CC BY
38
УДК 528.8.042
КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ ЭКИБАСТУЗСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Дмитрий Владимирович Мозер
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: dmitri-moser@yandex.ru
Айнур Дюсембаевна Каранеева
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, магистр техники и технологии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: aijarkyn83@inbox.ru
Гульсим Оразовна Исаинова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, магистр техники и технологии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: fire_dragon@mail.ru
Асель Куандыковна Сатбергенова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, магистр техники и технологии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: a.satbergenova@gmail.com
Айгерим Рахмановна Естаева
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, магистрант кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: estaeva_а@mail.ru
В статье описывается метод исследования геодинамических процессов на Экибастузском месторождении. Расчеты деформации проводились на основе архивных радарных космических данных с японского спутника ALOS. Обработка данных производилась в программном комплексе ENVI, модуль SarScape Interferometric Stacking. В результате исследования были получены интерферограммы и графики сдвижений бортов разрезов на территории Экибастуз-ского бассейна. В период наблюдения в некоторых точках выявлены деформации до 150 мм.
Ключевые слова: спутниковая радарная интерферомметрия, временные ряды оседаний, дистанционное зондирование Земли.
SPACE MONITORING OF EARTH SURFACE DEFORMATION ON THE TERRITORY OF THE EKIBASTUZ DEPOSIT
Dmitry V. Moser
Karaganda state technical University, 100027, Republic of Kazakhstan, Karaganda, Boulevard of Peace, 56, senior lecturer of the Department of mine surveying and geodesy, Ph. D., tel. (7212)56-26-27, e-mail: dmitri-moser@yandex.ru
Ainur D. Karaneyeva
Karaganda state technical University, 100027, Republic of Kazakhstan, Karaganda, Boulevard of Peace, 56, teacher of the Department of mine surveying and geodesy, master of engineering and technologies, tel. (7212)56-26-27, e-mail: aijarkyn83@inbox.ru
Gulsim O. Issainova
Karaganda state technical University, 100027, Republic of Kazakhstan, Karaganda, Boulevard of Peace, 56, teacher of the Department of mine surveying and geodesy, master of engineering and technologies, tel. (7212)56-26-27, e-mail: fire_dragon@mail.ru
Asel K. Satbergenova
Karaganda state technical University, 100027, Republic of Kazakhstan, Karaganda, Boulevard of Peace, 56, teacher of the Department of mine surveying and geodesy, master of engineering and technologies, tel. (7212)56-26-27, e-mail: a.satbergenova@gmail.com
Aigerim R. Yestayeva
Karaganda state technical University, 100027, Republic of Kazakhstan, Karaganda, Boulevard of Peace, 56, the Department of mine surveying and geodesy, tel. (7212)56-26-27, e-mail: estaeva_а@mail.ru
The article describes the method of research of the geodynamic processes in Ekibastuz. The deformation calculations are conducted based on the archived sar data from the japanese ALOS satellite. Data processing is performed in the software ENVI, SarScape Interferometric Stacking module. In the result of the study the interferograms and displacement graphs of the sides of the incision in the territory of the Ekibastuz basin. The results showed the presence of deformations in the period of observation at some points up to 120 mm.
Key words: satellite radar interferometry, time series of soil subsidence, remote sensing of the Earth.
Экибастузский каменноугольный бассейн, со значительными запасами в 12 миллиардов тонн каменного угля, является одним из самых перспективных районов добычи угля открытым способом в Республике Казахстан. Месторождение расположено в Павлодарской области, его площадь составляет 155 км .
Территория Экибастузского бассейна относится к промышленно развитой, где в настоящее время действуют разрезы по добыче угля: Богатырь, Северный и Восточный (рис. 1).
Рис. 1. Угольные разрезы «Богатырь», «Северный» и «Восточный»
Ежегодная большая добыча на карьерах приводит к сложной геотехнической ситуации, что может привести к деформациям бортов карьера. Для предотвращения деформаций необходимо проводить постоянный мониторинг за состоянием бортов карьеров, среди которых можно выделить новое направление, связанное с космическим радарным мониторингом [1].
