Картографирование разрывных нарушений по данным аэрокосмических съемок с целью обеспечения безопасности магистральных трубопроводов (на примере участка Чайво-Де-Кастри)

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью учета опасных геологических процессов при строительстве и эксплуатации трубопроводов. Российская Федерация занимает второе место в мире по общей протяженности магистральных трубопроводов, на которых иногда возникают аварии в результате негативного воздействия природных и техногенных факторов. Основными опасными геологическими процессами, оказывающими воздействие на трубопроводы, являются смещения в зонах активных разрывных нарушений в земной коре. Диагностика на наличие разломных зон территории, планируемой для строительства линейных сооружений, выявляет потенциально опасные участки, на которые следует обратить пристальное внимание, организовать постоянный мониторинг в местах возможных подвижек грунтовых масс. Исследования из экономических соображений целесообразно проводить с помощью данных дистанционного зондирования Земли, а для обработки данных использовать современные геоинформационные продукты. Мониторинг с помощью дистанционного зондирования позволяет быстро оценить меняющиеся инженерно-геологические условия на территориях, где проложен трубопровод, а также обнаружить признаки возникновения природных процессов, представляющих опасность для объектов инфраструктуры. Мониторинг коридоров трасс магистральных трубопроводов необходимо проводить всеми доступными средствами во время строительства и эксплуатации. Работа с программным обеспечением ArcGIS, QGIS и LEFA в сочетании с геофизическими данными, предоставляемыми «Единой геофизической службой РАН», позволяют оценить сейсмическую активность, её интенсивность и характер взаимосвязи с разрывными нарушениями. Цель: определить и показать на карте наиболее опасные участки с активными разломными зонами, представляющими потенциальную угрозу негативного воздействия на трубопровод во время эксплуатации. Объект: космические снимки коридора трассы магистрального трубопровода для выявления разрывных нарушений сейсмогенного характера, карты эпицентров землетрясений, выявленных ранее вблизи трассы трубопровода. Методы: дешифрирование спутниковых изображений, методы геоинформационного моделирования, картографирования, статистические методы, методы автоматизированного линеаментного анализа, методы для изменения разрешения, размера и обзорности снимков без потери качества информации, такие как методы интерполяции и агрегирования, пространственный анализ взаимозависимости зон разрывных нарушений и землетрясений, компиляция геоинформации. Результаты. Проведен анализ геологической, геофизической и спутниковой информации исследуемой территории; обработка данных дистанционного зондирования территории, на которой расположен интересующий участок трубопровода; автоматизированный линеаментный анализ изображений различного спектрального диапазона и разрешения с целью выявления наиболее вероятных зон разрывных нарушений; оценка сейсмической активности исследуемой территории на основе геофизических данных. Определены и представлены на карте потенциально опасные районы исследуемой территории магистрального трубопровода, характеризуемые зонами разрывных нарушений и повышенной сейсмической активностью.

The relevance of the research is caused by the need to identify the hazardous geological processes during the construction and operation of pipelines. The Russian Federation ranks second in the world in terms of the total length of main pipelines, where accident s sometimes occur as result of the negative impact of natural and man-made factors. The main hazardous geological processes affecting pipelines are displacements in zones of active faults in the earth's crust. Diagnostics of the presence of fault zones in the territory planned for the construction of linear structures makes it possible to identify potentially dangerous areas that should be paid close attention, and to organize constant monitoring in places of possible movements of soil masses. Based on economic considerations, it is advisable to conduct research using Earth remote sensing data, and modern geoinformation products for data processing. Monitoring using remote sensing allows you to quickly assess the changing engineering and geological conditions in the areas where the pipeline is laid, as well as detect signs of the occurrence of natural processes that pose danger to infrastructure facilities. Monitoring of corridors of main pipeline routes must be carried out by all available means during construction and operation. The use of ArcGIS, QGIS and LEFA software in combination with geo physical data provided by the Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences makes it possible to assess seismic activity, its intensity and the nature of the relationship with faults. The main aim of the research is to identify and show on the map the most dangerous areas with active fault zones, that pose a potential threat of negative impact on the pipeline during operation. Objects: space images of the corridor of the main pipeline route to identify ruptures of aseismogenic nature, maps of earthquake epicenters previously identified near the pipeline route. Methods: interpretation of satellite images, methods of geoinformation modeling, mapping, statistical methods, methods of automated lineament analysis, methods for changing the resolution, size and visibility of images without loss of information quality, such as interpolation and aggregation methods, spatial analysis of the interdependence of fault zones and earthquakes, compilation of geoinformation. Results. The analysis of geological, geophysical and satellite information about the territory where the pipeline was laid was carried out in order to identify fault zones. Automated lineament analysis of images in different spectral ranges and with different spatial resolution made it possible to identify the most probable fault zones. The seismic activity of the study area was estimated on the basis of geophysical data. Potentially dangerous sections of the study area, along which the main pipeline is laid, are identified and presented on the map, characterized by the presence of fault zones and increased seismic activity