Институт за геотехническо инженерство и проучване на мини RadarMon
Институт по геотехника и геодезия
Проучвания на мини и геоинформация> Изследвания
Информация за проекта
Заглавие на Проекта
Мониторинг на вертикалните земни движения на ежедневната повърхност в районите на Бересники и Соликамск (Перм, Русия) чрез интегрирано използване на радарни интерферометрични методи за откриване и ГИС (RadarMon).
време на работа
01.04.2007 - 31.12.2016
01.04.2019 - 31.12.2019
Лице за контакт
Унив.-проф. Д-р инж. Волфганг Буш
Информация за контакт e-mail Тел. +49 (0) 5323/72-2076
Д-р инж. Михаел Шефер
Информация за контакт e-mail Тел. +49 (0) 5323/72-2794
Партньор по проекта
Минен институт на Уралския клон на Руската академия на науките (RAW)
614007, Перм, ул. Сибирская, 78-а.
цел
Мината за поташ BKRU-1 в Березники (Пермска област, Русия) не работи от края на 2006 г. поради авария. Входящото наводняване на кухината може да доведе до промени във височината на повърхността на деня. В зоната за разследване на град Березники са u. а. Жилищни къщи, промишлени предприятия и инфраструктурни съоръжения на повърхността.
Технологиите за радиолокационна интерферометрия, базирани на сателит, се използват за регистриране на свързаните с добива издигания и потъване в голям мащаб и непрекъснато. Методът на "персистираща разсейваща интерферометрия" (PSI) се използва на база точка по точка, а методът на "диференциална интерферометрия на SAR" (DInSAR) се прилага в широка област.
За да се определи потенциалът на радарната интерферометрия за изследваната зона, беше извършена ретроспективна радарна интерферометрична оценка с помощта на архивните запаси от данни, налични от спътниците ERS-1 и ERS-2 (период 1992-1997 г.). За сравнение са използвани резултати от наземни проучвания (данни за изравняване).
За да се отчетат текущите промени в надморската височина в резултат на наводняване на мината, бяха оценени данните на ENVISAT, получени от декември 2006 г. Последните данни за SAR от радара TerraSAR-X са оценени от 2008 г. насам. От 2019 г., в допълнение към оценките TerraSAR-X, са проведени и ретроспективни проучвания с радарни данни от сателитите Sentinel-1.
Съществува голям потенциал за радиолокационна интерферометрия в Березники и Соликамск в градските райони, за които могат да се получат добри резултати. В допълнение към растителността и снежната покривка, дължината на базовите линии (пространствено и времево) води до ограничения на методите за радиолокационно интерферометрично откриване. Оценката на тези влияния е предмет на настоящите изследвания.
Статия GOSLARSCHE ZEITUNG/TU-Nachrichten (29.08.2007)
Контрол на бедствия от космоса: Изследователски проект на Клаустал в Русия
В руския рудодобивен град Бересники от западната страна на Урал земята се откъсва на големината на футболно игрище, но никой не е ощетен - защото изследователите от Clausthaler Erzstraße 18 обърнаха внимание и ги предупредиха своевременно. Този сценарий все още може да изглежда преувеличен, възможно е. От април тази година група в Института по геотехника и проучване на мини при професор Волфганг Буш работи по изследователски проект, финансиран от Русия. Въз основа на оценени сателитни изображения може да се определи пропадане на няколко милиметра в минния район на 3000 километра. Сякаш лондонският Шерлок Холмс би могъл да проследи всеки детайл в северноафриканските пустинни пясъци с лупа. Процедурата се нарича радарна интерферометрия.
Минната компания Uralkali AG е със седалище в Бересники. "Това е един от най-големите миньори за поташ в света", казва Томас Хаман. Завършилият инженерство от Техническия университет на Клаустал посети това място, богато на природни ресурси, това лято с професор Буш и дипломиран инженер Даяна Уолтър. В допълнение към изображенията от космоса, групата получи и представа за проблемите на място.
