Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии
У роботі розглянуто теоретичні основи обробки радіоло-каційних зображень з метою вибору оптимального способу для отримання якісної і кількісної картини мульди зрушення при пі-дземній розробці пластових вугільних родовищ. Наведено опис створеного полігону для натурних маркшейдерських спостере-жень, я...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2013
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57162 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии / Ю.Н. Гавриленко, А.Г. Петрушин, К.В. Ковалев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 12. — С. 366-381. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859813326330003456 |
|---|---|
| author | Гавриленко, Ю.Н. Петрушин, А.Г. Ковалев, К.В. |
| author_facet | Гавриленко, Ю.Н. Петрушин, А.Г. Ковалев, К.В. |
| citation_txt | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии / Ю.Н. Гавриленко, А.Г. Петрушин, К.В. Ковалев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 12. — С. 366-381. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | У роботі розглянуто теоретичні основи обробки радіоло-каційних зображень з метою вибору оптимального способу для отримання якісної і кількісної картини мульди зрушення при пі-дземній розробці пластових вугільних родовищ. Наведено опис створеного полігону для натурних маркшейдерських спостере-жень, який стане еталоном для порівняння з даними обробки ін-терферометрії і дозволить оцінити точність і можливість за-стосування радіолокаційної зйомки для спостереження за дефо-рмаціями денної поверхні в маркшейдерії.
In the paper discusses the theoretical basis processing methods of radar images in order to select the optimal to obtain a qualitative and quantitative picture of the displacement as a result of under-ground mining of coal fields. Descriptions of the testing firing field for field surveying observations that will become a benchmark for com-parison with the data processing of interferometry. This will assess the accuracy and applicability of radar imagery to monitor the defor-mation of the surface in mine surveying.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:20:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
366
УДК 622.834.1
ОЦЕНКА СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ
УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕТОДОМ РАДАРНОЙ
ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ
Гавриленко Ю. Н., Петрушин А. Г., Ковалев К. В.
(ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
У роботі розглянуто теоретичні основи обробки радіоло-
каційних зображень з метою вибору оптимального способу для
отримання якісної і кількісної картини мульди зрушення при пі-
дземній розробці пластових вугільних родовищ. Наведено опис
створеного полігону для натурних маркшейдерських спостере-
жень, який стане еталоном для порівняння з даними обробки ін-
терферометрії і дозволить оцінити точність і можливість за-
стосування радіолокаційної зйомки для спостереження за дефо-
рмаціями денної поверхні в маркшейдерії.
In the paper discusses the theoretical basis processing methods
of radar images in order to select the optimal to obtain a qualitative
and quantitative picture of the displacement as a result of under-
ground mining of coal fields. Descriptions of the testing firing field for
field surveying observations that will become a benchmark for com-
parison with the data processing of interferometry. This will assess
the accuracy and applicability of radar imagery to monitor the defor-
mation of the surface in mine surveying.
Актуальность. В настоящее время применение данных ди-
станционного зондирования для анализа рельефа местности явля-
ется одной из актуальных тенденций для множества отраслей че-
ловеческой деятельности, таких как картография, строительство,
промышленность и научные исследования. Одним из важных ас-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
367
пектов практического применения спутниковых радиолокаторов
является мониторинг смещений земной поверхности по результа-
там дифференциальной обработки двух и более радиолокацион-
ных изображений, полученных при почти одинаковой геометрии
съёмки.
На практике, при определении сдвижений и деформаций
земной поверхности для получения данных техногенного влия-
ния подземных горных выработок традиционно используются
натурные маркшейдерские наблюдения, физическое и математи-
ческое моделирование. Моделирование подразумевает использо-
вание той или иной теории развития процесса сдвижения массива
горных пород и с определенной ошибкой позволяет получить ис-
следуемые величины. При этом всегда существует вероятность,
что модель не сможет отразить реальные горно-геологические
условия, и результат будет не соответствовать фактическим про-
цессам. С этой точки зрения, натурные маркшейдерские наблю-
дения, являются наиболее достоверными, так как позволяют по-
лучить фактические величины. Данный метод имеет высокую
трудоемкость и, как правило, не позволяет оценить всю мульду
сдвижения, а только какую-то её часть. Вся мульда восстанавли-
вается по данным натурных наблюдений, используя существую-
щие теории, что, в свою очередь, также может привести к непра-
вильным результатам, учитывая принятые в теории допущения.
