О возможности применения РСА-интерферометрии, в частности с использованием снимков со спутников Sentinel, при мониторинге оползневой активности в районе Роза Хутор

Район Роза Хутор - горный кластер объектов Зимней Олимпиады 2014 года в Сочи. В настоящее время это крупнейший в России горнолыжный курорт мирового уровня. Этот район всегда отличался высокой оползневой опасностью, которая постоянно растет вследствие возрастающей антропогенной нагрузки. Это обуславливает интерес к изучению возможности использования здесь РСА -интерферометрии, как метода ДЗЗ, во многих случаях хорошо зарекомендовавшем себя при изучении оползневых структур (Wasowski, Bovenga, 2014 ).
Условия применения РСА-интерферометрии в данном случае очень сложные: большие перепады высот (1000-2500м), обширный растительный покров, вершины гор покрытые снегом с ноября по май.
В ИФЗ РАН с 2011 года проводятся работы по изучению вопросов применения РСА интерферометрии для изучения оползневой активности в районе Большого Сочи. Для прибрежного кластера были построены карты расположения активных оползней с использованием метода устойчивых отражателей (PS-InSAR inventory maps) по наборам снимков со спутников, работающих в разных частотных диапазонах: Envisat, ALOS PALSAR and TerraSAR-X. Эти карты относятся к периоду 2007-2012гг.( Mikhailov et.al,2015). При построении карт использовалась технология StaMPS/MTI, которая в дальнейшем была модифицирована с учетом алгоритма сглаживания амплитуды сигнала на снимках по множеству статистически однородных пикселей, выделенных с использованием непараметрического критерия Колмогорова-Смирнова (аналогично подходу в технологии SqueeSAR). Это позволило существенно увеличить количество устойчиво отражающих площадок в случае использования снимков ALOS PALSAR (Киселева, 2017). Для горного кластера Большого Сочи (Роза Хутор) достоверные результаты были получены только для набора снимков ALOS PALSAR. По этим снимкам в районе Роза Хутор было выявлено более 30 оползневых структур, около 10 из которых ранее не были отмечены на картах оползневых проявлений ГИС Атласа Сочинского геодинамического полигона (интернет ресурс , http://www.geomonitoring.ru/Sochi/atlas).
Съемка района Большого Сочи ведется со спутника Sentinel-1А с 2015 года c четырех треков: 43A, 145A (восходящая орбита) и 21D, 123D (нисходящая орбита) и продолжается в настоящее время. Поскольку снимки со спутника Sentinel-1 размещаются в свободном доступе в Интернете через несколько часов после съемки, мы имеем возможность их использования для оперативного обновления карт оползневых проявлений и в районе Роза Хутор.
Предлагаемая методика выявления и мониторинга оползневых проявлений состоит в последовательном применении различных методов РСА-интерферометрии: анализа парных интерферограмм (DInSAR) для экспресс локализации подвижных зон и исследования динамики этих зон с использованием методов, основанных на применении серий снимков (SBAS, PS-InSAR). Использовались программные пакеты SARscape и StaMPS/MTI. Выявленные подвижные зоны нанесены на карту оползневых проявлений ГИС Атласа Сочинского полигона. Для оползневых структур, характеризующихся наибольшими смещениями, построены графики временных серий. Сравнение временных серий для различных оползней с данными о температурах и осадках с метеостанции Красная поляна позволяют выделить общие закономерности в динамике движения оползней. Так сравнение временных серий для групп оползней за 2015 и 2016 год позволило сделать вывод о более высокой оползневой активности в 2015 году, чем в 2016, что было вызвано резким скачком температуры в апреле, приведшим к интенсивному кратковременному снеготаянию.
В качестве примера оползневой структуры, которая выделяется по всем результатам РСА-интерферометрии, но не была нанесена на карте оползневых проявлений ГИС Атласа Сочинского полигона, приводится оползень в районе трассы могула и хафпайпа. Смещения в этом районе, были зафиксированы еще до начала строительства здесь олимпийских объектов по снимкам со спутника ALOS PALSAR в период 2007-2010 гг. В настоящее время, несмотря на проводимые противооползневые мероприятия, скорости смещений на некоторых участках достигают 4 см/год.
Таким образом, было установлено, что для района Роза Хутор, несмотря на сложность условий для интерферометрии, использование радарных снимков со спутника Sentenel-1 позволяет, комбинируя различные методы обработки, как фиксировать многие оползневые явления, так и следить за активностью выявленных оползневых структур, способствовать оперативному обновлению карт оползневых проявлений. РСА-интерферометрия в этом случае при минимальных финансовых затратах может существенно сократить объем наземных работ.

Результаты оценки полей смещений по данным спутника Sentinel-1 получены в рамках работ по госзаданию 0144-2014-00105. Модификация алгоритма StaMPS/MTI выполнена при финансовой поддержке фонда РФФИ, грант 16-05-00937.