Badania przemieszczeń powierzchni spowodowanych wstrząsami górniczymi z zastosowaniem satelitarnej interferometrii radarowej na przykładzie LGOM

• Autorzy: Owczarz Katarzyna , Blachowski Jan

Warianty tytułu

EN

Analysis of surface displacements caused by mining tremors based on satellite radar interferometry, case study of the Legnica-Glogow Copper District

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń metodą satelitarnej interferometrii różnicowej (DInSAR) wykonanych dla trzech wstrząsów indukowanych, które wystąpiły na terenach górniczych LGOM. Wybrane do analiz zdarzenia miały magnitudy: 4.8, 4.5 oraz 3.9 i wystąpiły odpowiednio: 26.12.2017 r., 20.07.2018 r. oraz 12.08.2018 r. Do określania potencjalnych zmian na powierzchni w wyniku tych wstrząsów wykorzystano zobrazowania SAR zarejestrowane przez satelity Sentinel-1A i Sentinel-1B bezpośrednio przed i po wystąpieniu wstrząsów. Wyznaczono koherencję, opracowano interferogramy, a następnie wyznaczono przemieszczenia powierzchni w linii widoczności satelity (LOS). Dla wstrząsu o magnitudzie 4.8 obniżenia pionowe (LOS) wyniosły ponad 8 cm, a dla wstrząsu o magnitudzie 4.5 około 7 cm. Dla wstrząsu o najmniejszej magnitudzie nie zidentyfikowano wyraźnego obrazu deformacji na powierzchni. Wyniki posłużyły do analizy wielkości i zasięgu zmian na powierzchni powstałych w wyniku tych zdarzeń, a także do dyskusji na temat przydatności satelitarnej interferometrii radarowej do pozyskiwania wiarygodnych danych o deformacjach powierzchni powodowanych sejsmiką indukowaną działalnością górniczą.

EN

This paper presents the results of calculations using the differential satellite radar interferometry (DInSAR) method made for three induced shocks that occurred in the LGOM mining areas. The events selected for the analysis had the magnitudes of 4.8, 4.5 and 3.9 and occurred on the 26.12.2017, 20.07.2018 and 12.08.2018 respectively. To identify potential changes on the surface as a result of these shocks, SAR imagery recorded by Sentinel -1A and Sentinel-1B satellites immediately before and after these events was used. In the calculation process: coherence was determined, interferograms were developed, and then surface displacements in the line of the sight (LOS) were determined. For the magnitude 4.8 the vertical movements (LOS) reached - 8 cm, and for a magnitude 4.5 event approx. - 7 cm. For the seismic event with the smallest magnitude deformation, the image could not be identified on the surface. The results were used to analyze the size and extent of changes on the surface resulting from these events, as well as to discuss the usefulness of the satellite radar interferometry method to obtain reliable data on deformations caused by mining induced seismicity.

Słowa kluczowe

PL

sejsmika indukowana; satelitarna interferometria radarowa; przemieszczenia powierzchni; górnictwo; Legnicko-Głogowski Okręg Miedziowy (LGOM); Polska

EN

induced seismicity; satellite radar interferometry; surface displacements; mining; Legnica-Glogow Copper District; Poland

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 75, nr 1
• Strony: 53--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Owczarz Katarzyna

• Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Blachowski Jan

• Politechnika Wrocławska, Wrocław

Bibliografia

• [1] ALBANO M., POLCARI M., BIGNAMI CH., MORO M., SAROLI M, STRAMONDO S. 2017 - Did Anthropogenic Activities Trigger the 3 April 2017 Mw 6.5 Botswana Earthquake. Remote Sensing, Vol. 9.
• [2] BARBA M., TIAMPO K.F., SAMSONOV S.V. 2016 - InSAR MSBAS Time-Series Analysis of Induced Seismicity in Colorado and Oklahoma. American Geophysical Union.
• [3] BUTLER R., LAY T., CREAGER K., EARL P., FISCHER K., GAHERTY J., LASKE G., LEITH B., PARK J., RITZWOLLE M., TROMP J., WEN L. 2011 - The global seismographic network surpasses its design goal. Eos, Transactions, American Geophysical Union, Vol. 85.
• [4] CAO L., ZHANG Y., He J., LIU G., YUE H., WANG R., GE L. 2008 – Coal mine land subsidence monitoring by using spaceborne InSAR Data – A case study in Fengfeng, Hebei Province, China. Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 37.
• [5] CHEN C.W., ZEBKER H.A. 2002 - Phase unwrapping for large SAR interferograms: statistical segmentation and generalized network models. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 8, 1709-1719.
• [6] GEE D., BATESON L., SOWTER A., GREBBY S., NOVELLINO A., CIGNA F., MARSH S., BATON C., WYATT L. 2017 - Ground Motion in Areas of Abandoned Mining: Application of the Intermittent SBAS (ISBAS) to the Northumberland and Durham Coalfield, UK. Geosciences, Vol. 7.
• [7] GEUDTNER D., TORRES R., SNOEIJ P., DAVIDSON M., ROMMEN B. 2014 - Sentinel-1 System capabilities and applications. Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS).
• [8] GIBOWICZ J., KIJKO A. 1994 - An Introduction to Mining Seismology. International Geophysics, Vol. 55.
• [9] GRZYBEK R. 2017 - Identification and analysis of mining areas subsidence with using InSAR technique based on sentinel-1 SAR imagery. Geoinformatica Polonica, Vol. 16, 53-67.
• [10] KERANEN K.M., WEINGARTEN M. 2018 - Induced Seismicity. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 46, 149-174.
• [11] KONOPACKA Ż., ZAGOŻDŻON K.D. 2014 – Łupek miedzionośny Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego. Monografia Politechniki Wrocławskiej, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii.
• [12] KRAWCZYK A., GRZYBEK J. 2018 - An evaluation of processing InSAR Sentinel-1A/B data for correlation of mining subsidence with mining induced tremors in the Upper Silesian Coal Basin (Poland). E3S Web of Conferences 26, Vol. 26.
• [13] MALENOVSKY Z., ROTT H., CIHLAR J., SCHEPMAN M. E., GARCIASANTOS G., FERNANDES R., BERGER M. 2012 - Sentinels for science: Potential of Sentinel-1, -2, and -3 missions for scientific observations of ocean, cryosphere, and land. Remote Sensing of Environment, Vol. 120, 91-101.
• [14] MALINOWSKA A., WITKOWSKI W., GUZY A., HEJMANOWSKI R. 2018 - Mapping ground movements caused by mining-induced earthquakes using Sentinel-1 TOPS time series interferometry. Engineering Geology.
• [15] MANZO M., FIALKO Y., CASU F., PEPE A., LANARI R. 2011 – A Quantitative Assessment of DInSAR Measurements of Interseismic Deformation: The Southern San Andreas Fault Case Study. Pure and Applied Geophysics, Vol. 169, 1463-1482.
• [16] MILCZAREK W., BLACHOWSKI J., GRZEMPOWSKI P. 2017 – Wykorzystanie satelitarnej interferometrii radarowej w badaniach deformacji powierzchni w górnictwie odkrywkowym węgla brunatnego. „Górnictwo Odkrywkowe”, Vol. 58, 22-27.
• [17] MLECZKO M., MRÓZ M. 2012 – Ewolucja techniki interferometrii radarowej – przegląd metod na przykładzie opracowania danych ERS-1/2 SAR. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 24, 221-229.
• [18] MURDZEK R., MALIK H., LEŚNIAK A. 2018 – The use of the DInSAR method in the monitoring of road damage caused by mining activities. E3S Web of Conferences, Vol. 36.
• [19] PINDÓR T. 2016 - Reindustrializacja Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego. „Barometr Regionalny”, Vol. 14, 103-109.
• [20] PRZYŁUCKA M., GRANICZNY M. 2015 – Kompleksowe wykorzystanie przetworzeń DInSAR i PSInSAR w badaniu pionowych przemieszczeń terenu w wybranych rejonach GOP. „Przegląd Górniczy”, Vol. 3, 80-88.
• [21] SANDWELL D., MELLORS R., TONG X., WEI M., WESSEL P. 2011 - Open radar interferometry software for mapping surface Deformation. EOS, Vol. 92, 233-240.
• [22] SHENG Y., WANG Y., GE L., RIZOS CH. 2009 – Differential radar interferometry and its application in monitoring underground coal mininginduced subsidence.
• [23] THORPE S. 2017 – Time series analysis of surface deformation associated with fluid injection and induced seismicity in Timpson, Texas using DInSAR methods. Electronic Thesis and Dissertation Repository.
• [24] VERVOORT A., DECLERCQ P.Y. 2017 - Surface movement above old coal longwalls after mine closure. International Journal of Mining Science and Technology, Vol. 27, 481-490.
• [25] YANG CH., ZHANG Q., ZHAO CH., JI L., ZHU W. 2010 – Monitoring mine collapse by D-InSAR. Mining Science and Technology (China), Vol. 20, 696-700.
• [26] ZESPÓŁ WEWNĘTRZNY KGHM POLSKA MIEDŻ S.A. 2012 – RAPORT: Aktywa górnicze KGHM POLSKA MIEDZ S.A.
• [27] ZOU W., LI Y., LI Z., DING X. 2009 - Improvement of the Accuracy of InSAR Image Co-Registration Based On Tie Points – A Review. Sensors, Vol. 9, 1259-1281.
• [28] www. is-epos.eu, 10.11.2018
• [29] www.emsc-csem.org, 10.11.2018
• [30] www.topex.ucsd.edu, 10.11.2018
• [31] www.dm.pgi.gov.pl, 10.11.2018
• [32] www.sentinel.esa.int,10.11.2018