Космический способ изучения недр земли

Методы изучения земных недр

Если кратко определить задачу геологов, то она сводится к изучению вещественного состава Земли и его эволюции на протяжении истории геологического развития. Иначе говоря, геолог должен знать состав, свойства вещества, его пространственное расположение и приуроченность к определенным геологическим структурам. Строение и состав недр Земли изучается многими методами (рис. 4). Один из них — непосредственное исследование горных пород в естественных обнажениях, а также в шахтах и буровых скважинах.

Рис. 4. Методы изучения земных недр. На рисунке показаны неоднородности внутри земной коры, которые создают различные аномалии электромагнитного, гравитационного и других полей Земли, фиксируемые с помощью геофизических приборов. Пробуренные скважины, выходы горных пород на поверхность, взаимное расположение отдельных геологических тел, фиксируемые наземными и аэрокосмическими методами, позволяют судить о вещественном составе и структуре и истории формирования различных оболочек Земли

На равнинах можно узнать состав геологических слоев, лежащих на глубине лишь десятков метров. В горах, по долинам рек, где вода пропиливает мощные хребты, мы как бы заглядываем уже на глубину 2-3 км. В результате разрушения горных сооружений на поверхности оказываются породы глубоких недр. Поэтому, изучая их, можно судить о строении земной коры на глубине 15-20 км. О составе масс, лежащих глубоко, позволяют судить выбрасываемые при извержении вулканов вещества, которые поднимаются с глубины десятков и сотен километров. Позволяют заглянуть в недра Земли и шахты, но их глубина в большинстве случаев не превышает 1,5-2,5 км. Саман глубокая шахта на Земле расположена в Южной Индии. Ее глубина составляет 3187 м. Сотни тысяч скважин пробурили геологи. Отдельные скважины достигли глубины 8-9 км. Например, скважина Берта-Роджерс, расположенная в Оклахоме (США), имеет отметку 9583 м. Рекордной глубины 10 000 м достигла скважина на Кольском полуострове. Однако если мы сравним приведенные цифры с радиусом нашей планеты (R = 6371 км), то легко увидим, насколько ограничен наш взгляд в недра Земли. Поэтому решающее слово в изучении глубинной структуры принадлежит геофизическим методам исследования. Они базируются на изучении естественных и искусственно созданных физических полей Земли. Существуют пять основных геофизических методов: сейсмический, гравиметрический, магнитометрический, электрометрический и термометрический. Наибольшую информацию дает сейсмический метод. Суть его состоит в регистрации искусственно создаваемых или возникающих при землетрясениях колебаний, которые распространяются во все стороны от очага, в том числе и в глубь Земли. Сейсмические волны, встретив на своем пути границы сред с различной плотностью, частично отражаются. Отраженный сигнал от более глубокой границы раздела поступает к наблюдателю с некоторым запаздыванием. Отмечая последовательно приходящие сигналы и зная скорость распространения волн, мы можем выделить в недрах Земли оболочки различной плотности.

Гравиметрический метод изучает распределение силы тяжести на поверхности, которое обусловлено различной плотностью пород, лежащих внутри Земли. Отклонение величины силы тяжести вызывается неоднородностью пород земной коры. Возрастание гравитационного поля (положительная аномалия) связано с залеганием на глубине более плотных пород, связанных с внедрением и остыванием магмы в менее плотных осадочных толщах. Отрицательные аномалии указывают на присутствие менее плотных пород, например каменной соли. Таким образом, изучая гравитационное поле, мы имеем возможность судить о внутреннем строении Земли.

Наша планета — огромный магнит, вокруг которого расположено магнитное поле. Известно, что горные породы обладают разной способностью намагничиваться. Магматические породы, возникшие в результате застывания магмы, например, магнитоактивнее, чем осадочные, поскольку в их составе большое количество ферромагнитных элементов (железо и др.). Поэтому магматические породы создают свое магнитное поле, которое отмечается приборами. На основе этого составляются карты магнитного поля, по которым судят о вещественном составе земной коры. Неоднородность геологического строения приводит к неоднородности магнитного поля.

