Методы идентификации ледников с помощью спутников

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВО «КубГУ»)



		Кафедра геоинформатики



ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГЭК

Заведующий кафедрой

д-р геогр. наук, проф.

_________________ А.В. Погорелов

(подпись)	(инициалы, фамилия)

_____________________2017 г.





ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА



СПУТНИКОВЫЙ МОНИТОРИНГ ГОРНЫХ ЛЕДНИКОВ 

ГОР АЛЬПИЙСКОЙ СКЛАДЧАТОСТИ









Работу выполнил_______________________________________М.А. Рользинг

(подпись, дата)				(инициалы, фамилия)

Факультет							        	              географический

Направление		                05.03.03 «Картография и геоинформатика»

Научный руководитель,

проф., д-р геогр. наук__________________________________А.В. Погорелов

(подпись, дата)				(инициалы, фамилия)

Нормоконтролер,

доц., канд. геогр. наук_____________________________________А.Н. Пелина

(подпись, дата)				(инициалы, фамилия)



Краснодар 2017




СОДЕРЖАНИЕ



Введение		3

1 Обзор методик дешифрирования ледниковых поверхностей	4

1.1 Основные этапы картографо-аэрокосмических исследований высокогорных территорий на примере Приэльбрусья	7

1.2 	Опыт исследования ледников по данным ДЗЗ	15

1.3 	Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков Памира.	21

1.4 	Методы идентификации ледников с помощью спутников	24

2 Дешифрирование снимков Приэльбрусья	30

3 Создание 3D-модели горных ледников	40

Заключение		42

Список использованных источников	44

Приложение А Результаты работы министерства охраны окружающей среды КНР 	46


ВВЕДЕНИЕ

Основной целью выпускной квалификационной бакалаврской работы является разработка подходов для выполнения спутникового мониторинга горных ледников гор альпийской складчатости на основе данных ДДЗ и современных ГИС-технологий для проведения разновременных измерений, что является научной проблемой, имеющей важное значение. Следующие задачи были поставлены для выполнения данной работы: 

обзор методик дешифрирования ледниковых поверхностей;

дешифрирование ледников Приэльбрусья;

создание 3D-модели рельефа полученных в результате дешифрирования результатов.

В первом разделе приведены примеры сущности картографо-аэрокосмических исследований природных объектов, основные этапы картографо-аэрокосмических исследований высокогорных территорий на примере Приэльбрусья, результаты дешифрирования Памира в 1987 году и методы идентификации ледников с помощью спутниковых снимков.

Во втором разделе были проведены работы по дешифрированию мультиспектральных снимков Приэльбрусья с использованием множества методик по классификации ледниковых систем.

В третьем разделе была произведена работа с инструментами визуализации объёмной модели рельефа и сопоставлении полученных ранее результатов для проведения наблюдения за изменениями в площади гляциологических объектов Приэльбрусья.

Методологической основой для исследования послужили научные труды известных отечественных и зарубежных учёных-гляциологов, в том числе Е.А. Золатарёва, Ю.Ф. Книжникова, К.А. Салищева, Р. Финстервальдера и других.




1 Обзор методик дешифрирования ледниковых поверхностей

При выполнении работы было необходимо изучить несколько методик дешифрирования ледниковых поверхностей и их историю создания, чтобы в дальнейшем приступить к созданию своей собственной методики оцифровки ледниковых горных поверхностей.

