Анализ взаимосвязи изменения влажности и деформаций по данным Sentinel-1 для трубки «Мир»

В исследовании выполнен комплексный анализ влажностной и деформационной активности земной поверхности в районе кимберлитовой трубки «Мир» (Республика Саха (Якутия)) на основе радиолокационных спутниковых данных Sentinel-1. Основное внимание уделено пространственно-временной деформационно-влажностной динамике, предшествующей аварийному событию, произошедшему в 2017 г. Для выявления закономерностей развития геодинамических процессов применены методы интерферометрической синтетической апертурной радиолокации (InSAR), а также адаптированный подход к оценке влажностного состояния приповерхностного слоя земной поверхности с использованием нормализованного индекса влажности (NDMI), рассчитанного по радиолокационным данным VV и VH поляризации. Проведен сравнительный анализ данных о смещениях и оценка относительного радиолокационного индекса NDMI, чувствительного к переувлажнению поверхности по временным рядам, за 2017–2019 гг. Это позволило установить, что использование радиолокационных спутниковых данных позволяет наблюдать за динамикой изменения влажности и деформационной активности грунтов и обнаружить их синхронный рост, который может предшествовать возникновению аварийной ситуации на объектах горнодобывающей промышленности. Результаты демонстрируют достаточно высокую информативность мультисенсорного подхода в задачах прогноза геодинамических рисков и подчеркивают потенциал интеграции радиолокационных технологий в системы мониторинга потенциально опасных объектов горнодобывающей промышленности, таких как шахты, дамбы хвостохранилищ, дражных полигонов и др.

Шеин Н. С., Стручкова Г. П., Тихонова С. А., Капитонова Т. А., Тарская Л. Е. Анализ взаимосвязи изменения влажности и деформаций по данным Sentinel-1 для трубки «Мир» // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 7. – С. 143–156. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_7_0_143.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по теме: «Исследование тепломассообменных процессов в многокомпонентных дисперсных средах для повышения надежности и безопасности природно-технических систем в условиях глобальных изменений криолитозоны» (регистрационный номер НИОКТР 124032600077-4, научная тема FWRS-2024-0032).

Шеин Николай Сергеевич¹ — ведущий инженер, e-mail: shnnick@yandex.ru, ORCID: 0009-0000-9413-7590,
Стручкова Галина Прокопьевна¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: pandoramy8@list.ru, ORCID: 0000-0002-5161-979X,
Тихонова Сардана Алексеевна¹ — научный сотрудник, e-mail: sardankobeleva@gmail.com,  ORCID: 0000-0002-5737-2409,
Капитонова Тамара Афанасьевна¹ — канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: kapitonova@iptpn.ysn.ru, ORCID: 0000-0001-8513-032X,
Тарская Лина Егоровна¹ — ведущий инженер, e-mail: lina.tarskaya@mail.ru, ORCID: 0000-0002-9040-5110, 
¹ ФИЦ Якутский научный центр СО РАН, Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН.

Шеин Н.С., e-mail: shnnick@yandex.ru.

1. Ширшова В. Ю. Опыт мониторинга оседаний земной поверхности в урбанизированных районах методом радиолокационной спутниковой интерферометрии на примере города Санкт-Петербург // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2020. — Т. 64. — № 4. — С. 399—408. DOI: 10.30533/0536-101X-2020-64-4-399-408.

2. Исаев Ю. С., Лебедев М. О., Михайлов В. О., Смольянинова Е. И., Тимошкина Е. П., Дмитриев П. Н., Хайретдинов С. А. Определение смещений земной поверхности методами радарной спутниковой интерферометрии: опыт применения и перспективы использования / Проектирование, строительство и эксплуатация подземных сооружений транспортного назначения: Сборник статей. — М.: Изд-во «Перо», 2021. — С. 106—117. 

3. Смольянинова Е. И., Киселева Е. А., Михайлов В. О. Применение РСА-интерферометрии снимков со спутников Sentinel-1 при изучении областей активных деформаций поверхности в прибрежном районе Большого Сочи // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. — 2019. — Т. 16. — № 5. — C. 147—155.

4. Муродов С. Д., Чермошенцев А. Ю. Методика мониторинга смещений зданий и сооружений по данным космической радиолокационной съемки // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2020. — Т. 6. — С. 36—40. DOI: 10.33764/2618-981X-2020-6-2-36-40.