Электрометрический метод базируется на знании условий прохождения электрического тока через горные породы. Суть метода состоит в том, что горные породы обладают различными электрическими свойствами, поэтому изменение характера электрического поля связывается с изменением или состава пород, или их физических свойств.

Термометрический метод основан на свойствах теплового поля нашей планеты, возникающего в результате внутренних процессов в недрах Земли. В местах с высокой тектонической активностью, например там, где действуют вулканы, тепловой поток из глубины значительный. В районах же, тектонически спокойных, тепловое поле будет близким к нормальному. Любые аномалии теплового поля указывают на близость термальных источников и активность геохимических процессов в недрах Земли.

Наряду с геофизическими методами для изучения глубинной структуры и состава Земли широко применяются геохимические методы. С помощью их устанавливаются закономерности распределения химических элементов в Земле, их распространение, а также определяется абсолютный возраст минералов и горных пород. Зная период полураспада радиоактивных элементов, мы можем по количеству продуктов распада определить, сколько лет прошло со времени образования минерала или горной породы.

Дистанционные методы включают в себя целый комплекс исследований, который проводится с самолетов и космических аппаратов. Физической основой дистанционных методов исследования служит излучение или отражение электромагнитных волн природными объектами. Аэро- или космический снимок представляет собой пространственное распределение поля яркости и цвета природных объектов. Однородные объекты съемки имеют одинаковые яркость и цвет изображения.

Используя аэро- и космические снимки, геологи изучают структурные особенности района, специфику распространения горных пород, устанавливают связь между рельефом и его глубинным строением. Дистанционные методы, как аэро-, так и космические, прочно вошли в практику и наряду с другими методами составляют современный арсенал исследователей.

Источник

Возможности космосъёмки для геологоразведки: большое видится на расстоянии

«Пока в нашем распоряжении только аэроснимки советского времени, они чёрно-белые, и есть проблема с привязкой. С помощью мультиспектральных снимков мы определим геологические структуры — тектонику, разломы, рудные зоны.

Космические снимки обеспечат нам высокое качество предполевой подготовки и помогут избежать ненужных затрат», — отметил директор Магаданского филиала «Полиметалл УК» Геннадий Кузьменко, выступая на конференции «Майнекс. Дальний Восток».

Он отметил, что использование возможностей космосъёмки для геологоразведки — уже в ближайших планах компании.

Направление это в целом значится в списке перспективных. Особенно актуально его использование в России — стране, обладающей огромными территориями, порой малоосвоенными и малонаселёнными.

Хотя технология приносит ощутимый экономический результат, её внедрение требует на старте значительных финансовых и интеллектуальных вложений.

Снимки, сделанные из космоса, позволяют увидеть тектоническую структуру, геологические разломы, в которых можно рассмотреть полезные ископаемые. Существует даже мнение, что из космоса можно точно определить состав горных пород, но некоторые специалисты с этим утверждением не согласны.

Дистанционное зондирование Земли

Оценка геологического потенциала из космоса производится методом дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Он представляет собой получение данных со спутников, их обработку и систематизацию.

Технология позволяет значительно снизить затраты времени и финансов на поиск полезных ископаемых: используя этот метод, можно получить и провести первичную обработку информации за несколько недель, а то и дней.

Большим преимуществом ДЗЗ является точность результатов, ведь космическая съёмка позволяет без погрешностей фиксировать ситуацию на обширной территории в определённый период. Можно легко делать снимки в труднодоступной местности, а также одновременно производить съёмку на разных участках.

Уже сейчас метод экономически эффективен. А с учётом развития технологий, снижения стоимости и повышения эффективности космической техники можно утверждать, что себестоимость этих работ снижается. Это значит, что геологоразведка из космоса становится ещё выгоднее.