Использование космических радиолокационных станций
(РЛС) является эффективным методом оценки рельефа Земли на
больших площадях. Как показано в работах [1-3], дифференци-
альная обработка данных радиолокационных изображений (РЛИ)
позволяет определять вертикальные смещения земной поверхно-
сти на уровне единиц сантиметров. Это открывает широкие пер-
спективы использования РЛС для более глубокого изучения про-
цессов сдвижения земной поверхности и мониторинга состояния
объектов на обширных территориях. Очевидным достоинствами
данного подхода являются снижение трудоемкости, так как поле-
вой этап работ будет сведен к закреплению сигнальных точек и
определению их координат для целей привязки к картографиче-
ской информации, и получение комплексной картины техноген-
ного воздействия, охватывающей всю зону влияния.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
368
Цель и задачи. Целью данной работы является оценка воз-
можности применения РЛС для мониторинга сдвижений и де-
формаций земной поверхности в результате подземной разработ-
ки пластовых угольных месторождений с необходимой точно-
стью.
Для достижения поставленной цели необходимо решить
следующие задачи:
1. Изучить теоретические основы обработки РЛИ. Это нео-
бходимо для учета влияния негативных факторов и фор-
мирования требований к выполнению съемки (например,
геометрия бокового обзора, разрешение, углы наблюде-
ния и пересечения, радиометрия, спектр, съемка на одной
длине волны при когерентном излучении, наличие спекл-
шума).
2. Выбрать оптимальный способ обработки РЛИ для полу-
чения качественной и количественной картины мульды
сдвижения.
3. Создать полигон для натурных маркшейдерских наблю-
дений в зоне влияния подземных горных работ и выпол-
нить на нем наблюдения до начала процесса сдвижения и
в его течении. Результаты натурных наблюдений будут
эталоном для сравнения с данными обработки РЛИ и поз-
волят оценить точность и возможность применения РЛС
для мониторинга деформаций дневной поверхности в ма-
ркшейдерии.
Учитывая, что в отечественной практике радиолокационная
интерферометрия пока не нашла применения для мониторинга
сдвижений и деформаций, то имеет смысл рассмотреть подходы
и методы к обработке и анализу РЛИ.
Методы обработки РЛИ. Согласно [4] для тематической
обработки радиолокационных снимков используются три метода.
Поляриметрия – метод физических исследований, основан-
ный на измерении степени поляризации электромагнитных волн
и угла поворота плоскости поляризации, их изменении. Принятые
сенсором поляризационное состояние и энергия отраженных от
поверхности волн несут информацию об облучаемом участке.
При помощи поляриметрического радара изменения характери-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
369
стик волн могут быть зарегистрированы и соотнесены с био- и
геофизическим параметрами. Далее выполняется обработка дан-
ных с применением различных статистических методов.
Радарграмметрия (радарное стереокартирование) – пред-
ставляет собой технику обработки информации, получаемой со
спутника. Фиксируемые сенсором на космическом аппарате ам-
плитуды отраженных волн от одного и того же участка земли
(стереопара) определенным образом складываются и применяют-
ся для создания цифровой модели рельефа. Зная характеристики
спутника, производящего съемку (высоту и наклон орбиты, раз-
решение), получают данные об исследуемом участке.
Интерферометрия (радиолокация с синтезированной апер-
турой) – фиксирует амплитуду и фазу отраженного сигнала. Од-
но изображение, полученное с помощью радара с синтезирован-
ной апертурой (РСА), в большинстве случаев не имеет практиче-
ского значения, тогда как два снимка (интерференционная пара),
полученные под различными углами, могут быть использованы
для получения цифровой модели рельефа, которая, в свою оче-
редь, может дать информацию об изменениях ландшафта и
улучшить разрешение.
Применительно к радиолокационным съемкам ориентация
базовой линии вдоль или поперёк направления движения носите-
ля РСА определяет тип интерферометрических измерений, так
что можно говорить о продольной и поперечной интерферомет-
рии.
