Мониторинг смещений интерферометрическим радаром

Система MSR может применяться для наблюдений за опасными участками бортов карьера, под которыми проводятся те или иные виды горных работ, и требуется постоянный контроль по обеспечению безопасных условий для людей и машин. Особенно эффективно применение системы MSR на предприятиях, использующих Автоматизированную систему диспетчеризации горнотранспортного комплекса «Карьер», так как техника и персонал автоматически оповещаются с помощью сообщений системы о возникновении опасных ситуаций.
Источник: http://www.mining-media.ru/ru/artic...v-karerov-na-osnove-ispolzovaniya-radarov-msr
Кто нибудь сталкивался с этой штукой ? может объяснить как это работает и какая точность ?

 

Компания «Совзонд» активно развивает наиболее современное направление в области обработки данных ДЗЗ, позволяющее решать задачи своевременного мониторинга смещений и деформаций земной поверхности и сооружений с целью предотвращения чрезвычайных ситуаций с применением методики интерферометрической обработки серий спутниковых радарных изображений.

 

Это работающая технология. Есть реально выполненные проекты. Описание технологии можно посмотреть на сайте Совзонда - http://sovzond.ru/services/radar-data-processing/monitoring-smeshcheniy-i-deformatsiy/. Готовы ответить на "каверзные вопросы".

 

Оффтоп

ой вы это зря... точнее поторопились...

 

Наш наноспутник снимет наноточки
По наноточкам выявим провал.

Тут вроде кто то уже выкладывал вполне приличный отчет я так понимаю товарища кафедры МДГиГИС из Пермского Политеха по провалу в Березняках по такой же технологии. Вроде я тут видел.

 

Спутниковый радар, за счет вычисления разности фаз повторных съемок, замеряет удаление или приближение к себе поверхности, отражающей радарный сигнал. Соответственно, в случае подземной добычи - увидим мульды оседаний земной поверхности, в случае карьеров и отвалов - деформации бортов и уступов, в случае городов - смещения и деформации зданий и сооружений и т.д.
Сначала выполняется 25-30 повторных съемок в бесснежный период года, затем они обрабатываются и на выходе заказчику выдается векторный файл точек, устойчиво отражающих радарный сигнал (они выявляются в процессе обработки 30 повторных съемок). К каждой из этих точек прикреплена таблица атрибутов, включающая значение смещений в миллиметрах по состоянию на каждую дату съемки относительно даты первой по порядку съемки. Затем информацию о смещениях можно обновлять ежемесячно, ежеквартально или ежегодно. Снег является препятствием для мониторинга по площади объекта, но например мониторинг зданий и сооружений может производится круглогодично. Также препятствием для мониторинга по площади является плотный лес.

 

Насколько я понял Ваш вопрос - отвечаю: спутниковый радар замеряет те смещения, которые происходят. Если это миллиметры в месяц, значит миллиметры в месяц. Если миллиметры в сутки - значит в сутки. Что происходит - то и замеряем.

По зданиям и сооружениям - точность 2 - 4 мм, при использовании не менее 30 снимков и периоде наблюдений не менее 1 года. По земной поверхности - точность зависит от количества растительности, но тоже субсантиметровая.

 

Сами здания и сооружения уже имеют много устойчивых отражателей радарного сигнала (это углы между стеной и землей, между стеной и крышей, углы балконов, подоконников, подъездов, будки на крыше и т.д.). Специальных опознаков устанавливать не требуется. Пример устойчивых отражателей, отображенных на 3D зданиях в Google Earth на картинке ниже. Также показана динамика смещений в мм для одного из отражателей.

--- Сообщения объединены, 4 дек 2015, Оригинальное время сообщения: 4 дек 2015 ---

Да, растительность является осложняющим фактором, но не является непреодолимым препятствием. Большая часть территорий, которые мы мониторим на предмет смещений - с растительностью, и смещения в пределах сантиметра - видны.

 

Юрий Кантемиров,
А как вы учитываете отклонения орбиты спутника при каждом сеансе съемки ? Или отклонений орбиты у вашего спутника нет ?, Или вы все таки привязывайте измерения к каким то опознакам принятым вами условно неподвижными ?

 

Поверхность грунта из-за промерзания и оттайки подвержена сезонным вертикальным колебаниям. В зависимости от свойств грунта, его влажности и глубины промерзания смещения до 10 см обычное явление (в моей практике был случай до 0.3 метра!).
Наблюдая за вертикальными смещениями тонкого поверхностного слоя, нельзя делать выводов о деформациях Земной поверхности в широком понимании мониторинга.
Если речь идет о миллиметрах и даже сантиметрах, то без пунктов, заложенных по типу грунтовых реперов, это не мониторинг, а профанация.
Если интересуют дециметры-метры, тогда пожалуйста.