Конечно, не стоит забывать и о значительных первоначальных вложениях, которые окупятся не сразу. Да и квалифицированных специалистов, в совершенстве владеющих технологией космической геологоразведки, в России ещё катастрофически не хватает.

Увы, в этой сфере Россия пока не входит в число лидеров. На данный момент впереди планеты всей США, где разработаны используемые в глобальном масштабе космические системы Landsat, Terra/Aster, WorldView-3 и прочие. Дистанционным зондированием Земли в США занимаются компании DigitalGlobe, GeoEye. Все они тесно сотрудничают с NASA.

В России эту технологию курирует государство, в частности корпорация «Роскосмос». А практическим осуществлением ДЗЗ занимается АО «Российские космические системы».

«Росгеология» теперь и в космосе

Государственная корпорация «Росгеология» включает в себя большинство госпредприятий, занимающихся геологоразведкой.

Несколько лет назад компания заинтересовалась космическими методами ведения геологоразведочных работ. Этот интерес привёл к тому, что компания вплотную занялась дистанционным зондированием земли и стала активно использовать в работе систему ГЛОНАСС.

Мало того, компания стала пользоваться собственными спутниками. Разумеется, в тесном сотрудничестве с госкорпорацией «Роскосмос». Теперь геологи используют в работе даже не отдельные спутники, а целые орбитальные группировки.

С их помощью, например, корпорация занимается поиском редкоземельных металлов в труднодоступных районах Мурманской и Архангельской областей.

Сегодня вспомнили о многих месторождениях, которые считали неперспективными из-за скромных объёмов и сложности добычи. Теперь, когда запасы начинают истощаться, возвращаются и к ним.
И в разведке этих месторождений помогает технология ДЗЗ. Так происходит с разведкой редкоземельных металлов на северо-западе России.

Таким же путём движется и уже упомянутая «Полиметалл УК». На той же конференции Геннадий Кузьменко упоминал о том, что компания использует космическое зондирование для исследования месторождения «Приморское», которое не использовалось из-за неперспективности. Теперь для его оценки, по словам г-на Кузьменко, решили организовать съёмку из космоса.

Космический флот «Росгеологии»

Когда в «Росгеологии» впервые заинтересовались космическим зондированием, в их распоряжении были данные с одного спутника. После заключения соглашения с «Роскосмосом» геологи получили в своё распоряжение не менее восьми космических аппаратов.

Используемые российскими геологами спутники можно смело назвать настоящим космическим флотом. В его состав входят современные и высокотехнологичные аппараты.

Среди них можно выделить «Канопус-В», способный снимать земную поверхность в особо сложных режимах и специально предназначенный для дистанционного зондирования. А ещё стоит назвать космический комплекс «Ресурс-П». С помощью этого аппарата можно осуществлять высококачественную съёмку с разрешением 0,1 метра.

Для отслеживания перемещений техники и передачи данных задействована навигационная система ГЛОНАСС.

Бывший генеральный директор «Росгеологии» Роман Панов считает, что применение космических технологий для геологоразведки будет способствовать повышению эффективности и снижению себестоимости работ, что, соответственно, приведёт к сокращению сроков начала разработки месторождений.

При этом «Росгеология» не ограничивает свою деятельность территорией России. Например, в 2017 году на Петербургском международном экономическом форуме корпорация подписала контракт с компанией «Зарубежнефть». В нём, в частности, речь идёт о проведении геологоразведочных работ в Африке и на Ближнем Востоке.

Анализ данных космического зондирования

Дистанционное зондирование Земли сегодня считается одним из ведущих направлений российской космонавтики. В сфере геологоразведки оно уже даёт ощутимые результаты. Таким способом были обнаружены алмазные залежи в Архангельской области. Это далеко не единичный случай. Особенно эффективен этот метод на Крайнем Севере, в Сибири и на Дальнем Востоке в силу удалённости и труднодоступности территорий, где проводятся геологоразведочные работы.

