепловизионная съемка. Выполненный обзор спутниковых систем наблюдений тепловых свойств земной поверхности показал, что наиболее информативными космическими средствами для решения экологических задач являются спутники серии «Landsat», позволяющие оперативно получать тепловые снимки большей части земной поверхности. Нами установлено, что перед тематической обработкой данных необходимо проводить отбор тепловизионных снимков на основе определенного набора критериев (масштаб исследований, оптимальное покрытие изучаемой территории кадрами, отсутствие облачности над участком, время съемки) и улучшение изображений (топографическая нормализация, синтезирование, удаление шумов), которые снижают влияние помех при выявлении внутреннего теплового поля Земли.

2. В работе показано, что вторым уровнем тепловой ИК съемки являются авиационные носители, из которых к наиболее эффективным средствам для оперативного мониторинга среды относятся вертолет и/или дирижабль. Созданный тепловизионный дирижабельный комплекс высокого разрешения ДТК-ВР и методика авиационной съемки на базе теплового дирижабля AS-105GD производства компании GEFA-FLUG GmbH (ФРГ) и камеры NEC Thermo Tracer ТН9260 производства компании NEC San-ei Instruments, Ltd (Япония) являются компонентами недорогой и мобильной технологии для оперативного экологического мониторинга среды.

Для проведения тепловой ИК диагностики природных и техногенных систем с применением ДТК-ВР выработан набор требований к полетным и погодно-временным условиям авиационных работ. Параметры авиационной съемки, включающие в себя высоту и скорость полета носителя, величины продольного и поперечного перекрытия снимков, рассчитываются с помощью специально созданных номограмм.

3. Разработан способ расчета объемной модели плотности потока теплового излучения геологической среды (с использованием эвристического подхода к решению обратной задачи) для градиентных сред и различных техногенных объектов (трубопроводов) на основе тепловизионных снимков с космических и авиационных носителей, позволяющий получать новую геоинформационную продукцию в природно-техногенной сфере. Технология дешифрирования карт-срезов и разрезов эндогенного термодинамического поля Земли нацелена на селективное отображение: геодинамических блоков и граничных разрывов, внутренних тепловых неоднородностей, зон сжатия, растяжения и разуплотнения пород, в состав которых входят зоны флюидоперетоков и флюидонакопления. В результате локализуются места повышенного экологического риска (разломы, оползни, места подтоплений), техногенных нарушений подземных и наземных инженерных сооружений (водоводов, нефтепроводов, продуктопроводов) и многое другое.

Используя разработанный математический метод дешифрирования снимков, можно с большой достоверностью и точностью воссоздать картину трехмерного строения геологической среды, определить местоположение и глубину аномальных участков, оценить степень экологического загрязнения окружающей среды.

4. Разработанная технология авиационного тепловизионного зондирования дает возможность проводить диагностику магистральных нефтепроводов, объемное картирование гидрогеологического строения среды и обнаружение нефтяных разливов. Описан системный подход по оперативной оценке технического состояния действующих трубопроводов, включая оценку геоэкологии при транспортировке нефти, картировании геодинамических активных зон среды. Для этого рекомендована технология регистрации теплового поля Земли на малых высотах вертолетным (дирижабельным) ИК комплексом высокого разрешения. В основе принципов дешифрирования материалов авиационной съемки положен расчет объемной модели геологической среды с выявлением локальных аномалий плотности потока теплового излучения.

Результаты обследования магистрального нефтепровода «Грозный -Баку» на практике подтверждают эффективность использования нового подхода к комплексному изучению технического состояния трубопровода и экологического состояния среды.

5. Комплексное использование ДТЗЗ на основе космической и авиационной съемок позволяет осуществлять диагностику экологического загрязнения среды в городских условиях. Проведена оперативная оценка экологического состояния геологической среды отдельных районов г. Ульяновска и г. Санкт-Петербурга, которые подверглись техногенному воздействию в результате деятельности человека.

При оценке экологического риска зоны отдыха «Винновская роща» г. Ульяновска установлены места загрязнения нефтепродуктами. По особенностям изменения теплового поля выполнено картирование блоково-разломной структуры Волжско-Свияжского водораздела, установлены три потенциально возможные зоны распространения флюидов в среде. Проведено ранжирование по степени вероятности их принадлежности к источникам загрязнения нефтепродуктами. Ряд' пробуренных скважин на участках предполагаемого распространения флюидов в среде, с отбором проб и геохимическим анализом грунта и воды, подтвердил простирание зоны глубинной миграции нефтепродуктов от промышленных объектов Куйбышевской железной дороги, в которой содержание дизельного топлива в пробах превышает предельно допустимую концентрацию (до 55 ООО мг/л).

