M. Przy³ucka A. Zdanowski A. Klimkowska

Podobne dokumenty
Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. wykład IV

Od redaktora naukowego 2. Mapy górnicze 3. Pomiary sytuacyjne w

3.2 Warunki meteorologiczne

Teledetekcja w ochronie środowiska. Wykład 4

ZASTOSOWANIE ZOBRAZOWAŃ SAR W OCHRONIE ŚRODOWISKA. Wykład V

Title: Kompleksowa analiza danych

mgr inż. Zbigniew Kowalski* ) Prof. dr hab. Marek Graniczny* ) dr inż. Albin Zdanowski* ) mgr inż. Maria Przyłucka* )

Zagospodarowanie nowych z³ó wêgla kamiennego powiêkszenie bazy zasobowej przez Kompaniê Wêglow¹ S.A.

Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. Wykład IV + ćwiczenia IV

Kompleksowe wykorzystanie przetworzeń DInSAR i PSInSAR w badaniu pionowych przemieszczeń terenu w wybranych rejonach GOP

STUDIES OF ROCK MASS ACTIVITY IN THE WALBRZYCH CITY AREA

Struktura i zagospodarowanie zasobów wêgla kamiennego w Polsce

Wykorzystanie satelitarnej interferometrii radarowej do badañ osuwisk w polskiej czêœci Karpat

Gospodarcze wykorzystanie metanu z pok³adów wêgla na przyk³adzie rozwi¹zañ JastrzêbskiejSpó³kiWêglowejS.A.

Kompleksowa interpretacja pomiarów satelitarnych i naziemnych w ocenie zagro eñ na terenach górniczych i pogórniczych

Wstępna analiza danych satelitarnej interferometrii radarowej z południowo-zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

PRZETWARZANIE OBRAZÓW RADAROWYCH TECHNIKĄ PSINSAR RADAR IMAGE PROCESSING USING PERMANENT SCATTERERS TECHNIQUE. Stanisława Porzycka, Andrzej Leśniak

ROZPORZ DZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 11 sierpnia 2000 r. w sprawie przeprowadzania kontroli przez przedsiêbiorstwa energetyczne.

Korzyści wynikające ze wspólnego opracowania. z wynikami uzyskanymi techniką GNSS

Ocena dynamiki osiadania terenu GZW metodą satelitarnej interferometrii radarowej

Techniki korekcyjne wykorzystywane w metodzie kinesiotapingu

DETEKCJA PIONOWYCH PRZEMIESZCZEŃ TERENU NA OBSZARACH GÓRNICZYCH Z WYKORZYSTANIEM SATELITARNEJ INTERFEROMETRII RADAROWEJ TYPU PSINSAR

TEST dla stanowisk robotniczych sprawdzający wiedzę z zakresu bhp

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

Obiekty wodociągowe w Sopocie. Ujęcia wody i stacje uzdatniania

Baza zasobowa wêgli koksowych kopalñ wchodz¹cych w sk³ad Kompanii Wêglowej SA

Załącznik nr 1 do uchwały nr 9/24/III/2012 Zarządu Kopalni Soli Wieliczka S.A. z dnia 13 marca 2012 r.

Strategia rozwoju sieci dróg rowerowych w Łodzi w latach

1. Wstêp AKTYWNOŒÆ SEJSMICZNA GÓROTWORU PODCZAS PROWADZENIA EKSPLOATACJI POK ADÓW T PI CYCH W KWK WESO A. Wies³aw Chy³ek*

Uwarunkowania rozwoju miasta

Ochrona powierzchni ziemi w województwie śląskim. Anna Wrześniak Śląski Wojewódzki Inspektor Ochrony Środowiska

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

Sytuacja na rynkach zbytu wêgla oraz polityka cenowo-kosztowa szans¹ na poprawê efektywnoœci w polskim górnictwie

Historia biura

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

REGULAMIN ZADANIA KONKURENCJI CASE STUDY V OGOLNOPOLSKIEGO KONKURSU BEST EGINEERING COMPETITION 2011

Powszechność nauczania języków obcych w roku szkolnym

Magurski Park Narodowy

GEOLOGIA A ZDROWIE 22 23

Krótka informacja o instytucjonalnej obs³udze rynku pracy

1. Wstêp. 2. Metodyka i zakres badañ WP YW DODATKÓW MODYFIKUJ CYCH NA PODSTAWOWE W AŒCIWOŒCI ZAWIESIN Z POPIO ÓW LOTNYCH Z ELEKTROWNI X

Andrzej LEŚNIAK, Stanisława PORZYCKA Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Budowa bytomskiego odcinka Obwodnicy Północnej Aglomeracji Górnośląskiej Etap II oraz Etap III

