Космический радарный мониторинг смещений земной поверхности на территории города Караганды

0
12

Д.В. Мозер (КарГТУ, Казахстан)
В 2001 году окончил Карагандинский государственный технический университет (КарГТУ) по специальности «маркшейдерское дело». В настоящее время — старший преподаватель кафедры МДиГ КарГТУ, директор ТОО «НТЦ «KazGeoScan». Кандидат технических наук.

Н.И. Гей (КарГТУ, Казахстан)
В 2013 году окончила КарГТУ по специальности «геодезия и картография». В настоящее время — научный сотрудник ТОО «НТЦ «KazGeoScan». Магистр технических наук.

А.Д. Каранеева (КарГТУ, Казахстан)

В 2006 году окончила КарГТУ по специальности «Физика». В настоящее — время преподаватель кафедры МДиГ КарГТУ, научный сотрудник ТОО «НТЦ «KazGeoScan». Магистр технических наук.

А.С. Туякбай (КарГТУ, Казахстан)
В 2008 году окончила КарГТУ по специальности «горное дело». В настоящее время — старший преподаватель кафедры МДиГ КарГТУ, научный сотрудник ТОО «НТЦ «KazGeoScan». Магистр технических наук.

А.А. Нагибин (КарГТУ, Казахстан)
В 2011 году окончил КарГТУ по специальности «маркшейдерское дело». В настоящее время — преподаватель кафедры МДиГ КарГТУ, научный сотрудник ТОО «НТЦ «KazGeoScan». Магистр технических наук.

Н.Д. Доненбаева (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, Казахстан)

В 2010 году окончила Карагандинский государственный технический университет по специальности «маркшейдерское дело». В настоящее время преподаватель кафедры «геодезия и картография» Евразийского национального университета (ЕНУ) им. Л.Н. Гумилева. Магистр технических наук.

ТОО «Научный технический центр «KazGeoScan» (Республика Казахстан) в 2014 г. выполнил работы по мониторингу деформаций земной поверхности на территории Карагандинского угольного бассейна на основе радарных данных со спутника COSMO-SkyMed (Италия).  Обработка космических снимков производилась в программном комплексе ENVI модуль SarScape.

Научный технический центр «KazGeoScan» основан в 2014 г. на базе кафедры маркшейдерского дела и геодезии Карагандинского государственного технического университета.

«KazGeoScan» осуществляет деятельность по предоставлению высокоточного прогноза состояния земной поверхности больших по площади территорий на основе ДЗЗ, выполняет геотехнические расчеты оседаний земной поверхности, а также наземный контроль нивелированием и посредством измерений глобальными навигационными спутниковыми системами GPS.  Центр оснащен современным оборудованием необходимым для проведения работ. Имеется программный комплекс для тематмческой обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) ENVI, поставленный компанией «Совзонд», а также дополнительный модуль SARscape Interferometry + Interferometry Stacking для обработки радарных космических снимков.

Основной задачей KazGeoScan является внедрение методики космического радарного мониторинга для определения зон оседаний и деформаций земной поверхности.

На территории города Караганды в течении 2014 г. происходила интенсивная добыча угля. Данные работы привели к оседаниям земной поверхности на территориях вблизи шахт: Саранская, Костенко, Абайская и Кузембаева (рис. 1).

ris_1

Рис. 1. Оседания в районе ведения работ на шахте имени Т. Кузембаева за период с марта по ноябрь 2014 г.

Сотрудниками НТЦ «KazGeoScan» в 2014 г. на территории шахты имени Т. Кузембаева в течении 6 месяцев проводились систематические инструментальные наблюдения с использованием оптического нивелира.  Проведенное исследование показало, что величина оседаний по наземному мониторингу и спутниковой радарной интерферометрии хорошо коррелируют.

В результате обработки данных по методу постоянных рассеивателей в районе шахты имени Т. Кузембаева была получена карта точек оседаний (рис. 2).

ris_2

Рис. 2. Карта оседаний подработанных территорий в районе шахты имени Т. Кузембаева, выявленных с использованием технологии постоянных рассеивателей

По результатам обработки данных в районе выемки угля выявлены мульды оседаний, которые отображены синим цветом. В районах прилегающих к мульде оседаний, не происходила добыча, поэтому там наблюдается небольшое поднятие (около 20 мм).

