Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №3. С. 129-139
О механизме знакопеременных вертикальных движений поверхности городской среды (по результатам спутниковой радиолокационной интерферометрии)
В.И. Горный
1 , С.Г. Крицук
1 , И.Ш. Латыпов
1 , А.Г. Оловянный
2 , С.Д. Петров
3 , А.А. Тронин
1 1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия
2 Санкт-Петербургское отделение Института геоэкологии РАН, Санкт-Петербург, Россия
3 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
На основе материалов многократной радиолокационной съемки спутниками ERS-1 и ERS-2 территории Санкт-Петербурга была реализована технология спутниковой радиолокационной интерферометрии по постоянным отражателям. В результате были выявлены знакопеременные вертикальные движения поверхности городской среды с амплитудой в десятки миллиметров. Анализ результатов многолетних вариационных наблюдений, выполненных в Санкт-Петербургском государственном университете за высотой приемной антенны глобальной навигационной спутниковой системы позволил высказать гипотезу о том, что вертикальные знакопеременные движения поверхности городской среды формируются под действием сезонных колебаний уровня грунтовых вод. Для проверки гипотезы построена математическая модель, описывающая деформации грунтового массива под влиянием сезонных изменений глубины уровня грунтовых вод и выполнено математическое моделирование этого процесса. Показано, что при неоднородных инженерно-геологических условиях под действием сезонных колебаний уровня грунтовых вод следует ожидать появление знакопеременных сезонных изменений высоты поверхности городской среды с амплитудой до 10 мм, что по порядку величины совпадает с результатами спутниковых и наземных вариационных измерений. Наблюдениями показано, что выявленные знакопеременные вертикальные движения поверхности приводят к образованию трещин во вновь отремонтированных зданиях, что может быть связано с усталостными явлениями в зданиях, построенных на ленточных фундаментах.
Ключевые слова: спутник, радиолокатор, интерферометрия, GPS, город, грунт, вертикальные колебания, математическое моделирование, деформация.
Полный текстСписок литературы:
- Горный В.И., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Оловянный А.Г., Тронин А.А. Знакопеременные вертикальные движения земной поверхности по данным космической радиолокационной съемки (на примере Санкт-Петербурга) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 2. С. 321-332.
- Программный комплекс для математического моделирования трещиноватых разрушающихся массивов горных пород (DESTROCK PLANE). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010614935. СПбГУ (RU), Институт геоэкологии им Е.М.Сергеева РАН (RU). Авторы А.Г.Оловянный, В.П.Чанцев. 2010.
- Терцаги К. Теория механики грунтов: М.: Госстройиздат, 1961. 507 c. (Terzaghi K. Theoretical Soil Mechanics, N.Y., Wiley, 1943. - 510 p.).
- Amelung F., Galloway D.L., Bell J.W., Zebker H.A., and Laczniak R.J. Sensing the ups and downs of Las Vegas – InSAR reveals structural control of land subsidence and aquifer-system deformation // Geology. 1999. Vol. 27. P. 483-486.
- Cabral-Cano E., Dixon T.H., Zamora Sanchez O., Diaz Molina O., Correa-Mora F. Ground subsidence in Mexico City imaged by InSAR, GPS and gravimetry // Abstracts with Programs - Geological Society of America, Apr 2003. Vol.35. No 4. P.77.
- Gabriel A.K., Goldstein R.M., and Zebker H.A. Mapping small elevation changes over large areas: differential radar interferometry // Journal of Geophysical Research. 1989. Vol. 94. P. 9183-9191.
- Gens R., and Van Genderen J.L. SAR interferometry - issues, techniques, applications // International Journal of Remote Sensing. 1996. Vol. 17. No. 10. P. 1803-1835.
- Ferretti A., Prati C., Rocca F. Permanent scatterers in SAR interferometry // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2001. Vol. 39. No. 1. P. 8-20.
- Liu G., Luo X., Chen Q., Huang D., Ding X., Detecting Land Subsidence in Shanghai by PS-Networking SAR Interferometry // Sensors. 2008. Vol. 8. P. 4725-4741.
- Rodriguez E., and Martin J. Theory and design of interferometric SARs // Proc. IEEE. 1992. Vol. 139. P. 147-159.
- Stramondo S., Bozzano F., Marra F., Wegmuller U., Cinti F.R., Moro M., Saroli M. Subsidence Induced by Urbanisation in the City of Rome Detected by Advanced InSAR Technique and Geotechnical Investigations // Remote Sensing of the Environment. 2008. Vol. 112. No. 6. P. 3160-3172.
- Wright P., and Stow R. Detecting mining subsidence from space // International Journal of Remote Sensing. 1999. Vol. 20. No. 6. P. 1183-1188.