ZASTOSOWANIE SATELITARNEJ INTERFEROMETRII RADAROWEJ DO OKRE LENIA AKTYWNO CI OSUWISK OBRZE ENIA KOTLINY S DECKIEJ

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

Akademia Górniczo-Hutnicza. im.stanisława Staszica w Krakowie. Katedra Mechaniki i Wibroakustyki

(wymiar macierzy trójk¹tnej jest równy liczbie elementów na g³ównej przek¹tnej). Z twierdzen 1 > 0. Zatem dla zale noœci

tel/fax lub NIP Regon

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Preliminary analysis of InSAR data from south-west part of Upper Silesian Coal Basin

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

Zastosowanie satelitarnej interferometrii radarowej na terenach eksploatacji rud miedzi w LGOM

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA 1)

Polska-Warszawa: Usługi w zakresie napraw i konserwacji taboru kolejowego 2015/S

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Import wêgla kamiennego do Polski w latach i jego znaczenie dla polskiego rynku zbytu wêgla kamiennego

Tester pilotów 315/433/868 MHz

INFORMACJA DOTYCZĄCA BEZPIECZEŃSTWA I OCHRONY ZDROWIA PLAN BIOZ

FORUM ZWIĄZKÓW ZAWODOWYCH

Sprawozdanie z badań geologicznych

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

4. OCENA JAKOŒCI POWIETRZA W AGLOMERACJI GDAÑSKIEJ

Promocja i identyfikacja wizualna projektów współfinansowanych ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie

Gie³da Papierów Wartoœciowych w Warszawie S.A.

WYZNACZENIE WARTOŚCI PARAMETRÓW TEORII PROGNOZOWANIA WPŁYWÓW W PRZYPADKU EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ PROWADZONEJ W DWÓCH POKŁADACH

Zagro enia dla racjonalnej gospodarki z³o em wynikaj¹ce z lokalizacji szlaków komunikacyjnych w obszarach górniczych kopalñ Kompanii Wêglowej S.A.

Seria 64 - odporne farby naszkliwne na porcelanê, Bone China i Vitreous China

Nawierzchnie z SMA na mostach - za i przeciw

Charakterystyka jakoœciowa zasobów operatywnych i opróbowanie z³ó wêgla kamiennego Kompanii Wêglowej S.A.

PROBLEMATYKA OBLICZEŃ MASOWYCH W NAUKACH O ZIEMI. Satelitarny monitoring środowiska

Ethernet VPN tp. Twój œwiat. Ca³y œwiat.

Opinia geotechniczna, projekt geotechniczny

Sprawiedliwi w filmie

Mirosław CHUDEK, Piotr STRZAŁKOWSKI, Roman ŚCIGAŁA Politechnika Śląska, Gliwice

Teledetekcja z elementami fotogrametrii Wykład VIII

ZNAK MARKI ZASADY STOSOWANIA

UCHWAŁA NR XVI-211/2016 Rady Miejskiej w Lęborku z dnia 1 lutego 2016 r.

Powiatowy Urząd Pracy w Trzebnicy. w powiecie trzebnickim w 2008 roku Absolwenci w powiecie trzebnickim

Rozdzia³ IX ANALIZA ZMIAN CEN PODSTAWOWYCH RÓDE ENERGII W LATACH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLÊDNIENIEM DREWNA OPA OWEGO

PRZYSZŁOŚĆ ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII NA TLE WYZWAŃ ENERGETYCZNYCH POLSKI. Prof. dr hab. inż. Maciej Nowicki

EWOLUCJA TECHNIK INTERFEROMETRII RADAROWEJ-PRZEGLĄD METOD NA PRZYKŁADZIE OPRACOWANIA DANYCH ERS-1/2 SAR

Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. Ćwiczenia (III)

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

ECO RAIN MATA NAWADNIAJ CA

na terenie wiertni gazu ³upkowego za pomoc¹ map rozk³adu poziomu

Krzysztof Brudnik*, Jerzy Przyby³o*, Bogumi³a Winid** ZAWODNIENIE Z O A SOLI WIELICZKA NA PODSTAWIE STANU WYCIEKÓW KOPALNIANYCH***

Formularz Zgłoszeniowy propozycji zadania do Szczecińskiego Budżetu Obywatelskiego na 2016 rok

Harmonogramowanie projektów Zarządzanie czasem

Rys Mo liwe postacie funkcji w metodzie regula falsi

XXXV OLIMPIADA GEOGRAFICZNA Zawody II stopnia pisemne podejście 1 - rozwiązania

Regulamin oferty Taniej z Energą

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST PRACE POMIAROWE.

INŻYNIERÓW I TECHNIK SZY T S

Gaz łupkowy w województwie pomorskim

Zagro enia fizyczne. Zagro enia termiczne. wysoka temperatura ogieñ zimno

Wyższy Urząd Górniczy. Zagrożenie pożarowe w drążonych wyrobiskach kamiennych przecinających pokłady węgla

Mapa umiejętności czytania, interpretacji i posługiwania się mapą Polski.

