Статья

Kazakhmys Services о применении космических радарных съемок

Геоинформатика
мобильная версия

О применении космических радарных съемок для регулярного мониторинга смещений и деформаций земной поверхности и сооружений, возникающих при добыче полезных ископаемых, в интервью CNews рассказал геотехник-консультант Kazakhmys Services Ltd доктор физико-математических наук, профессор Владимир Мансуров.

CNews: Каковы основные преимущества космического мониторинга смещений и деформаций земной поверхности перед наземными наблюдениями, такими, как сейсмический мониторинг и традиционный геодезический мониторинг по профильным линиям? Или эти методы друг друга дополняют и дистанционные методы могут быть использованы для нацеливания традиционных наземных наблюдений?

Владимир Мансуров: Преимущества космического мониторинга состоят, прежде всего, в его большей производительности по сравнению с традиционной геодезической съёмкой.

Относительно сейсмического мониторинга (мониторинга индуцированной горными работами или техногенной сейсмичности) следует заметить, что стоимость его при покрытии той же площади наблюдения будет выше и, в силу его особенностей, регистрация сейсмических событий происходит в моменты разрушения локальных участков горных пород, в то время как космический мониторинг показывает заблаговременно оседания поверхности над выработанным пространством.

То есть, сейсмический мониторинг может давать информацию, являющуюся краткосрочным предвестником наступающего разрушения горных пород на локальных участках. Космический мониторинг даёт информацию в долгосрочном времени о процессах, протекающих как в локальных участках наблюдения, так и на большой площади. Таким образом, они дополняют друг друга.

Кооперирование с геодезическими наблюдениями также полезно, когда выявлены участки, подверженные оседанию дневной поверхности, и необходимы более прецизионные наблюдения с получением результатов в реальном времени, поскольку данные космического мониторинга требуют время на обработку.

CNews: Насколько эффективным является метод мониторинга с помощью спутниковой радарной интерферометрии? Какие преимущества у интерферометрии перед мониторингом с помощью GPS/ГЛОНАСС и наземного нивелирования? Насколько точность и площадной охват различных современных методик мониторинга смещений и деформаций земной поверхности соответствует потребностям при разработке месторождений?

Владимир Мансуров: Основное преимущество состоит в возможности охвата при космическом мониторинге значительных площадей. Так, на Жезказганском месторождении проложены геодезичесие линии большой протяженности с тысячами реперов. Съёмка по ним осуществляется один раз в год на каждой точке, где заложен репер. В лучшем случае удаётся провести 2 измерения в год по всем линиям и получить, таким образом, информацию о смещениях с интервалом 1 год-6 месяцев. За это время может развиться обрушение, и его невозможно предсказать. По результатам же космических радарных съемок данные о смещениях земной поверхности поставляются нам ежемесячно.

Владимир Мансуров: В комплексе с другими методами (повторное нивелирование, спутниковая геодезия, сейсмо-мониторинг) радарные съемки позволяют получать комплексную и системную информацию о происходящих смещениях земной поверхности, оценивая указанные критерии и пространственно выявляя опасные участки. Но предсказание времени обрушения является нерешаемой задачей.
Владимир Мансуров: В комплексе с другими методами (повторное нивелирование, спутниковая геодезия, сейсмо-мониторинг) радарные съемки позволяют получать комплексную и системную информацию о происходящих смещениях земной поверхности, оценивая указанные критерии и пространственно выявляя опасные участки. Но предсказание времени обрушения является нерешаемой задачей.

CNews: Способна ли спутниковая радарная интерферометрия предупредить катастрофически быстрое оседание больших площадей техногенно нагруженных территорий, например, населенных пунктов вблизи мест добычи полезных ископаемых?

Владимир Мансуров: К сожалению, на сегодняшний день не существует ни одного метода, позволяющего гарантированно предсказать обрушение земной поверхности. Существуют критерии наступления катастрофы, ряд из которых (скорость смещений земной поверхности, ее пространственный градиент, ускорение смещений) можно оценивать по данным космических радарных съемок.

