WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Абсолютная фаза после этапа развертки и коррекции содержит информацию, как о рельефе поверхности, так и о смещениях произошедших за время между съемками. Для оценки деформаций земной поверхности необходимо удалить топографическую составляющую из интерферограммы (формула 3). В этом случае проводится 3-х или 4-х проходная интерферометрическая обработка. Одна пара снимков, с большой пространственной базой и минимальным периодом повторного пролета используется для получения высокоточной опорной ЦМР.

При этом необходимо чтобы, даты интерферометрической съемки, используемой для построения ЦМР, близко располагались к периоду, за который рассчитываются смещения земной поверхности. Наилучшие результаты построения опорных ЦМР для территории ХМАО получены при обработке снимков PALSAR при съемке в режиме улучшенного пространственного разрешения (fine beam). Минимально возможная временная база для данного РСА составляет 46 суток, но даже за этот интервал происходит изменение отражающей поверхности, что приводит к снижению когерентности. Вторая пара снимков, полученных с интервалом 1 год и более, используется для расчета долговременных смещений земной поверхности. При этом для корректного устранения топографической составляющей пространственная база должна быть меньше, чем у пары, применяемой для построения опорной ЦМР.

Результатом преобразований интерферометрической фазы являются относительные значения возвышений рельефа и смещений отражающей поверхности. Для получения ЦМР в абсолютных величинах необходимо для ряда точек на снимках указать истинные высоты, в качестве которых возможно использовать отметки высот и триангуляционные пункты, обозначенные на топографических картах масштаба 1:50000. В случае наличия дополнительной информации о районе исследования, такой как данные непосредственных подспутниковых экспериментов или измерения на пунктах геодинамических полигонов, развернутых на месторождениях, для получения абсолютных смещений целесообразно использовать и эти сведения.

В результате анализа карт сезонных вертикальных смещений установлено, что в летний период отрицательные подвижки связаны с разгрузкой болот в речную сеть, положительные – с поднятием уровня воды в торфяных болотах на границе бессточных областей и антропогенных (объекты нефтедобычи) площадях. В октябре 2007 года в ходе полевых обследований были качественно подтверждены смещения на торфяных болотах, связанные с межсезонным изменением уровня воды. Колебания уровня болот являются периодическими и в данном случае мешают обнаружению смещений связанных с движением грунта, поэтому важной задачей является исключение этой составляющей из интерферометрической фазы.

Для проверки результатов, рассчитанных по методу РСА интерферометрии, необходимо объяснить построенные карты при помощи непосредственных наземных наблюдений или сравнить с данными, полученными другими достоверными методами, и оценить погрешность цифровых моделей.

Теоретически методом площадной радиолокационной интерферометрии при идеальных условиях съемки высоту поверхности возможно определить с точностью до 1м, смещения – до 1см. Величина ошибки получаемых значений зависит от длины базовой линии и когерентности пары снимков, следовательно, при увеличении интервала между повторными пролетами точность падает. Спеклшум в виду объемного рассеяния при распространении сигнала сквозь растительность, снижает качество получаемых результатов, поэтому погрешность зависит от ландшафта и неравномерно распределена по радиолокационному кадру. В качестве внешней проверки точности ЦМР построенных по результатам РСА интерферометрии разработана методика, использующая рельеф, восстановленный по топографическим картам 1:50000, 1:100000, 1:200000.

Разработанные методы и выявленные особенности подробно описаны и подтверждены серией интерферометрических расчетов и экспериментов.

В четвертой главе диссертации рассмотрено применение разработанных методик, показаны примеры обработки различных данных с целью выявления смещений на действующих нефтяных и газовых месторождениях Западной Сибири. Описаны совместные хоздоговорные работы, отражающие внедрение результатов диссертации. Так как исследования отличаются по территории, применяемым данным и объему доступной дополнительной информации, в конце главы проведено сравнение и сделаны выводы о необходимости и достаточности радиолокационных, оптических, наземных и других сведений для получения качественных ЦМР и карт смещений.

В рамках гранта Европейского космического агентства выполнена полная интерферометрическая обработка 9 пар кадров ENVISAT\ASAR. Параметры съемки: длина волны 5.6см (C-диапазон), режим одной комбинации поляризаций (VV), угол обзора поверхности 22°, пространственное разрешение 30м, период повторного пролета 35 суток. В результате построены ЦМР Федоровского нефтяного месторождения ХМАО и территории вдоль магистрального трубопровода в Белоярском районе, а также построена карта сезонных вертикальных смещений на территории Федоровского лицензионного участка вблизи озера Качнылор. Проведено сопоставление расчетных подвижек со схемой динамически напряженных зон, построенной НПЦ «Геоэкология» (г. Сургут) на основе линеаментного анализа оптических космоснимков, а также с полевыми исследованиями на этой территории в октябре 2007 г. Повышенная аварийность нефтепромысловых трубопроводов в местах пересечения с динамически напряженными зонами может быть связана с сезонными смещениями земной поверхности, обнаруженными методом радиолокационной интерферометрии.

