Geotechnikai Mérnöki és Bányamérő Intézet RadarMon
Geotechnikai és Bányamérési Intézet
Bányafelmérések és földrajzi információk> Kutatás
Projekt információk
Projekt címe
A napi felület függőleges talajmozgásának figyelemmel kísérése Beresniki és Szolikamszk (Perm, Oroszország) területeken radar interferometrikus detektálási módszerek és GIS (RadarMon) integrált alkalmazásával.
futási idő
2007.04.01 - 2016.12.31
2019.04.04 - 2019.12.31
Kapcsolattartó
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Busch
Elérhetőségek e-mail telefonon: +49 (0) 5323/72-2076
Dr.-Ing. Michael Schäfer
Elérhetőségek e-mail telefonon: +49 (0) 5323/72-2794
Projekt partner
Az Orosz Tudományos Akadémia Uráli Kirendeltségének (RAW) Bányászati Intézete
614007, Perm, ul. Sibirskaya, 78-a.
cél
A Berezniki (Permi régió, Oroszország) BKRU-1 hamuzsírbányája baleset miatt 2006 vége óta nem működik. Az üreg beáramlása magassági változásokhoz vezethet a nap felszínén. Berezniki város vizsgálati területén vannak többek között. Lakóházak, ipari üzemek és a felszínen található infrastrukturális létesítmények.
Műholdas radar interferometriai technológiákat alkalmaznak a bányászattal kapcsolatos emelkedések és süllyedések széles körű és folyamatos rögzítésére. A "Perzisztens Szóró Interferometria" (PSI) módszerét pontról pontra, a "Differenciális SAR interferometria" (DInSAR) módszerét széles területen alkalmazzák.
A radar interferometria potenciáljának a vizsgálati területre történő meghatározása érdekében retrospektív radar interferometriai kiértékelést végeztünk az ERS-1 és ERS-2 (1992-1997 közötti időszak) műholdak archív adatállományának segítségével. Az összehasonlításhoz földi felmérés eredményeit (szintezési adatok) használtuk.
A bánya elárasztása következtében a magasságban bekövetkező jelenlegi változások rögzítése érdekében a 2006 decemberétől megszerzett ENVISAT-adatokat értékelték. A TerraSAR-X radar műhold legfrissebb SAR-adatait 2008 óta értékelték. 2019 óta a TerraSAR-X értékelések mellett retrospektív vizsgálatokat is végeztek a Sentinel-1 műholdak radaradataival.
Bereznikiben és Szolikamszkban nagy a radarinterferometria lehetősége a városi területeken, amelyekre jó eredményeket lehet elérni. A vegetáció és a hótakaró mellett az alapvonalak hossza (térben és időben) a radar interferometrikus detektálási módszereinek korlátaihoz vezet. Ezeknek a hatásoknak a megbecsülése a jelenlegi kutatás tárgya.
Cikk GOSLARSCHE ZEITUNG/TU-Nachrichten (2007.08.29.)
Katasztrófavédelem az űrből: Clausthal kutatási projekt Oroszországban
Az orosz bányavárosban, Beresnikiben, az Urál nyugati oldalán, a futballpálya nagyságával szakad meg a föld, de senkinek sem esik bántódása - mert a Clausthaler Erzstraße 18 kutatói odafigyeltek és időben figyelmeztették őket. Ez a forgatókönyv még mindig túlzónak tűnhet, lehetséges. Ez év áprilisa óta a Geotechnikai és Bányamérő Intézet egy csoportja, Wolfgang Busch professzor vezetésével, Oroszországból finanszírozott kutatási projekten dolgozik. Az értékelt műholdképek alapján néhány milliméteres süllyedés határozható meg a 3000 kilométerre lévő bányavidéken. Mintha a londoni Sherlock Holmes nagyítóval képes lenne az észak-afrikai sivatagi homok minden részletét felkutatni. Az eljárást radar interferometriának hívják.
Az Uralkali AG bányavállalat székhelye Beresniki. "Ez az egyik legnagyobb hamuzsírbányász a világon" - mondja Thomas Hahmann. A Clausthal Műszaki Egyetemen szerzett mérnöki diploma ezen a nyáron Busch professzor és Diana Walter diplomás mérnök mellett látogatott el a természeti erőforrásokban gazdag területre. Az űrből készült képek mellett a csoport a helyszínen képet készített a problémákról.
