Geostatystyczna analiza uwarunkowań pionowych przemieszczeń terenu zidentyfikowanych przy pomocy interferometrii satelitarnej na obszarze Górnośląskiego Zagłębia Węglowe

• Autorzy: Przyłucka M.

Warianty tytułu

EN

Geostatistical analysis of vertical ground displacements identified by satellite interferometry in the Upper Silesian Coal Basin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy jest zaprezentowanie różnych możliwości wykorzystania satelitarnych danych przetworzonych technikami interferometrii radarowej dla badań pionowych przemieszczeń terenu na obszarze czynnych i zamkniętych kopalń węgla kamiennego. W pracy wykorzystano cztery zestawy danych, w tym zestaw danych rastrowych, interferogramów różnicowych, pozyskanych w technice Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar (DInSAR) oraz trzy zestawy danych punktowych, pozyskanych w technice Persistent Scatterer Interferometry (PSInSAR). Dane obejmowały fragmenty obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW) i posłużyły do przeprowadzenia analiz na dwóch obszarach badawczych: „Katowice” (kopalnie czynne) i „Będzin” (kopalnie zlikwidowane). Wykorzystany bogaty zbiór danych pozwolił na określenie przydatności poszczególnych typów danych, jak również wykorzystanych zakresów obrazowania radarowego, do badania pionowych przemieszczeń powierzchni terenu. Analiza powolnych przemieszczeń terenu, zidentyfikowanych na danych punktowych PSInSAR, umożliwiła identyfikację zasięgu wpływów działalności górniczej. Dodatkowo, na przykładzie obszaru kopalni zamkniętych „Będzin” pokazano znaczącą zmianę charakteru występujących pionowych ruchów terenu przed i po zamknięciu kopalni. Analiza szybkich, rzędu centymetrów na miesiąc, przemieszczeń została przeprowadzona na obszarze „Katowice” w oparciu o zestaw danych interferogramów różnicowych. Poprzez zsumowanie wartości osiadania otrzymanych na pojedynczych obrazach, otrzymano mapę przemieszczeń pionowych dla okresu 15 miesięcy. W dalszej części pracy przedstawiono połączenie dwóch typów informacji, punktowej o niewielkich przemieszczeniach oraz rastrowej o dużych przemieszczeniach. Zostało ono przeprowadzone poprzez jednoczesną interpolację otrzymanych wartości, czego wynikiem była kompleksowa mapa pionowych przemieszczeń terenu, przedstawiająca pełen, prosty w odbiorze obraz zmian zaszłych dla okresu luty 2007 – maj 2008 na obszarze Katowic.

EN

The aim of this paper is to present various possibilities of using satellite data processed by radar interferometry techniques for vertical displacement in active and closed coal mines. Four sets of data were used, including one raster data set, differential interferometers processed in Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar (DInSAR) technique, and three sets of point data obtained using the Persistent Scatterer Interferometry (PSInSAR, PSI) technique. The data included fragments of the Upper Silesian Coal Basin (USCB) area and were used to carry out analyzes of vertical movements in two research areas: „Katowice” (active coal mining area) and „Będzin” (abandoned mining area). The rich set of data allowed to determine the suitability of particular types of data for analysis of vertical deformation of the surface. An analysis of the slow displacement identified on the PSInSAR data points has allowed for identification of the extent of the influence of the mining activity. In addition, the example of the closed mine site „Będzin” shows a significant change in the nature of the occurring vertical movements of the area before and after the closure of the mine. Analysis of fast, centimeters-per-month displacements was carried out in the area of „Katowice” based on the data set of differential interferograms. By aggregating the subsidence values received on individual images, a vertical displacement map for the 15-month period was obtained. In the following part of the paper a combination of two types of information, a small displacement, and a fast displacement has been presented. It was carried out by simultaneous interpolation of the values obtained, resulting in a comprehensive map of vertical displacements for two research areas, showing a full, simple image of deformation occurring between February 2007 and May 2008 in Katowice.

