Оценка местности
Современное широкое использование воздушного транспорта для геологической рекогносцировки представляет собой развитие методики, известной уже более ста лет. В частности, аэрофотосъемкой для оценки местности пользовались еще в период первой мировой войны; до сих пор не потеряли ценности публикации 30-х годов. Практика времен второй мировой войны способствовала не только значительным достижениям в дешифрировании аэрофотоснимков, но и широкому признанию необходимости оценки местности для особых целей (таких, например, как определение ее проходимости различным транспортом). Казалось бы, подобное применение аэрофотосъемки имеет самое отдаленное отношение к проблеме использования геологии в городском и региональном планировании. Однако это лишь первое и неверное впечатление.
В дальнейшем мы постараемся показать, что с помощью аэрофотографии удается определить типы грунтов и другие геологические явления на земной поверхности. Правда, далеко не все возможности метода полностью реализованы. Но и то, что уже достигнуто, заслуживает упоминания (особенно если иметь в виду недавние работы, выполненные таким методом в Австралии).
В настоящее время твердо установлено, что анализ аэрофотоснимков позволяет получить общее представление о геологическом строении местности, особенно если в ходе контрольных наземных наблюдений выявлены те особенности местной топографии, которые определяются геологической структурой. Рассматриваемый метод дает хорошие результаты при предварительном обследовании обширных площадей с целью выбора трасс шоссейных и железных дорог и мест расположения аэропортов. Типичным примером является выбор площадки для строительства нового аэропорта в Мартинсберге, который расположен в том районе Аппалачей, где полевые геологические исследования существенно затруднены из-за значительной расчлененности рельефа [44]. Большие возможности использования аэрофотоснимков подтвердились и при предварительном камеральном изучении материалов съемки обширной дельты реки Маккензи. Здесь намечался поиск места для строительства нового города взамен поселка Аклавик, и возникли особые затруднения, связанные с многолетней мерзлотой [45]. Перед очень коротким в полярных условиях полевым сезоном с помощью аэрофотоснимков удалось составить общее представление о геологическом строении зоны, примыкающей к дельте реки (расположенной в 4800 км от места камеральных работ), и отобрать свыше десятка участков, пригодных для строительства новых городов. Посещение участков позволило сразу же отказаться от восьми из них. В результате более детального полевого изучения строители в конце концов остановились на участке, сложенном гравием. Этот участок находился на восточной окраине дельты, где ныне располагается вновь построенный город Инувик. Характеристики грунтов в районе полностью совпали с предполагаемыми на основе дешифрирования аэрофотоснимков.
В дальнейшем рассматриваемый метод был применен для уточнения условий строительства в зоне многолетней мерзлоты, особенно вдоль южной границы ее распространения в Канаде [46]. На протяжении десяти летних полевых сезонов здесь проводились работы по наземной проверке данных аэрофотосъемки. В результате была составлена карта распространения многолетней мерзлоты на территории Канады, на которой показано положение ее южной границы. Карта оказалась исключительно полезной при планировании развития Канадского севера и выборе участков различного хозяйственного назначения [47]. Разумеется, предварительные выводы, получаемые при дешифрировании аэрофотоснимков, всегда нуждаются в подтверждении полевыми наблюдениями. Такое же подтверждение требуется и при детальном изучении территорий, предназначенных для расширения городов, даже если имеются крупномасштабные геологические карты, используемые при составлении общих планов городского развития.
Фиг. 3.28. Инувик, Северо-Западные территория, Канада. Аэрофотоснимок этого нового города.
В левой части виден восточный рукав реки Маккензи, справа — переход от возвышенности (на которой расположен город) к тундре. Выбор места для города описан в работе [45].
Еще одно направление развития описанной методики в Канаде связано с необходимостью обнаружения торфяников, занимающих в стране площадь свыше 1300 млн. га. Территории, где распространены маломощные торфяники, крайне неблагоприятны для строительства дорог и возведения зданий, поэтому во многих случаях оценка местности ведется исключительно с целью обнаружения торфяников. В этой специальной области приложения аэрофотосъемки успешно применяется цветная съемка, что позволяет с высот вплоть до 1500 м различать даже основные генетические типы торфяников [48].
