Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 133-146

Опыт применения метода дифференциальной интерферометрии для определения смещений земной поверхности в Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии по данным Sentinel-1A за 2017–2022 годы

В.Ю. Ширшова 1, 2 , Е.А. Балдина 1, 3 , Е.В. Лебедева 3 
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2 Научный центр оперативного мониторинга Земли, Москва, Россия
3 Институт географии РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 04.07.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-133-146
Вулканически и сейсмически активные регионы нередко испытывают значительные изменения рельефа как эндогенной, так и экзогенной природы, что делает актуальным мониторинг земной поверхности в таких районах. Обнаружение поднятий и опусканий возможно дистанционно применением метода дифференциальной интерферометрии. Несмотря на то, что метод уже уверенно себя зарекомендовал в решении ряда задач наук о Земле, разработка вопросов его применения на труднодоступных для регулярного мониторинга территориях не теряет актуальности. В настоящей работе мы провели эксперимент по определению смещений в Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии по недавним радиолокационным съёмкам Sentinel-1A, руководствуясь схожим опытом, полученным почти 20 лет назад по данным Radarsat-1. Особое внимание уделено вопросам выбора данных с учётом особенностей местности, параметров съёмки и погодных условий во время её выполнения, которые оказывают влияние на конечный результат. По 25 снимкам было сформировано 260 интерферограмм и столько же изображений когерентности, охватывающих временной интервал с 2017 по 2022 г. Анализ метеорологических данных на моменты съёмок и оценка состояния местности сократили число пригодных для обработки интерферометрических пар до 15. Сформулированные в процессе работы критерии выбора оптимальных условий съёмки этого района для определения многолетних смещений земной поверхности по паре снимков определили выбор одной пары изображений — за 18.08.2017 и 04.08.2022. По результатам обработки этой пары были зафиксированы опускания и поднятия в разных областях изучаемой территории от –15 до +7 см.
Ключевые слова: дифференциальная интерферометрия, Sentinel-1, Камчатка, метеоданные, Узон-Гейзерная вулкано-тектоническая депрессия
Полный текст

Список литературы:

