Анализ возможности использования радарной интерферометрии для изучения деформаций земной поверхности на примере города Березники

Город Березники, расположенный в Пермском крае, известен проблемами деформаций земной поверхности, которые происходят в связи с выработкой калийных залежей и образованием подземных пустот. Одна из крупнейших техногенных катастроф в России, а именно аварийный водоприток в Первый Березниковский рудник (БКПРУ-1), расположенный непосредственно в пределах города Березники, был зафиксирован 17 октября 2006 года в районе рассолосборника на 4–5-й западных панелях около геологоразведочной скважины № 17 (Барях и др., 2013). Изучение применимости радарной интерферометрии для анализа этого явления может помочь в разработке стратегий предотвращения техногенных аварий. Это делает актуальным изучение и оценку применимости этого метода на примере конкретных географических объектов, таких как город Березники.
Для идентификации областей смещения земной поверхности и получения значений просадок была проведена интерферометрическая обработка пары РЛИ спутника Sentinel-1 методом дифференциальной интерферометрии (DinSAR) в ПО SNAP 10.0.0., а так же интерферометрическая обработка 10 сцен того же спутника методом малых базовых линий (SBAS) на основе программного кода, реализованного в блокноте веб-сервиса Google Colab на языке программирования Python. Карты смещений составлены в ПО QGIS 3.28.8., модель и график смещений получены при обработке в блокноте веб-сервиса Google Colab.
В связи с тем, что данные о наземных наблюдениях, а именно измерений по нивелирным ходам, получить не удалось, оценка достоверности смещений произведена на основе исследований, проведенных институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, совместно с Горным институтом УрО РАН, г. Пермь (Бабаянц и др., 2023). Исследования оседаний, проведенные учеными за период 2021, были основаны на данных коммерческого радиолокационного спутника TerraSAR-X с использованием программного комплекса GAMMA Software (Щвейцария), хорошо согласуются с данными наземных наблюдений (Бабаянц и др., 2021).
Ценность данного метода заключается в получении данных об обширных территориях, которые невозможно покрыть детальными наземными измерениями. Метод радарной интерферометрии позволяет определить новые зоны просадок, где до этого не были установлены геодезические пункты. Спутниковое наблюдение позволяет производить мониторинг закрытых территории, где наземные наблюдения становятся опасны. В случае использовании метода DinSAR, можно говорить об определении основных зон просадок, где наблюдается большие площадные смещения. Метод SBAB позволяет анализировать изменение земной поверхности во времени - фиксируются просадки даже не большого масштаба, строятся временные ряды смещений и график для заданных точек, точность при этом значительно выше, чем у метода DinSAR.
К недостаткам космического мониторинга методом радарной интерферометрии для территории города Березники можно отнести невозможность проведения качественной и точной оценки оседаний в зимний период времени (с ноября по март). В зимний период можно судить лишь о примерном изменении скорости оседания без точных оценок – уменьшение и увеличение. В виду изменчивой погоды, преобладания лесных массивов и растительности существует сложность в подборе снимков и получении высоко-когерентных результатов. Можно говорить о нехватке отечественных спутниковых радиолокационных данных и программного обеспечения, подходящих для задач интерферометрии. Так же, важно отметить, что с 2022 года данные спутника Sentinel-1 на территорию города Березники не распространяются.
Настоящее исследование выполнено в рамках выпускной квалификационной работы.