Установлены места экологического загрязнения акватории Финского залива выпусками очищенных сточных вод объектов водоканала г. Санкт-Петербурга (Северная и Центральная станции аэрации). Несмотря на то, что рассеянный выпуск очищенных сточных вод в залив производится на большом расстоянии от берега, тем не менее наблюдается экологическое нарушение прибрежной части. В процессе тепловизионной авиационной съемки установлены зональные тепловые аномалии, которые разделяют акваторию на ряд областей, отличающихся по степени загрязнения донных отложений биогенными и химическими элементами.

6. Выполнен экологический мониторинг природной среды на примере ландшафтно-растительных систем Западной Сибири. Для повышения эффективности ДТЗЗ при решении экологических задач в местах интенсивной разработки нефтяных и газовых месторождений предлагается дополнить разработанную нами технологию тепловизионного изучения геологической среды путем расширения диапазона исследований в область видимого и ближнего ИК спектров. С этой целью разработан способ районирования растительности по совместному анализу индекса «стресса» и глубинного строения Земли. Применяя подход, основанный на цветовом картировании индекса «стресса», можно районировать площадь ландшафтно-растительной системы по ее состоянию и изменчивости. Это позволяет локализовывать и разделять разные источники загрязнения (глубинные и приповерхностные), так как латеральная миграция вредных веществ по водоносным горизонтам может занимать относительно большую площадь. Интегрируя данные глубинного строения геологической среды и фитогеохимическую информацию, получаемую через состояние растительного покрова, устанавливают ареалы просачивания природных углеводородов или их вынос в зонах разгрузки глубинных вод, и, как следствие, — оценивают техногенное воздействие человека на экосистему в труднодоступных районах с интенсивной разработкой нефтяных и газовых месторождений.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кокутин, Сергей Николаевич, Екатеринбург

1. Абалаков А.Д. Экологическая геология: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. 267 с.

2. Аковецкий В.Г. Аэрокосмический мониторинг месторождений нефти и газа: учеб. пособие. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. 454 с.

3. Алеев P.M., Овсянников В. А., Чепурский В.Н. Воздушная тепловизионная аппаратура для контроля нефтепродуктопроводов. М.: Недра, 1995. 160 с.

4. Алеев P.M., Овсянников В.А. Эффективность воздушной тепловизионной аппаратуры при обнаружении нефтяных загрязнений акваторий по их поляризационному контрасту // Оптический журнал. 1992. № 10. С. 18-20.

5. Алеев P.M. Оптико-электронные методы и средства контроля трубопроводов // Геоэкологическое обследование предприятий нефтяной промышленности: сб. науч. ст. / под ред. Ф.А. Шевнина и И.Н. Модина. М.: РУССО, 1999. С. 309-375.

6. Альбедо и угловые характеристики отражения подстилающей поверхности и облаков / Кондратьев К.Я., Биненко В.И., Дьяченко Л.Н. и др.; под ред. К.Я. Кондратьева. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 232 с.

7. Андросова Н.К. Геолого-экологические исследования и картографирование (Геоэкологическое картирование): учеб. пособие. М.: Изд-во РУДН, 2000. 98 с.

8. Астафьева Н.М, Раев М.Д., Шарков Е.А. Портрет Земли из космоса. Глобальное радиотепловое поле // Природа. 2006. № 9. С. 17—27.

9. Балабанов В.В., Гогохия В.В., Доброзраков А.Д. К выбору оптимальных интервалов приборов дистанционного зондирования для различения природных объектов по их спектральным характеристикам // Исслед. Земли из космоса. 1981. № 2. С.57-62.

10. Бугаенко И.О., Каршаков Е.В., Макаров В.В. Цифровая инфракрасная аэросъемка инженерных сооружений и земной поверхности // Геопрофи.2006. № 6. С. 47^9.

11. Валеев С.Г. Регрессионное моделирование при обработке данных. 2-е изд., перераб. и доп. Казань: ФЭН, 2001. 296 с.

