Пресс-центр

Как лазерное сканирование помогает предотвращать оползни

31.07.2018

В настоящее время лазерное сканирование может использоваться для обнаружения и анализа таких проявлений стихийных бедствий как оползни. Оползни приводят к огромным потерям среди населения, порче и утрате имущества и необходимости переселения людей. Согласно данным USGS в Соединенных Штатах оползни вызывают ежегодные потери около 3 млрд. долл. США и гибель 30-50 человек.

Основанная причина оползней - землетрясения или извержение вулканов, но порой оползень способен причинить больший урон, чем первоначальное бедствие.

Лазерное сканирование как инструмент для геологов

Геологи все чаще используют лазерное сканирование для прогнозирования и изучения оползней. Одним из важнейших шагов, предпринимаемых правительствами и учеными,является использование технологий лазерного сканирования в качестве одного из важнейших компонентов в рамках с мероприятий по уменьшению последствий стихийных бедствий.

Данные, получаемые посредством лазерного сканирования,предоставляют полезную информацию о географических зонах риска и помогают выявлять уязвимые для оползней районы. Основное преимущество лазерного сканирования перед аэрофотосъемкой заключается в том, что с помощью него можно рассмотреть объекты сквозь растительность и сосредоточиться на скрытых деталях, таких как угол наклона, степень деформации и масштабы эрозии.

Для оценки оползней, ведения наблюдения и детального мониторинга лазерное сканирование является ценным инструментом. Но самое большое преимущество лазерного сканирования заключается в способности определять области, где могут произойти оползни.

5676576574-1.jpg

Оползень в Oso. 

В 2014 году, когда погибли 42 человека при оползне в Оsо (штат Вашингтон)результаты лазерного сканирования и данные, предоставленные QuantumSpatial, помогли проанализировать серьезность ситуации.Разница между съемкой с помощью лазерного сканирования и обычными снимками очень четко различима.

В январе 2018 года в результате оползня в Montecito образовались огромные завалы, и команда геологов из USGS использовала множество методов, в том числе лазерное сканирование, для тщательного анализа ситуации,оказания срочной и полноценной помощи и проведения спасательных работ.

Одна из основных причин возникновения оползней связана с изменением характеристик грунта, таких как угол наклона, неровность рельефа местности, показатели мощности потока и его высоты. Эти изменения могут быть обусловлены природными факторами, такими как лесные пожары, либо антропогенными, например, беспорядочной вырубкой лесов и бессистемной застройкой.

В основном, существуют два типа оползней: крупные и мелкие. Первый, обычно,представляет собой целый фрагмент горы, в то время как второй включает в себя только поверхностный слой почвы или, возможно, выветренную скальную породу поверх образовавшейся. Данные лазерного сканирования могут использоваться для определения большинства уже имевших место крупных оползней, а также для выявления неглубоких оползней.

Детальный анализ и упреждающие данные

Лазерное сканирование помогает фиксировать мельчайшие детали подобных событий и предлагает подход, не имеющий себе равного. Данные лазерного сканирования об оползнях получаются либо в результате анализа рельефа местности или же на основе обнаружения изменений между наземными данными, полученными в разное время.

5676576574-2.jpg

ОползеньвGrandMesa. 

В первом случае анализируются поверхностные характеристики и соответствующие им свойства для определения значений параметров. Второй метод используется при обнаружении изменений в смещении и деформации поверхности земли. В обоих случаях эффективность прогнозирования оползня зависит от отображения поверхности земли с точки зрения пространственной дискретизации и точности.

Оба метода одинаково важны, так как существуют оползни,находящиеся в состоянии покоя, где отсутствуют или не определяются поверхностные изменения, и активно развивающиеся оползни, где поверхностные перемещения можно наблюдать.

Бортовые датчики LiDARобладают небольшим пространственным разрешением, поэтому идентификация потенциальных оползневых зон оказывается более сложной задачей по сравнению с обнаружением изменений поверхностных данных, полученных в разное время. Однако во многих случаях предыдущие данные отсутствуют,поэтому фильтрация данных приобретает критически важное значение.

Поверхностные данные сначала сглаживаются, а затем интерполируются в обычную сетку. После этого одновременно применяются три разных подхода. С помощью точечных методов определяются области, где распределение поверхностных точек может иметь статистические параметры, отличные от других областей. С другой стороны, сопоставление профилей имеет целью определение поперечных сечений,типичных для оползневых районов.

Ключ к уменьшению последствий стихийных бедствий

Совмещение технологий лазерного сканирования с возможностями современных геоинформационных систем повышает качество и точность геологических данных и позволяет геологам и специалистам, отвечающим за работу с последствиями стихийных бедствий, выявлять зоны, подверженные оползневым процессам,и исследовать первопричины оползней и повторяющиеся закономерности.

Моделирование посредством лазерного сканирования с высоким разрешением обнаруживает мельчайшие поверхностные характеристики, которые просто не определяются с помощью аэрофотоснимков или полевых наблюдений. Это способствует улучшению планирования и ландшафтного моделирования и, таким образом, спасению жизни миллионов людей и объектов инфраструктуры.

Лазерное сканирование увеличивает эффективность наблюдения в несколько раз. В 2009 году было проведено исследование с целью определения количества картированных оползней до того, как началось использование лазерного сканирования и было обнаружено около 10 000 оползней, обозначенных на карте (штат Орегон в США). С применением технологий лазерного сканирования количество оползней в той же базе данных увеличилось более чем в четыре раза, и это охватывало лишь небольшую часть штата.

Геологи и специалисты, наблюдающие за поведением оползней,обновляют свои карты опасных зон с помощью исходных данных лазерного сканирования.В том числе лазерное сканирование используется для создания модели прогнозирования оползней и, в конечном счете,регулярно обновляемой общедоступной оползневой базы данных.

Возврат к списку

наверх