 |
28 возможности мониторинга геодинамических процессов
|
|
|
|
28 ВОЗМОЖНОСТИ МОНИТОРИНГА ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
НА ОСНОВЕ GPS-ИЗМЕРЕНИЙ НА СВЕРХДЛИННЫХ ЛИНИЯХ
Для наблюдения за изменениями земной поверхности, вызванными геодинамическими процессами, на протяжении ряда лет успешно применяются GPS-приборы. В дифференциальном режиме измерений они эффективно используются на коротких, длинных и сверхдлинных линиях ― линиях между соседними узловыми точками или реперами опорной геодезической сети. В отличии от коротких линий, длиной в 1― 2 км, расстояние между которыми можно измерить и традиционными методами, используя обычные оптические приборы, высокоточные измерения на длинных (до 30 км) и сверхдлинных (свыше 30 км) линиях традиционными методами вызывает значимые технические сложности и требует больших временных затрат. Применение современных GPS ― технологий позволяет эффективно проводить измерения практически на любых расстояниях между реперами, расположенными на территории Республики Беларусь.
Выбор измеряемой длины линии зависит от характерных пространственных масштабов изучаемых геодинамических процессов. При исследованиях региональной геодинамики важен комплексный подход, который использует данные измерений, полученных в различных пространственных масштабах. Мониторинговые исследования на коротких и длинных линиях с использованием оптических и GPS-измерений методически отработаны и широко применяются на полигонах, расположенных на территории Старобинского месторождения калийных солей.
Высокоточные GPS-измерения практически любых линий проводятся на основе дифференциального метода с использованием так называемых базовых GPS-станции (или этот метод еще называют методом относительной кинематики). В этом случае во время измерений один спутниковый приемник (базовая станция) постоянно находится в точке с известными координатами, а другой ― перемещается, фиксируя положение снимаемых точек. Метод относительной кинематики позволяет определять приращения координат между базовой станцией и снимаемыми точками в режиме постобработки, которая происходит в камеральных условиях.
|
|
|
Интеграция GPS-технологий со средствами связи дала в последующем возможность разработать метод относительной кинематики, работающий в режиме реального времени (RTK). Использование обычной радиосвязи со схемой передачи сигнала «один для многих» позволяет определять приращения координат между базовой станцией и подвижными приемниками, расположенными друг от друга на расстояниях до 20 км, за время, равное не более 5 мин.
Использование GSM-каналов связи в методе RTK дало возможность реализовать схему передачи «один к одному» и увеличить расстояние от приемника до базовой станции при измерениях методом RTK до 30 км, а в статическом методе, в котором положение станций фиксировано длительное время ― до 100 км. Время, необходимое для одного измерения на подвижной станции, удалось сократить до 10 с. Дополнительно появилась возможность дистанционно управлять работой GPS-станций.
Возможности дистанционного управления GPS-приемниками, постоянно находящихся в фиксированных точках, и мгновенного получения и передачи данных, которые реализуются в компьютерной сетевой среде, лежат в основе геодезических измерений на сверхдлинных линиях. Процесс измерений на множестве базовых станций в этом случае проводится согласованно и реализует сетевую схему «многие к многим». Анализ полученных данных может проводиться на любой из станций, в том числе и в едином центре обработки. Для реализации такого компьютерно-сетевого или WEB-мониторинга необходимо использовать специализированное программное обеспечение. Наиболее известное в настоящее время программное обеспечение ― это ПО «BERNESE», разработанное в Бернском университете.
|
|
|
Геодинамический WEB-мониторинг эффективно используется в местах повышенной сейсмичности. Например, он успешно используется в штате Калифорния, где на площади около 10 000 кв. километров размещено 250 базовых GPS-станций. Международная служба IGS (International GNSS Survey) использует мониторинг на сверхдлинных линиях для исследования глобальных перемещений земной поверхности и уточнения наземной геоцентрической системы референции.
В настоящее время на территории республики реализуется пилотный проект по совместному использованию четырех базовых GPS-станций, которые расположены на территориях г. Минска, г. Солигорска, г. Гродно и г. Молодечно. Проект направлен, в первую очередь, на реализацию возможности более точной GPS-навигации в режиме реального времени, т. е. при одинаковой конфигурации навигационного оборудования получение более точных геодезических координат.
В качестве GPS-приемников для базовых станций используется следующие приемники:
1. Двухчастотный GPS-приемник Leica GX1230 (Минск)
2. Двухчастотный GPS-приемник Leica GX1220 (Солигорск)
3. Двухчастотный GPS-приемник Leica GPS530 (Молодечно)
4. Двухчастотный GPS-приемник Leica GPS530 (Гродно)
В качестве программного обеспечения в режиме навигации используется стандартное программное обеспечение, предназначенное для управления базовой станцией с дополнительной опцией для использования с аналоговым или цифровым модемом. Испытываются обе периферийные конфигурации. Для реализации совместной работы станций имеется специализированное программное обеспечение GPS Leica / SpiderNet.
Вариант использования этих же базовых станций для мониторинга на сверхдлинных линиях представляется достаточно перспективным. Действительно, стороны треугольников Минск-Солигорск-Гродно и Минск-Молодечно-Гродно достаточно велики и составляют, соответственно, 121, 4― 264, 8― 251, 0 и 69, 3― 211, 6― 51, 0 км.
Гродно, как и Минск, расположен в относительно спокойной сейсмотектоническом районе, зоне относительного опускания, но в отдалении от активных разломов. В районе Минска расположены два активных разлома, что заставляет по шкале геостабильности отнести его на второе по иерархии место. Молодечно и Солигорск находятся в зоне относительного подъема, вблизи зон высоких градиентов скоростей и активных разломов. Однако Солигорск находится в зоне проявления сейсмической активности и высокой антропогенной нагрузки на геосреду, поэтому в шкале стабильности он занимает последнее место. Таким образом, географическая конфигурация расположения данных базовых станций достаточно благоприятна для изучения различных видов движений земной поверхности в региональном масштабе.
|
|
|
Следует отметить, что гродненская базовая станция довольно удобно расположена с точки зрения совместной работы с польскими базовыми станциями, входящими в сеть IGS. Эти станции находятся вблизи г. Варшавы и г. Олстина. Дополнительным аргументом в пользу включения в геодинамическую сеть гродненской базовой станции служит возможность ее работы совместно с мониторинговой службой Островецкой АЭС-площадки.
Для региона Старобинского месторождения функционирование базовых станций в согласованном режиме даст возможность осуществлять геодинамический мониторинг с учетом данных о региональных движениях, т. е. перейти на новый, современный уровень исследований. В перспективе, этот шаг позволит войти в международную сеть, осуществляющую глобальный мониторинг движений земной поверхности и использовать ресурсы этой сети.
____________
|
|
|