12. Верба Г.Е., Понамарев П.А., Федоров С. В. Дирижабли и аэростатные комплексы. Современное состояние и перспективы // Полет. 2008. № 5. С. 45-50.

13. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука, 1984. 320 с.

14. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: Издательство А и Б, 1997. 296 с.

15. Голубев Г.Н. Геоэкология: учеб. для вузов. М.: ГЕОС, 1999. 338 с.

16. Гонин Г.Б. Космические съемки Земли. Д.: Недра, 1989. 256 с.

17. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений: пер. с англ. М.: Техносфера, 2005. 1072 с.

18. Горный В.И., Шилин Б.В., Ясинский Г.И. Тепловая аэрокосмическая съёмка. М.: Недра, 1993. 128 с.

19. Дистанционное зондирование: количественный подход / Дейвис Ш.М., Ландгребе Д.А., Филлипс Т.Л. и др.; под ред. Ф. Свейна и Ш. Дейвис: пер. с англ. М.: Недра, 1983. 415 с.

20. Драгунов А.А. Роль планетарной трещиноватости при формировании Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Казань: Новое знание, 2006. 136 с.

21. Елизаренко А.С., Соломатин В.А., Якушенков Ю.Г. Оптико-электронные системы в исследованиях природных ресурсов. М.: Недра, 1984. 216 с.

22. Жиленев М.Ю. Обзор применения мультиспектральных данных ДЗЗ и их комбинаций при цифровой обработке // Геоматика. 2009. № 3. С. 5664.

23. Зимин М.В., Чиркова Д.А. Методы оценки изменений состояния объектов во времени по данным космического мониторинга // Геопрофи. 2007. №2. С. 49-51.

24. Каримов K.M., Онегов В.Л., Кокутин С.Н., Соколов В.Н., Васев В.Ф. Дистанционное тепловизионное зондирование Земли при решении геологических задач // Георесурсы. 2009. № 1(29). С. 38-42.

25. Каримов K.M., Онегов В.Л., Кокутин С.Н., Соколов В.Н., Каримова Л.К., Васев В.Ф. Авиационное тепловизионное зондирование геологической среды // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2009. № 5. С. 24-31.

26. Карслоу У., Егер Д. Теплопроводность твердых тел: пер. с англ. М.: Наука, 1964. 487 с.

27. Кашкнн В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений: учеб. пособие. М.: Логос, 2001.264 с.

28. Киенко Ю.П., Савин Г.А. Анализ требований к параметрам космической информации // Исслед. Земли из космоса. 1990. № 2. С. 117—123.

29. Клещенко А.Д. Оценка состояния зерновых культур с применением дистанционных методов. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 192 с.

30. Кокутин С.Н, Сабиров А.Т., Галиуллин И.Р., Онегов В.Л. Применение космических снимков при оценке развития эрозии в природных ландшафтах Прикамья // Вестник Казанского ГАУ. 2008. № 1(7). С. 132— 137.

31. Кондратьев К.Я., Васильев О.Б., Иванов Г.А. Оптимальный выбор спектральных интервалов при изучении природных образований из космоса//Космические исследования. 1974. Т. 12. № 1. С.122—128.

32. Кондратьев К.Я., Федченко П.П. Спектральная отражательная способность и распознавание растительности. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.216 с.

33. Кондратьев К.Я., Козодеров В.В., Федченко П.П. Аэрокосмические исследования почв и растительности. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 176 с.

34. Контарович P.C., Бабаянц П.С., Блох Ю.И., Скловский С.А. Аэрогеофизические методы и технологии при изучении объектов нефтегазового комплекса // Технологии ТЭК. 2003. № 2. С. 19-27.

35. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: учеб. для вузов. М.: Изд-воМГУ, 1995.272 с.

36. Кочубей С.М., КобецН.И., ШадчинаТ.М. Спектральные свойства растений как основа методов дистанционной диагностики. Киев: Наукова думка, 1990. 136 с.

37. Кравцова В.И., Балдина Е.А. Цветовой синтез разновременных снимков как метод изучения динамики природных и хозяйственных объектов // Геодезия и картография. 2006. № 3. С. 37-54.

38. Криксунов JT.3. Справочник по основам ИК техники. М.: Советское радио, 1978. 400 с.

