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

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.

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.