Анализ влияния рельефа местности и геометрии спутниковой радиолокационной съемки на возможность мониторинга оползневых процессов на территории г. Перми

Спутниковая радарная интерферометрия по серии снимков позволяет оценивать скорости смещений земной поверхности с точностью до первых миллиметров в год, однако регистрирует только проекцию смещения на линию визирования спутника, а составляющая, параллельная орбите, не может быть измерена. Для оползней это принципиально: смещаясь вдоль линии падения склона, они проявляются в измерениях по-разному в зависимости от крутизны и экспозиции склона. Для Перми этот вопрос особенно актуален. Город расположен в долине Камы и ее притоков, склоны которых подвержены оползневым процессам [Балахнин, 2022]. С 2025 г. его территория снимается спутником Sentinel-1C только с нисходящей орбиты, так что разделить вертикальную и горизонтальную составляющие смещений по снимкам с двух направлений невозможно. Поэтому прежде чем интерпретировать измеренные смещения, необходимо понять, какие склоны при такой геометрии съемки вообще наблюдаемы.
Крутизна и экспозиция склонов были рассчитаны оператором Хорна [Horn, 1981] по модели рельефа FABDEM [Hawker et al., 2022]. Для каждого склона определен коэффициент проекции, показывающий, какая доля смещения вдоль линии падения регистрируется в направлении на спутник [Dai et al., 2022; van Natijne et al., 2022]. Было показано, что вертикальные смещения регистрируются практически одинаково на всей рассмотренной территории, тогда как к смещениям вдоль склона съемка примерно в полтора раза менее чувствительна и вовсе не «видит» их горизонтальной составляющей на склонах, экспозиция которых близка к направлению полета спутника. Экспозиция пологих склонов по модели рельефа определяется ненадежно, поэтому анализ ограничен склонами круче 5° [Notti et al., 2014], занимающими около 6% района. Из них в слепую зону попадают лишь 19%, а преобладают склоны, обращенные на запад, то есть от сенсора, где чувствительность наибольшая. Радиолокационных наложений и теней на территории города нет: максимальная крутизна склонов (39.3°) ниже соответствующих порогов [Cigna et al., 2014]. Таким образом, геометрия съемки не является фактором, ограничивающим применимость метода на данной территории. Ограничениями являются длина и непрерывность ряда наблюдений, сезонные условия съемки и отражающие свойства поверхности, а также наличие единственного трека, не позволяющее разделить вертикальную и склоновую компоненты.
Поле средних скоростей смещений рассчитано методом SBAS по 15 снимкам за май–ноябрь 2025 г. для более чем 1.75 млн отражающих площадок. На большей части города смещения не выходят за уровень шума, однако выявлено множество локальных областей оседаний. Устойчивые отрицательные тренды, вероятно связанные с развитием оползневых процессов, зафиксированы на правых берегах рек Ива и Данилиха, где накопленные за полгода смещения достигают −12.7 и −10.7 мм, причем во втором случае область смещений находится в 100 м от жилого дома. Кратковременные смещения вблизи ряда жилых домов в мае–июле, напротив, скорее связаны с летними ливнями. Наибольшие скорости имеют иную природу: до −40 мм/год на отмелях Камы, где происходит переотложение наносов, −46 мм/год на разрушающейся бетонной косе у шлюза Камской ГЭС, до −15–20 мм на реконструируемых мостах через Каму. Полугодовой ряд наблюдений пока не позволяет отделить устойчивые тренды от сезонных колебаний, для этого необходимо продолжение мониторинга.
Работа выполнена в рамках госзадания ИФЗ РАН.