Обобщение опыта применения различных методов обработки РСА снимков для изучения и мониторинга оползневой опасности склонов в районе Большого Сочи

В Институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН в течение последних пяти лет проводятся исследования различных аспектов применения снимков со спутников, оснащенных радаром с синтезированной апертурой (РСА - снимков) для изучения и мониторинга оползневой опасности в районе Большого Сочи. В докладе обсуждаются результаты региональных расчетов по методу устойчивых отражателей для РСА снимков с трех спутников ALOS (длина волны 23 см -восходящая орбита) , Envisat (длина волны 5.6 см - нисходящая орбита), ТerraSAR-X (длина волны 3.1 см - восходящая орбита). РСА снимки без значительных временных перерывов покрывают интервал времени с января 2007 по сентябрь 2012 г. Расчеты проводились с использованием программного пакета StaMPS. В результате расчетов построены карты деформаций поверхности в районе Большого Сочи, которые позволяют выделить все известные оползневые структуры со скоростями смещений порядка нескольких см/год, построены графики изменения оползневой активности во времени (временные серии) для этих оползневых тел.
В докладе будет дан подробный анализ применяемых методов обработки для трех характерных случаев. 1. Исследование медленных смещений при наличии большого числа устойчиво отражающих радарный объектов в районе пос. Молдовка, при скорости смещения оползня около 20 мм/год. Благодаря большому количеству хорошо отражающих объектов оползень в пос. Молдовка хорошо локализуется на радарных снимках, как с восходящей, так и с нисходящей орбит всех спутников. На временных сериях четко выделяется период повышенной оползневой активности зима-весна 2012 года со скоростями около 50 мм/год, обусловленный обильным выпадением осадков. 2. Относительно медленные смещения Мамайского оползня в непосредственной близости от железнодорожного тоннеля не удавалось оценить из-за отсутствии в этой области хорошо отражающих объектов. Для получения временных серий смещений на склоне был установлен искусственный уголковый отражатель. После установки отражателя и соответствующей обработки снимков получена временная серия смещений и оценена их средняя скорость (более 50 мм/год). 3. Исследование быстрых смещений большой амплитуды в период схода оползня в пос. Барановка при скорости порядка нескольких метров в сутки. В случае значительных и быстрых смещений (больше половины длины волны за период между съемками) применение методов устойчивых отражателей становится невозможным из-за потери корреляции между снимками и ошибок развертки фазы. В этом случае для анализа снимков со спутника ТerraSAR-X нами был успешно применен метод трассирования офсетов, основанный на использовании амплитудных, а не фазовых характеристик сигнала. Применение этого метода к снимкам до и после схода оползня в пос. Барановка 23-24 января 2012 года позволило оценить амплитуду смещений, которая достигла 7.5 м, и оконтурить оползневое тело, несмотря на отсутствие устойчиво отражающих радарный сигнал объектов.
Опыт ИФЗ РАН показывает, что комплексирование различных методов обработки спутниковых РСА-снимков в районе Большого Сочи позволяет успешно исследовать оползневые процессы и осуществлять их мониторинг независимо от скорости их перемещения и наличия устойчиво отражающих объектов. Учитывая, что в настоящее время съемка этой территории ведется регулярно с двух спутников: Sentinel-1 (cнимки распространяются бесплатно через Интернет), а также с восходящего и нисходящего треков спутника COSMO-SkyMed оценка оползневой опасности на базе РСА-снимков в этом регионе имеет большие перспективы.