В комплексе с другими методами (повторное нивелирование, спутниковая геодезия, сейсмо-мониторинг) радарные съемки позволяют получать комплексную и системную информацию о происходящих смещениях земной поверхности, оценивая указанные критерии и пространственно выявляя опасные участки. Но предсказание времени обрушения является нерешаемой задачей.

CNews: С 2011 года ведутся дистанционные космические радарные наблюдения за смещениями над Жезказганским медным месторождением. Какие выводы о работе спутникового радарного мониторинга можно сделать? Насколько он способствовал снижению рисков возникновения чрезвычайных ситуаций, уменьшению их возможных последствий, помог планированию разработок и т.д.?

Владимир Мансуров: Спутниковый радарный мониторинг смещений земной поверхности на Жезказганском месторождении начат нами в январе 2011 года. С тех пор выполнено 45 съемок и они продолжаются и сейчас.

Планирование съемок и их интерферометрическая обработка с 2011 по 2012 год выполнялась компанией «Совзонд». С 2013 года компания «Совзонд» только поставляет данные радарных космосъемок, а их интерферометрическую обработку выполняют специалисты Геотехнического управления корпорации «Казахмыс». Это стало возможным после приобретения нами программного обеспечения SARscape и трехэтапного обучения, проведенного в 2012-2013 гг. для наших специалистов компанией «Совзонд».

Дифференциальные интерферограммы, рассчитанные в ENVI/SARscape, отображающие возрастающие смещения земной поверхности при увеличении периода наблюдений. Каждый спектр цветов соответствует смещениям земной поверхности, равным половине длины волны радара (2, 75 см в данном случае)
Дифференциальные интерферограммы, рассчитанные в ENVI/SARscape, отображающие возрастающие смещения земной поверхности при увеличении периода наблюдений. Каждый спектр цветов соответствует смещениям земной поверхности, равным половине длины волны радара (2, 75 см в данном случае)

Внедрение на базе корпорации технологии космической радарной интерферометрии позволило проводить более частый контроль поверхности над выработанными пространствами на большей территории, чем ранее (мониторинг осуществляется по площади 50х50 км каждые 24 дня – полный цикл повторения орбиты спутника Radarsat-2). Кроме этого, в результате ранее произошедших обрушений большое количество реперов и профильных линий было потеряно либо нарушено, что осложняет наземные наблюдения. Спутниковые радарные наблюдения были полезны в сочетании с сейсмическим мониторингом и позволили снизить риск возникновения чрезвычайных ситуаций и планировать горные работы в проблемных областях месторождения.

CNews: Расскажите подробнее об остановке 81 участка Анненской шахты из-за сдвига земной поверхности в октябре 2013 года. Каким способом был обнаружен сдвиг, насколько большим он был, какую опасность мог бы представлять для горняков и Анненского района в случае отсутствия современных технологий мониторинга и своевременного обнаружения?

Владимир Мансуров: Космический радарный интерферометрический мониторинг позволил нам выявить район оседаний вблизи Анненского и Восточного рудников, где в 2004 и 2006 гг. произошли обрушения. Дело в том, что на поверхности в этом районе не были заложены профильные геодезические линии из-за рядом находящегося карьера и отвалов на поверхности. Также этот район не был покрыт в достаточной мере сетью сейсмического мониторинга.

Систематический анализ материалов космического радарного мониторинга позволил проконтролировать развитие оседаний над этим районом и их взаимосвязь с горными работами. Развернутая сеть временных реперов (нацеленных по данным радарных наблюдений) на отвалах горных пород показала, что происходит оседание земной поверхности, вызванное подземной добычей, а не деформацией отвалов. Поэтому работы на 81 участке Анненской шахты в октябре 2012 г. были прекращены, и разработана программа подземного мониторинга деформаций и разрушений этого участка массива горных пород.

Особенности этого участка состоят в том, что здесь расположены наклонные рудные залежи, и достаточно трудно применить разработанные ранее критерии обрушений. По опыту следует отметить, что отсутствие космического мониторинга могло усугубить и так непростую ситуацию в Анненском районе.

В целом, технология радарного интерферометрического мониторинга показала высокую эффективность, ее применение полностью себя оправдало.

Мировая группировка спутников дистанционного зондирования земли (ДЗЗ)

СОБЫТИЯ