В района на бедния индустриален град Березници имаше четири действащи потажни мини, една от които подкопава градската зона. Точно в минната зона там има наводнения от миналата авария миналия октомври. Има риск от колапс. Ямата трябваше да бъде затворена. В бъдеще може да се предположи увеличение на цените на калиевата сол в света, която се използва като тор. През 1986 г. вече е имало инцидент в друга калиева мина в близост до Березници. По това време земята потъва дълбоко 60 метра върху площ с размерите на самолетоносач. "Подобни ежедневни сривове трябва да се страхуват в градската зона; такъв вече имаше в края на юли на необитаемия край на Березници," предупреждава картографът Хаман. Ето защо местните власти решиха да евакуират жителите на даден квартал през следващите няколко месеца. За да се предотвратят човешки страдания и по-нататъшни щети върху сгради и транспортна инфраструктура, учените трябва да предвидят слягане и колапс на земната повърхност и по този начин да направят опасността по-предсказуема.
Очевидно е, че ще бъде включен миннодобивният институт на Руската академия на науките в съседния град Перм. Но как големият руски концерн "Уралкалий" привлича изследователи от далечния Клаустал? По времето на правителствените ръководители Елцин и Кол е било договорено партньорство между Пермския регион и Долна Саксония, в рамките на което Техническият университет Клаустал е влязъл в сътрудничество с минния институт и два университета в Перм. Когато дойде време да се включат външни, независими експерти в проекта, старият контакт беше подновен. Учените от ТУ имат опит с наблюдението на наземните движения, причинени от минното дело, тъй като от години оценяват сателитни данни от района на Рур (твърди въглища) и района на лигнитни въглища в Лайпциг.
В Русия методът за измерване, разработен от изследователите на Клаустал, се разглежда по различен начин. От една страна, източноевропейците ценят технологичния напредък. „Радарната интерферометрия има значителни предимства в сравнение със сложните наземни методи“, потвърждава Аркади Красностейн. Директорът на Минния институт и член на Академията на науките се застъпва за комбинация от сателитно, наземно и подземно наблюдение на земните движения: „Това дава възможност да се предскажат своевременно критични ситуации в пространството и времето и да се предприемат защитни мерки.“ От друга страна, радарната интерферометрия, която също се използва за прогнозиране на земетресения и вулканични изригвания, ще бъде доразвито. „Сравнихме резултатите си с тези на геодезистите от Uralkali AG - това е подходящо“, казва Томас Хаман. Проблемът обаче става със сателитните изображения от височина 600 километра в райони, богати на растителност или след снеговалеж. Мониторингът, т.е.мониторингът на вертикалните движения на земята, е най-точен в застроените зони.
Екипът на професор Буш получава данните за неговата процедура от европейския спътник ENVISAT, който лети над Бересники на всеки 35 дни. В бъдеще интервалът на прелитане от едно събиране на данни към следващия може да бъде намален, като по този начин се увеличи надеждността на прогнозата за земните движения. Германски радарен сателит на име TerraSAR-X, който беше успешно изстрелян през юни, ще записва нови данни над Урал на всеки единадесет дни.
Дали Технологичният университет Клаустал ще разчита на новия сателит за наблюдение на Земята в бъдеще зависи и от руските клиенти. Първоначално проектът ще продължи една година. Предвижда се удължаване за още две години. През септември руските партньори идват в Клаустал на ответно посещение - и след това поглеждат оттам с „извънгабаритната лупа“ в местните поташни мини.
Контакт:
Clausthal Technology University, пресаташе
Кристиан Ернст, телефон: 05323 - 72 3905
Имейл: christian.ernst @ tu-clausthal.de
Статия FRANKFURTER NEUE PRESSE (07.09.2007)
От Бернхард Макковяк
Щети в планината: оставете се да ви предскажат?
