При дешифрировании и интерпретации материалов тепловой аэросъемки важно учитывать следующие особенности тепловых изображений:
- тепловые изображения дают представление о распределении радиационных контрастов ("теплее"-"холоднее") и не позволяют определять абсолютные значения радиационных температур;
- два идентичных объекта с одинаковой термодинамической температурой характеризуются равной энергетической яркостью только при условии их размещения на одинаково излучающем фоне и при одинаковом состоянии излучающей поверхности;
- при одинаково излучающем фоне более "теплые" объекты отображаются более светлым тоном;
- на величину контрастов теплового изображения влияют многочисленные природные и техногенные факторы.
Все перечисленные особенности необходимо учитывать как при производстве аэросъемочных работ, так и при дешифрировании и интерпретации материалов тепловой съемки.
Приемы дешифрирования и интерпретации материалов ТИКАС имеют следующую последовательность:
- общий анализ теплового поля;
- опознавание объектов, имеющих отражение в тепловом поле;
- обнаружение и опознавание тепловых сетей;
- изучение пространственной динамики тепловых сетей;
- изучение временной динамики тепловых сетей (при повторных съемках);
- определение основных факторов, обуславливающих существование тепловой аномалии;
- заключение о состоянии контролируемого объекта.
Анализ теплового поля начинается с опознавания объектов, попавших в поле зрения: жилые и производственные здания и постройки, асфальтовые и грунтовые дороги, тротуары и тропинки, реки и водоемы, подземные тепловые сети и т.д.
Жилые здания опознаются достаточно уверенно. Как правило, они имеют прямоугольные или сложно-прямоугольные очертания. Крыши домов в тепловом поле отображаются либо как "холодные" (темные) объекты , иногда с "теплыми" точками вентиляционных шахт, либо как "теплые" (от серого до белого тона), что обусловлено, в основном, свойствами материалов кровли. Боковые стены домов выглядят как теплые или очень теплые (светло-серый до белого тон), что, видимо, связано с конструктивными особенностями и качеством теплоизоляции домов. Производственные здания и сооружения в тепловом поле обычно представлены сочетанием очень "горячих" (ярко-белых) объектов (например, горячие цеха) и очень "холодных" (черных) объектов (неотапливаемые складские помещения, навесы и т.п.). Очертания промышленных зданий имеют характерную форму. На территории промзон, как правило, проложено большое количество местных воздушных теплосетей и продуктопроводов. Очень высокими радиационными контрастами (ярко-белый фототон) характеризуются здания РТС, КТС, ТЭЦ, несколько меньшими – ЦТП, ТП и т.п. Асфальтовые дороги и дорожки, тротуары отображаются как прямолинейные элементы теплового поля низкого уровня контрастности. Грунтовые тропинки имеют ту же контрастность, но отличаются хаотичным извилистым рисунком. Реки и водоемы в весенний и осенний период (когда выполняется данная целевая съемка) имеют положительный контраст с сушей при открытой воде и практически сливаются с фоном, если водная поверхность покрыта льдом. Коммунальные и промышленные выбросы в реки и водоемы отображаются как отчетливые аномалии теплового поля, приуроченные к береговой зоне, контрастность и размеры которых обусловлены дебитом и температурой сбросовых вод.
Наибольшую сложность при дешифрировании представляет опознавание подземных тепловых сетей, особенно при отсутствии или неточности схем их расположения. Достаточно уверенно теплосети опознаются в случае высокой утечки тепла. Если же ситуация близка к норме, то при отсутствии должного опыта тепловой след подземной теплотрассы (особенно малого диаметра) легко спутать с тепловым изображением асфальтовой дорожки, грунтовой тропинки, высокого бордюра. Тепловые сети при условии их "нормального" состояния выглядят как узкие линейные слабо контрастные и весьма слабо контрастные элементы теплового поля. При этом рисунок тепловых сетей отличается от дорожного наличием коленообразных и П-образных перегибов, светлых "узелков", отвечающих камерам и смотровым колодцам. Ширина теплового следа и его выразительность зависит от диаметра теплотрассы (при прочих равных условиях).