Картографо-аэрокосмические исследования природных объектов заключается в том, что сборы достоверной информации в разном пространственном измерении и реальном масштабе времени необходимы для соблюдения условий рассмотрения глобальных закономерностей в изменчивости ландшафта Земли. Подобная оценка происходит из материалов аэрокосмической съёмки, с помощью которой возможно решение многих практических задач. Существование таких горных геосистем с постоянными бурными процессами под поверхностью рельефа, как Кавказ, очень сильно влияет на естественные и антропогенные факторы, тем более, в горах с существующим оледенением существует возможность собрать необходимую информацию и о её прошлом, что является предпосылкой для моделирования экзогенных и эндогенных процессов во всём регионе. От этого актуальность проблемы образования системы картографического аэрокосмического мониторинга разнообразных природных условия и ресурсов становится явной. Оценивание факторов окружающей среды предполагает: отслеживание состояния, оценку, предсказание развития во времени и пространстве, разработку систем мероприятий фактического использования благоприятных факторов для снижения ущерба от неблагоприятных. Аэрокосмический методы мониторинга позволяет разрешать большое количество задач, связанных с оцениванием состояния и динамики объектов, в том числе отслеживание с их помощью эволюции и динамики ледниковых систем, которые позволяют, в свою очередь, делать оценку глобального изменения климата на Земле.

Одно из главных достижений современной гляциологии является создание принципов и методов картографического и аэрокосмического мониторинга для необходимого решения задач горных исследований [1]. В настоящее время существуют гляциогеографический единый прогноз, который подразумевает исследование в непрерывном порядке массоэнергообмена и повторное исследование его пространственных и динамических параметров: площадь, мощность, объём, скорость движения льда и прочее.

Помимо режимных гляциологических наблюдений, план комплексного мониторинга предусматривает периодические стереофотограммметрические съёмки и геодезические измерения, на основе который составляются крупномасштабные топокарты бассейнов ледников, карты измерения высот и скорости подвижек ледников на рельефной поверхности

От поставленной задачи происходит зависимость в периоде между съёмками. Так, при периоде съёмке, равного десятилетию, результат будет отображать пространственное изменение границ ледников, отображающее эволюцию границ, при съёмке в несколько дней можно наблюдать динамику изменения. При наблюдениями за пульсирующими ледниками необходимо опираться на постоянное космическое зондирование Земли, диапазон съёмки будет от года до нескольких лет, в зависимости от факторов.

Наиболее информативным параметром, характеризующим пространственные изменения ледника, является степень общего изменения толщины ледника по всей его площади, установленный в ходе изучения материалов разновременных стереофотограмметрических наблюдений из космоса. В данном случае он показывает отношение массы ледника к времени, прошедшего за время между съёмками, и может заменить полевые наблюдения за ледниковым балансом массы. Ведение учёта сопоставления балансовых характеристик ледника даёт в результате данные реакции гляциологических образований на климатические изменения по данным, полученным из материалов первичной и вторичной гляциологических изменений.

Комплексный мониторинг ледников при помощи методов картографической составляющей содержит в себе три этапа наблюдения: за концом ледника, за ледником, включая фирновую зону питания ледника, и за ледниковой системой в целом, состоящей из множества ледников; подобные измерения производились во время Второго международного полярного года [19]. В результаты был исследованы концы многих ледников Приэльбрусья посредством произведения режимных наблюдений и периодической стереофотографической съёмкой (1 раз в 6-7 лет). На территории ледника Джанкаут были произведены подобные исследования в 1968 г. и продолжаются до сих пор [16]. Лаборатория аэрокосмических методов исследования МГУ осуществила фототеодолитную съёмку Эльбрусской ледниковой системы, по результатам чего был составлен четырнадцатилистный атлас масштаба 1:10000, описывающий более 130 км2 ледников [18].

Обширное использование при комплексном мониторинге ледников приобрело дистанционное зондирование, включающее наземную стереофотограмметрическую съёмку, аэросъёмку и космосъёмку. Стоит отметить резонность необходимости картографической и аэрокосмической составляющей в составлении комплексного прогноза, где стоит разделять виды съёмки. К ним относятся базисные и текущие виды мониторинга [17]. Базисные съёмки заканчиваются составлением общегеографической базовой карты – картографической базы прогноза, а текущие – составлением тематических карт динамики либо количественных характеристик темпа и интенсивности конфигурации ледников. Не стоит исключать точность соответствия рельефа масштабу, когда необходимо совмещать снимки разных временных источников. При исследовании эволюции ледников, прогноз на основе аэрокосмических данных  дополняется введением в работу старых карт и планов и проведением палеогеографических исследований с целью определения максимального распространения ледников в прошедшие времена. На базе данных исследований и текущих съёмок возможно прогнозировать эволюцию ледников в взаимосвязи с климатическими переменами.