Технология продольной интерферометрии основана на из-
мерениях, проводимых в плоскости, параллельной движению но-
сителя РСА. В этом случае обрабатываются сигналы, полученные
одновременно от двух антенн, разнесённых вдоль линии пути ра-
диолокатора. Такие измерения позволяют обнаруживать движу-
щиеся объекты на фоне подстилающей поверхности и измерять
их скорость. Для поперечной интерферометрии две или более ан-
тенны должны быть разнесены в плоскости, перпендикулярной
направлению полёта носителя РСА. Совместная обработка фазо-
вой информации, получаемой двумя антеннами одновременно
или через промежуток времени, позволяет восстанавливать рель-
еф подстилающей поверхности.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
370
Интерферометрия комбинирует комплексные изображения,
зафиксированные антеннами под различными углами наблюде-
ния или в разное время. По результатам сравнения двух снимков
одного и того же участка местности получают интерферограмму,
представляющую собой сеть цветных полос, ширина которых со-
ответствует разности фаз по обеим экспозициям. Благодаря вы-
сокой частоте излучения подвижки регистрируются с точностью
миллиметры – первые сантиметры. Все данные съемок представ-
ляются в цифровом виде, что обеспечивает объективность и од-
нозначность интерпретации. Интерферометрия является альтер-
нативой традиционной стереофотографической технике для со-
здания топографических карт с высоким разрешением вне зави-
симости от погодных условий и времени суток при съемке. При
этом используется монохроматический подход, т.е. электромаг-
нитные волны, излучаемые с космического аппарата, должны
описываться периодической во времени функцией.
Каждая точка комплексного снимка может быть описана в
общем виде функцией вида:
( ) ( ) ( )yxieyxIyxZ ,,, ϕ⋅= , (1)
где I – интенсивность сигнала, приходящаяся на точку,
φ – фаза точки;
x, y – координаты точки.
«Перемножение» снимков в каждой точке дает:
( ) ( ) ( ) ( ) ( )yxieyxIyxZyxZyxP ,
21 ,,,, ϕ∆∗ ⋅′=⋅= , (2)
где I ′ – интерферометрическая интенсивность точки;
* – комплексное сопряжение;
( )yx,ϕ∆ – интерферометрическая фаза.
На практике полученные изображения 1Z и 2Z могут разли-
чаться из-за вносимых, например, атмосферой, погрешностей.
Коэффициент когерентности g между ними может быть вве-
ден как:
( )
( ) ( )
( ) ( ) 2
2
2
1
21
,,
,,
,
yxZyxZ
yxZyxZ
yxg
⋅
⋅
=
∗
(3)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
371
Разница фаз (интерферометрическая фаза) между двумя со-
ответствующими друг другу точками на интерференционной паре
пропорциональна разности хода ( ) r 2r2 10 ∆⋅=−⋅ r (коэффициент 2
указывает на двойное прохождение пути волнами) и равна
4 rπ λ∆ , где λ – длина излученной волны. Разность хода волны
r ∆ много больше длины волны (в большинстве практических
случаев, различие в пути от спутника может быть порядка не-
скольких сотен метров, тогда как используемая длина волны име-
ет длину нескольких сантиметров), и разность фаз может интер-
претироваться неоднозначно.
На рисунке 1 показаны положения двух сенсоров РСА (S1 и
S2) и их параллельное (Br) и нормальное (Bn) смещение относи-
тельно линии наблюдения.
Также указано расположение двух точек участка P1 и P2 и их
смещения, нормальное nP и параллельное rP по отношению к ли-
нии наблюдения. Основным будем считать положение сенсора S1
с соответствующей точкой P1 с расстоянием между ними r0. При
изменении положения РСА, расстояние между участком поверх-
ности и датчиком изменится:
( ) ( ) r 22
0 nPrP BnBrr −+−+= . (4)
В случае, когда расстояние между двумя антеннами S1 и S2
мало по сравнению с r0, можно записать изменение интерферо-
метрической фазы в приближенном виде:
( )
0
44
r
nBr Pn
⋅
⋅⋅
=∆∆=∆
λ
π
λ
πϕ . (5)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
372
Рис. 1. Схема расположения сенсоров РСА при интерферен-
ционных измерениях
Этот результат позволяет сделать вывод о том, что если из-
вестно относительное смещение двух орбит нормально к линии
наблюдения Bn, расстояние r0 и длину волны, используемую при
локации, тогда величина Δφ зависит только лишь от nP.