Эффективность метода тем выше, чем раньше он начал применяться. Дело в том, что важно иметь снимки одного и того же участка, сделанные на протяжении длительного периода. Поэтому нужно архивировать их, создавать базу.

В Советском Союзе космическую съёмку начали вести ещё в 1960–70-е годы. Даже снимки тех лет при сравнении их с более современными представляют большую ценность, ведь таким образом можно понять динамику геологических и других процессов на выбранной территории.

Изучение космических снимков местности, сделанных в разные годы, позволяет находить месторождения полезных ископаемых, оценивать их запасы и даже планировать оптимальное размещение инфраструктуры для их разработки.

Сбор и хранение визуальной информации о поверхности и недрах Земли, полученной с помощью космической съёмки, является важной задачей. Это позволяет сделать геологоразведку более эффективной и удешевить её.

В России дистанционным зондированием Земли, каталогизацией и хранением полученных снимков занимается АО «Российские космические системы». Данные их архива оцифрованы с 1990 года и ежедневно пополняются новыми снимками. Они находятся в свободном доступе.

Дистанционное зондирование Земли одновременно имеет отношение и к космосу, и к недрам. А космические достижения и богатство подземных ресурсов — как раз то, чем Россия однозначно и бесспорно может гордиться.

Источник

Космический способ изучения недр земли

Геологические съемки из космоса все больше осваиваются самыми разными государствами. При изучении систем зондирования аппарата, ученые дали однозначный вывод – он будет очень полезен в разведке новых месторождений полезных ископаемых. Использование космической геологии позволит полностью пересмотреть подход к исследованию поверхности Земли и поиску месторождений углеводородов и других ископаемых. Данные, полученные с помощью спутников, могут помочь и в практической сфере и для науки. Очень хорошо спутники передают изображения нуклеаров – крупнейших структур на земной коре, возникших более 4 миллиардов лет назад. Только спутниковые снимки дают возможность полностью увидеть эти структуры, которые могут простираться сотни километров. Данные дистанционного зондирования Земли из космоса (ДЗЗ) широко используются при решении различных задач, в том числе, весьма успешно, в нефтегазовой сфере. Сложность и высокая стоимость получения геолого-геофизической информации традиционными методами в труднодоступных районах, где осуществляется поиск и добыча углеводородов, повышает значение технологий дистанционного получения данных.

1. Цели и задачи геологоразведочных работ

Геологоразведочные работы — комплекс различных специальных геологических и других работ, производимых с целью поиска, обнаружения и подготовки к промышленному освоению месторождений полезных ископаемых[2].Геологоразведочные работы включают изучение закономерностей размещения, условий образования, особенностей строения, вещественного состава месторождений полезных ископаемых с целью их прогнозирования, поисков, установления условий залегания, предварительной и детальной разведки, геолого-экономической оценки и подготовки к промышленному освоению.

Общей целью геологоразведочных работ является научно обоснованное, планомерное и экономически эффективное обеспечение добывающей промышленности разведанными запасами полезных ископаемых, изучение способов их полной, комплексной и экономически рациональной выемки в процессе эксплуатации месторождений с учётом охраны окружающей среды. Геологической службой, геологические организации также оказывают услуги по изучению недр для строительства и эксплуатации подземных сооружений, для нужд сельского хозяйства. Инженерно-геологическое изучение отдельных районов, территорий также необходимо для подготовки подземного захоронения вредных веществ и отходов производства, сброса сточных вод и решения других вопросов.

Геологоразведочные работы предполагают комплексное ведение работ, то есть наряду с поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых также изучаются все сопутствующие минеральные компоненты, выясняются возможности их утилизации, выполняются гидрогеологические, горнотехнические, инженерно-геологические и другие исследования, изучаются природно-климатические, географо-экономические, социально-экономические, геолого-экономические условия освоения месторождений.