Transkrypt:

Obserwacja przemieszczeñ pionowych powierzchni terenu wywo³anych eksploatacj¹ wêgla kamiennego za pomoc¹ zobrazowañ interferometrii satelitarnej (pasma CiL)naprzyk³adzie Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego Marek Graniczny 1, Zbigniew Kowalski 1, Maria Przy³ucka 1, Albin Zdanowski 1, Anna Klimkowska 1 Przegl¹d Geologiczny, vol. 62, nr 10/2, 2014 M. Graniczny Z. Kowalski M. Przy³ucka A. Zdanowski A. Klimkowska Observation of the surface subsidence due to coal mining exploitation using satellite interferometric data (bands C and L) in the Upper Silesia Coal Basin. Prz. Geol., 62: 573 578. Abstract.Themining exploitation of hard coal in Upper Silesia has been conducted since XIX century and continues to the present days. Different methods of monitoring subsidence of the earth surface were applied in this area, starting from analysis of topographic maps compiled in different period of time, precise levelling and GPS measurements. Nowadays satellite interferometry seems to be useful and effective tool for these purposes. PS data from ERS and ENVISAT satellites very well illustrate subsidence occurring in the active mining areas where subsidence does not exceed 40 mm /yr. These data correspond very well with subsidence predictive models prepared by mining companies. However, the Upper Silesian Coal Basin (USCB) mining area subsides even up to 600 mm/yr (locally even more). Therefore, it is necessary to apply a different methodology. One of the solutions to this problem could be differential interferograms obtained from L-band SAR images. Combination of C-Band (ERS, Envisat) and L-band (ALOS) shows excellent results. C-band SAR satellites are useful for detecting smaller displacements; in contrary L-band satellites are able to monitor surface deformations in range of several decimetres, being possible to detect progress of mining front Keywords: satellite interferometry, surface deformations, hard coal mining, subsidence, hydrogeology Górnoœl¹skie Zag³êbie Wêglowe (GZW) jest po³o one w po³udniowej Polsce oraz w regionie Ostrawa-Karwina w Republice Czeskiej. Zajmuj¹cy powierzchniê oko³o 7250 km 2 obszar jest g³ównym zag³êbiem wêglowym w Polsce, a tak e jednym z najwiêkszych w Europie. Górny Œl¹sk jest to równie du y obszar metropolitalny, sk³adaj¹cy siê z 37 miast zamieszkanych przez 3 mln ludzi. Prowadzone na szerok¹ skalê podziemne prace górnicze maj¹ ogromny wp³yw na œrodowisko naturalne, reakcjê górotworu oraz zmiany na powierzchni terenu. Wydobycie wêgla kamiennego prowadzone jest tu od ponad 200 lat i przyczynia siê do zmian chemicznych, hydrogeologicznych i mechanicznych. G³ówne zagro enie zwi¹zane jest z osiadaniem powierzchni terenu. Szacuje siê, e oko³o 600 km 2 GZW jest pod wp³ywem procesu osiadania. Obszar charakteryzuje siê licznymi zapadliskami i nieckami o g³êbokoœci powy ej kilkunastu metrów. Zag³êbienia te mog¹ pozostaæ suche lub wype³niæ siê wod¹, tworz¹c zalewiska w zale- noœci od lokalnych warunków hydrogeologicznych. Nierównomierne osiadania powoduj¹ powa ne uszkodzenia obiektów liniowych, takich jak drogi, koleje, ruroci¹gi gazowe i wodne, linie energetyczne i kanalizacja miejska. Zagro eniu podlegaj¹ równie domy, budynki u ytecznoœci publicznej i inne obiekty infrastruktury technicznej. Istniej¹ ró ne metody oceny i pomiaru pionowych przemieszczeñ terenu spowodowanych eksploatacj¹ wêgla. Jako uzupe³nienie pomiarów geodezyjnych, metody te powinny obejmowaæ techniki teledetekcji, takie jak: zdjêcia lotnicze i satelitarne o bardzo wysokiej rozdzielczoœci, skanowanie laserowe (LIDAR) czy interferometria radarowa. W pracy przedstawiono wykorzystanie zobrazowañ radarowych w zakresie widma CiLdoobserwacji pionowych przemieszczeñ terenu na obszarze testowym GZW (ryc. 1). CHARAKTERYSTYKA DANYCH INTERFEROMETRYCZNYCH W niniejszym artykule przedstawiono dwie metody przetwarzania satelitarnych danych interferometrycznych metodê dyferencyjn¹ (DInSAR) oraz metodê permanentnych rozpraszaczy (PSInSAR). Ka da z nich ma swoje zalety i ograniczenia. Obie metody zezwalaj¹ na analizê du ego obszaru, co czyni je konkurencyjnymi w stosunku do tradycyjnych metod geodezyjnych. Nie znaczy to, e metody satelitarne zast¹pi¹ metody klasyczne, ale mog¹ je ograniczyæ i pozwoliæ na lepsze ich zaprojektowanie. Metoda dyferencyjna umo liwia rejestracjê przemieszczeñ 1 Pañstwowy Instytut Geologiczny Pañstwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa; marek.graniczny@ pgi.gov.pl, zbigniew.kowalski@pgi.gov.pl, maria.przylucka@pgi.gov.pl, albin.zdanowski@pgi.gov.pl, anna.klimkowska@pgi.gov.pl. 573

