Powstaje satelitarny monitoring sejsmiczny dla zagłębia miedziowego

W kluczową fazę wchodzi budowa systemu ASMoW przeznaczonego do monitoringu antropogenicznych oraz naturalnych wstrząsów sejsmicznych, który wykorzystuje technologie satelitarne GNSS i PSInSAR oraz pomiary sejsmiczne. Prace realizuje założone w 2018 roku konsorcjum w składzie: KGHM Cuprum – Centrum Badawczo-Rozwojowe (lider), Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie oraz Geotronics Dystrybucja.

Podstawą do stworzenia tego rozwiązania jest uzyskany projekt NCBiR o wartości 9,8 milionów zł pn. „Automatyczny system monitorowania wpływów wysokoenergetycznych wstrząsów parasejsmicznych na powierzchnię terenu z wykorzystaniem obserwacji satelitarnych GNSS/PSInSAR oraz pomiarów sejsmicznych” (ASMoW), z realizacją w latach 2018-2021. Składa się on z 12 etapów odpowiednio przydzielonych do realizacji przez poszczególnych członków konsorcjum. Kierownikiem projektu jest Lech Solecki (KGHM Cuprum), a przedstawicielami pozostałych podmiotów w realizacji grantu są: Jacek Rapiński (UWM) oraz Tomasz Skrzypiec (Geotronics Dystrybucja).

Projekt ma na celu opracowanie zintegrowanego systemu pomiarowego składającego się z platform geodezyjnych oraz aparatury sejsmicznej umożliwiającego wizualizację wpływów wysokoenergetycznych wstrząsów sejsmicznych na powierzchnię terenu górniczego. Pomiary sejsmiczne umożliwią wykrywanie, a następnie określenie poziomu drgań oraz zasięgu ich szkodliwych oddziaływań na infrastrukturę powierzchniową. Po wystąpieniu wstrząsów przekraczających określony poziom parametrów drgań podsystem sejsmiczny będzie inicjował proces wyznaczania deformacji terenu na podstawie technik satelitarnych GNSS oraz interferometrii PSInSAR (Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar). Opracowane w efekcie realizacji projektu oprogramowanie umożliwi zebranie uzyskanych pomiarów, ich zautomatyzowane łączne opracowanie i analizę oraz wyznaczenie odpowiednich wskaźników skutków zdarzeń sejsmicznych. System wizualizacji uzyskanych wyników zostanie zaimplementowany w środowisku GIS, co pozwoli na przedstawienie użytkownikowi kompletnej informacji o skutkach wpływów działalności górniczej na powierzchnię terenu. Realizacja zaplanowanych w projekcie prac umożliwi zintegrowanie sieci geodezyjnych i sejsmicznych oraz opracowanie geoprzestrzennych narzędzi wizualizacji uzyskanych wyników.

Do prowadzenia badań wybrano okolice Polkowic w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym, a konkretnie kopalnie: „Polkowice-Sieroszowice”, „Rudna” i „Lubin”. Projekt sieci kontrolnej obejmuje 6 stacji monitorujących oraz 4 stacje referencyjne GNSS. Lokalizację stacji monitorujących, ze względu na wymagania dotyczące detekcji drgań oraz zmian powierzchniowych będących efektem zmiany naprężeń występujących w górotworze, przewidziano na obszarze znajdującym się nad lub w bliskim sąsiedztwie rejonów górniczych, których eksploatacji towarzyszy występowanie wysokoenergetycznych wstrząsów sejsmicznych. Stacje referencyjne GNSS, definiujące niezmienny w czasie lokalny układ odniesienia, zostały zlokalizowane poza przewidywanym obszarem wpływów górniczych, co zapewni im niezmienność położenia w czasie prowadzenia badań. Rozmieszczenie stacji referencyjnych GNSS zapewnia właściwą geometrię łączących je wektorów przestrzennych, co umożliwia uzyskanie dokładnych wyników w procesie okresowo przeprowadzanych badań ich stałości położenia. W newralgicznych punktach sieci zamontowano podwójne (dwukierunkowe) sztuczne reflektory narożnikowe (ACR) niezbędne do zastosowania metody PSInSAR na badanym terenie. Każdą stację monitorującą stanowi zespół pomiarowy składający się z aparatury sejsmicznej oraz odbiorników GNSS. Dodatkowo kilka kilometrów od obserwowanych rejonów górniczych zaprojektowano 4 referencyjne stanowiska sejsmiczne. Aparatura ta będzie wykorzystywana głównie do opracowania rozkładu parametrów drgań na powierzchni terenu. Do realizacji projektu wykorzystane zostały gotowe platformy dostępnych na rynku programów obliczeniowych, dla których opracowuje się szereg autorskich modułów wspomagających procesy gromadzenia i przetwarzania danych obserwacyjnych oraz wizualizacji zachodzących zjawisk.

System monitorowania wpływów wysokoenergetycznych wstrząsów parasejsmicznych na powierzchnię terenu z wykorzystaniem obserwacji satelitarnych GNSS/PSInSAR oraz pomiarów sejsmicznych będzie funkcjonował w postaci infrastruktury IT definiującej wzajemne powiązania poszczególnych elementów (sprzętu, oprogramowania, elementów informacyjnych i organizacyjnych), zapewniającej w wydajny sposób realizację założonych funkcjonalności, zapewniając jednocześnie odpowiedni poziom bezpieczeństwa oraz gwarantując stabilność funkcjonowania. Automatyczny system monitorowania będzie funkcjonował w trzech współpracujących ze sobą warstwach. Pierwsza z nich obejmuje urządzenia pomiarowe oraz niezbędny osprzęt. Warstwa druga jest warstwą baz danych i obliczeń. Natomiast trzecia będzie warstwą prezentacyjnej w postaci portalu web GIS.

Rezultatem projektu będzie gotowy do wdrożenia produkt, czyli zautomatyzowany system pomiarowy umożliwiający wizualizację wpływów generowanych wysokoenergetycznym wstrząsem sejsmicznym na powierzchnię terenu. Rozwiązanie przeznaczone jest dla rejonów górniczych, gdzie eksploatacji towarzyszy aktywność sejsmiczna, a odbiorcą końcowym mogą być zarówno przedsiębiorcy górniczy, jak i samorządy terytorialne.

Dodatkowe informacje na temat realizacji projektu dostępne są na stronie internetowej asmow.geotronics.com.pl.

dr hab. inż. Jacek Rapiński (UWM)