Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 55-65
Выявление и мониторинг областей активных деформаций в Адлерском районе Большого Сочи путём анализа серий разночастотных спутниковых радарных снимков за 2007–2020 гг.
Е.И. Смольянинова
1 , В.О. Михайлов
1 , П.Н. Дмитриев
1 1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 01.07.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-55-65
В работе приведены результаты оценки смещений земной поверхности и сооружений на территории Адлерского р-на Большого Сочи методами радарной спутниковой интерферометрии. Использованы разночастотные радарные снимки с восходящих и нисходящих орбит, покрывающие тринадцатилетний период времени с 2007 по 2020 г., в том числе снимки спутников ALOS 1 (18 снимков за период 2007–2010 гг.), Envisat (12 снимков, 2011–2012 гг.), Sentinel 1A (около 300 снимков, 2015–2019 гг.). Обработка снимков производилась с использованием технологии SBAS в пакете ENVI SARscape. Построены карты деформаций поверхности по каждому набору данных. Выявлены современные области активных деформаций (ОАД), обусловленные оползневыми процессами на склонах и просадками грунтов. Идентифицировано более 20 активных оползневых участков, которые не были зафиксированы наземными методами, и 7 зон проседания в Имеретинской низменности. Построены временные серии смещений ОАД за период 2007–2020 гг. и проведено их сравнение с выпадением осадков по архивным данным. Установлено, что для оползневых процессов характерна периодичность максимумов и минимумов средних скоростей деформаций. Времена пиковых значений на разных участках совпадают в пределах 1–2 мес. Максимумы скоростей смещений приходятся на февраль – апрель, а минимумы — на август – октябрь. Непосредственной связи проседания в Имеретинской низменности с количеством выпадающих осадков не обнаружено. Кривые проседания показывают общие тенденции смещений поверхности и характеризуют эффективность систем дренажа и мероприятий по укреплению грунтов для выявленных ОАД. Максимальные величины просадок выявлены в районе ул. Журналистов, они достигают 300 мм за период 2015–2020 гг. Полученные карты деформаций поверхности хорошо согласуются с наземными данными. Метод спутниковой радарной интерферометрии не требует больших финансовых затрат и в густонаселённом Адлерском р-не, где фиксация малых деформаций поверхности во многих случаях затруднительна, позволяет существенно дополнить результаты наземных исследований. Полученные для Адлерского р-на результаты демонстрируют перспективность использования данного метода и в других районах Черноморского побережья.
Ключевые слова: радары с синтезированной апертурой, спутниковая интерферометрия, космический мониторинг, оползни, просадки грунта, Sentinel 1, ALOS 1, Envisat, Адлерский район, Имеретинская низменность, Большой Сочи
Полный текстСписок литературы:
- Вожик А. А. Оценка экзогенной геологической опасности при ведении государственного мониторинга состояния недр // 8-й Всерос. съезд геологов 26–28 окт. 2016 г., Москва: Презентационные материалы круглого стола «Государственный мониторинг состояния недр и региональные гидрогеологические работы». 2016. 71 с. URL: http://www.specgeo.ru/pdf/doklad_viii_geolog_04.pdf.
- Гудкова Н. К. Мониторинг геологической среды олимпийских объектов в Сочи // Системы контроля окружающей среды. 2016. Т. 3. № 23. С. 130–133.
- Дмитриев П. Н., Голубев В. И., Исаев Ю. С., Киселева Е. А., Михайлов В. О., Смольянинова Е. И. Некоторые проблемы обработки и интерпретации данных спутниковой радарной интерферометрии на примере мониторинга оползневых процессов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 130–142.
- Михайлов В. О., Киселева Е. А., Смольянинова Е. И., Дмитриев П. Н., Голубев В. И., Исаев Ю. С., Дорохин К. А., Тимошкина Е. П., Хайретдинов С. А. Некоторые проблемы мониторинга оползневых процессов с использованием спутниковых радарных снимков с различной длиной волны на примере двух оползневых склонов в районе Большого Сочи // Изв. Российской акад. наук. Физика Земли. 2014. № 4. С. 120–130. DOI: 10.7868/S0002333714040103.