Таким образом, интерференционное изображение фазы
представляет собой карту относительного возвышения ландшаф-
та вдоль линии наблюдения. После некоторых преобразований,
уравнение (5) можно переписать в виде:
00
2
sin
4
q
q
r
qBn π
λ
πϕ =
Θ⋅⋅
⋅⋅
=∆ , (6)
где zq ∆= – относительное возвышение;
Θ⋅⋅
⋅
=
sin
2
0
0 r
Bq n
λ
.
Очевидно, что уравнение (6) содержит в себе неоднознач-
ность, связанную с вычислением значения периодической функ-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
373
ции ϕ∆ie . Интерферометрическая фаза может быть определена в
интервале от π− до π+ , но ее действительная величина может
выходить за эти пределы. Развертка фазы позволяет восстановить
истинное ее значение посредством добавления или вычитания ве-
личины, кратной π2 , к фазе ϕ∆ таким образом, чтобы сделать
соответствующую фазовую картину максимально гладкой. Раз-
вертку фазы несложно выполнять для участков поверхности с
высокой когерентностью. Часто, алгоритмы развертки оставляют
«отверстия», где они не могут определить фактическую фазу, но,
тем не менее, эта операция позволяет получить весьма точное
представление о топографии поверхности.
Из рисунка 2 следует, что горизонтальное положение точек
относительно начальной точки отсчета зависит от координат S1 и
P1 и их возвышения относительно начального уровня.
Рис. 2. Схема расчета горизонтального положения точек
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
374
Простые геометрические построения позволяют найти меж-
ду ними связь:
( ) ( )
Θ
+
Θ
∆
=
tg
rqrqry
sin
, . (7)
С помощью функции (7) строится так называемая цифровая
модель рельефа (Digital Elevation Model). К ее построению также
применяются корреляционные функции, описывающие влияние
атмосферы, температурные эффекты, рассмотрение которых вы-
ходит за пределы данной работы. Следует, однако, заметить, что
таким образом получается карта земной поверхности, включаю-
щая в себя строения, леса и т.д.
Дифференциальная интерферометрия основана на обработ-
ке двух и более радиолокационных снимков, снятых с двух близ-
ких параллельных орбит космического аппарата (расстояние
между сенсорами около 300 м).
Существует несколько вариантов организации таких съёмок
(табл. 1): однопроходная интерферометрия, когда одна антенна
(работающая на передачу и приём сигнала) находится на борту, а
вторая (только для приёма) помещена на конце длинной мачты,
таким образом, расстояние между антеннами остаётся постоян-
ным, и происходит одновременная съёмка двух изображений; в
двухпроходной схеме съёмки, или съёмке с повторяющихся ор-
бит, второе изображение снимается через некоторое время после
первого с того же самого спутника, или, в тандемных миссиях, с
другого. РСА-изображение может быть представлено в виде дву-
мерной матрицы комплексных отсчётов, координаты отсчётов
называются азимутом (направлена вдоль траектории носителя) и
наклонной дальностью (ориентирована поперёк трассы). По-
скольку положение двух приёмных антенн в пространстве не-
сколько различно, необходимо высокоточное совмещение двух
изображений.
Первые два РЛИ используются, чтобы получить интерферо-
грамму топографии ландшафта, используя основную интерферо-
метрическую методику. Точно так же РЛИ, полученные при сле-
дующем прохождении спутников, используются для получения
следующей интерферограммы той же самой области.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
375
Таблица 1
Зависимость решаемых задач от количества формируемых
интерферометрических пар
Тип интерферометрической
съёмки в зависимости от ко-
личества проходов
Конфигурация
системы РСА Решаемая задача
Однопроходная съёмка
(одна пара снимков)
РСА с «жёсткой
базой» или два
РСА с одной ан-
тенной на парал-
лельных траекто-
риях
Построение ЦМР
Двухпроходная съёмка
(одна пара снимков)
РСА с одной
антенной
Построение ЦМР.