39. Криксунов JI.3. Падалко Г.А. Тепловизоры: справочник. Киев: Техника, 1987. 166 с.

40. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. Основы и методы дистанционных исследований в геологии: пер. с нем. М.: Мир, 1988. 343 с.

41. Кулижников A.M., Белозеров A.A. Неразрушающие георадарные методы в инженерных изысканиях // Геопрофи. 2004. № 5. С. 44-47.

42. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. 416 с.

43. Липаев А.А, Гуревич В.М., Липаев С.А. Тепловые свойства горных пород нефтяных месторождений Татарстана: справочник. Казань: КМО, 2001.205 с.

44. Липаев A.A., Хисамов P.C., Чуганов В.А. Теплофизика горных пород нефтяных месторождений. М.: Недра, 2003. 304 с.

45. Ллойд Дж. Системы тепловидения: пер. с англ. М.: Мир, 1978. 414 с.

46. Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др. Теплотехника. М.: Высш. шк., 2000. 671 с.

47. Материалы парламентских слушаний «О влиянии нефтегазовой промышленности на состояние окружающей среды». Комитет по Экологии Госдумы РФ. 5 декабря, 2000. 56 с.

48. Медведев Е.М., Данилин И.М., Мельников С.Р. Лазерная локация земли и леса: учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2006. 230 с.

49. Международный тектонический словарь / под ред. Дж. Денниса, Г. Муравски, К. Вебера. М.: Мир, 1982. 142 с.

50. Методы компьютерной обработки изображений / под. ред. В.А. Сойфера. 2-е изд., испр. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 784 с.

51. Михайлов С.И., Таргулян О.Ю. Нефтяные разливы — вид из космоса // ArcReview. 2001. № 2(7). Электронный ресурс. URL: http://www.dataplus.ru/Arcrev/Number17/6Oil.htm (дата обращения: 17.10.2010).

52. Мухамедяров Р.Д., Краснов Г.А., Горбунов Н.И. Результаты натурных съемок, полученных космической ИК-аппаратурой дистанционного зондирования, и рекомендации по их использованию // Оптический журнал. 1993. № 3. С.33-35.

53. Мухамедяров Р.Д., Кокутин С.Н. Возможность оценки зеленой биомассы сельскохозяйственных культур системой дистанционного зондирования в видимой и ближней инфракрасной областях спектра // Оптический журнал. 1999. Т. 66. № 4. С. 43-46.

54. Мухамедяров Р. Д., Кокутин С.Н. Алгоритмы оценки зеленой биомассы сельскохозяйственных посевов системами- дистанционного зондирования // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 1999. № 2. С. 19-22.

55. Мухамедяров Р.Д. Аэрокосмический мониторинг технического состояния подземных и наземных инженерных сооружений // Оптический журнал. 2002. Т. 69. № 4. С. 1Ъ-18.

56. Мухамедяров Р.Д., Терехов А .Я., Хисамов Р.Ш., Аманов Д.Х. и др. Вертолетные видеотепловизионные комплексы оперативного экологического мониторинга // Оптический журнал. 2002. Т. 69. № 4. С. 41-47.

57. Мухамедяров Р.Д., Хисамов Р.Ш., Глушков A.C., Горбунов Н.И., Михайлов A.C., Кокутин С.Н. Современные спектрорадиометры для мониторинга природно-техногенных систем с низкоорбитальныхкосмических аппаратов // Оптический журнал. 2002. Т. 69. № 12. С. 4447.

58. Никольский Д.Б. Области применения радиолокационных данных // Геоматика. 2008. № 1. С. 47-50.

59. Нильсон Т.А., Антон Я.А., Аплей В.Б. и др. Об оценке степени созревания зерновых культур дистанционными оптическими методами // Исслед. Земли из космоса. 1982. № 1. С. 41-47.

60. Овсянников В.А, Ситдиков Р.И., Хитров Г.Н. Влияние условий наблюдения наземных объектов на их эффективный тепловой контраст // Оптико-механическая промышленность. 1991. № 12. С. 24-26.

61. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды / В.И. Козинцев, В.М. Орлов, М.Л. Белов и др.; под ред. В.Н. Рождествина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 528 с.

62. Палцан И.Г., Банахевич Ю.В., Дрогелев A.B., Шлапак Л.С. Проблемы надежности газопроводов в сложных условиях // Диагностика — 2001: материалы XI международной деловой встречи, Тунис, апрель 2001 г. М, 2001. С. 186-190.