Ryc. 1. Lokalizacja obszaru badañ. Czerwon¹ ramk¹ zaznaczono obszar badañ: wiêkszy, obejmuj¹cy zakres danych PSInSAR z satelitów ERS i Envisat oraz mniejszy z obszarów górniczych kopalni KWK Wujek i KWK Halemba- -Wirek, dla którego przedstawiono szczegó³ow¹ analizê Fig. 1. 1 Localization of study area. Red frame indicates study areas: bigger covering PSInSAR data from ERS and Envisat satellites and smaller covering Wujek and Halemba-Wirek coal mining areas where detailed analysis was made w skali decymetrowej wynikaj¹cej z porównania dwóch scen satelitarnych pozyskanych w ró nym czasie. Zmiany na powierzchni s¹ widoczne w postaci pr¹ ków interferometrycznych. Z kolei w metodzie PSInSAR mamy do czynienia z chmur¹ punktów, tzn. permanent scatterers, wspomnianych ju wczeœniej permanentnych rozpraszaczy. Ka dy z punktów zawiera informacje o wielkoœci przemieszczeñ (mm/rok) zazwyczaj w przedziale kilku lub kilkunastu lat. Bardziej szczegó³owy opis wspomnianych metod mo na odnaleÿæ w literaturze (Carnec i in., 1994; Ferreti i in., 2001; Crosetto i in., 2009). Obie metody mo na z powodzeniem wykorzystaæ do obserwacji przemieszczeñ pionowych na terenach górniczych (Herrera i in., 2007; Huanyin i in., 2011), ale równie s¹ one przydatne do monitoringu wulkanów, trzêsieñ ziemi czy osuwisk. W prezentowanym studium wykorzystano trzy zbiory danych (tab. 1). Dwa przetworzone metod¹ PSInSAR oraz piêæ interefogramów przetworzonych metod¹ DInSAR. Dwa zbiory PSInSAR pozyskano w ramach projektu DORIS (EC F-7/2007 2013, nr 242212). Zosta³y one przetworzone przez w³osk¹ firmê Tele-Rilevamento Europa (TRE). Dane obejmuj¹ 70 scen satelitarnych ERS-1/2 i zarejestrowanych pomiêdzy 17.05.1992 r. a 20.12.2000 r. (71 709 punktów PS) oraz 31 scen satelitarnych ENVISAT zarejestrowanych pomiêdzy 05.03.2003 r. a 29.09.2010 r. (32 341 punktów PS). Analizowane dane PSInSAR charakteryzuj¹ siê œrednim rocznym tempem ruchu (VEL) wzd³u linii wybierania satelity (LOS) od 40,5 do +7,41 mm/ rok. Na obu zestawach danych mo na zaobserwowaæ przemieszczenia powierzchni terenu zwi¹zane z dzia³alnoœci¹ górnicz¹. Najwy sze wartoœci ujemne wskazuj¹ce na osiadanie s¹ zlokalizowane wokó³ g³ównej niecki osiadañ. W obrêbie samej niecki punkty PS nie wystêpuj¹ z uwagi na wystêpuj¹ce tam wiêksze wartoœci osiadañ, przekraczaj¹ce mo - liwoœci ich rejestracji w paœmie C. W studium wykorzystano tak e interferogramy dyferencyjne otrzymane w ramach projektu Terrafirma ESRIN/ Contract nr 17059/03/I-IW. Zosta³y one przetworzone przez szwajcarsk¹ firmê Gamma Remote Sensing (Czarnogórska i in., 2008; Graniczny i in., 2009). W analizie wykorzystano piêæ interferogramów z satelity ALOS-PALSAR obejmuj¹ce nastêpuj¹ce przedzia³y czasowe: 22.02.2007 10.07.2007; 10.07.2007 25.08.2007; 25.08.2007 25.11.2007; 25.11.2007 25.02.2008 oraz 25.02.2008 27.05.2008. INTERPRETACJA DANYCH SAR Interpretacja danych PSInSAR dla pasma Cwrejonie GZW Przetworzone dane SAR poddano analizie porównawczej wykorzystuj¹c modu³ geostatystyczny (geostatistical analyst) w oprogramowaniu ArcGIS. W pierwszym etapie 574