Оценка смещений
при наличии ЦМР
Трёхпроходная съёмка
(одна пара снимков)
РСА с одной
антенной
Оценка кратковре-
менных смещений
Четырёхпроходная съёмка (одна
пара снимков)
РСА с одной
антенной
Оценка кратковре-
менных смещений
Многопроходная съёмка – посто-
янный мониторинг поверхности
(десятки – сотни пар снимков)
РСА с одной
антенной
Оценка долговре-
менных смещений
Разность фаз Δφ, соответствующая изменению рельефа,
пропорциональна смещению S∆ вдоль линии наблюдения и рас-
пространения электромагнитных волн, и уравнение (6) может
быть переписано в виде:
λλ
πϕϕϕ S
r
nB
o
Pn
nt
∆
+
⋅
⋅⋅
=∆+∆=∆
24 . (8)
Т.е., смещение, не зависит от орбитальных параметров, а
только от длины волны и величины смещения ∆s в направлении
луча обзора. Это свойство интерферометрической разности фаз
позволяет измерять подвижки на расстояния, сравнимые с длиной
волны радиолокатора, т.е. на сантиметры или даже миллиметры,
тогда как точность цифровой модели рельефа исчисляется в са-
мом лучшем случае в дециметрах. Из-за необходимости вычита-
ния топографической компоненты из полной фазы интерферо-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
376
граммы для получения величины смещения этот метод и получил
название дифференциальная интерферометрия.
Самый простой способ оценки смещений и временных из-
менений состоит в использовании пары спутниковых изображе-
ний, сделанных с некоторым интервалом времени.
Две интерферограммы позволяют увидеть любые измене-
ния, которые произошли на поверхности Земли (рис. 3 [5]).
Рис. 3. Осадка в зоне строительства здания (каждое измене-
ние градации серого соответствует оседаниям, рав-
ным половине длины волны – 1,55 см)
Дифференциальная интерферометрия позволяет определять
на малых масштабах смещение земной поверхности, а также от-
слеживать изменение характеристик радиосигналов из-за смены
влажности почвы (проблемы подтопления).
Для получения достоверных результатов необходимо вы-
полнение некоторых условий, таких, как выведение спутника для
повторной экспозиции в область космического пространства,
близкую к первому снимку; один сезон съемки (хоть и в разные
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
377
годы) для соблюдения сходного состояния отражающей поверх-
ности (растительный покров, гидрогеологические условия).
С точки зрения поставленных задач оптимальным вариан-
том обработки РЛИ для мониторинга сдвижений и деформаций
земной поверхности является именно дифференциальная интер-
ферометрия.
Искажения РЛИ. Искажения на космических радиолокаци-
онных изображениях местности делятся на две группы: радио-
метрические искажения, нарушающие соответствие уровня
входного сигнала отражающим свойствам целей (их эффективной
поверхности рассеивания) и ухудшающие наблюдаемость целей и
геометрические искажения, ухудшающие точность измерения
координат объектов по радиолокационному снимку и затрудня-
ющие проведение картографических работ.
Источниками искажений являются:
• аппаратурные нестабильности и искажения, связанные с про-
хождением сигналов через тракт РСА;
• нестабильности траектории движения носителя РЛС;
• затухание сигналов, фазовые и поляризационные нестабильно-
сти в трассе распространения сигналов;
• нестабильности отражающих свойств объектов, движение под-
стилающей поверхности (море, растительность).
Для космических РСА основной траекторный фактор –
ошибки измерения параметров относительного движения и
ошибки ориентации космического аппарата.
Одной из особенностей изображений, получаемых космиче-
скими РСА, является неравномерность фона, обусловленная ко-
герентным спекл-шумом. Первопричиной пятнистости изображе-
ния однородной поверхности является когерентное сложение от-
кликов от большого количества элементарных отражателей,
находящихся в пределах одного поверхностного элемента разре-
шения и изменение их состава при переходе от одного элемента к
другому. Спекл-шум может использоваться для идентификации
пространственно-распределенных объектов и оценивания неко-
торых характеристик РСА, однако в подавляющем большинстве
случаев он является нежелательным фактором и затрудняет де-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
378
шифровку РЛИ (может привести к ложному обнаружению точеч-
ных целей или к пропуску слабоконтрастных объектов).