На следующем этапе выполняется анализ и интерпретация теплового поля с целью определения состояния подземных тепловых сетей. Диагностика состояния подземных тепловых сетей основана на качественном анализе регистрируемых тепловых аномалий земной поверхности непосредственно над теплотрассами. Основными параметрами при анализе являются уровень регистрируемого радиационного контраста и ширина теплового следа. Очевидно, что на величину этих параметров существенное влияние оказывают конструктивные особенности теплотрасс, прежде всего, диаметр, глубина и способ прокладки. К сожалению, конкретные данные о глубине и способе прокладки на представляемых потребителями схемах, как правило, отсутствуют.
На стадии опытно-методических работ силами ГНПП "Аэрогеофизика" был выполнен большой объем наземных термометрических наблюдений на трассах различного диаметра. Сопоставление данных наземных и синхронных с ними аэросъемочных работ показало, что увеличение диаметра теплотрассы на 100 мм при прочих равных условиях вызывает увеличение теплового контраста аномалии на 15-20 %, ширины теплового следа – на 10-15 %.
Качественная оценка состояния теплосетей производится визуально, путем сравнения характеристик теплового следа трассы определенного диаметра (контрастности и ширины) на всем его протяжении. Поскольку уровень регистрируемого контраста и ширина теплового следа зависит от величины кондуктивного теплового потока, следовательно, можно делать вывод об интенсивности утечек тепла, а значит, и сделать предположение о состоянии трассы.
Результаты диагностики наносятся на карту (схему) тепловых сетей в градациях в условных цветах:
• нормальное состояние обозначается синим цветом. Тепловая аномалия от слабо контрастной над трассами малого диаметра до среднеконтрастной над трассами большого диаметра. Характеризуется сухой и целостной изоляцией и соответственно минимальным тепловым потоком от теплоносителя к земной поверхности.
• состояние повышенной утечки тепла обозначается зеленым цветом. Характеризуется влажной или нарушенной теплоизоляцией, что способствует зарождению очагов коррозионного разрушения. В тепловом поле отображается четкой аномалией среднего уровня яркости и несколько увеличенной шириной теплового следа. В некоторых случаях увеличение радиационного контраста обусловлено менее глубокой прокладкой или изменением свойств излучающей поверхности (грунт, асфальт, растительный покров). Например, при прохождении трассы под асфальтовой дорогой отмечается всплеск контрастности, четко ограниченный размерами дороги. В таких случаях состояние трассы следует оценивать как "нормальное".
• состояние высокой утечки тепла обозначается малиновым цветом. Характеризуется нарушенной и влажной изоляцией, канал зачастую заполнен водой из параллельных водонесущих коммуникаций, грунтовой или талой водой. Возможно наличие свищей или других видов сквозных повреждений стенок теплопровода, наличие трещин в местах сварочных работ (особенно на участках компенсаторов). В тепловом поле они отображаются как высококонтрастные аномалии (белый фототон) при ширине в несколько раз больше нормы. Края аномальной зоны размыты. Высокими радиационными контрастами обычно характеризуются также сети наземной прокладки ("воздушки"). Однако тепловая аномалия при этом имеет равный контраст на всем протяжении, края ее четкие и ровные, ширина сопоставима с размером теплопровода.
• аварийное состояние обозначается красным цветом. Характеризуется разрывом теплопровода с выходом теплоносителя. Аномалия теплового поля имеет очень высокий контраст, иногда выходящий за верхний уровень динамического диапазона (ярко-белый цвет), широкую расплывчатую форму, обусловленную особенностями микрорельефа. В таких местах требуется принятие неотложных мер по ликвидации аварии.
При неуверенном выделении определенной градации можно использовать промежуточные. Очевидно, что приведенная схема условна. Каждый интерпретатор вправе принять иную схему с большим или меньшим числом градаций. Непременным условием является выделение аварийных и предаварийных участков.