63. Петров С.Б., Смирнов А.П. Тенденции развития спектральной аэрокосмической аппаратуры для исследования и оперативного контроля окружающей среды // Оптический журнал. 2000. Т. 67. № 5. С. 82-93.

64. Писаревский В.М., Поляков В.А., Борщевский А.В. Диагностика технического состояния переходов газопроводов // Энергодиагностика и condition monitoring: материалы 2-й Международной конференции. М.: ИРЦ Газпром, 1999. Т. 4. Ч. 2. С. 51-58.

65. Рац М. В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1970. 164 с.

66. Рачкулик В.И., Ситникова М.В. Отражательные свойства и состояние растительного покрова. Д.: Гидрометеоиздат, 1981. 288 с.

67. Росс Ю.К., Егоров В.В. Методические вопросы аэрокосмического зондирования растительности в оптическом диапазоне длин волн // Исслед. Земли из космоса. 1983. № 2. С.58-64.

68. Сабиров А.Т., Галиуллин И.Р., Кокутин С.Н, Колесникова Е.Р. Экологическая оценка эрозионных ландшафтов с использованием космических снимков // Вестник Казанского ГАУ. 2007. № 1(5). С. 7479.

69. Садов А.В., Ревзон A.JI. Аэрокосмические методы в гидрогеологии и инженерной геологии. М.: Недра, 1979. 223 с.

70. Сафронов Ю.П., Андрианов Ю.Г. Инфракрасная техника и космос. М.: Советское радио, 1978. 248 с.

71. Серебряков В.Б. Применение космических данных в комплексе работ при поиске нефти и газа // Геоматика. 2009. № 1. С. 35-37.

72. Сонин Г.В. Теплофизические свойства почвогрунтов и температуры нейтрального слоя территории СНГ // Георесурсы. 2001. № 1(5) . С. 4144.

73. Статистика: курс лекций / Л.П. Харченко, В.Г. Доленкова, В.Г. Ионии и др.; под ред. В .Г. Ионина. М.: ИНФРА-М, 1998. 310 с.

74. Сурин В.Г., Попова Т.А., Шубина М.А., Антипов B.C. Спектральная диагностика геоботанических аномалий по стрессам растений по данным зондирования с ИСЗ Landsat-7 // Оптический журнал. 2005. Т. 72. № 8. С. 78-84.

75. Сурин В.Г., Шубина М.А. Мониторинг состояния природно-техногенных комплексов по космическим снимкам // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 4. С. 88-92.

76. Сухих В.И. Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве: учеб. для вузов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. 392 с.

77. Тектоника и геодинамика // Планета Земля: энциклоп. справочник. СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. 652 с.

78. Тепловая инфракрасная аэросъемка при решении задач экологического мониторинга и дистанционного контроля состояния нефте- и газопроводов Электронный ресурс. URL: http://geogk.ru/rus/teplo/gaz.shtml (дата обращения: 17.10.2010).

79. Толчельников Ю.С. Оптические свойства ландшафта. Л.: Наука, 1974. 252 с.

80. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология: учеб. для вузов. М: Геоинформмарк, 2002. 415 с.

81. Трофимов Д.М. Дистанционное зондирование: новые технологии — новые возможности поиска нефти и газа // Геоматика. 2009. № 1. С. 17— 24.

82. Трофимов Д.М., Евдокименков В.Н, Малышев В.В. Методика оценки перспектив нефтегазоносности структурных ловушек, выявленных или подготовленных к поисковому бурению, по космическим и геолого-геофизическим данным //Геоматика. 2009. № 1. С. 42-48.

83. Тутубалина О.В., Шипигина Е.А. Методика компьютерной классификации по нескольким космическим снимкам (на примере картографирования состояния растительного покрова для водосбора озера Имандра) // ArcReview. 2004. № 4(31). С. 10-11.

84. Успенский Г.Р., Асташкин A.A., Бобровничий А.И. Оценка предельных требований потребителей и физических ограничений в задачах исследования природных ресурсов Земли // Исслед. Земли из космоса. 1990. №2. С. 108-116.

85. Федченко П.П., Кондратьев К.Я. Спектральная отражательная способность некоторых почв. JL: Гидрометеоиздат, 1981. 232 с.

