Создание геодинамической сети города Москвы

Целью проекта являлось создание спутниковой геодинамической сети города Москвы, предназначенной для отслеживания деформационных процессов земной поверхности. Работы были выполнены специалистами НПЦ «Геодинамика» МИИГАиК в рамках Комплексной программы «Безопасность Москвы».

Заказчик: Правительство города Москвы
Оборудование и технологии:
  • Спутниковые приёмники Wild GPS System 200, Wild GPS System 300 (Leica Geosystems, Швейцария);
  • программное обеспечение WinGIS (PROGIS, Австрия), ArcInfo (ESRI, США);
  • пакеты профессиональных программ МИИГАиК
Сроки реализации проекта: 1996 — 2001 гг.

Среди многообразия методов изучения состояния геологической среды особое место занимают геодезические методы. Они дают возможность не только количественно, но и качественно оценивать деформации земной поверхности и расположенных на ней зданий и сооружений. Современные подходы, основанные на применении спутниковых технологий, позволяют вести геодезический мониторинг практически непрерывно и в любых физико-географических условиях; при этом деформации отслеживаются на миллиметровом уровне точности.

Ситуация

Вероятность возникновения деформаций земной поверхности для крупных мегаполисов, каковым является Москва, достаточно велика. Деформации могут быть вызваны как техногенными, так и вполне естественными факторами: давлением на грунт зданий и сооружений (на территории столицы находится порядка 40 тысяч жилых зданий и 3 тысяч промышленных объектов), масштабным многоэтажным строительством, интенсивным освоением подземного пространства (прокладка тоннелей, линий метро, коммуникаций и т. п.), нарастанием транспортных потоков, изменением уровня грунтовых вод и пр.

В этих условиях проведение геодинамического мониторинга весьма актуально, ведь деформации земной поверхности были и остаются причинами возможных обрушений объектов городской и хозяйственной застройки и представляют собой серьёзную опасность для жизнедеятельности населения и окружающей среды.

Решение

К работам по созданию геодинамической сети города Москвы были привлечены ведущие специалисты России в области геодезии, геологии и геофизики — сотрудники Московского государственного университета геодезии и картографии (НПЦ «Геодинамика») и Института физики Земли РАН. Построению сети предшествовали детальные геологические и геоморфологические исследования, позволившие идентифицировать зоны трещиноватости и флексурно-разрывные зоны.

Геодинамическая сеть города Москвы охватывает площадь свыше 2 тысяч квадратных километров и включает 40 пунктов. Для выявления активности отдельных участков геологической среды пункты сети отнесены к определённым структурным зонам. В сеть включён и ряд пунктов, удалённых от зон активного техногенного воздействия на среду — на расстояние, позволяющее считать положение данных пунктов стабильным. Подобный подход позволил более объективно оценить значения возникающих деформаций.

При построении сети особое внимание было уделено центральной части города, подверженной повышенным антропогенным воздействиям: здесь была увеличена плотность сети, более тщательно произведён выбор мест заложения пунктов.

Высокая потенциальная точность современных спутниковых методов координатных определений создаёт все предпосылки для организации эффективного геодинамического мониторинга. Вместе с тем, в целях получения уровня точности, необходимого для геодинамических сетей, были предусмотрены двукратные наблюдения, увеличена продолжительность сеансов наблюдений. С максимальной тщательностью осуществлялась центрировка аппаратуры, устанавливаемой на пунктах. Кроме того, была усовершенствована методика обработки данных, позволившая разделить показатели, характеризующие смещения пунктов, вызванные геологическими факторами и ошибками измерений.

По завершении полевых работ каждого цикла наблюдений производилась обработка данных, позволяющая судить о смещениях пунктов сети — в горизонтальной плоскости и по вертикали.

Первое время (1996 — 1998 гг.) наблюдения на пунктах геодинамической сети города Москвы выполнялись два раза в год, а начиная с 1999 года — один раз. Как показали результаты наблюдений, выбранная периодичность вполне достаточна для геодинамической оценки деформационных процессов, имеющих место в данном регионе.

Схема спутниковой геодинамической сети города Москвы



Высотные смещения пунктов геодинамической сети Москвы в центре города

На основе результатов измерений были построены схемы плановых и высотных деформаций. Анализ деформационных процессов позволил судить о наличии как трендовых деформаций, так и сезонных (имеющих циклический характер) вертикальных изменений уровня земной поверхности.

Опыт, полученный специалистами НПЦ «Геодинамика» при создании геодинамической сети города Москвы, впоследствии был многократно использован в ряде других городов России и зарубежья.