5. Ferretti A., Prati C., Rocca F. Permanent scatterers in SAR interferometry // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2001, vol. 39, no. 1, pp. 8—20. DOI: 10.1109/36.898661.

6. Berardino P., Fornaro G., Lanari R., Sansosti E. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2002, vol. 40, no. 11, pp. 2375—2383. DOI: 10.1109/TGRS.2002.803792.

7. Шерхов А. Х., Гергокова З. Ж. Оценка актуального состояния некоторых компонентов комплекса гидротехнических сооружений хвостохранилища Тырныаузского горно-обогатительного комбината // Природообустройство. — 2022. — № 4. — С. 100—106. DOI: 10.26897/1997-6011-2022-4-100-106.

8. Легостаева Я. Б., Гололобова А. Г., Попов В. Ф., Макаров В. С. Геохимические свойства и трансформация микроэлементного состава почв при разработке коренных месторождений алмазов в Якутии // Записки Горного института. — 2023. — Т. 260. — С. 212—225. DOI: 10.31897/PMI.2023.35.

9. Шепелев В. В., Железняк М. Н., Павлова Н. А. О специфических мерзлотно-гидрогеологических условиях района трубки «Мир» // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. — 2019. — Т. 24. — № 3. — С. 80—87. DOI: 10.31242/2618-9712-2019-24-3-7.

10. Raspini F., Bianchini S., Ciampalini A., Del Soldato M., Solari L., Novali F., Del Conte S., Rucci A., Ferretti A., Casagli N. Continuous, semi-automatic monitoring of ground deformation using Sentinel-1 satellites // Scientific Reports. 2018, vol. 8, article 7253. DOI: 10.1038/s41598-018-25369-w.

11. Strozzi T., Antonova S., Günther F., Mätzler E., Vieira G., Wegmüller U., Westermann S., Bartsch A. Sentinel-1 SAR interferometry for surface deformation monitoring in low-land permafrost areas // Remote Sensing. 2018, vol. 10, no. 9, article 1360. DOI: 10.3390/rs10091360.

12. Lumbroso D., McElroy C., Goff C., Roca Collell M., Petkovsek G., Wetton M. The potential to reduce the risks posed by tailings dams using satellite-based information // International Journal of Disaster Risk Reduction. 2019, vol. 38, article 101209. DOI: 10.1016/j.ijdrr.2019.101209.

13. Родионова Н. В. Оценка влажности почвы по радарным данным на основе множественной регрессии // Исследование Земли из космоса. — 2023. — № 5. — С. 13—22. DOI: 10.31857/S0205961423050068.

14. Морозова В. А. Расчет индексов для выявления и анализа характеристик водных объектов с помощью данных дистанционного зондирования [Электронный ресурс] // Современные проблемы территориального развития. — 2019. — № 2. — С. 1—12.

15. Корниенко С. Г. Информативность космических снимков сверхвысокого разрешения в задачах мониторинга влажности тундрового покрова // Актуальные проблемы нефти и газа. — 2020. — № 2(29). — С. 82—95. DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2020-29.art7.

16. Lu Z., Dzurisin D. InSAR imaging of aleutian volcanoes: Monitoring a volcanic arc from space // Springer, 2014. DOI: 10.1007/978-3-642-00348-6.

17. Li C., Wang C., Zhang Z., Yu J., Zhao R., Zhang J., Liu L. Ground deformation and permafrost degradation in the source region of the Yellow River // Remote Sensing. 2023, vol. 15, no. 12, article 3153. DOI: 10.3390/rs15123153.

18. Andreas B., Luis V. Sentinel-1 Toolbox. TOPS Interferometry Tutorial. URL: https://step.esa.int/docs/tutorials/S1TBX%20TOPSAR%20Interferometry%20with%20Sentinel-1%20Tutorialv2.pdf.

19. Zhang R., Chan S. K., Bindlish R., Lakshmi V. A performance analysis of soil dielectric models over organic soils in alaska for passive microwave remote sensing of soil moisture // Remote Sensing. 2023, vol. 15, no. 6, article 1658. DOI: 10.3390/rs15061658.

20. Архипов А. Г. Последний путь подземного рудника «Мир»: Исследование причин катастрофы 4 августа 2017 г. — СПб.: Политехника, 2019. — 264 с. DOI: 10.25960/7325-1147-5.