Мониторинг смещений интерферометрическим радаром

По моему мнению (подтвержденному моим опытом), отражатели устанавливать совершенно не нужно. На любой площади (если только это не сплошной лес или водная поверхность) всегда определяется в процессе обработки большое количество устойчивых отражателей (здания, сооружения, детали их конструкций, участки голой земли). Естественно, точность замера смещений по сооружениям выше, чем по земной поверхности.

Да, прописать в проекте ГДП спутниковые методы проблематично, но у нас уже есть успешный опыт, и мы продолжаем работать в этом направлении. Идея - сократить объемы наземки за счет использования спутниковых методов. Никто не говорил, что будет легко ))

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

Такого проекта нет, но есть один в проработке. Мы беремся за такую задачу для нефтегазовых месторождений. Если по результатам первого цикла интерферометрии устанавливается отсутствие смещений, вызванных добычей углеводородов - то разрабатываем проект системы наблюдений, в котором предусматривается ежегодная интерферометрия, спутниковая геодезия на нескольких станциях и отмена нивелирования. Если в будущем (по результатам ежегодной интерферометрии) где-то будут выявлены смещения, то тогда и в том месте нужно будет выполнить нивелирование. А ежегодное по всей площади нивелирование - отменить. И беремся согласовать такой проект в РТН.
Если желающие есть - обращайтесь.

 

Бесплатно? А ежегодный анализ тоже сделаете? отчет защитите? Понимаете, что недропользователям без разницы на применяемые методы важен только результат и цена.
Как мне всегда казалось - включение множества альтернативных методов в проект ГДП нужен только для обоснования через 5-7 лет отсутствия необходимости дальнейших наблюдений)))))
Но у Вас то политика другая)

 

Платно конечно. Почему множества альтернативных методов? Для нефтегазовых северных месторождений предлагаем радары ВМЕСТО нивелирования, и несколько GPS станций, которые уже есть, сохранить. Это про проект который в проработке.

 

Очень прошу не забыть нас и выложить результаты по согласованию проекта. И указать какой территориальный орган РТН согласовал.
Это будет поистине прорыв. И к Вам выстроится огромная очередь)))))

 

Ок

 

Юрий Кантемиров скажите пожалуйста, какой размер пикселя на местности интерферометрического снимка должен быть, чтобы устойчиво идентифицировать элементарные объекты? И о каких размерах можно говорить таких элементарных объектов, по которым проводится регистрация снимков и смещение которых вы находите?

 

В 1990-х и начале 2000-х летали радарные спутники с разрешением 20 метров/пиксель, и по ним успешно делалась интерферометрия. Но естественно выявлялось гораздо меньше устойчивых отражателей - только самые стабильные (сотни отражателей на 1 кв.км на застроенных территориях, десятки - на незастроенных). То есть, это точки, которые на площади каждого пикселя 400 кв.м. на протяжении 30 - 40 съемок стабильно являются фазовым центром отражения радарного сигнала. Это определяется по ряду пороговых значений некоторых параметров (стабильность величины амплитуды, корреляция фаз и т.д.).

Сейчас у современных радарных спутников самый ходовой режим съемки с разрешением около 3 метров. Поэтому сейчас мы определяем до 20 000 точек на 1 кв.км. на застроенной территории (например, такая максимальная плотность отражателей достигается на некоторых участках в выполняемых нами проектах по мониторингу смещений зданий и сооружений в Астане и в Москве, эти проекты выполняются с 2011 года по 2015 год).
Для месторождений - точность варьируется в зависимости от типа ландшафта и наличия растительности, но обычно это тысячи точек на 1 кв.км.

Если есть желание - есть режимы съемки с разрешением до 25 см, но они дороже и меньше площадь кадра съемки.

Отражателями являются углы (двугранные, трехгранные, например, в случае зданий это углы между стеной и землей, стеной и крышей, углы между двумя стенами, подоконники, балконы, подъезды и т.д.), а также диполи (столбы, опоры ЛЭП и т.п.). В случае голой земли отражателями являются неровности и шероховатости земной поверхности, которых полно в природных условиях.