A szegény Berezniki ipari város területén négy aktív káliumbánya működött, amelyek közül az egyik aláássa a városi területet. Pontosan az ottani bányaterületen áradások vannak a tavaly októberi bányabaleset óta. Összeomlás veszélye áll fenn. A gödröt le kellett zárni. A jövőben feltételezhető, hogy a műtrágyaként használt káli só világszerte drágul. 1986-ban már történt egy baleset egy másik káli bányában, Berezniki közelében. Ekkor a föld 60 méter mélyre süllyedt egy repülőgép-hordozó méretű területen. "Hasonló napi zuhanástól kell tartani a városi területen; július végén már volt ilyen Berezniki lakatlan szélén" - figyelmeztet Hahmann térképész. Ezért a helyi hatóságok úgy döntöttek, hogy a következő néhány hónapban kiürítik egy kerület lakóit. Az emberi szenvedés, valamint az épületek és a közlekedési infrastruktúra további károsodásának megakadályozása érdekében a tudósoknak feltételezniük kell a földfelszín süllyedését és összeomlását, és ezáltal kiszámíthatóbbá tenni a kockázatot.
Nyilvánvaló, hogy a szomszédos Perm városban az Orosz Tudományos Akadémia bányaintézete vesz részt. De hogyan szerzi a nagy orosz Uralkali konszern a távoli Clausthal kutatóit? Jelcin és Kohl kormányfők idején partnerségben állapodtak meg a Perm régió és Alsó-Szászország között, amelynek keretében a Clausthal Műszaki Egyetem együttműködést kötött a bányászati intézettel és két perm egyetemmel. Amikor eljött az idő, hogy külső, független szakértőket vonjunk be a projektbe, megújult a régi kapcsolat. A TU tudósai rendelkeznek tapasztalattal a bányászat által okozott földi mozgások nyomon követésében, mivel évek óta értékelik a Ruhr (kőszén) és a lipcsei barnaszén területéről származó műholdas adatokat.
Oroszországban a Clausthal kutatók által kidolgozott mérési folyamatot másképp tekintik. Egyrészt a kelet-európaiak értékelik a technológiai haladást. "A radar interferometriának jelentős előnyei vannak a bonyolult földi módszerekkel szemben" - erősíti meg Arkadi Krasnostein. A Bányászati Intézet igazgatója és a Tudományos Akadémia tagja a földmozgások műholdas, földi és földalatti megfigyelésének kombinációját szorgalmazza: "Ez lehetővé teszi a térben és időben a kritikus helyzetek megfelelő időben történő előrejelzését és a védintézkedések megindítását." Másrészt a radar interferometria, amely földrengések és vulkánkitörések előrejelzésére is felhasználják, tovább fogják fejleszteni. "Összehasonlítottuk eredményeinket az Uralkali AG bányamérőinek eredményeivel - ez megfelel" - mondja Thomas Hahmann. Ugyanakkor problematikussá válik a növényzetben gazdag területeken vagy havazás után 600 kilométeres magasságból származó műholdas felvételekkel. A monitorozás, vagyis a talaj függőleges mozgásának figyelemmel kísérése a beépített területeken a legpontosabb.
Busch professzor csapata az eljárásához szükséges adatokat az ENVISAT európai műholdtól kapja, amely 35 naponként repül Beresniki felett. A jövőben az egyik adatgyűjtésről a másikra történő átrepülési intervallum csökkenthető, növelve ezzel a földmozgásokra vonatkozó előrejelzés megbízhatóságát. A júniusban sikeresen elindított német TerraSAR-X nevű radar műhold tizenegy naponként új adatokat rögzít az Urál felett.
Az, hogy a Clausthal Műszaki Egyetem a jövőben támaszkodik-e az új földmegfigyelő műholdra, az orosz ügyfelektől is függ. Kezdetben a projekt egy évig fog tartani. További két évre történő meghosszabbítást terveznek. Szeptemberben az orosz partnerek visszatérő látogatásra érkeznek Clausthalba - majd a „túlméretes nagyítóval” néznek a helyi káliumbányákra.
Kapcsolatba lépni:
Clausthal Műszaki Egyetem, sajtóreferens
Christian Ernst, telefon: 05323 - 72 3905
E-mail: christian.ernst @ tu-clausthal.de
Cikk FRANKFURTER NEUE PRESSE (07.09.2007)
Írta: Bernhard Mackowiak
Hegyi károk: hadd jósolják meg magukat?