Таким образом, на качество формирования интерферограм-
мы влияет множество факторов. Большинство из них может быть
сгруппировано по следующим разделам:
• точность определения параметров орбиты (знание базовой ли-
нии, непараллельность орбит и т.д.);
• характеристики самой спутниковой системы (угол обзора, про-
странственное разрешение, системные шумы);
• характеристики радиолокационного сигнала (частота, поляри-
зация, соотношение сигнал/шум);
• атмосферные влияния и погодные условия (скорость ветра,
снежный покров, облачность и т.д.);
• свойства поверхности (электрические характеристики, локаль-
ный наклон рельефа).
В настоящее время методы радиолокационной интерферо-
метрии успешно применяются для оценки сдвижений в районах
нефтедобычи [1, 2, 3, 6], динамики оползневых и карстовых про-
цессов [7, 8]. Подобный опыт зарубежных исследователей, от-
крывает перспективы использования радиолокационных методов
для мониторинга деформаций земной поверхности и при подзем-
ной добыче угля из пластовых месторождений с целью защиты
подрабатываемых объектов.
Для оценки возможностей РСА в задачах определения каче-
ственных и количественных параметров мульды сдвижения был
создан экспериментальный полигон, представляющий собой
площадную наблюдательную станцию в зоне влияния 1-й во-
сточной лавы шахты «Октябрьский рудник» ДУЭК «ДонУголь».
Станция состоит из 12 пунктов, на которых выполнены GPS
наблюдения до начала процесса сдвижения (рис. 4). Векторы
наблюдений строились с учетом получения геодезических четы-
рехугольников, центральных систем, что позволит после уравни-
вания повысить жесткость системы в целом. Всего было измере-
но около 30 векторов.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
379
Рис. 4. Схема экспериментального полигона
На участке полигона ранее существовали долговременные
маркшейдерские наблюдательные станции в виде профильных
линий. Их репера были включены в общую сеть, исходя из со-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
380
хранности их положения. Это позволит включить качественные и
количественные данные многолетних наблюдений в общий про-
цесс анализа процесса сдвижения, используя выявленные ранее
закономерности для данного региона. Также по точкам экспери-
ментального полигона было выполнено нивелирование II класса
для получения поправок за высоту в GPS наблюдения и дополни-
тельного контроля системы.
Территория полигона в основном представляет собой одно-
этажную приусадебную застройку и открытую местность, т.е. от-
сутствие объектов и сооружений земной поверхности; присут-
ствует крупное тектоническое нарушение пликативного типа. Это
позволит оценить влияние достаточно большого количества
внешних факторов на результаты интерферометрии.
В настоящий момент ведутся работы по получению не-
скольких серий спутниковых радиолокационных наблюдений.
В результате выполненной работы можно сделать следую-
щие выводы:
Зарубежный опыт радиолокационной интерферометрии по
определению деформаций земной поверхности на нефтегазовых
месторождениях, величина которых сопоставима со значениями
для закрытых и закрывающихся угольных шахт, позволяет сде-
лать заключение о возможности и перспективности применения
интерферометрии для мониторинга земной поверхности при раз-
работке подземных угольных пластовых месторождений.
Для целей мониторинга сдвижений и деформаций подраба-
тываемой земной поверхности целесообразно применить метод
дифференциальной радиолокационной интерферометрии, так как
она позволит отследить величины до нескольких миллиметров.
Экспериментальный полигон позволит практически оценить
точность получаемых в результате обработки РЛИ величин и вы-
явить степень и качество влияющих факторов.
СПИСОК ССЫЛОК
1. А. В. Евтюшкин, А. В. Филатов. Оценка деформаций земной
поверхности в районах интенсивной нефтедобычи Западной
Сибири методом РСА интерферометрии по данным
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12, 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 12, 2013
381
ENVI\ASAR и ALOS\PALSAR. // Современные проблемы ди-
станционного зондирования Земли из космоса : Физические
основы, методы и технологии мониторинга окружающей сре-
ды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник нау-
чных статей. Выпуск 6. Том 2. –– М. : ООО «Азбука-2000»,
2009. –– С. 46––53.
2. Ю. Б. Баранов, Ю. И. Кантемиров, Е. В. Киселевский,
М. А. Болсуновский. Мониторинг смещений земной поверх-
ности на разрабатываемых месторождениях углеводородов с
помощью комплекса космических и геодезических методов. //
Геоматика, № 1, 2008. –– С. 51––55.
