Территория северо-западного Ирана на границе с Каспийским морем выделяется своей сейсмической необузданностью, как во времена молодости нашей планеты. В недрах этого района и сегодня продолжаются процессы нефтегазообразования, например, поблизости от вулкана Дамаванд, геологическую модель которого я показывал ранее. Недавно я занимался вопросом устойчивости плотины Ямчи в провинции Ардебиль и полученные результаты оказались настолько удивительными, что я хочу ими здесь поделиться. Пусть в предыдущих статьях я уже показывал, как растут горы, но чтобы горы еще и танцевали — это мало где удастся увидеть! Как обычно, все данные доступны в GitHub репозитории Yamchi Dam, Ardabil, North Iran.

Плотина выделена красным кольцом, далее от нее в направлении к правому верхнему краю картинки течет река, питающая город Ардебиль. Озеро и плотина растут вверх со коростью около 10 см в год, а сам город с такой же скоростью погружается вниз. Но самое интересное в том, как именно происходит это движение — хотя значение вертикального смещения за год велико, это лишь малая часть общей картины.

Введение

Спутниковая интерферометрия инструмент замечательный и позволяет вычислить субмиллиметровые смещения поверхности по данным радарной космической съемки. Однако есть у этого метода и свои сложности — вычисление смещения между двумя снимками требует их корреляции, которая уменьшается со временем, так что для вычислений за продолжительный период времени нужно выполнять обработку множества пар радарных снимков и вычислять кумулятивные смещения каждой точки поверхности. Обычно этот результат представляется в виде годовой карты смещений и вычисляется годовая скорость движения. Очевидно, такой подход работает только в случае достаточно равномерного движения. Но, как оказывается, не всегда это так, именно такой случай мы сегодня и посмотрим.

Интерферометрия

Всего посчитаны 15 смещений для набора из 16 спутниковых радарных сцен Sentinel-1 с нисходящей орбитой и пространственной базовой линией в пределах ±35 метров с временной базой 1 год, и для более плавной визуализации выполнено 10 временных шагов интерполяции между полученными картами смещений. Итого вычислено 140 кадров положения каждого пиксела рельефа, что достаточно для создания 10 секунд видео, демонстрирующего движения гор за один год с шагом примерно 3 недели. Кстати, ценой увеличения пространственной базы можно уменьшить этот интервал, но платой будет уменьшение пространственной когерентности и точности результатов. Поскольку использованы снимки лишь с одной орбиты, для вычисления вертикального смещения из смещения по направлению линии обзора спутника использована простая тригонометрия. Для наглядности визуализации использован коэффициент увеличения (1000x) для значений смещений, добавляемых к уровню рельефа.

Заключение

В природе существует множество совершенно невероятных процессов и явлений, все больше которых мы способны наблюдать современными методами. То, что раньше мог разве что вообразить себе опытный геолог, сегодня можно вычислить и визуализировать для всех. Желаю всем новых открытий!

Ссылки

Sentinel-1

NASA ASF DAAC

N-Cube ParaView plugin for 3D/4D GIS Data Visualization

ParaView

Также смотрите

• Мои статьи на Хабре
• Теоретические и практические статьи и посты на LinkedIn
• Геологические модели и код на GitHub
• YouTube канал с геологическими моделями
• Геологические модели в виртуальной/дополненной реальности (VR/AR)