1.1 . Этапы и стадии геологоразведочных работ

В России с 1998 г. в соответствии с «Временным положением о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям» выделяются три этапа, заключающих пять стадий ГРР[1].

Таблица 1 – Стадийность проведения геологоразведочных работ

Категории запасов и прогнозных ресурсов

Характер геолого-экономической оценки

Работы общегеологического направления

Региональное геологическое изучение недр

Составление комплекта государственных геологических карт масштаба

Возможное геолого-экономическое значение прогнозных ресурсов

С составлением геологических и геофизических карт

с выделением площадей, перспективных на полезные ископаемые

Крупномасштабное (с общими поисками)

С выявлением локальных перспективных площадей

Поиски и оценка

Выявление рудопроявлений и месторождений

Прогнозная ГЭО с составлением технико-экономических соображений о перспективности месторождений

Определение промышленного значения месторождения, по сравнению с другими месторождениями данного типа

Промышленная ГЭО с разработкой временных кондиций, составлением ТЭО промышленной ценности и гос. экспертизой запасов

Разведка и освоение

Подготовка материалов для проектирования горно-рудного предприятия

Пред проектная ГЭО с разработкой и утверждением постоянных кондиций и составлением технико-экономического обоснования освоения

Подготовка данных для планирования добычи

Геолого-экономическая оценка результатов опережающей или сопровождающей эксплуатационной разведки с составлением годового плана добычи руды

2. Общая характеристика геологоразведочных работ из околоземного космоса

При изучении Земли важная роль принадлежит исследованиям, осуществляемым с помощью космической техники. Изучение геологии Земли из космоса — получение и обработка геологических и геофизических информации с автоматических космических аппаратов, искусственных спутников Земли (ИСЗ), пилотируемых космических кораблей (ПКК).

По снимкам, полученных из космоса, специалисты опознают известные месторождения, а также нефтегазоносные структуры, имеющие большую протяженность, и устанавливают признаки, которые позволили бы их находить. Основная тенденция поисковых геологических работ с помощью фотосъемки из космоса заключается в составлении обзорных схем и карт. Они построены на основе различий тектонического развития крупных складчатых структур, зон разломов и пространственного распространения осадочных, метаморфических и магматических пород. Космические снимки помогают изучать их положение в структуре региона, а также выявить роль разрывов в формировании складчатых форм и их морфологии. Это указывает на возможность прогнозирования поисков полезных ископаемых, исходя из косвенных признаков. Они обусловливают возможность определения наличия корреляции определенных геологических структур с месторождениями полезных ископаемых.

В нашей стране космические методы стали активно привлекаться в геологоразведочных работах при поиске нефти и газа во второй половине 1980 гг. когда появились качественные снимки с отечественных спутниковой серии «Космос»

В настоящее время космические технологии обеспечивают оперативное решение многих задач отрасли, в числе которых такие важные как:

1) создание высокоточной топографической основы для привязки скважин, сейсмопрофилей и инфраструктуры промыслов, а также для многоцелевых задач на всех этапах геологоразведочных работ;

2) детальная оценка инженерно- геологических условий участка работ и выявление предпосылок стихийных бедствий (наводнений, оползней, землетрясений и др.);

3) изучение региональной структуры и зон нефтегазового накопления для слабо исследованных территорий Восточной Сибири и Дальнего Востока;

4) выявление зон трещиноватости в карбонатных резервуарах, обладающих высокими фильтрационно-емкостными свойствами;

Сравнительные характеристики отечественных и зарубежных ИСЗ приведены в таблице 2.

