Naukowcy z AGH chcą wykorzystać dane satelitarne do ostrzegania przed zapadliskami

Uczeni z AGH chcą wykorzystać satelitarną interferometrię radarową (InSAR), żeby ostrzegać przed powstawaniem zjawiska, zanim stworzy bezpośrednie zagrożenie.

Zapadlisko na przedmieściach Tampy na Florydzie (fot. U.S. Geological Survey)

Monitorowanie nieciągłych deformacji terenu jest prowadzone przede wszystkim w oparciu o klasyczne metody geodezyjne (niwelacja, GNSS, LIDAR, tachimetria, metody georadarowe). Wymagają one jednak stacjonarnych pomiarów, które pozwalają na oszacowanie skali zjawiska post factum, bądź mogą być pomocne przy przewidywaniu prawdopodobieństwa jego wystąpienia. Nie dostarczają jednak informacji o tym, czy zdarzenie poprzedzają możliwe do zaobserwowania zmiany na powierzchni terenu bezpośrednio przed katastrofą.

- Z pomocą przychodzi w tej kwestii satelitarna interferometria radarowa (InSAR), która od 2014 roku wniosła nową jakość we wszystkie tematy związane z naukami o Ziemi. Dzięki misji radarowej Sentinel-1 realizowanej w ramach programu Copernicus zyskaliśmy otwarty dostęp do danych, które pozyskiwane są nawet z sześciodniową częstotliwością. Mamy zatem możliwość wykorzystania tych informacji w rejonach dotkniętych problemem zapadlisk. Analizując te dane satelitarne, możemy szukać w terenie sygnałów poprzedzających powstanie zapadliska, czyli tzw. prekursorów - wyjaśnia dr inż. Wojciech T. Witkowski z Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH, członek międzynarodowej grupy badawczej Land Subsidence and Hazard Mitigation Group.

Badania prowadzone będą w ramach projektu „Nowy algorytm wykrywania prekursorów zapadliska”, który z został dofinansowany w ramach programu SONATA 17 realizowanego przez Narodowe Centrum Nauki. Zadaniem jest stworzenie systemu wczesnego ostrzegania przed formującymi się zapadliskami w oparciu o informacje uzyskane dzięki technologii InSAR.

Pierwszym krokiem do tego celu jest pozyskanie jak największej ilości różnorodnych danych. Oprócz okolic małopolskiej kopalni Olkusz-Pomorzany, uczeni z AGH chcą poddać analizie obszary, gdzie formowanie katastrofalnych zjawisk nie ma związku z górnictwem. Zamierzają m.in. przyjrzeć się rejonowi wybrzeża Morza Martwego, gdzie powstawanie zapadlisk spowodowane jest sukcesywnym obniżaniem się poziomu wody w tym zbiorniku.

Dane uzyskane dzięki technologii InSAR uczeni chcą uzupełnić o historyczne obserwacje meteorologiczne z interesujących ich miejsc, w trakcie których rejestrowano temperatury powietrza, sumy opadów czy wilgotność gleby. Mają nadzieję, że dzięki temu uda się odkryć korelacje, które zwiększą naszą wiedzę o procesie formowania się katastrofalnych zjawisk.

Dokładna analiza tak ogromnego zbioru danych byłaby niezwykle czasochłonna, jeśli nie niemożliwa, do wykonania przez człowieka. Dlatego uczeni chcą zaprząc do pracy sztuczną inteligencję, która będzie przeczesywać stosy informacji, poszukując wzorców towarzyszących powstawaniu interesującego ich zjawiska. Naukowcy z AGH maja nadzieję, że wzorce ustalone w oparciu o analizę archiwalnych danych uda się zaimplementować w projektowanym przez nich systemie wczesnego ostrzegania przed zapadliskami. W takim automatycznym systemie sztuczna inteligencja poszukiwałaby ich w na bieżąco dostarczanych obserwacjach, a po dopasowaniu ostrzegała o zbliżającym się zagrożeniu.

Uczeni chcieliby też, aby nowe rozwiązanie zostało wykorzystane do monitorowania zapadlisk w trudno dostępnych rejonach arktycznych, co może pomóc w konstruowaniu doskonalszych modeli klimatycznych.

Źródło: AGH