Słowa kluczowe

PL

InSAR; GZW; pionowe przemieszczenia; interferogramy; szkody górnicze

EN

InSAR; USCB; vertical displacements; interferograms; mining damage

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 6
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., mapy, wykr., tab.

Twórcy

autor

Przyłucka M.

• Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa

Bibliografia

• [1]BIAŁEK J., MIELIMĄKA R., CZERWIŃSKA-LUBCZYK A. 2014 - Górnictwo perspektywy i zagrożenia. BHP oraz ochrona i rekultywacja powierzchni. Wydawnictwo P.A.nova. Gliwice, s. 271.
• [2] BORECKI M. 1980 - Ochrona powierzchni przed szkodami górniczymi. Wyd. Śląsk, Katowice, s. 967.
• [3] BUDRYK W. 1947 - Górnictwo: obejmuje: poszukiwania złóż i ich zasoby, udostępnienie i odbudowa złóż, urabianie skał, przewietrzanie kopalni, pożary podziemne, ratownictwo i oświetlenie górnicze. Centralny Zarząd Przemysłu Węglowego, Biuro Wydawnictw Technicznych, Katowice, s. 245.
• [4] CROSETTO M., MONSERRAT O., CUEVAS-GONZÁLEZ M., DEVANTHÉRY N., CRIPPA B. 2015 - Persistent Scatterer Interferometry: A review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 115, s. 78-89.
• [5] CZARNOGÓRSKA M. 2010 - Dynamika ruchów powierzchniowych Ziemi w wybranych rejonach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego na podstawie interferometrii satelitarnej (rozprawa doktorska, niepublikowana). Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa.
• [6] FERRETTI A., MONTI-GUARNIERI A., PRATI C., ROCCA F., MASSONET D. 2007 - InSAR Principles-Guidelines for SAR Interferometry Processing and Interpretation, TM-19. ESA Publications, Holandia, A-3-38.
• [7] FERRETTI A., PRATI C., ROCCA F. 2001 - Permanent scatterers in SAR interferometry. IEEE Transactions On Geoscience and Remote Sensing, 39(1), 8-20.
• [8] GRANICZNY M., KOWALSKI Z., JURECZKA J., CZARNOGÓRSKA M., PIĄTKOWSKA A. 2008 - Preliminary interpretation of PSI data of the northeastern part of the Upper Silesian basin (Sosnowiec test site) - Terrafirma project. Polish Geological Institute Special Papers, 24, 29-36.
• [9] GRANICZNY M., KOWALSKI Z., PRZYŁUCKA M., ZDANOWSKI A. 2014a Wykorzystanie danych SAR do obserwacji deformacji terenu spowodowanych działalnością górniczą w rejonie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego: wyniki projektu DORIS (EC-FP7). „Przegląd Górniczy”, 70 (12), s. 11-19.
• [10] GRANICZNY M., KOWALSKI Z., PRZYŁUCKA M., ZIMMERMANN K. 2014b - Terrain motion of selected abandoned hard coal mines at the north-eastern part of the Upper Silesian Coal Basin (Southern Poland) in a view of SAR interferometric data (Surface deformation in the Upper Silesian Coal Basin). Abstract and Programme Book 34th EARSEL Symposium, Warsaw, s. 271.
• [11] HERRERA G., TOMAS R., LOPEZ-SANCHEZ J. M., DELGADO J., MALLORQUI J.J., DUQUE S., Mulas J. 2007 - Advanced DInSAR analysis on mining area: La Union case study (Murcia, SE Spain). Engineering Geology 2007, 90, s. 148-159.
• [12] JURECZKA J., DOPITA M., GAŁKA M., KRIEGER W., KWARCIŃSKI J., MARTINEC P. 2005 - Atlas geologiczno-złożowy polskiej i czeskiej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego: 1: 200 000. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
• [13] KANEVSKI, M. (red.) 2013 - Advanced mapping of environmental data. John Wiley & Sons, 2013, s. 47-92.
• [14] KNOTHE S. 1957 - Observations of surface movements under influence of mining and their theoretical interpretation. Proceedings of the European Congress on Ground Movement held at the University of Leeds, April 9-12, s. 210-218.