Tab. 1. Zestawienie wykorzystanych zbiorów danych Table 1. A register of used radar databases Satelita Satellite Zakres i d³ugoœæ fali Range and wavelength Rodzaj przetworzenia Processing type Dane GIS GIS data Przedzia³ czasowy Time span ERS1i2 zakres C 5,6 cm C Band, 5.6 cm PSInSAR 71709 punktów PS 71709 PS points 17.05.1992 20.12.2000 Envisat zakres C 5,6 cm C Band, 5.6 cm PSInSAR 32341 punktów PS 32341 PS points 05.03.2003 29.09.2010 ALOS-PALSAR zakres L 23,6 cm L Band, 23.6 cm DInSAR 5 interferogramów ró nicowych 5 differential interferograms 22.02.2007 10.07.2007; 10.07.2007 25.08.2007; 25.08.2007 25.11.2007; 25.11.2007 25.02.2008 oraz (and) 25.02.2008 27.05.2008 zbiory punktów PS zosta³y na³o one na granice obszarów górniczych (ryc. 2 A i B). Wartoœci punktów przedstawione w skali barwnej od czerwonego do niebieskiego odpowiadaj¹ zarejestrowanym prêdkoœciom ruchu terenu. Najsilniejsze, zarejestrowane ruchy wynosz¹ 4 cm/rok i s¹ przedstawione kolorem czerwonym. Mniejsze wartoœci osiadania uwidocznione s¹ kolorem pomarañczowym i ó³tym. Punkty uznane za stabilne mieszcz¹ siê w przedziale od 2 do +2 mm/rok i s¹ przedstawione kolorem zielonym. Niewielkie wypiêtrzenia na obszarach kopalni zamkniêtych przedstawiono kolorem niebieskim. Ogólny obraz przemieszczeñ powierzchni terenu ilustruje osiadanie bêd¹ce wp³ywem aktywnoœci górniczej w centralnej czêœci obszaru badawczego. Wp³ywy z poszczególnych obszarów górniczych zachodz¹ na siebie. Du e pokrycie danymi punktowymi pozwoli³o na wyznaczenie zasiêgu wp³ywu aktywnoœci górniczej. Ka dy z zestawów danych PS zosta³ interpolowany metod¹ Ordinary Kriging. Z powsta³ej powierzchni prêdkoœci ruchów terenu zosta³a zdjêta warstwica o wartoœci 2 mm/rok. Wartoœæ 2 mm/rok jest Ryc. 2. A dane PS z satelity ERS obejmuj¹ce okres 1992 2000 wraz z wyznaczonym na ich podstawie zasiêgiem wp³ywu aktywnoœci górniczej (czerwona linia). B dane PS z satelity Envisat obejmuj¹ce okres 2003 2010 wraz z wyznaczonym na ich podstawie zasiêgiem wp³ywu aktywnoœci górniczej (ciemnobr¹zowa linia). C zasiêgi wp³ywu aktywnoœci górniczej wyznaczone na podstawie danych PSInSAR na tle zasiêgu przewidywanego wp³ywu aktywnoœci górniczej wyznaczony przez Kowalskiego (2011) Fig. 2. A PS data from ERS satellite covering period 1992 2000 presented together with range of mining activity (red line). B PS data from Envisat satellite covering period 200 2010 presented together with range of mining activity (dark brown line). C ranges of mining activity identified on the basis of interferometric data on the background of predicted mining activity ranges determined by Kowalski (2011) 575