1.1 Основные этапы картографо-аэрокосмических исследований высокогорных территорий на примере Приэльбрусья

Приэльбрусье считается уникальным высокогорным регионом. Здесь расположено крупнейшее оледенение во всей Европе, изучение которого было начато ещё в XIX в. Здесь повсеместно распространены и ледники, и сели, и оползни, и снежные и ледниковые лавины. Существует несколько пульсирующих ледников, которые представляют для региона катастрофические последствия после их подвижек. Из этого следует, что Приэльбрусье – уникальный объект для отработки всеразличных технологий прогнозирования высокогорных явлений. Первая инструментальная (мензульная) съёмка всего оледенения Эльбруса была исполнена подразделением Корпуса военных топографов в 1887-1890 гг. По итогам была предпринята работа по составлению топокарты масштаба 1:42000, которая впоследствии была применена для исследования динамики ледников Приэльбрусья. А.В. Пастухов в 1890 г. впервые сделал геодезические изыскания по определению высоты западной вершины Эльбруса, выполнив работу с помощью двухстороннего нивелирования, в результате чего была выявлена высота ледниковой поверхности вершины – 5633 м, тем самым окончил первую съёмку Приэльбрусья. Во время Второго Международного полярного года была выполнена геодезическая съёмка концов некоторых его ледников [20].

Впервые для измерения динамики перемещения горных ледников по наклонной плоскости была использована повторяющаяся фототеотолитная съёмка по принципу методов псевдопараллаксов, созданных Финстервальдером [23]. Эти методы были применительны для измерения скорости перемещения льда, которые впоследствии были модифицированы Ю.Ф. Книжниковым [13], который в результате собрал уникальные карты оледенения Эльбруса, в том числе скорости передвижения ледников  Кюкюртлю, Улучиран, Азау, Ирик и прочие, а так же  скорости передвижения внутреннего потока льда ледниковой шапки. Также, параллельно с этим, были произведены работы по мониторингу И.А. Лабутиной [18], которая производила пространственные изменения потоков льда Ирика и Большого Азау по материалам теодолитных съёмок 1959–1962 гг. с использованием ранее составленных карт.

Картографо-географическое направление работ также является важным в исследовании Эльбруса. Групповые гляциологические исследования были представлены в атласе оледенения Эльбруса, включающий несколько томов, среди которых фототеодолитные съёмки ледников, общегеографические и ряд тематических карт. В то время результаты исследований были концентрированы, потому не были изданы, однако, вскоре были опубликованы в Атласе снежнико-ледниковых ресурсах мира.

Необходимым шагом в исследовании динамики высокогорных ледников являются работы , включающиеся в программу Международного гидрометеорологического десятилетия, которые продолжаются до сих пор. Основным направлением данных работ является постоянное измерение гляциологических физико-географчиеских показателей ледника Джанкуат, котоырй является показательным и репрезентативным для всего Центрального Кавказа, а так же его постоянные переодические фототеодолитные съёмки с последующим состовлениям топокарт и тематических карт скорости перемещения льда, характеристик плотности льда, его баланса массы и объёма в масштабе 1:10000. Из этого следует, что ведётся ежегодный прогноз, который получил название комплексного [10]. В результате этого комплексного мониторинга были получены важные географические данные, а именно:

вычислена территория, на которой располагается Джанкуатское плато, которое является фирновой областью ледника Джанкуат, по результатам залегания ледораздела между ледниками Джанкуат и Лекзыр [2];

выявлены колебания ледникового фронат, который зависит от баланса льда, поступающего на язык ледника Джанкуат, из области аккумуляции его движения и расхода водной массы вследствие абляции.

