В работе создана специализированная карта достоверной оценки и прогноза состояния природно-хозяйственных систем, промышленных агломераций, урбанизированных территорий в целях обеспечения безопасного их развития с использованием данных спутниковой геодезии, ДЗЗ и других геофизических методов. Разработаны и изготовлены репера и держатели антенн GPS с учетом изучения современных движений и в верхних участках коры. Собраны данные о геолого-геофизических условиях г. Алматы. Результаты работ могут применяться на любых урбанизированных территориях, доступных для GPS.-Они также могут быть приняты за основу при контроле особо ответственных участков объектов большой протяженности, гидросооружениях, разработках месторождений полезных ископаемых.
Введение. Высокоточные наблюдения GPS с целью изучения геодинамического состояния коры и ее верхних частей исключительно необходимы для городов и урбанизированных территорий. Предлагаемая технология впервые позволит без значительных затрат вести непрерывные наблюдения современных движений и рассчитывать временной ход сопровождающих их деформационных проявлений. Работы отличаются новизной по ряду признаков как не имеющие аналогов, отличающиеся геологическими и геодинамическими условиями проведения, использованием предлагаемой методики. Интенсивное развитие города Алматы, выражающееся в изменении его планировки, появлением новых крупных объектов и сооружений в городской черте, расширение границ должно сказаться на величине и нагрузке верхних частей геологического разреза с некоторым изменением и некоторых геодинамических параметров верхов разреза. Город Алматы расположен в специфических инженерно-геологических условиях и находится в зоне воздействия сильнейших землетрясений Северного Тянь-Шаня (рисунок 1). Как видно из приведенных данных, г. Алматы подвержен значительному сейсмическому риску за счет комбинированных факторов: природных, техногенных и привнесенных.
Негативную роль играют и горные прилавки, вдающиеся в городскую черту, как хорошие отражающие объекты для поверхностных волн землетрясений. Сложение (интерференция) фаз падающей и отраженной волн может увеличить энергию воздействия практически до 4-х кратного значения, образуя своеобразные зоны интерференции. Ранее проводившиеся работы по изучению современных движений в городе с учетом наличия разрывных нарушений, в том числе активных, методами наземной геодезии, а также оценка возможной сейсмической реакции посредством микросейсморайонирования и др. исследования, требуют обновления с учетом новых технологий.
Рисунок 1 - Схема сейсмоопасных промзон Алматинского промрайона
В этом отношении принципиально новый этап исследований может быть связан с использованием методов спутниковой геодезии, в частности GPS. А впоследствии - с применением других систем. GPS-наблюдения позволят существенно упростить технологию полевых работ, сведя ее до простых наблюдательных процедур в отдельных точках. Данные наблюдений подвергают первичной обработке по высокоточной технологии с использованием известных программных комплексов типа BERNESE или GAMIT/GLOBK в специализированном центре обработки. Далее результаты первичной обработки используют для интерпретации и многопланового анализа, позволяющего выявить детальные особенности движения и деформирования территории.
Собранные данные о геологическом строении территории г. Алматы, а также расположение крупных разрывных нарушений позволили создать предварительную структурную схему расположения пунктов GPS –наблюдений (рисунки 4-6).
Анализ этой схемы с учетом рекогносцировки местности позволил ее существенно уточнить и уменьшить число ранее намеченных пунктов.
Рисунок 2 - Сеть пунктов GPS-наблюдений в г. Алматы (первая очередь 2009 г космоснимок)
Параллельно с разметкой сети осуществлялось решение вопроса об инженерном оборудовании пунктов с учетом того, что размещение их непосредственно в городской черте требует всестороннего согласования.
Рисунок 3 - Пункт измерения городской GPS-сети BAZA с помехо-защищенной антенной в рабочем положении КРОКИ
Рисунок 4 - ПУНКТ СЕТИ GPS МОНИТОРИНГА – BAZA
1 Местоположение - территория Департамента наземно-космического геодинамического и геофизического мониторинга АО «Национальный центр космических исследований и технологий» НКА РК
2 Дата закладки – 09.07.09 г.
3 Тип пункта – временный, грунтовый. Расположен в районе Каменского плата на ступени северного склона хребта Заилийского Алатау в прилавковой зоне
4 Координаты ВД – 76.766 СШ – 43.177
5 Геологические условия верхней части разреза – лессовидные, золовые отложения, характерные для северных склонов хр. Заилийского Алатау.
Рисунок 5 - ПУНКТ СЕТИ GPS МОНИТОРИНГА - ASTRO
1 Место расположения - территория Департамент – Астрофизический институт им. Акад. Фесенкова АО “Национальный центр космических исследований и технологий” НКА РК
2 Дата закладки – 13.07.09 г
3 Тип пункта – временный, грунтовый. Расположен в районе Каменского плата на ступени северного склона хребта Заилийский Алатау в прилавковой зоне
4 Координаты: ВД – 760,966 СШ – 430,177
5 Геологические условия верхней части разреза – лессовидные эоловые отложения, характерные для северных склонов хр. Заилийский Алатау
Рисунок 6 - ПУНКТ СЕТИ GPS МОНИТОРИНГА – GORBOL
1 Место расположения - 12 детская городская больница со стороны ул Манаса(бывшая ул.Чапаева)
2 Дата закладки –17.07.09 г
3 Тип пункта – временный, грунтовый. Расположен в южной части аллеи перед с западной стороны комплекса
4 Координаты: ВД – 76,910; СШ – 430,232
5 Геологические условия верхней части разреза – грунт, суглинок
Результаты исследования. Предложена методика и вариант технологии работ для условий г. Алматы. Разработаны и изготовлены репера и держатели антенн GPS с учетом изучения современных движений и в верхних участках коры. Конструкция репера предполагает минимальные затраты при изготовлении и закладки реперов с учетом минимизации нестабильности крепления в грунте. Проведена предварительная проверка условий приема спутниковых сигналов. Развита сеть пунктов GPS –наблюдений и произведена закладка реперов. Ведется пробная регистрация с элементами первичной обработки в условиях одного из пунктов городской сети. Ведутся работы по согласованию закладки реперов и ведения наблюдений с городской администрацией. Проведено обучение персонала основам работы с комплексом первичной обработки GAMIT\GLOBK.
Выводы. Произведен анализ геолого-геофизической характеристики территории и ближайших окрестностей г. Алматы, а также данных о разрывной тектонике, поверхностных условиях, проведена разработка принципиальной схемы устройства реперов пунктов GPS- наблюдений, проведены закладки пунктов GPS-наблюдений и предварительная оценка качества приема сигналов.
Городская сеть наблюдений, предложенная методика и программный комплекс предварительной обработки рекомендуется для практического использования на территории г. Алматы .
Разработана система подготовки данных мониторинга по результатам первичной обработки позволяющая выявить основные деформационные проявления, найти количественные значения некоторых параметров, построение ряда карт полей движений и деформирования, выделить области с контрастным движением или деформирования в горизонтальном направлении.
Литература
- Hofmann-Wellenhot, H. Lichtenegger, and J. Collins Theory and Practice. Fifth, revised edition. Springer WienNewYork. 2001 y., 382 p.
- Alfred Leick GPS satellite surveing. Second Edition. A Wiley-Interscince Jhon Wiley and Sons, Inc. 1994 y., 560 p.
- J. G. Teunissen, A. Kleusberg (Eds.) GPS for Geodesy/ @ nd Edition. Springer. 1998 y., 650 p.