Изучение и мониторинг зон проседания в Имеретинской низменности (район Большого Сочи) методом РСА-интерферометрии разночастотных спутниковых радарных снимков за период 2007-2019

Спутниковая радарная интерферометрия получает в последние годы все более широкое применение для решения различных задач, связанных со смещениями поверхности Земли. Наличие архивных радарных снимков за последние два десятка лет позволяет применять методы РСА-интерферометрии для изучения развития во времени процессов, создающих деформации земной поверхности.
Имеретинская низменность расположена на южном склоне Большого Кавказского хребта в междуречье рек Мзымта и Псоу (Адлерский район г. Сочи Краснодарского края). Территория вытянута вдоль побережья приблизительно на 8 км и простирается вглубь берега на 0.8-2.0 км. До 2007 года, когда здесь началось размещение ключевых объектов прибрежного кластера Олимпиады Сочи 2014, этот район был практически не застроен. Значительные его площади были заболочены и периодически подтоплялись. Здесь широко распространены специфические, так называемые “слабые грунты”, органоминеральные заторфованные глины, переувлажненные супеси, пески, содержащие пылеватую фракцию. Слабые грунты подвержены потере несущей способности. Это может приводить к просадкам, местами неравномерным, выдавливанию “слабых грунтов” из-под насыпей.
В процессе строительства олимпийских объектов проводились мероприятия по стабилизации и консолидации грунтов оснований. В настоящее время насущным становится вопрос о мониторинге эффективности этих мероприятий. В данной работе описывается возможность использования имеющихся на эту территорию архивных снимков со спутников ALOS (2007-2010) и Envisat (2010-2012), а также снимков со спутников Sentinel-1. Последние снимают данную территорию начиная с 2015 года. Примеры использования методов PCA-интерферометрии при изучении и мониторинге активных деформаций поверхности в районе Большого Сочи подробно описаны в работах (Дмитриев и др., 2012, Михайлов и др., 2013, Михайлов и др., 2016, Смольянинова, 2018). Применение PCA-интерферометрии при мониторинге просадок поверхности рассмотрены, в частности, в работе (Mikhailov et al.,2018).
На современной карте вертикальных смещений поверхности, построенной по снимкам со спутника Sentinel-1 за период 2017-2019 гг, на территории Имеретинской низменности было выделено 6 основных областей просадок. Вертикальные смещения (проседания) рассчитаны в предположении, что смещения в направлении визирования спутника (LOS) обусловлены только вертикальными движениями, т.е. являются геометрической вертикальной проекцией смещений в направлении LOS. Максимальные величины проседания достигают 15 см за последние два года. Динамика проседания этих зон во времени была исследована с привлечением снимков, сделанных последовательно со спутников ALOS (18 снимков-2007-2010), Envisat (12 снимков-2011-2012) и Sentinel-1 (более 200 снимков 2015-2019). Обработка снимков со спутников ALOS и Envisat производилась с использованием технологии устойчивых отражателей в свободном пакете StaMPS/MTI, а снимков Sentinel-1 в пакетах StaMPS/MTI и ENVI SARscape. Подготовка интерферограмм снимков Sentinel-1 для StaMPS/MTI производилась в свободном пакете SNAP. Построены карты смещений поверхности для периодов соответствующих сериям снимков: для снимков, обработанных в пакете StaMPS/MTI - карты смещений поверхности в направлении LOS, а для снимков, обработанных в пакете ENVI SARscape – карты вертикальных смещений. Для всех выделенных зон проседания построены графики временных серий вертикальных смещений поверхности, которые позволяют выделять периоды стабильности и изменений скоростей проседания, сопоставлять их с проводимыми строительными работами. Так, например, установлено, что для п. Мирный скорости проседания увеличились с начала активной реновации поселка в 2011 г. с 10 до 15 мм/год. Для области Медиаценра и улицы Журналистов нет информации о проседании этой территории до начала строительства ввиду отсутствия в то время на этой площади отражателей радарного сигнала. Величина же проседания за последние 4 года (2015-2019) составила 17 см (более 4 см в год). При этом особую опасность представляет тот факт, что проседание по площади здесь происходит неравномерно, что может привести к деформации сооружений.
Полученные результаты показывают, что методы РСА-интерферометрии позволяет с высокой степенью детальности анализировать динамику проседания территории Имеретинской низменности за последние 12 лет, т.е. с момента до начала освоения этой территории и до настоящего времени, проводить контроль проводимых мероприятий. Работа выполнена в рамках Госзадания ИФЗ РАН.