Из этого следует, что периоды короткого колебания концов ледников приходятся на изменения температуры воздуха, который является главным фактором влияния на процесс абляции. Зимы с большим количеством выпавшего снега замедляют этот процесс, так как уменьшается время оттаивания льдов из глетчера на языках [9]. Создание центра по мониторингу снежных лавин стало знаковым рубежом в исследовании динамик высокогорных геосистем, который получил название лаборатории снежных лавин по мониторингу с экспериментальными станциями на Хибине и Эльбрусе под управлением Г.К. Тушинского. Была сформирована и быстро развита направленность в изучениях, картографировании и тщетельном исследовании динамик снежного покрова и лавин на основе внедрённых методов наземной и аэрофотограмметрической съёмки ледников [1; 3; 4; 7]. В последующие годы исследования ледников, всё больше стал внедряться цифровые способы обработки изображений, полученных аэрокосмическим способом. По результатам данной съёмки были получены ортофотопланы ледников Приэльбрусья в Масштабе 1:10000 [11]. Это положило начало изучению высокогорных гляциологических географических систем с помощью количественного аэрокосмического и картографического методов.

Технология исследований динамики высокогорной системы Приэльбрусья заключалась в необходимости разработки одной техники использования топокарт и ортофотопланов для исследовательских целей, которая берёт своё обоснование в 80-х гг. во многих работах, авторы которых являются К.А. Салищев [21], А.М. Белянт [12] и Б.А. Новаковский. Картографический и аэрокосмический способы изучения получили принципы своей разработки в лабораториях аэрокосмических методов мониторинга оледенения  Эльбруса, на образце которого показан необходимый для создания план дальнейшего изучения и получения нужной информации при приобретения из повторяющихся съёмок важной базы карт объектов мониторинга [15]. Получение достоверных данных о текущей конфигурации объекта исследования – суть составления любого прогноза, какими бы способами он ни вёлся.

Суть любого прогноза заключается в приобретении достоверных сведений о текущем состоянии объекта, 

Как раз приобретение достоверной информации о текущих конфигурациях объекта наблюдения и есть суть любого прогноза, какими бы техническими средствами он ни велся. В первый раз общее требование к правдивости получаемых итогов сформулировано довольно жёстко: «чтобы никак не принять погрешности измерений и их флуктуации за сами измеряемые величины и их конфигурации, необходимо, чтоб характеризуемые величлины были в два или три раза больше их средних погрешностей, потому что в пределе они станут соразмерны» [22]. Применяя предшествующий опыт, была спроектирована схема общего применения аэрокосмического, картографического и др. способов в изыскании динамики высокогорных геосистем и названа технологией картографо-аэрокосмических изучений. Термин технология ориентируется как совокупность способов обработки, производства, измерения и методик их внедрения в процессе производства продукции.

На первом шаге при организации дистанционного прогноза принципиально верно определить вид съёмок – наземной (фототеодолитной), аэро- или космической. Инновационные космические снимки сверхвысокого разрешения, к примеру, со спутника GeoEye (0,4 м) никак не уступают по точности материалам аэрофотосъёмки и решающим фактором, разумеется, станут финансовые. Для локальных территорий скорее всего подойдёт наземный разряд съёмок. Важен и период между повторными съёмками, который может существовать от нескольких секунд (для передвигающейся лавины), суток (для сползающего снега) либо нескольких лет (для динамики ледников).

Второй шаг – преображение (стереофотогремметрическая обработка) снимков. В зависимости от объемов местности и объекта изучения возможно получить топографические карты, ортофотопланы, цифровые модели.

На третьем шаге происходит обнаружение динамики изучаемой местности, либо объекта исследований и при этом принципиально никак не взять за характеристики динамики собственно ошибки измерений. Для данного и изобретен метод стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков.

