InSAR мониторинг

Рельеф пен аймақтың сандық модельдерін жасау (РСМ)

Бұл түсірілім сигналдары фазаларын интерферометриялық өңдеу жолымен орындалады. Осындай ақпаратты қоғам өмірінің әртүрлі бағыттарында қолдануға болады. Радиолокациялық түсіру әдістерін және ауа-райына байланыссыз жұмыс істеу мүмкіндігін қолдана отырып, планетаның қол жетімді емес аймақтарын карталауға болады. Бұл ретте процесс жоғары кеңістіктік ажыратылымдылықта жүреді — карталарды 1:50 000 масштабына дейін жасау және жаңарту мүмкіндігі пайда болаы.

Әртүрлі уақытты радиолокациялық түсірілімдерді бағалай, келеселерді анықтауға болады:

• пайдалы қазбалар кен орындарын игеру нысандарындағы төмендеу;
• көшкін процестерін кейіннен бақылай отырып, инфрақұрылым нысандарының қалыпты жағдайдан ауытқуы.

• электромагниттік импульстары бар радиолокатор сәулесі нысанға бағытталған;
• нысан импульстердің бір бөлігін шағылыстырады;
• датчик шағылысқан сигналдың алынған сипаттамаларын өлшейді, нысанға дейінгі қашықтықты өлшейді.

*Процесс толығырақ төменгі мақалады сипатталады.

Жердің радарлы ғарыштық түсірілімінде синтезделген апературалы (SAR) немесе InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar-дан) радиолокаторлары қолданылады. Олар ғарыштан Жерді қашықтықтан зондтау деректерін пайдаланады, бұл келесілер кезінде пайдалы және ақпараттық:

• мұнай және газ кен орындарын игеруді зерттеу;
• шахталардағы, түнелдердегі отыруларды бақылау немесе зерттеу;
• көпірлер мен эстакадалардың тұрақтылығын мониторингтеу.

Салдардағы елеулі шөгулер проблемасы — ғимараттардың, құрылыстардың және кен орындары инфрақұрылымы нысандарының деформациясына алып келеді. Осы себептен жағдайды мониторингтеу маңызды, бұл келесілерге мүмкіндік береді:

• тіршілік қауіпсіздігін қамтамасыз етуге;
• инфрақұрылым нысандарының зақымдану немесе тіпті жоғалу тәуекелін төмендету;
• экологиялық және өнеркәсіптік қауіпсіздікті қолдау;
• мұнай-газ секторы нысандарында жер қойнауын қорғауды қамтамасыз ету.

Қазіргі уақытта орбитада Жерді зондтаудың радарлық спутниктерінің едәуір тобы бар, олардың деректері бұлттылық пен жарыққа тәуелді емес. Осыған байланысты олар пайдалы қазбалар, мұнай, газ және су өндіруден туындаған Жердің отыруын жедел бақылау, мұз жағдайын, мұнай дақтарын бақылау мәселелерін шешуде кеңінен қолданылады. Деректер кепілдік дәлділікпен алынады.

Радиолокациялық құрылғы радио және микротолқынды режимде электромагниттік импульстарды шығарады және көру аймағында орналасқан нысандардан осы импульстардың шағылысуын анықтайды. Радар арқылы берілетін сәуле жердегі шашыратқыштарға жетеді, содан кейін синтезделген диафрагма (SAR) радарының бейнесін қалыптастыру үшін радарға оралады (екі жақты қозғалыс).

Берілген және алынған эхо арасындағы уақыт кідірісін нақты бағалаудан кейін еңіс қашықтықты — датчиктің ұшу бағыты (азимут) бойынша орналасуы мен жердегі жарықтандырылған мақсаттар арасындағы қашықтықты анықтай алады.

Спутниктің орналасуына және түсіру уақытына байланысты қозғалыс траекториясының өзгеруін өлшеу рельефтің сандық модельдерін (РСМ) құруға және жер бетінің миллиметрлік деформацияларын өлшеуге мүмкіндік береді.

Радар күндіз де түнде де жұмыс істей алатындығына, сонымен қатар микротолқындарды қолданған кезде бұлттар мен жаңбырларға ене алатындығына байланысты құнды болды.

Спутниктік радар интерферометриясында екі жақын, жергілікті параллель орбиталардан жасалған жер бетінің бір бөлігінің бірнеше ғарыштық түсірілімдері қолданылады. Бұл жағдайда екі сурет бірдей спутник немесе оның тандем жұбы арқылы түсіріледі.

Екі түсірілімге сәйкес күрделі интерферограмманы есептеуге болады. Бұл — екі өлшемді матрица, оның әр элементі бірінші кескіннің сигналының көбейтіндісіне және екіншісінің кешенді түйіндесуінің сигналына тең. Осылайша, күрделі интерферограмманың әр элементінің фазасы екі түсірілімнің фазалық айырмашылығына тең.

Интерферограмма дегеніміз не?

Бұл Жер беті мен радиолокациялық құрылғы арасындағы қашықтықтың өзгеруінің контурлық картасы. Бұл карталар:

• мінсіз кеңістіктік іріктеу тығыздығын, бәсекеге қабілетті дәлдікті және пайдалы бақылау жиілігін қамтамасыз етеді;
• жер қыртысының қозғалысы мен рельефтің өзгеруін тіркейді.

Ғарыштық радарлық түсірілім X-, C-, S-, L - және P-диапазондарында жүзеге асырылады, олардың әрқайсысының өз плюстері мен минустарына ие. Мониторинг үшін нақты аумаққа және ғимараттардың немесе құрылыстардың бетінде орналасқандарына байланысты бір немесе бірнеше диапазон таңдалады. Таңдау рельефтің және өсімдік жамылғысының түріне, сонымен қатар күтілетін орын ауыстыру мәндеріне және басқа факторларға әсер етеді.

1-кесте Электромагниттік спектрдің радиотолқын аймағының диапазондары

Мамандандырылған бағдарламалармен өңдеу үшін пайдаланылатын кіріс дерктер — бұл радарлық суреттер (түсірілімнің ұқсас геометриясында түсірілген интерферометриялық жұбы немесе суреттердің көп өтпелі сериясы).

Өңдеу — мамандандырылған бағдарламалық өнімдерді қолдануды және алгоритмдерді қолдануды қажет ететін өте күрделі процесс. Маман радиолокациялық ғарыштық түсірілімнің қайталама өнімдерін жасау үшін тәжірибелі және білікті болуы міндетті. Нақты осындай мамандар «Жаңажол Мұнай Сервис» ЖШС-де жұмыс жасайды.

Тарихтан үзінді

Синтезделген апературалы радардың жұмыс принципі 1950 жылдардың басында ашылды. Содан бастап барлық әлемде жылдам даму орын алды және бүгінде пайдалануда бірнеше борттық және ғарыштық жүйелер бар. Техологиялар мен сигналдарды сандық өңдеудегі прогресс, әскери және азаматтық қосымшалар үшін пайдалы аса икемді жүйелерді жасауға алып келді.

Дәстүрлі геодезиялық әдістермен салыстырғанда интерферометрия, ұзақ уақыт бойы геодезисттерге қолжетімді болмаған бір мүмкіндікті ашты – бұл үлкен аумақтардың жер бетінің ығысуын монитрингтеудің айтарлықтай жылдам және арзан әдісі.