A kráter Bochum Wattenscheid-Höntrop kerületében 500 négyzetméter nagyságú volt, és 40 méter mély tölcsérében három garázst és több autót felfalt. A szakértők szerint ez az úgynevezett 2000. január 2-i szünet az egyik legnagyobb volt Ruhr környékének történetében. Szerencsére senkit nem öltek meg - ellentétben az osztrák Lassing városban 1998 nyarán lezajlott eseményekkel. Tíz halálesetet követeltek. Míg a bochum-wattenscheidi balesetet egy összeomlott tengely okozta, amelynek stabilitása az évszázadok során romlott, addig Lassingét a természeti erőforrások illegális bányászata okozta.
A nappali szünetek csak egy olyan típusú károk, amelyeket a bányászat talajmozgásaival és alakváltozásaival a föld felszínén okoz. A házak vagy épületek falainak repedése ferdén, az utcákon repedés vagy kidudorodás, vagy akár csövek repedése; "Elvetemült" szennyvízcsatornák és vasúti sínek, túlfolyó hajózási csatornák, patakok és folyók, amelyek megzavarodtak természetes befogadó vízükben, így a gátak, az útvezetés és a szivattyútelepek építése szükséges, és a megváltozott talajvízszint miatt növekedési károk vannak a mezőgazdaságban és az erdészetben használt területeken - a megnyilvánulások hegyi károk változatosak.
De ezzel a lassan kialakuló kárral ellentétben a nappali szünetek a leg alattomosabb és legdrámaibb szerencsétlenségek. Ebben hasonlítanak a földrengésekre, mert ezekhez hasonlóan láthatatlanul fordulnak elő a mélységben, hogy hirtelen pusztító hatással legyenek a felszínre. Fenyegetnek, ahol az emberek kitermelik az ásványi erőforrásokat a föld alatt, hogy ezeket ipari termelés nyersanyagaként használják fel: kőszén, kálium, kősó, valamint nyersolaj és földgáz.
A nappali szünetek különösen a felszínközeli bányászatok következményei, nevezetesen amikor a régi bányaművek összeomlanak. Különösen ez a helyzet Ruhr déli részén - Dortmundban, Wittenben, Hattingenben és Bochumban -, ahol a szén éppen a föld felszíne alatt volt. Évente 50–70 ilyen hegyi kár szokott lenni, mert a terület tele van lyukakkal, mint egy svájci sajt: az 50 000 aknából, amelyből a szenet kivonták, 10 000 fut át az egykori „fazékon”. Elméletileg, így mondják a szakértők, a látogatók a föld alatt vándorolhatnak az egész Ruhr területén.
Németországban a szövetségi bányászati törvény szabályozza a bányakárral kapcsolatos jogi kérdéseket. Ezt követően a szennyező köteles kártérítést fizetni a BGB szabályai szerint. Érdekes, hogy itt megfordul a bizonyíték: a bányaiparnak be kell bizonyítania, hogy nem bányakárokról van szó. Jelenleg évente mintegy 35 000 új bányakárat jelentenek a Deutsche Steinkohle AG-nek, 70 000 000 euró kártérítéssel javításra és kiigazításra.
A korai észlelés speciális előrejelzésekkel végzett megfigyelések révén észrevehetően csökkentené a kár mértékét és mindenekelőtt az emberi élet veszélyét. Segíthet-e itt az űrből érkező műholdas megfigyelések útján érkező figyelmeztetés, amely manapság számos területen megszokott? Reményt ad egy csoport munkája, amelyet Wolfgang Busch professzor vezet a Clausthal Műszaki Egyetem Geotechnikai és Bányamérési Intézetéből. Kiértékeli az Envisat európai környezeti műhold képeit, amelyeket radar interferometria (Interferometric Synthetic Aperture Radar - Insar) módszerével nyertek. "A műhold által küldött és a föld felszínéről visszaverődő radarhullámokat a műhold érzékelője ismét fogadja, és ha ez 35 napos föld körüli keringés után megismétlődik, akkor ezt a két sugárzási képet speciális szoftverrel helyezzük a földre" - magyarázza Bush az eljárást. "Ezzel az interferometriával a magasság változását milliméter és centiméter tartományban rögzíthetjük."