Что касается последних трёх шагов, то чёткой границы между ними нет. До этого только следует удостовериться в правдивости полученных характеристик и их согласовании существующим на этот момент теоретическим представлениям об изучаемом явлении. К примеру, баланс массы ледника, приобретенный гляциологическим способом, теоретически обязан быть равен изменению размера ледника за этот период, полученного фотограмметрическим либо картографическим способами (в пределах точности измерений). Следует выделить, что в базе каждого анализа полученных геоизображений или характеристик их динамики постоянно лежит их чтение и зрительное определение, что дозволяет улучшить последующие изучения. Способы математической статистики позволяют по подборкам приобретенных показателей предопределять средние величины и варианты, планировать их вероятные значения, например, границы лавиноопасных зон заданной обеспеченности [6]. Математическое прогнозирование подразумевает наиболее глубокий анализ, нежели просто вычисление количественных характеристик, и описывает возведение модели динамики геосистем и мониторинга их предстоящего развития. Это формирование происходит в определенных пространственных условиях, которые отражаются на картах, то есть позволительно говорить о математико-картографическом прогнозировании. Окончательным продуктом технологии картографо-аэрокосмических изучений геосистем считаются оценочные и прогнозные карты их динамики [8].

Формирование фотограмметрического способа для картографо-аэрокосмических изучений горных ледников предполагает, что внедрение фотограмметрического способа при проведении картографо-аэрокосмического прогноза горных ледников гарантирует решение задачи картографирования и приобретение важных для целей прогноза пространственных и динамических характеристик изучаемых объектов. Можно отметить последующие главные задачи, решаемые этим способом: определение пространственного расположения ледников, в том числе установление пределов ледников при стереоскопическом дешифрировании и измерении снимков высокогорных рельефов; определение конфигурации высоты плоскости ледника; определение скорости перемещения льда на плоскости ледника. Создание стереофотограмметрического способа обработки снимков относится к началу XX в., тогда же возникли первые фотограмметрические приборы – стереокомпаратор, а потом стереоавтограф. Поэтому определились и главные способы обработки снимков – аналитический, базирующийся на измерении снимков и численном решении фотограмметрических задач, и метод аналогового, в основном автоматического, прогнозирования условий съёмки при поддержке специальных фотограмметрических устройств. Аналитические фотограмметрические определения считаются задачами высочайшей вычислительной трудности, потому использование аналитической фотограмметрии удерживалось отсутствием вычислительных систем, что вызывало надобность автоматического прогнозирования фотограмметрических вычислений и, соответственно, становления фотограмметрического приборостроения. Под воздействием необходимостей в обеспечивании картографических работ по фототеодолитным и аэрофотоснимкам развивалась концепция стереофотограмметрии, которая достигла в основном передового состояния еще в середине прошлого века. С появлением ЭВМ, их все большем распространении, стартовало интенсивное использование аналитических способов, которое привело к выходу в свет аналитических способов обработки цифровых снимков и созданию цифровых фотограмметрических систем. Поэтому, рассматривая формирование фотограмметрических способов употребительно к задачам исследования ледников, нужно учесть данные тенденции становления фотограмметрии.

До конца XX в. для фиксации пространственного состояния горного ледника, как правило, употребляли фототеодолитные съёмки, которые обрабатывались на стереоавтографе; итогом была детальная крупномасштабная карта, служившая для картометрических определений и основой для тематических карт. Нынешний этап характеризуется цифровой фотограмметрической обработкой наземных и аэрокосмических снимков. С ним связано возникновение «цифровых снимков», которые для нужд горной гляциологии пока получают в главном путём сканирования и цифровой записи использованных материалов фотографической аэро- либо фототеодолитной съёмки. Обработку стереопар цифровых снимков исполняют с поддержкою цифровых фотограмметрических программных комплексов, построенных на базе вычислительных систем, в том числе и индивидуальных компьютеров. Наиболее тщательно рассмотрен числовой способ картографирования ледников на образце составления числовой ортофотокарты Эльбруса по использованным материалам аэрофотосъёмки 1997 г. [11]. Составление карты велось с внедрением цифрового фотограмметрического программного комплекса, который был изобретен в лаборатории аэрокосмических методов на базе персонального компьютера и включал следующие главные составляющие: программный стереокомпаратор для измерения координат точек сообразно цифровым снимкам; программы для проведения фотограмметрических расчётов, в том числе блочной фототриангуляции; программы для автоматического измерения параллаксов и набора точек цифровой модели рельефа; стереоредактор для редактирования стереомодели и цифрования контуров при зрительном дешифрировании стереомодели, наблюдаемой на мониторе персонального компьютера с помощью жидкокристаллических затворных стереоочков; программы возведения ЦМР и сотворения ортофотоизображения. Фотограмметрическая обработка включала обмеривание опорных точек, фототриангуляцию, комплект точек для цифровой модели рельефа и составление ортофотоплана. Предварительно, маршрутом записи исходных аэрофотоснимков на фотограмметрическом сканере, были получены цифровые снимки с размером пиксела 14 мкм.