 

Конечно, спутник проходит не через одну и ту же точку, есть базовая линия между положениями спутника при каждой съемке, она учитывается при обработке снимка технологически. Но абсолютные координаты положения спутника на орбите в вычислении смещений не участвуют. Карта смещений вычисляется на радарных снимках в исходной геометрии (проекция "азимут - наклонная дальность").

Снимки корегистрируются друг на друга с точностью до 1/100 пикселя в три этапа:

1) сначала грубая регистрация по орбитальным данным (снимок бьется на сетку квадратных окон и пикселям каждого окна присваивается значение сдвига по азимуту и по дальности, необходимое, чтобы один снимок "насадился" на другой.
2) потом уточнение корегистрации на основе корреляции амплитуд снимков. Снимок опять бьется на сетку окон, затем алгоритм ищет в каждом окне общие пиксели на основе корреляции амплитуд (если коэфф. корреляции выше определенного порогового значения, то программа опять двигает пиксели изображения, чтобы они совпали пространственно с теми же пикселями другого изображения). То есть, точками опоры являются объекты, стабильно отражающие радарный сигнал при съемке с одной и той же орбиты. Такими объектами являются здания, сооружения, детали их конструкций, участки голой земли и т.д. Как правило, таких объектов достаточно много на снимке и корегистрация проходит автоматически.
3) потом финальное уточнение корегистрации на основе корреляции фаз снимков (когерентность). Снимок опять бьется на сетку окон, затем алгоритм ищет в каждом окне общие пиксели на основе корреляции фаз снимков, при этом пиксель оверсэмплится до 100 долей и совмещение изображений происходит уже в пределах пикселя.
4) затем считается разность фаз этих двух снимков (пропорциональная смещениям в миллиметрах).
5) затем уже рассчитанная карта смещений в миллиметрах геопривязывается в абсолютные географические координаты (у современных радарных спутников точность геопривязки - субпиксельная без опознаков).
Неподвижными точками на изображении разности фаз являются пиксели, в которых разность фаз равна нулю.

--- Сообщения объединены, 10 дек 2015, Оригинальное время сообщения: 10 дек 2015 ---

Ничего подобного. В северных районах мониторинг проводится в бесснежный период года - никогда не видел летом столь крупных смещений земной поверхности вызванных сезонными колебаниями. Если нефтяное месторождение имеет определенный контур размерами например 20х20 км и мы видим в пределах него структуры оседаний в зоннах добычи (и иногда поднятий в районах закачки флюида в пласт) и все это четко коррелируется с добычей (а нередко видим и мульды оседаний сравнимые по размерам и форме с контуром месторождения) - то это совершенно точно не какие-то там сезонные выпучивания. А если видим беспорядочные в пространстве локальные структуры оседаний и поднятий, которые не коррелируются ни с добычей, ни с закачкой, ни с геологией - значит это вероятно природные смещения, возможно, поверхностные.

На основе этой простой логики мы и делаем наши выводы о происхождении смещений.

Никаких реперов в обработке радарных снимков не используется.
Радар видит удаление или приближение к себе отражающей поверхности с миллиметровой точностью, затем делаются выводы о причинах смещений с привлечением доп. информации.

 

Происходит. В том числе и летом.
В течение зимы в результате промерзания происходит пучение, а в течение лета в результате оттайки происходит осадка.
Сам инструментально наблюдал, как в течение лета репера на пнях оседали до 8-10 см. Причём в разные сезоны величина бывала разная. Возможно, это как-то зависело от свойств и влажности грунта, от температурного режима, но это факт.
"Пляшут" даже поверхности с бетонным или асфальтовым покрытием. Иногда это можно заметить и невооружённым глазом.
Так что о миллиметрах тут лучше помолчать.

 

http://www.science-education.ru/111-10469
Методики автора сомнительны, но конкретно в этой статье я с ним возможно соглашусь. А если Вы не видели таких смещений - то боюсь опыта работы в условиях очагового и сплошного распространения ММГ не достаточно.

Лично вы готовили отчеты по наблюдениям на ГДП и защищали их в РТН. Сколько отчетов успешно прошли защиту у Вас??? При использовании Вашей методики как основной?

Это то да. Но это не избавляет от необходимости их закладки для основных методов наблюдений.

 

как много умных слов не относящихся к геодезии.
"Корегистрации (CoRegs, Co-Registrations) - это взаимовыгодное сотрудничество площадки и рекламодателя"
Вы в снимки или в отчеты рекламу пихаете ?

