Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 14–18 ноября 2022 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XX.G.116

Мониторинг оседаний земной поверхности на территории г. Березники (Пермский край) методами спутниковой радарной интерферометрии

Бабаянц И.П. (1), Барях А.А. (2), Волкова М.С. (1), Михайлов В.О. (1,3), Тимошкина Е.П. (1), Хайретдинов С.А. (1)
(1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва, Россия
(2) Горный институт УрО РАН, Пермь, Россия
(3) МГУ имени М.В. Ломоносова, физический факультет, Москва, Россия
Представлены результаты обработки спутниковых радиолокационных (РЛ) снимков, полученных с космического аппарата TerraSAR-X, методом устойчивых отражателей для анализа процесса оседания земной поверхности над калийными рудниками в г. Березники Пермского Края. Кратко приведена последовательность процедур обработки в программном комплексе Гамма, которая показала хорошие результаты в условиях данной территории. Выполнено сравнение с результатами, полученными путем суммирования парных интерферограмм. Суммирование, в отличие от методов устойчивых отражателей, не предполагает анализ смещений во времени. При суммировании шумные временные ряды не отбраковываются, поэтому карты смещений более равномерно покрывают область исследований. Временные ряды анализируются с применением целого ряда критериев, поэтому получаемые оценки скоростей оседаний определяются более надежно. В областях, где результаты получены путем суммирования и методом устойчивых отражателей, скорости оседаний хорошо согласуются.
Метод устойчивых отражателей позволил оценить смещения в отдельных областях, разделенных обширными некогерентными лесными массивами, на которых интерферограммы теряют когерентность. При этом выявлена новая область оседания со средней скоростью субвертикальных смещений до 75 мм/год, а на отдельных участках до 100 мм/год, которая по данным за 2020 и 2018 годы не обнаруживалась.
Временные ряды также показывают замедление оседаний весной на отражателях, расположенных на строениях и объектах инфраструктуры. Мы связываем суммарное весеннее замедление оседаний на 3-5 см не с подземными, а с сезонными факторами, конкретно с нагреванием строений в весенний период. Возможны и другие причины, но главное в том, что в областях с умеренной скоростью оседаний этот эффект может приводить к некоторому снижению оценки средней скорости смещений.
Детальное исследование временных рядов оседаний позволяет выявлять области, требующие особого внимания. Большая часть оседаний происходит более-менее равномерно, на значительной части территории скорость оседания в 2021 году уменьшилась. Это свидетельствует о действенности предпринимаемых мер по защите наземной инфраструктуры. В пределах городской территории ускорение оседания обнаружено только в начале проспекта Ленина.
Спутниковая радарная интерферометрия является эффективным инструментом для исследования процессов оседания в г. Березники. Этот метод существенно дополняет наземные геодезические работы, поскольку доставляет данные об обширных территориях, которые невозможно покрыть детальными наземными измерениями. Кроме того, часть закрытых территорий становится опасной для проведения наземных работ, здесь спутниковым технологиям нет альтернативы

Ключевые слова: спутниковая радарная интерферометрия, метод устойчивых отражателей, временные ряды, мониторинг, калийные рудники, г. Березники, провалы
Литература:
  1. Бабаянц И.П., Барях А.А., Волкова М.С., Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Мониторинг оседаний на территории г. Березники (Пермский край) методами спутниковой радарной интерферометрии: I. Дифференциальная интерферометрия. Геофизические исследования. №4 2021 г. с. 73-89. doi.org/10.21455/gr2021.4-5.
  2. Барях А.А., Красноштейн А.Е., Санфиров И.А. Горнотехнические аварии: затопление Первого Березниковского калийного рудника // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2009. № 2. С.40–49.
  3. Барях А.А., Санфиров И.А., Дягилев Р.А. Мониторинг последствий затопления калийного рудника // Горный журнал. 2013. № 6. С.34–39.
  4. Буш В., Хебель Х.П., Шаффер М., Вальтер Д., Барях А.А. Контроль оседаний подработанных территорий методами радарной интерферометрии // Маркшейдерия и недропользование. 2009. № 2. С.38–43.
  5. Гневанов И.В., Шамин П.В. Оценка деформаций земной поверхности горных отводов ОАО “Уралкалий” в г. Березники методами радарной интерферометрии // Геоматика. 2012. № 1. С.56–60.
  6. Дмитриев П.Н., Голубев В.И., Исаев Ю.С., Киселева Е.А., Михайлов В.О., Смольянинова Е.И. Некоторые проблемы обработки и интерпретации данных спутниковой радарной интерферометрии на примере мониторинга оползневых процессов // «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 2012. т.9, №2, с. 130-142.
  7. Киселева Е.А., Михайлов В.О., Смольянинова Е.И., Дмитриев П.Н. К вопросу мониторинга смещений земной поверхности методами радарной спутниковой интерферометрии. // «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», 2017. том 14, № 5, с. 122-132.
  8. Михайлов В.О., Киселева Е.А., Смольянинова Е.И., Дмитриев П.Н., Голубева Ю.А., Исаев Ю.С., Дорохин К.А., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А., Голубев В.И. Мониторинг оползневых процессов на участке Северокавказской железной дороги с использованием спутниковой радарной интерферометрии в различных диапазонах длин волн и уголкового отражателя // Геофизические исследования. 2013. т. 14, № 4, с. 5-22.
  9. Михайлов В.О., Киселева Е.А., Барях А.А., Исаев Ю.С., Смольянинова Е.И. Возможности мониторинга динамики развития оседаний земной поверхности на территории г. Березники по снимкам спутника Сентинель. В сборнике 11-ая Всероссийская школа-семинар с международным участием «Физические основы прогнозирования разрушения горных пород». Тезисы докладов, место издания ГоИ УрО РАН г. Пермь, Россия, 2019, тезисы, с. 35-36.
  10. Berardino P., Fornaro G., Lanari R., Sansosti E. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol. 40, no. 11, pp. 2375–2383, Nov. 2002.
  11. Hooper, A., P. Segall, and H. Zebker. Persistent scatterer interferometric synthetic aperture radar for crustal deformation analysis, with application to Volcan Alcedo, Galapagos, J. Geophys. Res., 112, B07407, doi:10.1029/2006JB004763. 2007.
  12. Samsonov S., Baryakh A. Estimation of Deformation Intensity above a Flooded Potash Mine Near Berezniki (Perm Krai, Russia) with SAR Interferometry // Remote Sensing. 2020. V. 12, N 19. P.3215. doi: 10.3390/rs12193215.


Ссылка для цитирования: Бабаянц И.П., Барях А.А., Волкова М.С., Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Мониторинг оседаний земной поверхности на территории г. Березники (Пермский край) методами спутниковой радарной интерферометрии // Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2022. C. 256. DOI 10.21046/20DZZconf-2022a

Дистанционные методы в геологии и геофизике

256