3. И. А. Лысков, В. В. Мухин, Ю. А. Кашников. Мониторинг
деформационных процессов земной поверхности методами
радарной интерферометрии. // Вестник ПГТУ Геология. Неф-
тегазовое и горное дело, № 5. –– 2010. –– C. 11––16.
4. http://www.gis.gorodok.net.
5. http://www.sarmap.ch/page.php?page=landdisplacement.
6. А. И. Захаров, Л. Н. Захарова. Применение интерферометрии
для мониторинга районов добычи и транспортировки нефти и
газа // Рогтех, № 5. –– 2006. –– С. 58––67.
7. А. И. Захаров, Л. Н. Захарова, М. А. Лебедева. Применение
РСА-интерферометрии для мониторинга транспортной инф-
раструктуры в зонах с опасной динамикой покровов // Жур-
нал радиоэлектроники, № 10, –– 2010. –– С. 32––38.
8. А. И. Захаров, Н. Н. Хренов. Радиолокационные интерферо-
метрические методы наблюдения Земли в задаче мониторинга
подвижек газопроводов. // Газовая промышленность, № 3, ––
2004. –– С. 44––48.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57162 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:20:15Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гавриленко, Ю.Н. Петрушин, А.Г. Ковалев, К.В. 2014-03-04T11:39:20Z 2014-03-04T11:39:20Z 2013 Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии / Ю.Н. Гавриленко, А.Г. Петрушин, К.В. Ковалев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 12. — С. 366-381. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57162 622.834.1 У роботі розглянуто теоретичні основи обробки радіоло-каційних зображень з метою вибору оптимального способу для отримання якісної і кількісної картини мульди зрушення при пі-дземній розробці пластових вугільних родовищ. Наведено опис створеного полігону для натурних маркшейдерських спостере-жень, який стане еталоном для порівняння з даними обробки ін-терферометрії і дозволить оцінити точність і можливість за-стосування радіолокаційної зйомки для спостереження за дефо-рмаціями денної поверхні в маркшейдерії. In the paper discusses the theoretical basis processing methods of radar images in order to select the optimal to obtain a qualitative and quantitative picture of the displacement as a result of under-ground mining of coal fields. Descriptions of the testing firing field for field surveying observations that will become a benchmark for com-parison with the data processing of interferometry. This will assess the accuracy and applicability of radar imagery to monitor the defor-mation of the surface in mine surveying. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии Evaluation of Displacement and Deformation of the Earth's Surface in Underground Mining of Coal Fields by Method of Radar Interferometry Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии Гавриленко, Ю.Н. Петрушин, А.Г. Ковалев, К.В. |
| title | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии |
| title_alt | Evaluation of Displacement and Deformation of the Earth's Surface in Underground Mining of Coal Fields by Method of Radar Interferometry |
| title_full | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии |
| title_fullStr | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии |
| title_full_unstemmed | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии |
| title_short | Оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии |
| title_sort | оценка сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной разработке угольных месторождений методом радарной интерферометрии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57162 |
| work_keys_str_mv | AT gavrilenkoûn ocenkasdviženiiideformaciizemnoipoverhnostipripodzemnoirazrabotkeugolʹnyhmestoroždeniimetodomradarnoiinterferometrii AT petrušinag ocenkasdviženiiideformaciizemnoipoverhnostipripodzemnoirazrabotkeugolʹnyhmestoroždeniimetodomradarnoiinterferometrii AT kovalevkv ocenkasdviženiiideformaciizemnoipoverhnostipripodzemnoirazrabotkeugolʹnyhmestoroždeniimetodomradarnoiinterferometrii AT gavrilenkoûn evaluationofdisplacementanddeformationoftheearthssurfaceinundergroundminingofcoalfieldsbymethodofradarinterferometry AT petrušinag evaluationofdisplacementanddeformationoftheearthssurfaceinundergroundminingofcoalfieldsbymethodofradarinterferometry AT kovalevkv evaluationofdisplacementanddeformationoftheearthssurfaceinundergroundminingofcoalfieldsbymethodofradarinterferometry |