Метод РСА интерферометрии
Спутниковые радары с синтетической апертурой (РСА или SAR) являются эффективным методом построения цифровых моделей рельефа (ЦМР) и мониторинга динамики поверхности Земли за период между повторными съемками (от 2 недель до 1.5 месяцев) с точностью, недостижимой поверхностными измерениями. При анализе пар РСА изображений смещения оцениваются с точностью в 1-2 см. Анализ длинных серий снимков (техника устойчивых отражателей) позволяет оценивать скорости смещения на уровне 1 мм/год. Важным этапом интерпретации РСА данных является сопоставление с данными наземной и спутниковой геодезии. Круг решаемых задач очень широк. Их можно объединить в три основных направления:
Основные направления работ по мониторингу техногенных и природных объектов с применением данных спутниковой радарной интерферометрии.
Комплексный мониторинг смещений земной поверхности (просадок) на разрабатываемых месторождениях нефти и газа.
Комплексный мониторинг деформаций опасных техногенных объектов (здания и сооружения, нефте- и газопроводы, нефтехранилища, мосты, дамбы).
Комплексный мониторинг природных объектов (оползни, деформации поверхности вулканов, косейсмические и постсейсмические движения и т.д.).
Лаборатория комплексной геодинамической интерпретации наземных и спутниковых данных (507) Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (руководитель д.ф-м. н. профессор Михайлов Валентин Олегович) имеет большой опыт работ в области РСА интерферометрии. В частности, были выполнены проекты по анализу косейсмических и постсейсмических смещений в области землетрясения на Алтае 27.09.2003 (проект Российского фонда фундаментальных исследований). С применением методов устойчивых отражателей выполнен анализ смещений отдельных блоков здания Московского государственного Университета на Воробьевых горах (проект финансировался ректором МГУ), мониторинг смещений склонов активных вулканов Курильских островов (проект финансировался Министерством регионального развития РФ), мониторинг оползневого склона на трассе Адлер – Красная Поляна (исследование проведено по заказу ОАО НИПИИ "Ленметрогипротранс", главный инженер проекта Ю.С.Исаев). Результаты работ были опубликованы в ведущих российских научных журналах и докладывались на международных конференциях.
Авторы проекта владеют технологиями обработки парных интерферограмм (DInSAR) и технологиями устойчивых отражателей в различных модификациях ( технология А. Феретти, А. Хупера, метод малых базовых линий). Применение различных подходов и их комплексирование позволяет получать устойчивые оценки смещений природных и техногенных объектов. В лаборатории разработаны методы и программное обеспечение для совместного анализа данных РСА интерферометрии и спутниковой геодезии, а также методы реконструкции полного вектора смещений по комплексу наземных и спутниковых данных. Авторы проекта активно сотрудничают с мировыми лидерами в области РСА интерферометрии (Террафирма, Италия-Испания; Делфтский технологический Университет; Университет Париж-6).
В настоящее время спутниковый мониторинг деформаций, природных и техногенных объектов, основанный на данных РСА интерферометрии, проводится очень широко во всем мире поскольку, в отличие от оптических систем, РСА-интерферометры работают при любых метеоусловиях, независимо от естественной освещенности, на значительном удалении и в широкой зоне обзора. Для этой цели в космосе работает целый ряд спутников: ENVISAT европейского космического агентства, TerraSAR-X, разработанный немецким аэрокосмическим центром, RADARSAT-1 и 2, созданные под управлением канадского космического агентства, Cosmo-SkyMed-1-4 итальянского космического агентства и министерства обороны Италии. Данные этих спутников используются для решения широкого круга задач, в частности, для мониторинга деформаций и просадок зданий и сооружений, мостов, дамб, трубопроводов, для оценки смещений на оползневых склонах, регистрации косейсмических и постсейсмических смещений в областях землетрясений, деформаций склонов активных вулканов и т.д.
В России такие работы ведутся пока в очень ограниченных объемах. Здесь можно отметить, пример совместного применения РСА интерферометрии, спутниковой и наземной геодезии при мониторинге нефтегазовых месторождений. Для этого применялся метод расчета парной интерферограммы по двум радарным изображениям. Хотя точность этого метода относительно невелика, в ряде случаев удалось обнаружить смещения на уровне 1-1.5 см за период в один год. Мы предлагаем использовать для решения этих задач значительно более эффективный и точный (но значительно более трудоемкий и сложный) метод устойчивых отражателей.