 

Юрий Кантемиров, взялись за тяжкий труд "популяризации" технологии на этом сайте, браво. Стало чуть понятнее и вопросов больше.
Это же ДДЗ, правильно? Сравним. Например цифровая фотосъёмка. Вопрос как она получается - баян. Лидарная съёмка - вопрос-баян (кстати, точность метода порядка 30 ppm). И то и другое в принципе точные методы в масштабе строительства, ну скажем мм. Однако спросим себя, какова вероятность грубой ошибки, выкидывающей нас за пределы этого масштаба? Она не высока и основана на контроле позиции сенсора и объекта, придумано масса методов: опорная сеть, опознаки, контроль расчёта траектории сенсора, контроль расхождений повторных измерений. В конце концов, как придумал Бор, можно сбросить лидар (нивелир, камеру) с крыши и засечь время, вот тебе и контроль. И самое главное, в этих методах мы имеем исчерпывающую информацию о форме объектов съёмки, у нас данные хотя и дискретные но непрерывные!
В случае с интерф. у нас есть вероятная аномалия фазы волны в редких точках: по вашему порядка 10м на земле. Если аномалия повторяется, то вероятность растёт, но никогда не станет равна 1. В итоге работы корреляторов (множителя вероятностей, так?) имеем некую статистику по сильно разряженной сети точек, детально не описывающих объект съёмки (понятие пикселя сюда, кстати, не подходит на мой взгляд). В итоге вся работа программы-коррелятора сводится к надуванию вероятностного пузыря положения точек на земной пов-ти, который даже не представляется как проверить: то ли тут, то ли тут аномалия.
Ходили мы с одними кулибиными с подводным интерф-ом. Идея - круть! Швабра-антенна под катер и вперёд. По волновому фронту вычисляются углы на точку отражения. Когда-нибудь они придут к адекватным точностям, но пока точность - десятки процентов.
Я разделяю сомнения Getman_96 в том, что этому методу суждено стать основным, так же как и магнитометрии трубопроводов. Слишком вероятностны технологии. Нет контроля (повторение результата часть контроля). А ещё из-за того, что масштаб определения деформаций данного метода основан на сравнении результатов эксперимента, нет связи с эталоном как в геодезии (опора).

 

Обзорную статью об Synthetic Aperture Radar Interferometry размешал в сообщении http://geodesist.ru/forum/threads/o-tochnosti-izmerenij.42246/#post-480043

 

Частично с Вами согласен, но Вы рассуждаете с точки зрения теории, а я - с точки зрения практики.
Есть радарные спутники, есть технология, есть софт, в котором она реализована, регулярно нами выполняются проекты с использованием этой технологии.
В рамках ряда проектов нас проверяли по данным нивелирования в тех точках, где есть и радарный замер смещений и наземный замер на репере. Всегда субсантиметровая точность подтверждалась (3 - 5 мм).
С другой стороны, практически во всех выполненных нами проектах нашим методом ВПЕРВЫЕ выявлялась какая-либо зона или зоны смещений, о которых ранее не было известно, поскольку наземные измерения в этих зонах не проводились. В некоторых случаях это влекло за собой принятие производственных решений, пример по ссылке ниже:
http://www.newskaz.ru/incidents/20121025/4182247.html

Это помогает предотвратить такие ситуации, как эта (они не применяли радарной интерферометрии):
http://www.nur.kz/308750.html

В других случаях, по нашим данным были оптимизированы и нацелены наземные наблюдения - туда где смещения действительно происходят. Скорректирована сеть реперов и расположение GPS-станций.

Так что на практике технология спутниковой радарной интерферометрии успешно применяется.

 

Уточним терминологию: устойчивые отражатели - это точки, устойчиво отражающие радарный сигнал (они могут быть как стабильными, так и смещающимися).

Если говорить про точки без смещений (стабильные), то они выбираются автоматически программой в процессе обработки по следующим двум критериям:
1) У них должна быть максимальная величина когерентности (корреляции фаз), которая является мерой точности замера смещений. Когерентность измеряется от 0 до 1, но на практике естественно все точки имеют некое значение когерентности между 0 и 1. За стабильную точку принимается точка с максимальной величиной когерентности на всей площади снимка (то есть, если снимок 20 000 х 20 000 = 400 000 000 пикселей, среди них выбирается одна или несколько (единицы) точек с наивысшей когерентностью, которые принимаются за стабильные).
2) У них должна быть разность фаз радарных съемок равна нулю (поскольку смещения пропорциональны разности фаз, значит если разность фаз = 0, и когерентность близка к 1 (т.е. замер разности фаз достоверен), то смещений нет).