Ez sikeresen megtörténik a 3000 kilométerre fekvő Beresniki orosz kálium-bányászváros számára. A négy hamuzsírgödör közül az egyik aláássa a város teljes területét, és a tavaly októberi bányabaleset után újra és újra áradás következik be, így fennáll az összeomlás veszélye. A város közelében 1986-ban egy másik katasztrófa során a föld 60 méter mélyre süllyedt egy repülőgép-hordozó nagyságú területen. "Méréseink segítenek megjósolni az ilyen vertikális talajmozgásokat a kiterjedt bányászatban, ezért Oroszország finanszírozza ezt a projektet" - mondja Busch. "Sajnos a radarérzékelők földfelbontása még mindig túl kicsi, és a műholdas túlrepülések közötti időintervallum túl nagy ahhoz, hogy megakadályozzák a Wattenscheid vagy a Lassing baleseteit." Ezért tudósok és technikusok dolgoznak a növekedésen a világ minden táján, ahol bányászatot végeznek és az Insar folyamat fejlesztése - több radar műhold és még nagyobb földfelbontású készülékek elhelyezésével, mert tudják: nemcsak „a kapa előtt sötét van”, hanem később mögötte is.
Cikk DIE WELT (2007.09.10.)
Írta: Bernhard Mackowiak
A műholdak figyelmeztetnek az aknák által okozott károkra
Az alagútba süllyedő házaknak a múlté kell, hogy legyen - a kutatók riasztórendszert fejlesztenek ki az aknák károsodásaira
Clausthal - "Lyuk szakad a 170 000 lakosú Beresniki város földjében. 60 méter mély és akkora, mint két repülőgép-hordozó területe az orosz bányaváros krátere. A négy aktív kálium-gödör egyike, amely a terület nyugati oldalán terül el. Az Urál város, ahol a világ egyik legnagyobb káliumbányásza van, összeomlott az áradások miatt. "
Wolfgang Busch professzor körüli csoportnak köszönhető, hogy ez a hír fikció. Április óta dolgozik a Clausthal Műszaki Egyetem Geotechnikai Mérnöki és Bányamérési Intézetében egy Oroszország által finanszírozott kutatási projekten. Értékelik az "Envisat" európai környezeti műhold és radar műszerei által készített műholdképeket. Néhány milliméteres süllyedést regisztrálnak a 3000 kilométerre lévő bányavidéken.
Az eljárást radar interferometriának hívják. "A radarimpulzusokat egy műhold küldi ki, visszaverődik a föld felszínén, és újra érzékeli őket a műhold érzékelője" - mondja Wolfgang Busch. "Amint a műhold megkerülte bolygónkat, ugyanabba a pontba érkezik - esetünkben 35 nap után -, ahol ismét sugározza radar sugárzását, és azonnal ismét megkapja a visszavert sugárzást. Ez a kettő majd a Földön lesz A sugárzási képek interferometrikusan helyezkednek el "- mondja Busch.
Az interferometria az azonos hullámhosszú sugarak egymásra helyezése. Ez világos-sötét hatásokat eredményez. "Csak az adatkészlet ezen egymásra helyezésével lehetséges a magas mérési pontosság a magasság változásának rögzítésére."
A földfelszín milliméteres és centiméteres tartományában a legfinomabb változásokat az Interferometrikus Szintetikus Rekesz Radarral (InSAR) lehet rögzíteni, mivel nemcsak a gleccserekben, a vulkanizmusban, a földcsuszamlásokban és a földrengésekben, hanem a (hegyi) építkezés okozta süllyedésben is előfordulnak. Busch és csapata a kiterjedt bányászat során előforduló függőleges talajmozgások rögzítésére koncentrál. Ide tartozik a föld alatti szén, a kálium és a só kitermelése, és nem utolsósorban az olaj és a gáz kitermelése.
"Míg az általuk generált függőleges talajmozgások a centiméterek és a deciméterek között mozognak, a szén-, kálium- és sókivonás által okozott nagyszabású napi szünetek méteres süllyedést feltételeznek" - magyarázza Busch. Hasonlóképpen a víz kiszivattyúzása az aktív barnaszén szabadföldi aknákba és a szomszédos szabad aknák vízzel történő feltöltése süllyedéshez vezethet, mint ez a közép-német barnaszén esetében.
Oroszország valóban a "Busch-csoport" leglátványosabb működési területe, de működik a közép-német barnaszén-bányászati körzetben, Ruhr területén és Emslandben is. A kutatók már 25 reflektort állítottak fel. "Csomagolt formában küldik vissza a radarsugarakat a műholdnak, és így különösen jó jeleket generálnak" - mondja Busch. "Ezeket a reflektorokat kontrollpontként használjuk értékelésünk során."
A világon mindenütt, ahol bányászat folyik, a kutatók azon dolgoznak, hogy javítsák az InSAR folyamatát, mert egy biztos: "Metalla exercere necesse est - bányászat szükséges!"