Решение задачи по определению частей ориентирования снимков и вычислению пространственных координат измеряемых точек основывалось на проведении блочной фототриангуляции с использованием огромного количества опорных точек по всей площади аэрофотосъёмки, что разрешило добиться точности определения координат порядка 1,5 м в плане и по высоте, необходимой для создания карты в масштабе 1:10000.

Главными элементами содержания созданной ортофотокарты считаются ортофотоизображение с разрешением 1 м на местности, рельеф, изображаемый горизонталями с сечением 10 м и дешифрированная граница ледников. Картографирование рельефа велось с использованием в качестве промежуточных данных цифровой модели рельефа. Набор точек ЦМР велся по стереопарам обоюдно ориентированных снимков. Соответствие масштабов снимка и карты в среднем составляло один к пяти, потому для построения детализированного рельефа появилась надобность набора огромного количества точек. Данная задача оказалась фактически осуществимой лишь при автоматизации стереоизмерений. Измерения затруднялись огромным перепадом высот в пределах стереопар (разность параллаксов доходит до 80% величины поперечного перекрытия снимков) и маленькой степенью детальности заснеженной поверхности, особенно в областях высочайшей фотографической плотности негативов исходных аэрофотоснимков. Тем не менее, 96% точек ЦМР получено путем автоматического измерения параллаксов. Другие точки были набраны во время визуального контролирования результатов измерений, проводившегося с поддержкою стереоредактора после отделки каждой из стереопар. Общее количество измеренных точек составляет около 1 000 000 на всю обрабатывавшуюся местность. Полученная ЦМР применялась для возведения горизонталей и при ортотрансформировании аэрофотоснимков. Границы оледенения проводились в режиме зрительного дешифрирования при стереоскопическом рассмотрении снимков, увеличенных в стереоредакторе примерно до масштаба 1:5000, что дало возможность обрисовать их довольно тщательно. При определении границ оледенения использовались методы дешифрирования высокогорных рельефов, разработанные в лаборатории аэрокосмических способов во время составления карты оледенения Эльбруса [14]. Дополнительно в границы оледенения включались и не показанные на карте 1957–1959 гг., покрытые сплошным моренным чехлом льды на концах языков некоторых ледников (Большой Азау, Уллучиран), которые в то время считались мёртвыми.

1.2 Опыт исследования ледников по данным ДЗЗ

	Обширное использование данных космической съёмки, которое стартовало в 1972 г., открыло новейшие виды для мониторинга изменения состояния находящейся вокруг среды и процессов, происходящих на поверхности различных территорий. В итоге развития способов дистанционного зондирования значительно упростился процесс картографирования земельных и водных ресурсов, почв, лесов, сельскохозяйственных посевов и городской инфраструктуры, оценки урожая, прогноза окружающей среды, процессов слежения за земными объектами антропогенного происхождения, а также за изменениями, происходящими в природе. В настоящее время есть два главных метода дистанционного получения информации о поверхности Земли: оптические системы, использующие солнечный свет (пассивные системы) и радарные системы с собственным источником излучения (активные системы).