- Потапов А. Д., Лейбман М. Е., Лаврусевич А. А., Чернышев С. Н., Маркова И. М., Бакалов А. Ю., Крашенинников В. С. Мониторинг объектов инженерной защиты на Имеретинской низменности // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2012. № 5. C. 406–413.
- Смольянинова Е. И., Киселева Е. А., Дмитриев П. Н., Михайлов В. О. О возможности применения РСА интерферометрии с использованием снимков со спутников Sentinel 1 при изучении оползневой активности в районе горного кластера Большого Сочи // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. C. 103–111. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-4-103-111.
- Смольянинова Е. И., Киселева Е. А., Михайлов В. О. Применение РСА интерферометрии снимков со спутников Sentinel 1 при изучении областей активных деформаций поверхности в прибрежном районе Большого Сочи // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. C. 147–155. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-147-155.
- Смольянинова Е. И., Михайлов В. О., Дмитриев П. Н. Изучение и мониторинг зон проседания в Имеретинской низменности (район Большого Сочи) методом РСА интерферометрии разночастотных спутниковых радарных снимков за период 2007–2019 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. C. 103–113. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-103-113.
- Телков Ф. С., Наумов М. С., Исаков В. А. Факторы инженерно-геологического риска на территории Имеретинской низменности // Проблемы снижения природных опасностей и рисков: материалы Международной научно-практ. конф. «Геориск-2012». М.: РУДН, 2012. Т. 2. C. 324–330.
- Berardino P., Fornaro G., Lanari R., Sansosti E. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2002. V. 40. No. 11. P. 2375–2383.
- Carlà T., Intrieri E., Raspini F., Bardi F., Farina P., Ferretti A., Colombo D., Novali F., Casagli N. Perspectives on the prediction of catastrophic slope failures from satellite InSAR // Scientific Reports. 2019. V. 9. No. 1. 9 p. URL: https://doi.org/10.1038/s41598-019-50792-y.
- Crosetto M., Monserrat O., Cuevas-González M., Devanthéry N., Crippa B. Persistent Scatterer Interferometry: A review // ISPRS J. Photogrammetry and Remote Sensing. 2016. V. 115. P. 78–89.
- Kiseleva Е., Mikhailov V., Smolyaninova E., Dmitriev P., Golubev V., Timoshkina E., Hooper A., Samiei-Esfahany S., Hanssen R. PS-InSAR monitoring of landslide activity in the Black Sea coast of the Caucasus // Procedia Technology. 2014. V. 16. P. 404–413. DOI: 10.1016/j.protcy.2014.10.106.
- Raetzo H., Loup B. Protection Against Mass Movement Hazards. Guideline for the Integrated Hazard Management of Landslides, Rockfall and Hillslope Debris Flows. Federal Bern, Switzerland: Office for the Environment FOEN, 2016. 97 p.
- Solari L., Del Soldato M., Bianchini S., Ciampalini A., Ezquerro P., Montalti R., Raspini F., Moretti S. From ERS 1/2 to Sentinel 1: Subsidence Monitoring in Italy in the Last Two Decades // Frontiers in Earth Science. 2018. V. 6. Art. No. 149. URL: https://doi.org/10.3389/feart.2018.00149.
- Solari L., Del Soldato M., Raspini F., Barra A., Bianchini S., Confuorto P., Casagli N., Crosetto M. Review of Satellite Interferometry for Landslide Detection in Italy // Remote Sensing. 2020. V. 12. No. 8. Art. No. 1351. URL: https://doi.org/10.3390/rs12081351.
- Strozzi T., Klimees J., Frey H., Caduff R., Huggel C., Wegmuller U., Rapre A. Satellite SAR interferometry for the improved assessment of the state of activity of landslides: A case study from the Cordilleras of Peru // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 217. P. 111–125. URL: https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.08.014.
- Tomás R., Romero R., Mulas J., Marturià J. J., Mallorquí J. J., Lopez-Sanchez J. M., Herrera G., Gutiérrez F., González P. J., Fernández J., Duque S., Concha-Dimas A., Cocksley G., Castañeda C., Carrasco D., Blanco P. Radar interferometry techniques for the study of ground subsidence phenomena: A review of practical issues through cases in Spain // Environmental Earth Sciences. 2014. V. 71. P. 163–181. URL: http://dx.doi.org/10.1007/s12665-013-2422-z.