Современные способы наблюдений за состоянием бортов карьеров весьма разнообразны. В последние годы актуальными являются методы дистанционного зондирования Земли с применение спутниковой радарной интерферометрии [2].
Актуальность проблемы состоит в том, что спутниковая радарная интерферометрия рассматривается как комплексный многоуровневый мониторинг для изучения сдвижения земной поверхности [3].
Организация космического мониторинга подразумевает сложную работу не только по получению космических снимков, но и их детальную обработку.
В данной статье рассматривается обработка архивных радарных данных с японского спутника ALOS по Экибастузскому месторождению. Работа по обработке радиолокационных данных производилась в программном комплексе ENVI модуль SarScape Interferometric Stacking сотрудниками научного технического центра «KazGeoscan» при КарГТУ. «KazGeoScan» осуществляет деятельность по предоставлению высокоточного прогноза состояния, больших по площади территорий, земной поверхности на основе дистанционного зондирования Земли [4].
В результате процесса обработки 15 радарных снимков, для каждой из пар в автоматизированном режиме были построены дифференциальные интерфе-рограммы, выполнены фильтрация интерферометрической фазы, расчет когерентности и развертка фазы [5].
После анализа дифференциальных интерферограмм были выявлены участки, на которых образовались мульды оседания. Данные мульды оседаний поверхности расположены в районах добычи угля разрезов «Северный», в районе Северо-западной части, и «Богатырь».
По результатам обработки возможно построение временных рядов оседаний одной и той же точки. Так на территории Северо-западной части разреза «Северный» был построен график оседаний земной поверхности по точке его максимального оседания, что составляет около 150 мм за исследуемый период. Оседание земной поверхности на территории Юго-западной части данного разреза составляет 140 мм (рис. 2).
Также результаты обработки радарных снимков показали образование оседаний земной поверхности на разрезе «Богатырь» в районе Южной части за период с января 2007 по ноябрь 2011 года, которое составляет порядка 120 мм (рис. 3).
По результатам обработки радарных данных со спутника ALOS в период с января 2007 по ноябрь 2011 года выявлено следующее:
• в районе Северо-западной части разреза «Северный» деформации достигают до 150 мм. Зона деформаций находится в непосредственной близости от зданий и сооружений;
• в районе Юго-западной части разреза «Северный» деформации достигают 140 мм;
• в районе Южной части разреза «Богатырь» деформации в верхней части карьера составляют 120 мм;
• в районе Южной части разреза «Богатырь» деформации в нижней части карьера составляют 140 мм.
Рис. 2. Интерферограммы оседаний земной поверхности в Северо-западной и в Юго-западной частях разреза «Северный»
Рис. 3. Интерферограммы и графики оседаний земной поверхности в Южной части разреза «Богатырь»
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Низаметдинов Ф.К., Мозер Д.В., Гей Н.И., Туякбай А.С., Каранеева А.Д. Спутниковый радарный интерферометрический мониторинг подработанных территорий Карагандинского угольного бассейна.// Журнал Геоматика. - 2014. - №4. - С. 70-77.
2. Мозер Д.В., Каранеева А.Д., Гей Н.И. Определние сдвижений подработанных территорий шахты им. Т. Кузембаева Карагандинского угольного бассейна на основе использования современных технологий // Вестник ИРГТУ. - 2015. - №3 - С. 76-80.
3. Ожигина С.Б., Урдубаев Р.А., Ожигин Д.С., Ожигин С.Г. Мониторинг состояния бортов карьеров АО «ССГПО»//ИнтерЭкспо Гео-Сибирь - 2015г. - №2 - С. 210 -215.
4. Официальный сайт НТЦ «KazGeoscan» http://kazgeoscan.kz/.
5. 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. - № 6. - С. 21-26.
© Д. В. Мозер, А. Д. Каранеева, Г. О. Исаинова, А. К. Сатбергенова, А. Р. Естаева, 2016