ogólnie przyjêt¹ wartoœci¹ graniczn¹ pomiêdzy stabilnymi a niestabilnymi punktami PS pochodz¹cymi z zakresu C (Colesanti & Wasowski, 2006). Na tej podstawie warstwica o wartoœci 2 mm/rok wyznacza granice wp³ywu dzia- ³alnoœci górniczej na deformacje powierzchni terenu. Dla ka dego z zestawu danych ERS i Envisat granica ta zosta³a wyznaczona osobno i przedstawiona w postaci linii odpowiednio czerwonej i ciemno-br¹zowej (ryc. 2 A-C). W drugim etapie otrzymane zasiêgi wp³ywów aktywnoœci górniczej zosta³y porównane z modelem przewidywanych osiadañ (Kowalski A., 2011). Model ten (zakres czasowy 2000 2020) wykonano specjalnie dla obszaru pokrywaj¹cego siê z danymi ERS i Envisat na podstawie aktualnych informacji uzyskanych z kopalñ i przedstawiono w formie dwóch stopni zagro enia (ryc. 2C). Pierwszy stopieñ okreœlony jako ma³y, oznaczony ó³tym kolorem, obejmuje deformacje I kategorii terenu górniczego, gdzie mog¹ wyst¹piæ tylko niewielkie uszkodzenia obiektów infrastruktury budowlano-przemys³owej oraz II kategorii, gdzie wystêpuj¹ce uszkodzenia mo na stosunkowo ³atwo naprawiæ. Dla ma³ego stopnia zagro enia okreœlono obni enia terenu dochodz¹ce do3mwperspektywie 20 lat. Drugi stopnieñ zagro enia, du y, zaznaczony na pomarañczowo, obejmuje deformacje III kategorii terenu górniczego uszkodzenia obiektów wymagaj¹ce prac zabezpieczaj¹cych oraz IV kategorii oznaczaj¹cej powa ne uszkodzenia, a nawet zniszczenia obiektów. Przewidywana wielkoœæ obni eñ wynosi od 3 do 12 m w ci¹gu 20 lat. Analiza danych satelitów ERS i Envisat przeprowadzona metod¹ PSInSAR wykaza³a istnienie osiadañ, które w du ym stopniu pokrywaj¹ siê z zasiêgami niecek wyznaczonych na modelu przewidywanych osiadañ. Zwraca równie uwagê fakt, e zasiêgi osiadañ wyznaczone na starszych danych satelitarnych ERS (1992 2000) s¹ wiêksze ni na nowszych, z satelity Envisat (2003 2010). Mo na to wyt³umaczyæ ogólnym spadkiem wydobycia wêgla kamiennego na obszarze GZW. W 1994 r. wydobywano 134 miliony ton wêgla, podczas gdy w 2010 r. ju tylko 77 milionów ton, co oznacza blisko 50% spadek wydobycia (Karbownik & Turek, 2011). Ponadto na obszarach zamkniêtych kopalñ zarejestrowano nieznaczne, kilkumilimetrowe wypiêtrzanie powierzchni terenu. Na podstawie analizy danych hydrogeologicznych stwierdzono, e podnoszenie terenu jest zwi¹zane z zatapianiem wyrobisk nieczynnych kopalni wodami naturalnymi, zmniejszeniem lub zaniechaniem odwadniania kopalni oraz generalnie zmianami poziomu wód podziemnych. Przetwarzanie danych ERS oraz ENVISAT metod¹ PSInSAR na obszarach aktywnych kopalñ umo liwia obserwacjê osiadañ do wartoœci 40 mm/rok. Wiadomo jednak, e wartoœci osiadañ w obrêbie czynnych kopalñ s¹ du o wiêksze. Dlatego te na obszarze testowym brak jest punktów PS w czêœci centralnej, gdzie prowadzona jest eksploatacja. W takiej sytuacji wskazane jest wykorzystanie pasma L (d³ugoœæ fali 25 cm), zezwalaj¹cego na wyznaczanie wiêkszych osiadañ. Optymalnym rozwi¹zaniem jest na³o enie danych z obu pasm CiL,umo liwiaj¹ce ³¹czn¹ interpretacjê punktów PS i pr¹ ków interferometrycznych. Interpretacja danych dla pasm C i L na terenie Kopani Wêgla Kamiennego Wujek oraz Halemba-Wirek Projekt Kopalni Wujek, wówczas pod nazw¹ Oheim, powsta³ 4 marca 1899 r. W tym samym roku zatwierdzono lokalizacjê i plan budowy kopalni. W 1922 r. nast¹pi³a zmiana nazwy Kopalni Oheim na dzisiejsz¹ Wujek. Kopalnia prowadzi eksploatacjê pok³adów wêgla na poziomach 613 i 680 m. Obecnie eksploatowane s¹ pok³ady: 401, 405, 504 i 510. W wiêkszoœci eksploatacjê prowadzi siê systemem œcianowym z podsadzk¹ hydrauliczn¹. W styczniu 2005 r. do KWK Wujek zosta³a przy³¹czona kopalnia KWK Œl¹sk. Po po³¹czeniu obu kopalni mamy do czynienia z Ruchem Wujek oraz Ruchem Œl¹sk. Ruch Œl¹sk posiada zasoby przemys³owe w pok³adach serii rudzkiej (g³ównie seria 417) oraz w pok³adach warstwy siod³owej (pok³ady 502, 504, 507 i 510). Wydobycie wêgla w obszarze górniczym Œl¹ska prowadzone jest systemem œcianowym z zawa³em stropu. Kopalnia Halemba zosta³a oddana do eksploatacji w lipcu 1957 r. KWK Halemba nale y do spó³ki Kompania Wêglowa S.A. Kopalnia prowadzi eksploatacjê pok³adów wêgla na poziomach 525, 830 i 1030 m. W dniu 1 sierpnia 2007 r. w wyniku po³¹czenia obszarów eksploatacyjnych kopalñ Halemba i Polska Wirek powsta³a KWK Halemba- Wirek. Po³¹czenie kopalñ zosta³o przeprowadzone ze wzglêdu na wyczerpanie siê z³ó z poziomów 636 i 711 m w kopalni Polska-Wirek. W Ruchu Halemba wydobywa siê g³ównie wêgiel z warstw rudzkich, orzeskich i siod³owych. W kopalni stosuje siê œcianowy system eksploatacji z zawa³em lub z podsadzk¹ hydrauliczn¹. Obszar kopalñ pokrywa 5 interferogramów pochodz¹cych z przetworzenia danych satelitarnych ALOS PALSAR. Na interferogramach przeprowadzono analizê osiadañ w okresie pomiêdzy 22.02.2007 a 27.05.2008. Na ich podstawie wyró niono 13 niecek osiadañ. Niecki zosta³y oznaczone numerami w kolorze ó³tym (ryc. 3) i nazwane: 1 K³odnica (Zachód), 2 Stara KuŸnia, 3 K³odnica (Wschód), 4 Koch³owice (Wschód), 5 Koch- ³owice (Zachód), 6 Nowy Wirek, 7 Koch³owice (Po- ³udnie), 8 Czarny Staw, 9 Kokociniec (Pó³noc), 10 Katowicka Ha³da, 11 Park Koœciuszki, Brynów, 12 Brynów, 13 Ligota. Widoczne na kolejnych obrazach deformacje przedstawione s¹ za pomoc¹ skali barwnej, gdzie kolor niebieski oznacza brak deformacji, a kolor seledynowy deformacjê 30 cm, która zasz³a w czasie pomiêdzy rejestracj¹ sceny pocz¹tkowej i sceny koñcowej. Na podstawie interferogramów mo na zauwa yæ tworzenie siê poszczególnych niecek osiadañ i zmiany w intensywnoœci oraz zasiêgu przemieszczeñ pionowych. W szczególnoœci mo na wyró niæ trzy typy zmian zachodz¹cych na powierzchni terenu: 1. Pocz¹tkowa stabilnoœæ terenu i stopniowy wzrost osiadania. Jest to widoczne na obszarach o numerach 5, 9 i 13, gdzie osiadanie zaczyna wystêpowaæ dopiero w listopadzie 2007 r., po czym utrzymuje siê do maja 2008 r. Zmiany takie s¹ charakterystyczne dla pocz¹tkowego okresu tworzenia siê niecki osiadania towarzysz¹cej podziemnej eksploatacji wêgla. 2. Niewielkie przemieszczenia pionowe widoczne na pocz¹tku obrazowanego okresu od lutego 2007 r. i stopniowe 576