Другой проект, по мониторингу смещений и деформаций здания главного корпуса КарГТУ, был выполнен в программном комплексе ENVI-SARscape по данным 28-проходной цепочки снимков со спутника COSMO-SkyMed за период с марта по ноябрь 2014 г.

В ходе обработки космических снимков (рис. 3) были выявлены небольшие деформации некоторых конструкций на территории главного корпуса КарГТУ, связанные с сезонностью проведения съемки. В целом, здание главного корпуса КарГТУ стабилизировано находится в устойчивом состоянии.

ris_3

Рис. 3. Результаты спутникового мониторинга здания главного корпуса КарГТУ с использованием технологии постоянных рассеивателей

Летом 2015 г. НТЦ приобретен квадрокоптер DJI Phantom 3 (рис. 4), способный проводить видео съёмку с разрешением 4К. Результаты обработки радарных данных экспортируются  в программу Google Earth. На данный момент основой исследуемого участка город спутник Актас вблизи г. Караганды является снимок, полученный в апреле 2013 года, что не отражает всей ситуации и не является актуальным на сегодняшний день. Поэтому  альтернативным методом получения оптических снимков является более эффективный способ с использованием квадрокоптера DJI Phantom 3, который может  проводить  аэросъемку [5].

ris_4

Рис. 4. Запуск  DJI Phantom 3 Professional

Непосредственно с  самим  прибором устанавливается приложение DJI GO на смартфоны с операционной системой IOS и Android, в котором можно определить высоту, радиус полета, координаты места взлета и координаты точек полета, количество спутников, поддерживаемых в данный момент дроном, а также возможно создание 3D моделей в различных специальных программах . На рис. 5 представлена 3D модель, полученная на основе использования приложения DroneDeploy  [6].

ris_5

Рис. 5.  Создание 3D  модели с помощью DroneDeploy

По проведенным исследованиям можно сделать вывод, что съемка местности, полученная с квадрокоптера, может служить хорошей оптической основой вместо дорогостоящих космических оптических снимков.

Сотрудниками ТОО «НТЦ «KazGeoScan» получены свидетельства авторского права по применению спутниковой радарной интерферометрии в Казахстане и инновационные патенты Казахстана «Спутниковая радарная интерферометрия — надежный инструмент мониторинга сдвижений массива горных пород» №2303 от 30 декабря 2014 г., «Космический радарный мониторинг подработанных территорий Карагандинского угольного бассейна по данным со спутника COSMO-SkyMed» №484 от 16 марта 2015 г.,  «Космический  мониторинг деформаций зданий и сооружений города Караганды по данным спутника COSMO-SKYMED»» №1263 от 24 июня 2015 г.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. D.Mozer, V. Dolgonosov, N.Gey, A. Nagibin, A. Karaneeva, A. Tuyakbay. Satellite radar interferometric subsidence monitoring of the undermined territories of Karaganda coal basin. Geomonitoring 2015. p.235-242
  2. Мозер Д.В., Каранеева А.Д., Гей Н.И. Определение сдвижений подработанных территорий шахты имени Т.Кузембаева Карагандинского угольного бассейна на основе использования современных технологий // Вестник ИРГТУ, 2015. — №3. — С.76-81.
  3. Мозер Д.В., Левин Е.Л., Гей Н.И., Каранеева А.Д., Нагибин А.А. Мониторинг деформаций земной поверхности на территории Карагандинского угольного бассейна // Геодезия и картография, 2015. — №3. С.21-26.
  4. Низаметдинов Ф.К., Мозер Д.В., Туякбай А.С., Гей Н.И., Каранеева А.Д. Спутниковый радарный интерферометрический мониторинг подработанных территорий Карагандинского угольного бассейна// Журнал Геоматика, 2014г., №4, стр.70-78
  5. http://store.dji.com/?site=brandsite. Официальный сайт DJI.
  6. https://dronedeploy.com/ Официальный сайт DroneDeploy.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