	До последнего времени космическая съемка земной поверхности с высочайшим пространственным разрешением (2 м и менее) выполнялась с поддержкой фотографических спутников, а получаемая информация применялась, главным образом, для решения задач специального визуального наблюдения. Поэтому главное предназначение, как самих съемочных систем, так и программного обеспечения обработки было получение изображения, обладающего высочайшими фотометрическими характеристиками. Фотограмметрические задачи, как правило, решались с внедрением обобщенных моделей съемочных систем (кадровой, щелевой либо панорамной) и довольно большого количества опорных точек. Возникновение оптико-электронных космических аппаратов (КА) высочайшего пространственного разрешения («Аркон», «Ресурс-ДК», «Монитор-Э»), оборудованных высокоточными системами навигации и ориентации, выдвигает новейшие требования к способам обработки космической информации ДЗЗ. Далее рассматриваются главные принципы обработки изображений, которые способны снабдить решение задач мелкомасштабного картографирования в отсутствии применения опорных данных о территории и крупномасштабного картографирования с внедрением их малого количества.

	Для разбора и прогноза конфигураций окружающей среды нередко употребляют данные детектора NASA, Landsat TM или Aster, имеющего 7 или 14 спектральных каналов с пространственным разрешением 30, 15 (видимый и ближний инфракрасный спектр) и 90 (дальний ИК) метров. В основной массе случаев обрабатываются только первые 3 канала (1, 2, 4), имеющие пространственное разрешение 15 м. Главные задачи мониторинга и анализа изменений окружающей среды, которые можно постановить при помощи обработки снимков камер NASA или Aster: анализ растительности, оценка деградации растительности, обнаружение вырубок, мониторинг событий по сохранению окружающей среды, возведение трехмерных моделей изучаемой местности и др.

	Пример исследования реакции горных ледников на изменения климата с внедрением использованных материалов разновременного дистанционного зондирования разрешено привести, делая упор на работы Е.А. Золотарева и Е.Г. Харьковца. В этих работах изучение эволюции оледенения Эльбруса основывается на трех зафиксированных датах: 1957, 1979 и 1997 гг.

	Сопоставление материалов повторных съёмок имеет возможность идти несколькими способами. Наибольшее распределение получило сопоставление топографических карт, составленных по снимкам либо в отсутствии их, то есть применяя способы картометрии. Значимым недочетом разновременных карт считается, как правило, неодинаковая математическая и геодезическая база и точность, а также различное оглавление, ограниченное принятыми в момент их создания общепризнанными мерами, способами и научными представлениями. К тому же само собирание карт – процесс довольно трудозатратный, а важные конфигурации объекта наблюдения, характеризуемые достоверно, время от времени имеют все шансы происходить лишь в незначимой его доли, будто предопределяет нерациональность метода сопоставления разновременных карт. Отсюда рвение к исследованию таковых способов и методик их внедрения, которые имели возможность бы обнаружить конкретно изменившиеся части наблюдаемого объекта, которые и надлежит потом измерять. Была изобретена такая технология, которая дозволяет обнаружить изменившиеся объекты наблюдения непосредственно при сопоставлении разновременных снимков, избегая составление карт. 

	Новый метод получил рабочее заглавие «Стереоскопическое измерительное дешифрирование разновременных снимков». Его суть состоит в том, будто при стереоскопическом рассмотрении разновременных снимков изменившиеся части наблюдаемого объекта принимаются наблюдателем объёмно на плоском фоне неизменившихся. При этом измеряются лишь изменившиеся части. Метод подразумевает необходимую обзорность и имеет возможность использоваться при труде как с наземными, так и с аэро- и космическими снимками. Периоды между съёмками еще могут варьироваться довольно обширно: секунды – для передвигающейся лавины; сутки – для сползающего снега на лавиноопасном склоне (при наземной съёмке); годы – для исследования перемещения ледника (при аэро- и космической съёмке). Например, при изучении динамики ледников оцениваются две составляющие:

	движение льда на поверхности ледника;

	пространственное изменение ледника.

	Любую из данных составляющих можно найти и замерить при поддержке метода стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков. В предоставленном случае рекомендовано применять использованные материалы аэро- или космической съёмки с временем между съёмками от одного года до нескольких лет.