Кратерът в квартал Ватеншайд-Хьонтроп в Бохум е бил с площ 500 квадратни метра и е погълнал три гаража и няколко коли в дълбоката си фуния 40 метра. Според експертите тази т. Нар. Прекъсване на деня на 2 януари 2000 г. е една от най-големите в историята на Рурската област. За щастие никой не е убит - за разлика от събитие в австрийския град Ласинг през лятото на 1998 г. Бяха заявени десет смъртни случая. Докато инцидентът в Бохум-Ватеншайд е причинен от срутена шахта, чиято стабилност се е влошила през вековете, тази на Ласинг е причинена от незаконния добив на природни ресурси.
Дневните почивки са само един вид щети, които добивът, със своите движения на почвата и деформации, причинява на земната повърхност. Пукнатини по стените на къщи или сгради под ъгъл, пукнатини или издутини по улиците или дори спукани тръби; "Изкривени" канализационни и железопътни коловози, корабни канали, които са направени да се преливат, потоци и реки, които са нарушени в естествената си приемна вода, така че са необходими диги, пренасочване и изграждане на помпени станции, както и щети от растежа в райони, използвани за селско и горско стопанство поради променено ниво на подпочвените води - проявите на планинските щети са различни.
Но за разлика от тази бавно развиваща се вреда, дневните почивки са най-коварните и драматични нещастия. В това те приличат на земетресения, тъй като като тях те се случват невидимо в дълбините, само за да внезапно имат разрушителен ефект върху повърхността. Те заплашват навсякъде, където хората извличат минерални ресурси под земята, за да ги използват като суровини за промишлено производство: каменни въглища, поташ, каменна сол, както и суров нефт и природен газ.
Дневните почивки настъпват особено като следствие от копаенето в близост до повърхността, а именно когато старите минни разработки се срутят. Това е особено случаят в южната Рурска област - Дортмунд, Витен, Хатинген и Бохум - където въглищата са точно под повърхността на земята. 50 до 70 такива планински щети годишно са норма, тъй като районът е пълен с дупки като швейцарско сирене: 10 000 от 50 000 шахти, от които са извлечени въглищата, преминават през бившия „съд“. На теория, така казват експертите, посетителите могат да се скитат под земята през цялата Рурска област.
В Германия Федералният закон за минното дело регулира правните въпроси, свързани с щетите от минното дело. След това замърсителят е длъжен да плати обезщетение съгласно правилата на BGB. Интересно е, че тук има обрат на доказателствата: добивната индустрия трябва да докаже, че не става въпрос за щети от минното дело. Понастоящем за Deutsche Steinkohle AG се отчитат около 35 000 нови минни щети всяка година с обем на щетите от 70 000 000 евро за ремонт и настройка.
Навременното откриване чрез наблюдения със специални прогнози би намалило значително размера на щетите и най-вече опасността за човешкия живот. Може ли предупреждение от космоса чрез сателитни наблюдения, както е често срещано в много области днес, да помогне тук? Работата на група, ръководена от професор Волфганг Буш от Института за геотехническо инженерство и геодезия на мини при Техническия университет Клаустал, дава надежда. Той оценява изображения от европейския спътник за околната среда Envisat, които са получени по метода на радарната интерферометрия (Interferometric Synthetic Aperture Radar - Insar). „Радарните вълни, изпратени от спътника и отразени от земната повърхност, се приемат отново от датчик на спътника и ако това се повтори след 35 дни след пътуване около Земята, тези две радиационни изображения се наслагват върху Земята със специален софтуер“, обяснява Буш процедурата. „С тази интерферометрия можем да регистрираме промени във височината в милиметър и сантиметър.“
Това се прави успешно за руския град за добив на калий, Березници, на 3000 километра. Една от четирите калийни ями подкопава целия градски район и след миналата октомври миналата година наводнения се случват отново и отново, така че има риск от колапс. При друго бедствие близо до града през 1986 г. земята потъна 60 метра дълбоко върху площ с размерите на самолетоносач. „Нашите измервания помагат да се предскажат такива вертикални движения на земята при екстензивно копаене, поради което Русия финансира този проект“, казва Буш. „За съжаление, наземната разделителна способност на радарните сензори е все още твърде малка, а интервалът от време между прелитанията на спътника твърде дълъг, за да се предотвратят аварии като този на Ватеншайд или Ласинг.“ Ето защо учените и техниците работят върху увеличаването навсякъде по света, където има добив. и подобряване на процеса Insar - чрез поставяне на повече радарни сателити и още по-висока наземна разделителна способност на устройствата, защото те знаят: Не само „пред мотиката е тъмно“, но по-късно и зад нея.
