Тепловые изображения в исследованиях Земли

Спектр возможностей тепловой космической съемки широк. В настоящее время данные дистанционного зондирования в тепловом инфракрасном диапазоне находят применение в разных отраслях исследований Земли и для мониторинга природно-антропогенных объектов.

На тепловых инфракрасных снимках с метеоспутников находит отображение поверхностная тепловая структура океанов, в которой проявляется динамика вод, крупные течения. В фондах снимков, например, в центрах данных NASA, результаты тепловой съемки хранятся и предоставляются потребителю уже в виде созданных карт температур морской поверхности SST (Sea Surface Temperature). C начала 80-х гг. XX века по данным радиометра AVHRR составляются региональные и глобальные карты дневных и ночных, суточных, осредненных за неделю, месяц температур морской поверхности с разным пространственным обобщением (с разрешением 9, 18, 54 км), используемые для изучения многолетней динамики теплового поля Земли с целью создания прогнозных моделей. Съемки в тепловом диапазоне используются также для изучения глобального круговорота воды, взаимодействия между аэрозолями и облаками, энергетического баланса и климата Земли. По этим данным возможно определение температуры морских льдов, снежно-ледового покрова моря и суши.

При решении геологических задач тепловая съемка используется для структурно-тектонического и литологического картографирования. С увеличением числа спектральных каналов съемки в тепловом инфракрасном диапазоне увеличиваются возможности исследования состава горных пород и картографирование особенностей их распространения в районах разреженным растительным покровом. Солнечное и эндогенное тепло нагревает горные породы по-разному в зависимости от вещественного, т.е. минерального состава пород, их тепловой инерции, влажности, отражательной способности и других свойств. Поэтому на тепловых снимках литологически разные породы отличаются друг от друга по фототону на тепловых снимках в одном канале или по цвету при использовании многозональной тепловой съемки. С помощью материалов тепловой космической съемки можно также получить некоторое представление о погребенных геологических структурах, исследуя распределения тепловых полей региона. Различия в теплоизлучательных свойствах поверхностей, которые фиксируются тепловой съемкой используются при поисках полезных ископаемых, выявлении элементов тектоники, прямых поисках залежей нефти и газа, руд. Наличие плотного растительного покрова является препятствием к определению теплоизлучательных свойств почв и горных пород. Однако в районах с развитым растительным покровом тепловые изображения становятся полезными для определения его состояния.

При инженерно-геологических изысканиях по тепловым инфракрасным снимкам возможно выявление таликовых зон в областях развития вечной мерзлоты, исследование участков развития карстовых и оползневых процессов.

Известны примеры использования снимков в тепловом инфракрасном диапазоне для решения задач картографирования зон подземных ядерных взрывов на полигонах, определения местоположения и состояния подземных тепловых сетей, съемки линий электропередач, картографирования и диагностики состояния нефте- и газопроводов, включая обнаружения мест утечек, выявления островов тепла крупных городов и промышленных центров, картографирования теплового загрязнения городов, контроля тепловых выбросов промышленных отходов (ТЭЦ, крупные производства, пруды-охладители), регистрации дымных шлейфов от труб, контроля за состоянием полей фильтрации и аэрации.

Тепловые снимки широко используются для оперативного слежения за проявлениями неблагоприятных природных процессов и чрезвычайных ситуаций: лесные и торфяные пожары, скрытое самовозгорание, вулканическая деятельность. С помощью тепловой съемки возможно выявление факелов сгорания попутного газа на нефтяных месторождениях и мониторинг их функционирования.

Тепловая съемка увеличивает возможности мониторинга водных объектов, особенно в черте города, выявления участков подтопления и заболачивания, контроля за состоянием сельскохозяйственных полей, в том числе обнаружения пораженных болезнями участков посевов сельскохозяйственных культур, контроля при проведении мелиорации и ирригации.
Известно, что тепловые снимки могут успешно применяться для контроля влажности почв, их весеннего просыхания и готовности к обработке, состояния поливных земель. Данные тепловой съемки используются также для изучения породного состава лесов в глобальных исследованиях. Тепловой инфракрасный спектральный индекс TISI оценивается как надежный индикатор состояния растительности.

Подробнее о применении тепловых космических изображений в исследованиях некоторых земных объектов дальше.