	При этом стереопару, составленную из разновременных аэрофотоснимков, в идеальном облике, как правило, заполучить нельзя, так как при повторной съёмке нереально очутиться точно в той же точке, что и в предшествующей. Фактически можно собрать стереопару с так называемого пространственно-временного базиса, то есть когда вторичный снимок получен с другой точки пространства.

	На примере ледника Кюкюртлю показана возможность наблюдения стереомодели смещения за счёт движения льда по аэроснимкам с годовым интервалом съёмки (рисунок 1).

	

	Рисунок 1 – Стереопара снимков ледника Кюкюртлю за 2007 и 2008 гг.

	Это приводит к тому, что параллаксы смещения суммируются с обычными, появляющимися из-за рельефа при несовпадении точек съёмки. стереомодели смещения. Разновременные снимки при методе измерительного дешифрирования обрабатываются в два шага. На первом с использованием способов числовой фотограмметрии делается построение неискажённой стереомодели смещения, для чего предварительно производится ортофототрансформирование повторных снимков, которое ликвидирует искажения масштаба стереомодели, обусловленные креном снимка и рельефом территории, и позволяет заполучить изваяние в комфортном для работы масштабе. Особенностью другого шага считается вероятность проводить одновременное дешифрирование и измерение стереомодели смещения на относительно простых приборах, позволяющих делать измерения параллакса смещения. При этом надлежит держать в голове о надобности разворота снимков, при котором направленность перемещения ледника было бы параллельным глазному базису.

	Следует заметить, что при больших отстояниях съёмки проистекает оптическая генерализация стереомодели смещения, которая не только не убавляет аккуратность определения величины движения ледниковой плоскости, но и дозволяет отметить его закономерную составляющую, вольную от случайных подвижек, отличительных для короткопериодических наблюдений. Измерение стереопары смещения создают, используя разные методы наблюдения стереоэффекта конкретно на мониторе персонального компьютера. Рисовка изолиний делается также при стереоскопическом наблюдении стереомодели смещения (рисунок 2) [14, 18].

	

	Рисунок 2 – Ортофотокарта ледника Кюкюртлю, показывающая изотахи – линии скорости движения льда

	Вторая сочиняющая динамики ледника – пространственное трансформирование ледников – при наблюдении совмещённых разновременных стереомоделей в настоящее время имеет возможность быть определена довольно элементарно с внедрением цифровых технологий обработки снимков и возведения цифровых моделей рельефа (рисунок 3) При этом любая из наблюдаемых разновременных моделей может быть представлена в виде дискретной стереоскопически визуализируемой плоскости, к примеру, изолинейной, полученной по предварительно составленной цифровой модели рельефа, а иная является стереопарой. Возможность стереоскопического наблюдения изолиний, наложенных на отражение стереопары, существует во почти всех цифровых фотограмметрических системах для контролирования возведения горизонталей. В предоставленном случае эту вероятность надлежит применять для целенаправленного измерения пространственных конфигураций ледника. При данном практически имеется двойная разновременная стереомодель.

	Возможность использования космических снимков для изучения динамики ледников определяется, в основном, их разрешением. Крупномасштабные снимки сверхвысокого разрешения, например, Cartosat-1 (2,5 м), GeoЕye (0,4 м), можно использовать взамен аэроснимков, при условии их координатной привязки. Такие космические снимки, полученные в конце периода 1718 абляции с годовым или более интервалом, можно использовать для оценки динамики ледников. Так, например, совместное стереоскопическое измерительное дешифрирование разновременных космических снимков Cartosat-1 (2007 г.) и GeoЕye (2009 г.) показало, что ледник Большой Азау к 2007 г. распался на 3 отдельных ледника: собственно, ледник Большой Азау, область питания которого начинается на Западном плато Эльбруса; малый ледник вблизи перевала Хотютау; Азау Западный – западная часть бывшего общего ледника Большой Азау. 

	

	Рисунок 3 – Топокарта ледника Азау, 2007 г.

	На малом леднике и леднике Западный Азау движение поверхности не дешифрируется. На самом леднике Боль.......................