Таблица 2 – обзор существующих отечественных и зарубежных ИСЗ

Срок активного существование

Оснащенные приборы ГР

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)

24 январь 2006 год

Радиометр, радиолокатор, панхроматическая камера

6 сентябрь 2008 год

Съемочная аппаратура «GIS»:

15 апрель 1999 год

15 лет 6 месяцев

Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+),

Масса 1973 кг длина-4,3 диаметр-2,8

14 декабрь 2007 год

6 лет 10 месяцев

Радар с синтезированной апертурой

10 июль 1998 год

Многоканальное сканирующее устройство среднего разрешения

Многоканальное сканирующее устройство высокого разрешения

3. Структура искусственного спутника Земли

для дистанционного зондирования Земли

Существует огромное количество требований для создания космических спутников. В соответствии с разнообразием научных и прикладных задач, решаемых с помощью ИСЗ, спутники могут иметь различные размеры, массу, конструктивные схемы, состав бортового оборудования. Различают автоматические ИСЗ (научно-исследовательские и прикладные), на которых работа всех приборов и систем управляется командами, поступающими либо с Земли, либо из бортового программного устройства, пилотируемые корабли-спутники и орбитальные станции с экипажем. В зависимости от задач, решаемых с помощью ИСЗ, их подразделяют на научно-исследовательские и прикладные. Если на спутнике установлены радиопередатчики, та или иная измерительная аппаратура, импульсные лампы для подачи световых сигналов его называют активным. Для ориентации используют гравитационные, аэродинамические, магнитные системы — так называемые пассивные системы ориентации, и системы, снабженные реактивными или инерционными управляющими органами (обычно на сложных ИСЗ и космических кораблях), — активные системы ориентации. ИСЗ, имеющие реактивные двигатели для маневрирования, коррекции траектории или спуска с орбиты, снабжаются системами управления движением, составной частью которых является система ориентации. Энергопитание бортовой аппаратуры большинства ИСЗ осуществляется от солнечных батарей, панели которых ориентируются перпендикулярно направлению солнечных лучей или расположены так, чтобы часть из них освещалась Солнцем при любом его положении относительно ИСЗ (так называемые всенаправленные солнечные батареи). Солнечные батареи обеспечивают длительную работу бортовой аппаратуры (до нескольких лет). На ИСЗ, рассчитанных на ограниченные сроки работы, используются электрохимические источники тока — аккумуляторы, топливные элементы. Некоторые ИСЗ имеют на борту изотопные генераторы электрической энергии. Тепловой режим ИСЗ, необходимый для работы их бортовой аппаратуры, поддерживается системами терморегулирования.

Рисунок 1. Структура искусственного спутника Земли для дистанционного зондирования Земли

В ИСЗ, отличающихся значительным тепловыделением аппаратуры, и космических кораблях применяются системы с жидкостным контуром теплопередачи; на ИСЗ с небольшим тепловыделением аппаратуры в ряде случаев ограничиваются пассивными средствами терморегулирования (выбор внешней поверхности с подходящим оптическим коэффициентом, теплоизоляции отдельных элементов).

Передача научной и другой информации с ИСЗ на Землю производится с помощью радиотелеметрических систем (часто имеющих запоминающие бортовые устройства для регистрации информации в периоды полёта ИСЗ вне зон радиовидимости наземных пунктов).

3.1. Назначение элементов искусственных спутников Земли для геологоразведочных работ

Аппараты дистанционного зондирования Земли имеет возможности объектовой и маршрутной съемок. Возможна стереосъемка маршрутов размером 115 км; съемка площадок до 100х300 км. В целевую аппаратуру входят :

1) оптико-электронный комплекс – осуществляет преобразование непрерывно движущегося изображения видимого диапазона, сформированного оптико-электронным комплексом, в цифровой электрический сигнал, обработку, сжатие и выдачу его в бортовую аппаратуру высокоскоростной радиолинии.

2) гиперспектральная аппаратура – обеспечивает гиперспектральную съемку поверхности Земли и получение информации о распределении поля спектральной энергетической яркости.