• [15] KNOTHE S., LEŚNIAK J., PIELOK W., ROGOWSKA J. 1995 - On the relationship between deep mining intensity, dynamic factors and surface structure damages. First National Conference on Ground Control in Mining, Calcuta-India, 12-13 January 1995, Central Mining Research Institute, Directorate General of Mines Safety, s. 289-305.
• [16] KONOPKO W. 2010 - Wydobycie węgla i destrukcja górotworu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. „Przegląd Górniczy”, 11 (66), s. 1-10.
• [17] KOWALSKI A. 2015 - Deformacje powierzchni w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Monografia. Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice, s. 283.
• [18] KWIATEK, J. 1997 - Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych. GIG, Katowice 1997, s. 726.
• [19[ KWK Wujek, http://www.wujek.pl/, dostęp 09-2016.
• [20] MATHERON G. 1963 - Principles of geostatistics. Economic Geology, vol. 58, s. 1246-1266.
• [21] MIDAS, http://geoportal.pgi.gov.pl/portal/page/portal/MIDASGIS/start, dostęp 012016.
• [22] PERSKI Z. 1998 - Applicability of ERS-1 and ERS-2 InSAR for land subsidence monitoring in the Silesian coal mining region, Poland. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 32, s. 555-558.
• [23] POPIOŁEK E. 2009 - Ochrona terenów górniczych. Wydawnictwa AGH, Kraków, s. 298.
• [24] POPIOŁEK E., MARCAK H., KRAWCZYK A. 2006 - Możliwości wykorzystania satelitarnej interferometrii radarowej InSAR w monitorowaniu zagrożeń górniczych. WUG: Bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie, 6, s. 16-18.
• [25] PRZYŁUCKA M., GRANICZNY M., KOWALSKI Z. 2015a - Identification and Changes of Subsidence Basins Caused by Coal Mining Activity in Upper Silesia Using Satellite Interferometric Data. Proceedings of FRINGE’15: Advances in the Science and Applications of SAR Interferometry and Sentinel-1 InSAR Workshop 2015, Frascati, Italy, 23-27 March 2015, ESA Publication SP-731. doi:10.5270/Fringe. s. 51.
• [26] PRZYŁUCKA M., GRANICZNY M. 2015 - Kompleksowe wykorzystanie przetworzeń DInSAR i PSInSAR w badaniu pionowych przemieszczeń terenu w wybranych rejonach GOP. „Przegląd Górniczy” , 71(3), s. 80-88.
• [27] PRZYŁUCKA M., HERRERA G., GRANICZNY M., COLOMBO D., BÉJARPIZARRO M. 2015b - Combination of Conventional and Advanced DInSAR to Monitor Very Fast Mining Subsidence with TerraSAR-X Data: Bytom City (Poland). Remote Sensing, 7(5), s. 5300-5328.
• [28] SANABRIA M.P., GUARDIOLA-ALBERT C., TOMÁS R., HERRERA G., PRIETO A., SÁNCHEZ H., TESSITORE S. 2014 - Subsidence activity maps derived from DInSAR data: Orihuela case study. Natural Hazards and Earth System Sciences, 14(5), s. 1341-1360.
• [29] SOPATA P. 2013 - Wykorzystanie satelitarnej interferometrii radarowej InSAR w badaniach i prognozowaniu pogórniczych zmian powierzchni terenu: monografia. Wydawnictwa AGH, Kraków.
• [30] STRZAŁKOWSKI P. 2010 - Forecasts of mine-induced land deformations in consideration of the variability of the parameter describing the process kinematics. Archives of Mining Sciences, 55(4), s. 865-872.
• [31] STRZELCZYK J., PORZYCKA S., LEŚNIAK A. 2009 - Analysis of ground deformations based on parallel geostatistical computations of PSInSAR data. Proceedings of 17th International Conference on Geoinformatics 2009, IEEE, 6.
• [32] WEGMULLER U., WERNER C., STROZZI T., WIESMANN A. 2004 - Monitoring mining induced surface deformation. Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS ‚04, Proceedings, IEEE International (Vol. 3), s. 1933 – 1935.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).