Ryc. 3. Interferogramy ró nicowe z danych satelity ALOS-PALSAR zakresu L na obszarach górniczych kopalni KWK Halemba-Wirek oraz KWK Wujek (GIG, 2012). Zarejestrowane przemieszczenia pionowe s¹ przedstawione za pomoc¹ skali barwnej, gdzie kolor niebieski oznacza brak osiadania, kolor ró owy osiadanie 15 cm, a kolor seledynowy osiadanie 30 cm. ó³tymi numerami oznaczono zaobserwowane niecki osiadañ Fig. 3. Differential interferograms interpreted from ALOS-PALSAR satellite (L band) at the Halemba-Wirek and Wujek Coal Mining Areas (Central Mining Institute, 2012). Vertical displacement are presented in color scale, where blue color shows stable areas, pink color subsidence up to 15 cm and aquamarine 30 cm. Yellow numbers indicate observed depression basins Ryc. 4. Obszary górnicze kopalni KWK Halemba-Wirek oraz KWK Wujek (GIG, 2012) wraz z punktami PS z danych satelity Envisat z zakresu C z okresu 2003 2010 na tle interferogramu ró nicowego z danych satelity ALOS-PALSAR z zakresu L z okresu 25.02.2008 27.05.2008. Ciemnobr¹zow¹ lini¹ oznaczono zasiêg wp³ywu aktywnoœci górniczej wyznaczony na podstawie danych PS Fig. 4. Halemba-Wirek and Wujek coal mining areas presented together with PS points interpreted from Envisat (C Band) showing time span 2003 2010 on the background of differential interferograms from ALOS-PALSAR satellite (L band) from the period 25.02.2008 27.05.2008. Range of mining activity determined on the basis of PS points was depicted by dark brown line 577

