Процессы деформации грунта можно измерять непрерывно с точностью до миллиметра, и вам даже не нужно находиться в поле, вы можете делать это из космоса.

Автор Ханна Шрайер

Подземные движения включают все изменения поверхности земли, вызванные геологическими или горными работами. Эти передвижения могут подвергнуть опасности людей, здания и объекты инфраструктуры. Большие изменения, вызванные землетрясениями, могут иметь катастрофические последствия. Но как насчет меньших, скрытых изменений?

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ НА ЗЕМЛЮ

Даже самые незначительные движения грунта или деформации, которые не видны человеческому глазу, могут иметь серьезные последствия. Например, повреждения трубопроводов, дамб или железнодорожных путей могут быть вызваны изменениями даже на несколько миллиметров. Фактически, малейшие изменения высоты рельефа часто являются первыми индикаторами потенциально катастрофических событий, таких как оползни, прорывы плотин или сходы с рельсов.

Кроме того, около половины всех сходов поездов с рельсов вызвано изогнутыми или поврежденными рельсами (Liu et al. 2012). Только в США в день происходит в среднем 3,7 схода с рельсов; в ЕС в 2016 г. произошло 68 сходов с рельсов (Statista, 2018). Такие аварии не только приводят к задержкам, отмене поездов и увеличению эксплуатационных расходов, но также могут стать опасностью для пассажиров.

Повреждение нефте- или газопроводов может быть причиной пожаров, взрывов и экологических катастроф, что приводит к значительным затратам на ремонт для операторов. Кроме того, большинство трубопроводных компаний придерживаются политики абсолютной нетерпимости, поэтому предотвращение подобных инцидентов имеет для них первостепенное значение.

ОБНАРУЖЕНИЕ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Для обнаружения деформации грунта существует несколько методов. Тем не менее, наиболее актуальными являются измерения на месте и анализ на основе спутниковых данных. Измерения на месте - безусловно, самый точный метод. Однако это очень дорого и требует много времени и персонала для их широкомасштабного применения.

К счастью, спутники наблюдения Земли, такие как группировка Sentinel, непрерывно регистрируют состояние Земли. Более длительный и точный сбор данных позволяет лучше обнаруживать изменения на поверхности Земли за счет создания временных рядов (рис.1).

Таким образом, можно исследовать многочисленные геогенные, а также антропогенные причины, запускающие процессы движения грунта. С помощью Sentinel 1 и сопутствующих радиолокационных миссий деформацию грунта можно обнаружить в миллиметровом масштабе, используя различные подходы к обработке. Таким образом, можно определить области, в которых необходимы превентивные и немедленные действия, и можно избежать бедствий.

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ РАДАР-АПЕРТУРА

Одним из подходов к анализу наборов данных радара является мониторинг процессов деформации грунта на основе интерферометрического радара с синтезированной апертурой (InSAR). InSAR - это проверенный метод обнаружения деформаций почвы с высоким разрешением, основанный на измерении разности фаз между двумя или более изображениями региона (Pepe & Calò 2017).

Поскольку данные SAR можно анализировать в меньшей степени в зависимости от освещенности и облачности сцены по сравнению с оптическими данными, они имеют преимущество перед оптическими изображениями в отношении частоты доступности данных.

РЕЗЮМЕ

Деформация грунта представляет высокий риск для железных дорог, трубопроводов и зданий, даже изменения в миллиметровом масштабе могут иметь большие последствия. Обнаружение процессов деформации грунта в полевых условиях затруднительно, поэтому данные из космоса представляют собой прекрасную альтернативу в качестве базы данных для анализа движения грунта. Радиолокационные данные особенно подходят для этих целей и могут даже помочь идентифицировать процессы в диапазоне нескольких миллиметров в год.

О LIVEEO

LiveEO обеспечивает высокочастотный подробный мониторинг крупных инфраструктурных сетей, таких как железные дороги, нефте- и газопроводы, на основе спутниковых данных. Наши инновационные решения предлагаются в виде программного обеспечения как услуги и позволяют операторам обнаруживать внешние угрозы для сетей, такие как изменения грунта, взаимодействие с третьими сторонами (например, строительные работы) или растительность. При этом анализ, основанный на оценке риска, определяет приоритетность тех областей, в которых требуется немедленное вмешательство. Выявление этих опасностей позволяет предотвратить повреждение или сбои и, таким образом, надолго сэкономить затраты на эксплуатацию сети в долгосрочной перспективе.

ИСТОЧНИКИ

Лю, X., Саат, М. Р., Баркан, К. П. Л. (2012): Анализ причин крупных сходов поездов с рельсов и их влияние на уровень аварийности. В: Отчет об исследованиях в области транспорта: журнал Совета по исследованиям в области транспорта, №2289. С. 154–163

Пепе, А., Кало, Ф. (2017): Обзор многодорожечных подходов интерферометрических радаров с синтезированной апертурой (InSAR) для определения смещений поверхности Земли. В кн .: Прикладные науки, 7, 1264. 39 С.

Statista (2018): Anzahl der Zugunglücke in der EU in den Jahren 2010 - 2016 nach Unfallkategorie. Https://de.statista.com/statistik/daten/studie/254053/umfrage/zugunfaelle-innerhalb-der-eu-nach-unfallkategorie/ (23.06.2020)