Совместно с Западно-Сибирским филиалом института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН (ЗСФ ИНГГ СО РАН) проведена работа по мониторингу Самотлорского геодинамического полигона (СГДП) за 2007-08 гг. Измерения на СГДП проводятся ежегодно, начиная с 2002 г., что позволяет отследить процесс формирования и изменения мульды оседания на Самотлорском месторождении. В рамках гранта Японского аэрокосмического агентства для покрытия территории СГДП заказаны 18 сцен ALOS\PALSAR, снятых в летний и осенний сезоны 2007-08 гг. в соответствии с планом работы спутника, установленным оператором. Параметры съемки: длина волны – 23см (L-диапазон), режим съемки – FBD с двумя комбинациями поляризаций, угол обзора поверхности – 38°, пространственное разрешение – 10м.

Четыре сцены, снятые в июле 2007 г., исключены в виду значительной декорреляции по причине большого обводнения территории ХМАО летом 2007 г.

Пара сцен за 2008 г. не использована из-за превышения длины критической базовой линии. В итоге, для обработки выбраны 12 снимков, полученных при излучении и приеме горизонтально поляризованного сигнала (HH), что дает наилучшее проникновение сквозь растительные покровы. Для построения ЦМР и карт смещений на всю территорию Самотлорского месторождения использованы по три интерферометрические пары, из результатов обработки которых затем составлены мозаики. Области снимков, покрытые густым лесом, а также водные объекты, исключены из обработки в виду значительного разрушения интерферометрической фазы.

Геопривязка кадров проведена по методу детектирования точечных объектов нефтедобычи, географические координаты которых определены в ходе подспутниковых экспериментов на Самотлорском лицензионном участке в октябре 2007 г. с использование GPS приемника. В качестве наземных опорных точек для указания абсолютных высот и смещений использованы результаты нивелировки на СГДП за 2007-2008 гг. Из общего количества 85 геодинамических пунктов выбрано 57 на основании критерия: когерентность, соответствующая области в которой установлен репер, должна превышать пороговую величину (0.25). В этом случае интерферометрическая фаза участвует в расчете результирующей модели.

По данным летней радиолокационной съемки 2008 г. с использованием значений нормальных высот нивелирных знаков за 2008 г. построена опорная ЦМР высокого разрешения. Выбраны пары с минимально возможным для ALOS\PALSAR периодом – 46 суток. За такой интервал не происходит значительных смещений земной поверхности, и дифференциальная составляющая разности фаз минимальна. Длина перпендикулярной составляющей базовой линии (3300м) позволяет достичь высокой точности определения высот. При сравнении с рельефом, построенным по оцифрованным изолиниям с топографических карт масштаба 1:200000, среднеквадратическая ошибка составила 5.331м. В дальнейшем эта модель использована для удаления фазовой составляющей в процессе дифференциальной интерферометрической обработки.

По результатам обработки пары снимков с минимально возможной временной базой оценены сезонные вертикальные смещения на всей территории месторождения, которые составили от -5см до +3см (август – октябрь 2007 г.).

Для построения карты смещений использованы данные повторной радиолокационной съемки с периодом 1 год. Длина базовой линии составляет 1900м, что вносит погрешность в расчетные результаты, для устранения которой проведена дополнительная коррекция модели с использованием значений вертикальных смещений, измеренных на пунктах СГДП за 2007-08 гг.

Погрешность полученных моделей, рассчитанная на основе длины базовой линии и карты когерентности, составила в среднем 2см.

В результате совместного анализа вертикальных смещений, полученных на основе радиолокационной интерферометрической обработки, и геодезических измерений на пунктах СГДП (рис. 5) сделаны следующие выводы:

• Положение нулевой изогипсы мульды оседания, полученной по материалам геодезического мониторинга на СГДП за 2007-08 гг., хорошо коррелирует с картой вертикальных смещений по результатам радиолокационной космосъемки.

• Пунктирная (предполагаемая) нулевая изогипса мульды оседания на участке точек 0067–0026 уточнена и скорректирована по данным радиолокационной космосъемки.

• Центральная, наиболее прогнутая часть мульды полностью коррелирует с данными радиолокационной космосъемки по цифровым данным (от -10 до +14мм).