zmniejszanie siê osiadania a do ca³kowitego jego zaniku. Takie zmiany s¹ widoczne na obszarach 1, 8, 10, 12. Zmiany te s¹ charakterystyczne dla stopniowego zmniejszania siê wp³ywu robót górniczych na powierzchnie terenu po zakoñczeniu eksploatacji pojedynczych œcian. 3. Zmienne natê enie wielkoœci przemieszczeñ pionowych widoczne dla ca³ego okresu monitoringu od lutego 2007 r. do maja 2008 r. widoczne jest na obszarach o numerach 2, 3, 4, 6, 7 oraz 11, co jest charakterystyczne dla obszarów, gdzie prowadzona jest eksploatacja. Na rycinie 4 dla tego samego obszaru przedstawiono interferogram ró nicowy i punkty PS pochodz¹ce z satelity Envisat z okresu 2003 2010. Widaæ wyraÿnie jak wspomniane dane uzupe³niaj¹ siê nawzajem. Dane PS z zakresu C ilustruj¹ zasiêg wp³ywu aktywnoœci górniczej i powolne osiadania na jego granicy, podczas gdy na interferogramach ró nicowych z zakresu L mo na zaobserwowaæ pojedyncze niecki osiadañ, gdzie przemieszczenia pionowe siêgaj¹ kilkudziesiêciu centymetrów w okresie 15 miesiêcy. WNIOSKI 1. Na obszarach czynnych kopalñ interferogramy dyferencyjne pasma L okaza³y siê bardzo przydatne do obserwacji dynamiki rozwoju i zanikania niecek osiadañ i okreœlenia ich wielkoœci. 2. Dane z interferogramów pozwalaj¹ na okreœlenie osiadania w skali decymetrowej w ci¹gu roku, w cyklach 46-, 92- i 138-dniowych. 3. Dane pasma C w postaci punktów PS rejestruj¹ powolne ruchy, gdzie wartoœci przemieszczeñ pionowych nie przekraczaj¹ 4 cm/rok. Dlatego te, zastosowanie danych tego pasma powinno przede wszystkim ograniczaæ siê do otoczenia czynnych kopalñ, b¹dÿ obszarów kopalñ zamkniêtych. 4. Optymalnym rozwi¹zaniem zalecanym do kompleksowego monitoringu obszarów górnicznych na terenie GZW jest ³¹czne zastosowanie danych z dwóch pasm radarowych: CiL. 5. Wyniki przemieszczeñ zarejestrowane metodami interferometrii satelitarnej powinny byæ weryfikowane przez naziemnepomiary geodezyjne (niwelacja precyzyjna) oraz dane z permanentnych stacji GPS. Wskazane jest równie wykorzystanie kopalnianych map wydobycia wêgla oraz danych hydrogeologicznych z Centralnego Zak³adu Odwadniania Kopalñ (CZOK) w odniesieniu do zlikwidowanych kopalñ. LITERATURA CARNEC C., MASSONNET D., VILLAN J.P. & KING C. 1994 Potential Applications of Differential SAR Interferometry for Monitoring the Impact of Underground Mining. Proceedings of the 1st SAR. Interferometry Workshop: 41 45, Tokyo. COLESANTI C. & WASOWSKI J. 2006 Investigating landslides with space-borne Synthetic Aperture Radar (SAR) Interferometry. Eng. Geol., 88: 173 199. CROSETTO M., MONSERRAT O., JUNGNER A. & CRIPPA B. 2009 Persistent Scatterer Interferometry: potential and limits, ISPRS Archives Volume XXXVIII-1-4-7/W5, ISPRS Workshop 2009 High-Resolution Earth Imaging for Geospatial Information, Hannover, Germany. CZARNOGORSKA M., GRANICZNY M., KOWALSKI Z. & WEGMULLER U. 2008 Dynamika zmian powierzchni terenu na Górnym Œl¹sku w okresie 10.07 25.08.2007 r. na podstawie danych interferometrycznych z satelity ALOS. Prz. Geol., 56 (7): 524 527. FERRETI A., PRATI C. & ROCCA F. 2001 Permanent Scatterers in SAR Interferometry, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39: 8 20. G ÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA 2012 Obszary górnicze kopalñ podziemnych oraz p³ytkie eksploatacje rud I wêgla kamiennego w Górnoœl¹skim Zag³êbiu Wêglowym. Wydawnictwo kartograficzne Mapy Œcienne, Beata Piêtka. GRANICZNY M., CZARNOGORSKA M., KOWALSKI Z. & WEGMULLER U. 2009 Using ALOS PALSAR, Envisat ASAR and ERS data for monitoring of subsidence and related ground failures in Upper Silesian Coal Basin, Southern Poland. EGU (European Geosciences Union) General Assembly 2009, Geophysical Research Abstracts, 11, Vienna, Austria. HUANYIN Y., GUANG L., PERSKI Z. & HUADONG G. 2011 Satellite radar reveals land subsidence over coal mines. SPIE Newsroom, doi.101117/2.1201110.003898 :3. HERRERA G.; TOMAS, R., LOPEZ-SANCHEZ J.M., DELGADO J., MALLORQUI J.J., DUQUE S. & MULAS J. 2007 Advanced DIn- SAR analysis on mining areas: La Union case study (Murcia, SE Spain): Eng. Geol., 90: 148 159. KARBOWNIK A. & TUREK M. 2011 Zmiany w górnictwie wêgla kamiennego geneza, przebieg, efekty. Prz. Górn., 66 (7 8): 11 18. KOWALSKI A. 2011 Wstêpna informacja o dzia³alnoœci górniczej i aktywnoœci deformacyjnej terenów górniczych i pogórniczych w obrêbie Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego (materia³ niepublikowany). 578