Конечно, развитие городов в районах распространения торфяников-или многолетней мерзлоты по необходимости всегда будет ограниченным. Поэтому уместно подчеркнуть, что даже в таких «негостеприимных» местах описанная выше методика оценки местности может найти успешное применение. Некоторые интересные работы в этой области были выполнены сотрудниками Австралийского отдела прикладной геомеханики Эйтчисоном и Грантом [49]. Часть исследований проводилась в северной и западной Австралии — районах также весьма негостеприимных, хотя и полностью противоположных по условиям районам Канадского севера. Важную часть исследований занимает обзор развития принятой там методики оценки местности для инженерно-технических целей. Обзор вышел в виде отдельной книги, посвященной более широкой теме — оценке земной поверхности. Он свидетельствует о внимании, которое постоянно уделяется этой проблеме в Австралии [50]. Авторы обзора ссылаются также на работу, проделанную специалистами ЮАР, где характер ландшафта сходен с австралийским.
Как уже отмечалось, Эйтчисон и Грант провели оценку местности исключительно для инженерно-строительных целей. Они сосредоточили основное внимание на четырех параметрах местности: характеристике склонов, геологическом строении, характеристике грунтов и характеристике растительного покрова. Работа облегчалась несколько необычными геологическими условиями, которые характерны для большей части Австралии. Дело в том, что там «отсутствуют молодые и древние горы; местность представляет собой ряд поверхностей, разделенных между собой склонами и включающих изолированные останцы других поверхностей или изолированные вулканические возвышенности, некки и т. п.». Эти особенности позволили выделить девять главных типов склонов и классифицировать прочие параметры. Комбинируя цифровые значения каждого параметра, можно записывать все характеристики любой местности в форме, удобной для машинной обработки, хранения и поиска нужных данных в случае необходимости. Интересно, что в рассматриваемой системе отсутствует столь важный параметр, как характеристика дренажной сети, что отражает незначительную роль атмосферных осадков на большей части территории Австралии. Однако разработанная Эйтчисоном и Грантом система (они назвали ее «стандартной покомпонентной оценкой местности») столь гибка, что может без труда найти применение для оценки самых различных типов местности. Оценка начинается с критического просмотра и анализа аэрофотоснимков. На этой первой фазе исследований выбираются места полевых наблюдений и отбора образцов. Полученные в поле предварительные результаты тщательно изучаются и дополняются по мере проведения дальнейших работ. Только после этого уточненные материалы подготавливаются для публикации и использования.
Для иллюстрации способа записи данных по австралийской системе мы приводим таблицы из опубликованного отчета, в котором описаны результаты изучения района Роллинг-Даунс в северном Квинсленде (фиг. 3.29). Дополняющая таблицы фотография (а описание каждого участка всегда сопровождается хотя бы одним снимком) дает зримое представление о характере местности. Как нетрудно заметить, местность покрыта кустарникам и типична для рассматриваемого в отчете района. Описание местности, данное в таблице, не нуждается в пояснениях, за исключением кодовых цифр, которые представляют собой ключ для машинной обработки результатов исследования. Естественно, что, помимо визуального представления информации, ведется ее машинное накопление на специальных носителях.
Фиг. 3.29. Австралия. Система оценки местности, показанная на примере ландшафтного элемента 3.5.03.
1 — гравелитистый грунт; 2 — конгломерат с кремнистым цементом.
Даже из нашего краткого изложения ясно, что подобная «оценка местности не заменяет непосредственных наблюдений или инженерно-геологических исследований... она является лишь логическим развитием инженерной геологии». Системой оценок нельзя воспользоваться без предварительного знания и постоянного привлечения различных общегеологических сведений. Так, например, «провинции» классификационной схемы — это не что иное, как главные временные геологические подразделения, встречающиеся в Австралии (от архея до кайнозоя). Ясное понимание местной геологии — ключ к успешному описанию важных характеристик местности. Это прекрасно иллюстрируется примерами применения описанной системы и ландшафтными картами, которые представляют собой конечный результат работы. Фактически это инженерно-геологические карты (хотя и составленные несколько необычным способом). Их более подробная характеристика дана в следующем разделе.