 

Разрешите вопрос. У меня, в силу профессии, есть некие представления о технологии аэрофотосъёмки. уже говорил? pardon. Гложут стереотипы. Так вот в чем вопрос: если точных данных траектории сенсора не надо в обработке, то остаются в качестве задающих систему координат реперы (устойчив. ф.ц.) с точностью пространств. положения сенсора, а после обработки с точностью геометрии антенны (остаётся только она, геометрия антенны вещающей волны).
Вопрос: как удается сохранить единую СК связанную с Землёй (пространством объекта)? Ну нет у вас на Земле ничего привязанного на 100%,! Как найти точку на земн. поверхности?
Юрий Кантемиров, признавайтесь, технология которой занимаетесь это высоко вероятностное гадание!

 

А я убрал бы высоко вероятностное...

 

Юрий Кантемиров, А как вы относитесь к статье Михайлова и др. http://www.ifz.ru/fileadmin/user_upload/subdivisions/507/articles/FZE0003.pdf где в таблице 2 сведены результаты работ только интерферометрических замеров и интерферометрических замеров обработанных вместе с геодезическими данными. При этом разница в смещениях составляет порядка 2.5 метров. Как это соотносится с декларируемой вами точностью ?
З.Ы. А вот что нам говорит Кафедра МДГиГИС ака Катаев и компания -
У него судя по графикам разница с геодезическими измерениями получилась до 3-х см.

 

Технология радарной интерферометрии общепризнанная и широкораспространенная и применяемая на практике.
Низковероятностным гаданием я бы назвал нивелирование раз в несколько лет по старым некачественным реперам в на нескольких профилях, а потом построение по этим разрозненным в пространстве точкам мульды смещений на площадь в тысячи кв.км. (территория нефтегазового месторождения).
Если кто-то не умеет эту технологию применять - у него и километровые ошибки могут получиться.

--- Сообщения объединены, 18 дек 2015, Оригинальное время сообщения: 18 дек 2015 ---

Все очень просто: как я уже объяснял, сначала снимки, не привязанные в абсолютных координатах, корегистрируются и вычисляется их разность фаз, пропорциональная смещениям.

После этого, готовая карта смещений автоматически привязывается по орбитальным параметрам спутника с пиксельной точностью (3 - 5 метров).

Итого: точность определения положения пикселя - 3 - 5 метров, значение смещений в пикселе - с миллиметровой точностью для зданий сооружений. Точность понижается для участков земной поверхности с растительностью.

 

1) В обеих приведенных Вами статьях использовались данные спутника ENVISAT, который летал с 2003 по 2012 год. У него пиксель - 20 м (400 кв. м). Т.е. для 400 кв. м - одно значение смещений. Это объясняет более низкую точность замера смещений. Это был научный спутник, данные с которого, особенно университетами и институтами, получались бесплатно. Мы используем для мониторинга данные современных коммерческих аппаратов с пикселем 2,5 м (6 кв. м). Значит лучше определяются фазовые центры, их больше, там где ENVISAT давал один замер смещений - мы даем 70 замеров смещений в 70 точках.

2) В статье ИФЗ использовались пары снимков (а не многопроходные серии снимков). Миллиметровые точности достигаются при анализе многопроходных серий (например, 30 снимков, а не 2).

3) В статье ИФЗ анализируются смещения величиной в несколько метров. Интерферометрия - метод для замера малых смещений (миллиметры, сантиметры, дециметры), плавно происходящие во времени, а не в единый момент времени несколько метровые смещения как при землетрясении. Естественно в этом случае точность падает. Землетрясения тоже изучают с помощью интерферометрии, но там речь о миллиметровой точности уже не идет. Но в метровые погрешности я не верю, значит что-то делали неправильно.

4) Радар замеряет смещения в направлении луча радара, а при землетрясении смещения происходят вдоль плоскости сместителя разлома, которая не обязательно совпадает с направлением луча радара. Если они по геодезии выяснили истинное направление смещений, и потом спроецировали на него смещения, замеренные в направлении луча радара, то вполне возможно сильное изменение их величины по модулю, особенно если направление луча радара и истинное направление смещений различаются на величину, близкую к 90 градусам.

 

Извиняюсь, но наверно я действительно не понимаю вопрос.
Если у точки, при обработке идентифицированной на двух и более снимках, как одна и та же точка, соответствующая одному и тому же фазовому центру отражения (одному и тому же объекту на земной поверхности) разность фаз равна нулю, и при этом когерентность близка к 1 - то эта точка неподвижна и она принимается за стабильную.