- Вы однако фотошопер - 80 лвл. Как можно оверсемплингом по сути усредняя цвета соседних пикселей для повышения улучшения (зерна снимка) получать некие данные и говорить о мм ? Как я понял из описания технологии привязки просто никакой не делается все построено на сведении кучи снимков в один по схожим по цвету пикселям в несколько итераций, затем оверсеплинг (трах тибидох, и разрешение камеры стало в 100 раз лучше), а расстояние я подозреваю измеряется по сдвигу цвета этих самых прооверсемпленых и замученных вами пикселей не ?

З.Ы. Как я понял из вашего описания, снимки сперва коррегестрируются до сотых долей пикселя, а затем оверсемплятся в сто раз. А не проще делать наоборот ? Сперва увеличить зерно снимка, а затем их наложить друг на друга по похожим по цвету пикселям ?

 

Мы не будем молчать о миллиметрах, потому что это точность нашего метода, широко известного и применяемого во всем мире. Насколько поверхность, устойчиво отражающая радарный сигнал подвинулась - такую величину смещений радар и увидит. В случае миллиметров - увидим миллиметры.

Если я вижу структуру оседаний, сравнимую по размерам с площадью нефтяного месторождения и линейно во времени оседающую (по данным 15 - 30 съемок в год, а не раз в несколько лет точечные замеры нивелированием, которые потом экстраполируются на огромную площадь) - то это явно не сезонное выпучивание. А где есть выпучивание - там его тоже увидим.

--- Сообщения объединены, 11 дек 2015, Оригинальное время сообщения: 11 дек 2015 ---

1) Широко известная во всем мире, изобретенная в 1970 году (не мной), успешно применяемая во всем мире технология, о чем свидетельствует не одна, а тысячи публикаций и реально выполняемых проектов - сомнительная?
Не соглашусь, уж извините.

2) Я обрабатываю радарные снимки, готовлю и защищаю отчеты по обработке данных радарных съемок. Заказчиками являются нефтегазодобывающие компании, ГОКи, научные институты, сервисные компании. У заказчиков и защищаем.
Есть опыт подготовки проекта системы маркшейдерско-геодезических наблюдений, включающего метод радарной интерферометрии, за счет которой оптимизированы объемы наземных методов наблюдений, и последующего согласования этого проекта в Ростехнадзоре. Но это реже и с привлечением соисполнителей, все-таки основной наш профиль - обработка космоснимков.

3) Никто и не говорит, что давайте все отменим, и только радарами снимать. Должен быть разумный комплекс равноправных методов: радарной интерферометрии, GPS и нивелирования.

--- Сообщения объединены, 11 дек 2015 ---

Меня попросили разъяснить суть метода. Если в процессе обработки происходит процесс, называемый умным словом корегистрация, то я не буду подбирать глупый аналог этого слова, извините.

Причем здесь цвет? Замеряется фаза сигнала, измеряемая в радианах. Фаза первой съемки, затем - второй. Потом снимки корегистрируются и замеряется разность этих фаз. При корегистрации также используется корреляция амплитуд снимка. Если у объекта одинаковая амплитуда и фаза при разных съемках - то это один и тот же объект, это как бы аксиома. Затем карта смещений автоматически привязывается по орбитальным параметрам с пиксельной точностью.

Изучите радиофизику и узнайте, каким образом формируется пиксель радарного изображения, и почему в связи с этим движение одного снимка относительно другого в пределах снимка имеет физический смысл и повышает точность замера смещений (фазовый центр отражения - это точка, значение фазы которой присваивается площадке, т.е. пикселю).

И радар снимает не камерой, а антенной.

 

Не согласен в корне. Равноправными (и то с натяжкой) можно считать нивелирование (классное????) и GNSS. Отдельно методы можно прописать в проекте ГДП и согласовать в РТН. Хотя чисто GNSS ОООЧЕНЬ проблематично. А вот интерферометрию Вы никогда отдельно не согласуете. Да, для научных изысканий, в комплексе, для определенных целей (каких?) можно ее применять и даже нужно.
На самом деле для получения миллиметров (сантиметров) необходима установка отражателей. Помойму выглядят как полураскрытая книга))) А это тоже капвложения. Помимо самих измерений, можно вдобавок получить мультиспектрал? и матрицу высот, условно приведенную к БСВ по средствам передачи отметки на отражатель.

--- Сообщения объединены, 11 дек 2015, Оригинальное время сообщения: 11 дек 2015 ---

Не сочтите за критику или троллинг. Очень хорошо отношусь к Вашей компании и даже пользовались услугами, НО:
назовите конкретный проект и по какому месторождению, где с помощью интерферометрии были оптимизированы объемы (ежегодные физические объемы) геодезических работ. В основном встречал фразы типа: "в дополнении к основным методам рекомендуется использовать ......".
Реалии отечественной нормативки таковы, что интерферометрию сложно узаконить как основной метод. А если ее включит в проект ГДП "равноправно" тогда придется ее выполнять из года в год.