«Дослідження вертикальних зміщень земної поверхні за результатами інтерферометричної зйомки Керченського мосту»
Вступ
У період з 01.07.2020 по 20.07.2021 року проведений моніторинг зони добудови Керченського мосту зі сторони Кримського півострова (включно з арками) та острову Тузла з використанням радіолокаційних космічних засобів (КА Sentinel-1a, Sentinel-1b) та інтерферометричної обробки даних методом PS (Persistent Scatterers).
У роботі представлені кінцеві інформаційні продукти – тематичні карти, які відображають середню швидкість вертикальних зміщень (мм/рік) у місцях радарних вимірювань.
Об`єктом дослідження є зона добудови Керченського мосту зі сторони Кримського півострова (включно з арками), яка складає 24,53 км2 та острів Тузла – 32,74 км2.
Метод дослідження заснований на використані супутникових радіолокаційних вимірювань з КА Sentinel-1(a,b) та інтерферометричної обробки даних методом PS (Persistent Scatterers). Точність оцінки середньої швидкості вертикальних зміщень складає 2 – 4 мм/рік.
Вхідними даними є 46 знімків з КА Sentinel-1(a,b), які отримані у період зйомки з 01.07.2020 по 20.07.2021 року з частотою зйомки 6 діб.
Результати роботи
Інтерферометрична обробка радарних даних реалізовувалася програмним комплексом SARscape. Засобами геоінформаційної системи (ArcGis) проведений тематичний аналіз вертикальних зміщень, які відбулися у зонах досліджень. За результатами роботи створені цифрові тематичні карти, де місця радарних вимірювань, оброблених за методом PS, позначено точками. Значення радарних вимірювань представлені з використанням кольорової шкали (зелено-бордові кольори визначають осідання об’єкту, сині підняття – Таблиця 1) з фіксованими інтервалами середньої швидкості вертикальних зміщень, яка створена авторами проекту.
Таблиця 1 – Шкала інтервалів середньої швидкості вертикальних зміщень
Побудовані графіки, які відображають динаміку зміщень (підняття та осідання) у місцях радарних вимірювань, які визначені як найбільш небезпечні. Наведена коротка аналітична довідка по кожній зоні інтересу.
Аналітична довідка
На графіках у картах представлена динаміка середньої швидкості вертикальних зміщень в окремих точках у міліметрах (окремих радарних вимірюваннях). На горизонтальній осі представлені дати супутникової радіолокаційної зйомки з періодом зйомки в 6 діб, на вертикальній осі представлені вертикальні зміщення точки у міліметрах. Перша дата супутникової зйомки (01.07.2020 р.) є точкою відліку вимірів.
Карта «Krym_2021.jpg». На тематичній карті відмічено чотири зони інтересу (червоним, синім, зеленим та помаранчевим кольорами).
Синім кольором позначена територія мосту з насипом (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Результат дослідження території мосту з насипом.
Червоним кольором позначена частина Керченського мосту, яка включає в себе арки (автомобільну та залізничну) (Рисунок 2).
Рисунок 2 – Результат дослідження частини Керченського мосту, яка включає в себе арки (автомобільну та залізничну)
Зеленим кольором позначена зона складових мосту північніше арки (Рисунок 3).
Рисунок 3 – Результат дослідження частини мосту північніше арки
Помаранчевим кольором позначена зона складових мосту південніше арки (Рисунок 4).
Рисунок 4 – Результат дослідження частини мосту південніше арки
За результатами інтерферометричних вимірювань за період досліджень в порівнянні з результатами роботи 2020 року (03.03.2020 – 04.11.2020 рр.) визначено:
- на території мосту з насипом виявлені вертикальні зміщення об’єктів (від -63 мм/рік до 48 мм/рік), близькі до попередніх досліджень з середньою швидкістю вертикальних зміщень об’єктів (від -48 мм/рік до 40 мм/рік);
- на залізничній арці відмічені декілька точок, де наявні підняття з середньою швидкістю вертикальних зміщень до 42 мм/рік. В порівнянні з попередніми вимірами 2020 року, де зафіксоване підняття із середньою швидкістю вертикальних зміщень до 24 мм/рік, кількість точок зменшилась, проте збільшилась інтенсивність підняття.
- автомобільна арка в цілому є стабільною за винятком одного виміру (підняття із середньою швидкістю вертикальних зміщень до 34 мм/рік). Арки, в цілому, є стабільними (Рисунок 5);
Рисунок 5 – Порівняння результатів дослідження (частина Керченського мосту, яка включає в себе арки)
- автомобільна дорога мосту є стабільною; За результатами роботи 2020 року мали зміщення дороги – кілька вимірів з середньою швидкістю підняття до 18 мм/рік (Рисунок 6);
Рисунок 6 – Порівняння результатів дослідження (автомобільна дорога мосту)
В деяких місцях по залізничній дорозі спостерігаються підняття та осідання з середньою швидкістю вертикальних зміщень від -37 мм/рік до 43 мм/рік. За результатами 2020 року майже по всій залізничній дорозі спостерігалися підняття поверхні з середньою швидкістю вертикальних зміщень від 10 мм/рік до 29 мм/рік. (Рисунок 7).
Рисунок 7 – Порівняння результатів дослідження (залізнична дорога)
Карта «Tyzla_2021.jpg». На тематичній карті відмічено дві зони (червоним та синім кольорами). Червоним кольором позначена територія центральної частини острову Тузла, де спостерігаються зміщення земної поверхні з середньою швидкістю від -46 мм/рік до 47 мм/рік (Рисунок 8).
Рисунок 8 – Територія центральної частини острову Тузла
Синім кольором на карті позначена територія верхньої частини острову Тузла з середньою швидкістю вертикальних зміщень від -50 мм/рік до 41 мм/рік (Рисунок 9). Фіолетовим кольором позначена зона добудови у північній частині острову Тузла (добудова у 2015 році).
Рисунок 9 – Територія верхньої частини острову Тузла
В порівнянні з результатами роботи 2020 року (03.03.2020 – 04.11.2020 рр.), в цілому, по всій території верхньої частини острову Тузла інтенсивність осідання зменшилась кількісно, при тому максимальні значення, в цілому, залишились аналогічними – від -51 мм/рік до 27 мм/рік (Рисунок 10).
Рисунок 10 – Порівняння результатів дослідження (територія верхньої частини острову Тузла)
На території центральної частини острову Тузла (зона відмічена червоним кольором на карті) зміщення земної поверхні складають від -46 мм/рік до 47 мм/рік. У порівнянні з дослідженнями 2020 року (від -59 мм/рік до 46 мм/рік), кількість вимірів зменшилась кількісно (Рисунок 11).
Рисунок 11 – Порівняння результатів дослідження (територія центральної частини острову Тузла)
ВИСНОВОК
Дослідження вертикальних зміщень земної поверхні за результатами обробки інтерферометричних даних космічної зйомки Керченського мосту показали:
- на території мосту з насипом спостерігаються вертикальні зміщення (від -63 мм/рік до 48 мм/рік);
- автомобільна дорога мосту є стабільною (від -10 мм/рік до 10 мм/рік).;
- в деяких місцях по залізничній дорозі спостерігаються підняття та осідання (від -37 мм/рік до 43 мм/рік);
- на території острову Тузла спостерігаються зміщення земної поверхні (від -59 мм/рік до 46 мм/рік).
Проведено порівняння отриманих результатів за два періоди: 03.03.2020 – 04.11.2020 рр. та 01.07.2020 – 20.07.2021 рр.