3) комплекс широкозахватной мультиспектральной съёмочной аппаратуры – Обеспечивает дистанционную съемку земной и водной поверхности в панхроматическом и мультиспектральном диапазонах спектра. Состоит из ШМСА- ВР и ШМСА-СР, которые могут работать как одновременно, так и раздельно.

4. Бортовые спектрометры

Серия этих приборов бортовых спектрометр включает семейство спектрометров для спектрополяризационных измерений с борта космических аппаратов. Спектрометры имеют два канала для регистрации двух взаимно ортогональных поляризаций излучения. Конструктивно он представляет собой герметизированную цилиндрическую оболочку, содержащую два акустооптических фильтра видимого диапазона на кристалле кварца и управляющую электронику. Он имеет три режима работы: ручной, автоматический и программного управления с помощью компьютера. Прибор имеет 2000 спектральных каналов в видимом диапазоне при разрешении от 0,1 до 0,25 нм.Время одного спектрального отсчета 32 мс, диапазон по величине спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ) излучения от 0,25 до 12,5 мкВт при погрешности измерений не превышающей 5%. Полная потребляемая мощность не превышает 400 Вт. Вес спектрометра 30 кг. Габариты прибора вписываются в цилиндр диаметром 0,35 м и высотой 0,85м. Спектрометр позволяет регистрировать излучение в трех конфигурациях: измерительной (поверхность объекта), опорной (матовое стекло, освещаемое солнечным светом) и калибровочной (эталонный внутренний источник), что дает возможность проводить измерения, как в абсолютных, так и в нормированных на солнечное освещение единицах.

Бортовые АО спектрометры позволяют решать следующие задачи: количественное определение содержания хлорофилла, распределения желтого вещества и минеральной взвеси в водах морей и океанов, распознавание видов фитопланктона, оценку степени покрытия водоемов растительностью, распознавание горных пород, картирование почв, определение оптических параметров атмосферы, определение содержание азота в сельскохозяйственных растениях, связанное со степенью зрелости урожая, коэффициент проективного покрытия поверхности растительностью, связанный с урожайностью и стадией вегетации, содержание хлорофилла в растительности, отражающее степень ее угнетения неблагоприятными антропогенными факторами, а также обнаруживать места скопления топляка в реках и места аномального состава воды, связанного обычно со сбросами химических веществ.

4. Возможности ИСЗ

В настоящее время уточнение и корректировка карт производятся именно с помощью космических снимков. Они обеспечивают топографическую основу в любой системе координат в масштабах от 1:25000 и мельче, то есть являются необходимыми при планировании и выполнении полного цикла геологоразведочных работ. Современные возможности переноса на них гипсометрических отметок и географических названий превращают их в высокоточные карты, а при использовании стереоскопических изображений применение их более эффективно по сравнению с топокартами. Разрешение снимков колеблется от нескольких до 20 метров, обеспечивая детальность привязки любых объектов и оценку всего спектра геологических данных. При использовании космических снимков точность привязки не превышает нескольких метров, сводясь к простой и быстрой операции, не требующей проведения топографических работ, то есть определенных финансовых затрат. Анализ космической информации с помощью специализированного пакета программ позволяет выполнять качественное и достоверное моделирование: от прогноза нефтеносных структур до корректировки моделей резервуаров на эксплуатационной стадии работ. Решение этих задач обеспечивается комплексом снимков: в видимой области спектра, инфракрасном и радиодиапазонах, как в черно-белом, так и цветном изображении, включая стереоскопические модели местности. Космические исследования необходимы еще и потому, что они обеспечивают высокую плотность исходной информации (на единицу площади). Это очень важно, так как количество глубоких скважин и сейсмопрофилей ограничено, что не позволяет с их помощью решить ряд следующих структурных задач, выяснить морфологию локальной структуры и построить достоверную структурную карту; протрассировать разрывные нарушения, установить их взаимоотношения; структурно увязать систему разрывных нарушений с водонефтяными, газонефтяными и газоводными контактами. Возможность использования космической информации на всех этапах геологоразведочных работ на нефть и газ, включая разработку, определялась апробированной методикой структурного дешифрирования и созданным автором на ее основе пакетом программ «Станвид-2». Современные средства получения комплекса цифровой космической информации и широкие перспективы ее внедрения в практику поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа, компьютерные методы обработки и интерпретации данных, высокий интеллект программных продуктов определяют целесообразность применения предлагаемой современной технологии при геологоразведочных работах.