На рисунке 6 приведены профили, отражающие масштабы подвижек в центре и на границах мульды оседания, формирующейся с начала разработки Самотлорского месторождения.

Совместно с ЗСФ ИНГГ СО РАН проведена работа по оценке смещений на Губкинском газовом месторождении ЯНАО, на котором также развернут геодинамический полигон. Однако по сравнению с СГДП здесь долгое время не проводилось наземных измерений, поэтому доступно меньше дополнительной информации для интерферометрической обработки. Из всего архива, накопленного с начала эксплуатации спутника ALOS с января 2006 г. до декабря 2008 г. на район Губкинского месторождения (39 сцен), выбраны 4, полученные в зимние сезоны 2007-09 гг. Съемка проведена в режиме одной комбинации поляризаций (FBD), при котором за счет увеличенной частоты дискретизации принимаемого отраженного сигнала достигается максимальное для РСА ALOS\PALSAR пространственное разрешение 5м.

По результатам интерферометрии построена ЦМР, отражающая состояние земной поверхности Губкинского месторождения на январь 2008 г. За счет длинной базовой линии (5512.712м) и достаточно высокой средней когерентности (0.31) удалось достичь восстановления рельефа со средней погрешностью ±5м. В качестве наземных опорных точек для указания абсолютных высот использованы результаты нивелирования на Губкинском геодинамическом полигоне за 2006 г.

Дополнительно полученная ЦМР месторождения, подчеркивая особенности тектонического строения, позволила ранжировать площадь на три тектонических зоны.

B D C A Рис. 5. Картосхема вертикальных смещений земной поверхности Самотлорского месторождения 2007-08гг. по результатам интерферометрической обработки радиолокационных космоснимков с наложением мульды оседания, реперов геодинамического полигона и динамически напряженных зон.

а б Рис. 6. Профили вертикальных смещений через мульду оседания а) - профиль AB, б) профиль CD.

По результатам дифференциальной интерферометрической обработки построены карты смещений за период 1 и 2 года. Так как за 2007-08 гг. не проводились наземные измерения на пунктах геодинамического полигона, расчет смещений проведен без указания наземных опорных точек, поэтому построенные модели отражают относительные сдвижения, произошедшие за время между съемками. Вертикальные смещения на Губкинском месторождении за 2007-08 гг.

составляют от -3 до +4см, за 2007-09 гг. от -5 до +7см. Сохранение тенденции отрицательных и положительных движений блоков на протяжении двух лет подтверждает достоверность определения смещений методом спутниковой радиолокационной интерферометрии. При этом площади отрицательных смещений хорошо коррелируют с местами максимального отбора углеводородов как на Самотлорском, так и на Губкинском месторождениях. Предложенный метод оценки негативных вертикальных подвижек позволяет сократить периодичность дорогостоящих высокоточных геодезических измерений без потери точности.

Также построены ЦМР Приобского, Приразломного, Федоровского месторождений, территории вдоль магистрального трубопровода в Белоярском районе и г. Ханты-Мансийск на основе интерферометрической обработки данных ALOS\PALSAR за 2006-09 гг. (всего использовано 92 снимка). Подтверждено на качественном и количественном уровне применимость предложенного подхода для различных природных ландшафтов Западной Сибири.

В заключении подводится итог проделанной работы: сформулированы основные выводы, представлены полученные результаты, обозначены перспективы дальнейших исследований.

Основные выводы и результаты работы 1. Разработан метод обработки интерферограмм, основанный на стохастической модели радиолокационной интерферометрии и использующий некогерентное усреднение комплексной выборки для устранения некоррелируемого шума.

Метод позволяет корректно вычислять абсолютную фазу для областей с низкой когерентностью и рассчитывать высоты рельефа с точностью до 5м и смещения до 2см.

2. Предложенным методом обработки интерферограмм, зашумленных вследствие высокой временной декорреляции, построены опорные ЦМР, с использованием которых получены площадные оценки сезонных вертикальных смещений. Установлено, что отрицательные смещения земной поверхности связаны с разгрузкой болот в речную сеть, положительные – с поднятием уровня воды в торфяных болотах на границе бессточных областей и антропогенных (объекты нефтедобычи) площадях.

3. Установлены оптимальные условия радиолокационной съемки для получения интерферограмм минимально разрушенных временной декорреляцией:

• при использовании РСА снимков C-диапазона благоприятным временным периодом для получения достаточно информативных интерферограмм является позднее лето и осень, когда происходят наименьшие изменения в структуре растительных покровов;

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»