Статия DIE WELT (10.09.2007)
От Бернхард Макковяк
Сателитите предупреждават за щети от мини
Къщите, които потъват в тунел, трябва да останат в миналото - изследователите разработват алармена система за повреда на мините
Клаустал - "В земята на 170 000-обитаем град Бересники зее дупка. 60 метра дълбока и колкото площта на два самолетоносача е кратерът в руския минен град. Една от четирите активни потажни ями, които покриват района от западната страна на Градът на Урал с един от най-големите миньори на поташ се срути поради наводнение. "
Благодарение на групата около професор Волфганг Буш тази новина е измислица. От април работи в Института по геотехническо инженерство и геодезия на Техническия университет в Клаустал по изследователски проект, финансиран от Русия. Оценяват се сателитни изображения, получени от европейския екологичен спътник "Envisat" и неговите радари. Те регистрират пропадане на няколко милиметра в минния регион на 3000 километра.
Процедурата се нарича радарна интерферометрия. „Радарните импулси се изпращат от сателит, отразяват се на земната повърхност и се приемат отново от сензор на сателита“, казва Волфганг Буш. "След като спътникът обиколи нашата планета, той ще пристигне в същата точка - в нашия случай след 35 дни - където отново ще излъчи своето радарно излъчване и веднага ще получи отразеното излъчване отново. Тези двама ще бъдат на Земята Радиационните изображения се наслагват интерферометрично ", казва Буш.
Интерферометрията е суперпозиция на лъчи със същата дължина на вълната. Това води до светло-тъмни ефекти. „Само чрез това наслагване на набора от данни е възможна високата точност на измерване за записване на тази промяна във височината.“
Най-фините промени в земната повърхност в милиметър и сантиметър могат да бъдат записани с интерферометричния радар за синтетична апертура (InSAR), тъй като те се случват не само при ледници, вулканизъм, свлачища и земетресения, но и при потъване, причинено от (планинско) строителство. Буш и неговият екип се концентрират върху улавянето на вертикални движения на земята, които се случват при екстензивно копаене. Те включват добив на подземни въглища, поташ и сол и не на последно място добив на нефт и природен газ.
"Докато вертикалните движения на земята, генерирани от тях, са в диапазона от сантиметри и дециметри, мащабните денонощни пробиви, причинени от добива на въглища, поташ и сол, предполагат слягане на площта на метра", обяснява Буш. По същия начин изпомпването на вода в активни открити мини за лигнитни въглища и засипването на съседни открити мини с вода може да доведе до слягане, какъвто е случаят в района на лигнитни въглища в Централна Германия.
Русия наистина е най-грандиозният оперативен район на "групата на Буш", но тя работи и в централната германска зона за лигнитни въглища, в района на Рур и в Емсланд. Изследователите вече са поставили 25 рефлектора. „Те изпращат радарните лъчи обратно към спътника в пакет и по този начин генерират особено добри сигнали“, казва Буш. „Използваме тези отражатели като контролни точки за нашата оценка.“
Навсякъде по света, където има добив, изследователите работят за подобряване на процеса InSAR, защото едно е сигурно: „Metalla exercere necesse est - добивът е необходим!“