86. Хадсон Р. Инфракрасные системы: пер. с англ. М.: Мир, 1972. 530 с.

87. Харук В.И., Егоров В.В., Альшанский A.M. Индикация биологических параметров растительного покрова по данным спектральных измерений // Исслед. Земли из космоса. 1990. № 2. С. 60-65.

88. Хмелевской В.К. Геофизические методы исследования земной коры: учеб. пособие. Дубна: Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 1997. Кн. 1: Методы прикладной и скважинной геофизики. 227 с.

89. Христофорова H.H. Конвективные ячейки в мантии и тепловой поток // Георесурсы. 2001. № 1(5). С. 20-27.

90. Христофорова H.H., Христофорова A.B., Муслимов Р.Х. К вопросу о протяженности разуплотненных зон в кристаллическом фундаменте // Георесурсы. Казань, 2004. № 1(15) . С. 41^14.

91. Чандра A.M., Гош С.К. Дистанционное зондирование и географические информационные системы: пер. с англ. М.: Техносфера, 2008. 312 с.

92. Черепанов A.C., Дружинина Е.Г. Спектральные свойства растительности и вегетационные индексы // Геоматика. 2009. № 3. С. 28-32.

93. Чернин С. М., Коган А. В. Измерение температуры малых тел пирометрами излучения. М.: Энергия, 1980. 96 с.

94. Чимитдоржиев Т.Н., Ефременко В.В. Об использовании различных индексов вегетации в дистанционном зондировании экосистем // Исслед. Земли из космоса. 1998. № 3. С. 49-56.

95. Шилин Б.В. Тепловая аэросъемка при изучении природных ресурсов. JL: Гидрометеоиздат, 1980. 247 с.

96. Шорин С.Н. Теплопередача. М.: Высш. шк., 1964. 490 с.

97. Шухостанов В.К., Ведешин JI.A., Егоров В.В., Цыбанов А.Г. Оценка возможностей и перспектив космической инфракрасной диагностики техносферы//ArcReview. 2007. № 3(42). С. 23.

98. Элдерова М.А. Новые сервисы для прямого доступа к высокоточным данным с КА QuickBird и WorldView-1 // Геоматика. 2009. № 2. С. 100— 106.

99. Ш.Юдахин Ф.Н. Щукин Ю.К. Макаров В.И. Глубинное строение и современные геодинамические процессы в литосфере ВосточноЕвропейской платформы. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 299 с.

100. The ASTER User Handbook Электронный ресурс. URL: http://asterweb.jpl.nasa.gov/content/03data/04Documents/asteruserguide v2.pdf (дата обращения: 17.10.2010).

101. Chander G., Markham B.L. Revised Landsat-5 TM Radiometric Calibration Procedures, and Postcalibration Dynamic Ranges // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2003. № 41(11). P. 2674-2677.

102. Chander G., Markham B.L., Helder D.L. Summary of current radiometric calibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+, and EO-1 ALI sensors // Remote Sensing of Environment. 2009. Vol. 113. № 5. P. 893-903.

103. Clarke T.R. An empirical approach for detecting crop water stress using multispectral airborne sensors // Horticultural Technology. 1997. Vol. 7(1). January — March. P. 9-16.

104. Jackson R. D., Idso S.B., Reginato R.J., Pinter Jr. Canopy temperature as a crop water stress indicator // Water Resour. Res. 1981. Vol. 17. P. 11331138.

105. Jackson R. D., Huete A. R. Interpreting vegetation indices // Preventive Veterinary Medicine. 1991. Vol. 11. January-March. P. 185-200.

106. MODIS Products Table Электронный ресурс. URL: https://lpdaac.usgs.gov/lpdaac/products/modisproductstable (дата обращения: 17.10.2010).

107. Rouse J.W., Hass R.H., Schell J.A., Deering D.W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // Third ERTS Symposium Proceedings, NASA. Washington, DC. 1973. Vol. 1. P. 309-317.

108. Sabins, F.F. Jr. Remote sensing: Principles and interpretation. New York: W.H. Freeman & Co, 1987. 429 p.

109. The Landsat-7 Science Data User's Handbook Электронный ресурс. URL: http ://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook.html (дата обращения: 17.10.2010).

110. Tucker C. J. Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation // Remote Sens. Environ. 1979. Vol. 8. № 2. P. 127150.