5. Параметры орбит ИСЗ

В космическом пространстве над Землёй спутники движутся по определённым траекториям, называемые орбиты движения искусственных спутников Земли. Орбита – это траектория движения (или в переводе с латинского “путь, дорога”) какого-либо материального объекта (в нашем случае спутника) вперёд по заранее заданной системе пространственных координат с учётом конфигурации силовых полей, действующих на него[5]. Осуществляется движение искусственных спутников Земли по трём орбитам: полярной, наклонной и геостационарной (рис.2). Полярная орбита имеет угловой градус наклонения равный 90° по отношению к плоскости экватора. Этот угол ещё измеряется в минутах и секундах. Полярная орбита бывает синхронной и квазисинхронной. Наклонная же орбита расположена между полярной и экваториальной орбитами искусственных спутников Земли, образующая смещённый острый угол. Геостационарная орбита имеет нулевое отклонение и находится в плоскости экватора нашей планеты. Спутник, движущийся по ней, совершает полный виток за время, равноевремени одного оборота Земли вокруг своей оси. То есть по отношению к наземному наблюдателю такой спутник будет казаться неподвижным в одной точке. Высота над поверхностью Земли геостационарной орбиты (ГСО) равна 35876 км, радиус 42241 км, а её протяжённость (длина) равна 265409 км. Необходимо учитывать эти параметры при выведении спутника на ГСО и тогда можно будет достичь такой неподвижности по отношению к наблюдателю, находящемуся на Земле. Именно геостационарную орбиту (ГСО) используют для запуска большинства спутников коммерческого назначения. Скорость движения спутника по ГСО примерно равна 3000 м/с. Есть у геостационарной орбиты и слабая сторона. На приполярных районах Земли передача сигнала становится невозможной. Обычно спутниковая антенна настраивается по двум координатам: азимуту (отклонение самого спутника от направления в сторону “Север” и плоскостью горизонта, определяемая по часовой стрелке) и углу места (угол между плоскостью горизонта и направлением на спутник).

Рисунок 2. 1 – геостационарная орбита; 2 – наклонная орбита; 3 – полярная орбита

Геология — наука о Земле. При помощи спутников-сателлитов, геологи получают удобную и надежную связь. Космические навигационные системы, тоже вошли в арсенал геологов, освободив их от множества неудобств и сложностей с определением координат на местности. Однако, сегодня мы можем говорить и о том, что космические аппараты занимают все более уверенные позиции в геологоразведке и мониторинге.
Говоря о возможностях «космической» геологоразведки, мы подразумеваем удивительный эффект, благодаря которому, подняв точку наблюдения, мы можем увеличить не только площадь, но и «глубину» обзора. Методом космического зондирования можно всего за полгода со спутника исследовать огромную территорию (свыше 10 000 км2) на глубину от 0 до 12 кми ниже с погоризонтным проникновением 30,60,120 метров и дать прогноз, где есть, а где нет нефть, уран или подземные воды. Исходя из этого, надо сказать, что результаты космической фотосъемки открыли геологам Землю «в разрезе».
Общепринятой теории, объясняющей такой эффект – пока нет, но отсутствие научных объяснений, того, почему на снимках из космоса скажем, яркость отдельных участков поверхности зависит от толщины укрывающего рыхлого покрова, не мешает геологам пользоваться своего рода космическим «рентгеном» в практических целях. Из снимков из космоса мы можем находить перспективные участки Земли и многое другое.

Источник