Разработка методов обработки и интерпретации данных радарной спутниковой интерферометрии

19.07.2020

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 6 дней до 1.5 месяцев) с точностью, недостижимой при использовании лишь поверхностных измерений.

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: Sentinel-1 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, ALOS-2 японского космического агентства.

При анализе дифференциальных интерферограмм, построенных по парам 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 (502) Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 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 поддержан 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.

Сотрудники лаборатории 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).