  1. Атлас долины реки Гейзерной в Кроноцком заповеднике / ред. Завадская А. В. М.: Красанд, 2015. 88 c.
  2. Бадак Л. А., Костюк Е. А., Ширшова В. Ю., Захаров А. И. Методические рекомендации по проведению радиолокационной интерферометрической съемки с целью формирования цифровой модели рельефа земной поверхности // 10-я Всерос. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий»: сб. тр. М.: АО «Российские космические системы», 2021. С. 139–147.
  3. Белоусов В. И., Гриб Е. Н., Леонов В. Л. Геологические позиции гидротермальных систем Долины Гейзеров и кальдеры Узон // Вулканология и сейсмология. 1983. № 1. С. 65–79.
  4. Верба В. С., Неронский Л. Б., Осипов И. Г., Турук В. Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010. 680 с.
  5. Добрынин И. И., Песяк Ф. В., Савин А. И., Севастьянов Н. Н. Измерение смещений земной поверхности методом радиолокационной интерферометрии с применением уголковых отражателей радиосигнала // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 113–121. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-113-121.
  6. Добрынин И. И., Савин А. И., Севастьянов Н. Н. Исследование факторов, влияющих на точность измерения смещений методом радарной интерферометрии с использованием уголковых отражателей // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 3. С. 29–38. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-29-36.
  7. Захаров А. И., Яковлев О. И., Смирнов В. М. Спутниковый мониторинг Земли: Радиолокационное зондирование поверхности. 3-е изд. М.: URSS, 2012. 248 с.
  8. Захаров А. И., Захарова Л. Н., Михайлюкова П. Г. Влияние атмосферы в исследованиях динамики рельефа Толбачинского дола методами радарной интерферометрии // Тр. 7-х Всерос. Армандовских чтений. М: Полигр. центр МИ ВлГУ, 2017. С. 68–73.
  9. Захаров А. И., Захарова Л. Н., Синило В. П., Денисов П. В. Влияние атмосферы на исследования пересеченного рельефа методами радарной интерферометрии // Журн. радиоэлектроники. 2023. № 2. С. 1684–1719. DOI: 10.30898/1684-1719.2023.2.6.
  10. Кугаенко Ю. А., Леонов В. Л. К динамической модели магматического очага под Узон-Гейзерной депрессией // Волынцовские чтения. 2018. С. 22–23.
  11. Кугаенко Ю. А., Салтыков В. А., Коновалова А. А. Локальная сейсмичность района Долины гейзеров по данным полевых наблюдений 2008–2009 гг. // Вестн. Камчатской регион. ассоциации «Учебно-науч. центр». Сер.: Науки о Земле. 2010. № 1. Вып. 15. С. 90–99.
  12. Кугаенко Ю. А., Салтыков В. А., Горбатиков А. В., Степанова М. Ю. Развитие модели района Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии и вулкана Кихпиныч (Камчатка) по результатам совместного анализа данных микросейсмического зондирования и локальной геодинамической активности // Физика Земли. 2015. № 3. С. 89–101. DOI: 10.7868/S0002333715030096.
  13. Лебедева Е. В., Балдина Е. А., Медведев А. А. Склоновые процессы в долине р. Гейзерной (Камчатка): результаты дешифрирования разновременных космических снимков высокого пространственного разрешения // Геоморфология. 2022. Т. 53. № 4. С. 3–16. DOI: 10.31857/S0435428122040095.
  14. Ширшова В. Ю. Физико-географическая характеристика территории как основной фактор выбора параметров интерферометрической пары // Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли: материалы 9-й Междунар. науч. конф. Красноярск: Сибирский федер. ун-т, 2022. С. 81–83.
  15. Bamler R., Hartl P. Synthetic aperture radar interferometry // Inverse Problems. 1998. V. 14. No. 4. P. R1–R54.
  16. Cigna F., Osmanoğlu B., Cabral-Cano E. et al. Monitoring land subsidence and its induced geological hazard with Synthetic Aperture Radar Interferometry: A case study in Morelia, Mexico // Remote Sensing of Environment. 2012. V. 117. P. 146–161. DOI: 10.1016/j.rse.2011.09.005.
  17. Ferretti A., Massonet D., Monti Guarnieri A., Prati C., Rocca F. InSAR principles-guidelines for SAR interferometry processing and interpretation. ESA Publications, 2007. V. 19. 40 p.
  18. Goldstein R. M., Werner C. L. Radar interferogram filtering for geophysical applications // Geophysical Research Letters. 1998. V. 25. No. 21. P. 4035–4038. DOI: 10.1029/1998GL900033.
  19. Gupta R. P. Remote sensing geology. Springer, 2017. 427 p.
  20. Hanssen R. F. Radar interferometry: data interpretation and error analysis. Springer Science and Business Media, 2001. V. 2. 318 p. DOI: 10.1007/0-306-47633-9.
  21. Hooper A., Segall P., Zebker H. Persistent scatterer interferometric synthetic aperture radar for crustal deformation analysis, with application to Volcán Alcedo, Galápagos // J. Geophysical Research: Solid Earth. 2007. V. 112. No. B7. DOI: 10.1029/2006JB004763.
  22. Kiryukhin A. V., Rychkova T. V., Dubrovskaya I. K. Formation of the hydrothermal system in Geysers Valley (Kronotsky Nature Reserve, Kamchatka) and triggers of the Giant Landslide // Applied Geochemistry. 2012. V. 27. P. 1753–1766. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2012.02.011.
  23. Lanari R., Berardino P., Bonano M. et al. Surface displacements associated with the L’Aquila 2009 Mw 6.3 earthquake (central Italy): New evidence from SBAS‐DInSAR time series analysis // Geophysical Research Letters. 2010. V. 37. No. 20. P. 1–6. DOI: 10.1029/2010GL044780.
  24. Lundgren P., Lu Z. Inflation model of Uzon caldera, Kamchatka, constrained by satellite radar interferometry observations // Geophysical Research Letters. 2006. V. 33. No. 6. DOI: 10.1029/2005GL025181.
  25. Lundgren P., Girona T., Bato M. G. et al. The dynamics of large silicic systems from satellite remote sensing observations: The intriguing case of Domuyo volcano, Argentina // Scientific Reports. 2020. V. 10. No. 1. P. 1–15. DOI: 10.1007/s00445-021-01457-0.
  26. Massom R., Lubin D. Polar remote sensing. Chichester: Springer, 2006. V. 2. 262 p.
  27. Pepe A., Calò F. A review of interferometric synthetic aperture RADAR (InSAR) multi-track approaches for the retrieval of Earth’s surface displacements // Applied Sciences. 2017. V. 7. No. 12. Article 1264. 39 p. DOI: 10.3390/app7121264.
  28. Rosen P. A., Hensley S., Chen C. Measurement and mitigation of the ionosphere in L-band interferometric SAR data // 2010 IEEE Radar Conf. IEEE, 2010. P. 1459–1463. DOI: 10.1109/RADAR.2010.5494385.
  29. Sandwell D. T., Myer D., Mellors R. et al. Accuracy and resolution of ALOS interferometry: Vector deformation maps of the Father’s Day intrusion at Kilauea // EEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2008. V. 6. No. 1. P. 524–3534. DOI: 10.1109/TGRS.2008.2000634.
  30. Velez M. L., Euillades P., Caselli A., Blanco M., Díaz J. M. Deformation of Copahue volcano: inversion of InSAR data using a genetic algorithm // J. Volcanology and Geothermal Research. 2011. V. 202. No. 1–2. P. 17–126. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2011.01.012.
  31. Zelenin E., Kozhurin A., Ponomareva V., Portnyagin M. Tephrochronological dating of paleoearthquakes in active volcanic arcs: A case of the Eastern Volcanic Front on the Kamchatka Peninsula (northwest Pacific) // J. Quaternary Science. 2020. V. 35. P. 49–361. DOI: 10.1002/jqs.3145.