Автоматизированное картографирование разрывных нарушений в районе перешейка Поясок (Сахалин) по данным дистанционного зондирования

DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-346-360

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

В.А. Мелкий

Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук, лаборатория вулканологии и вулканоопасности,
ул. Науки, д. 1Б, Южно-Сахалинск, Россия, 693022,
E-mail: vamelkiy@mail.ru

О.В. Купцова

Сахалинский государственный университет, Технический нефтегазовый институт,
ул. Пограничная, д. 2, Южно-Сахалинск, Россия, 630023,
E-mail: Korsuncevaolesy@gmail.com

А.А. Верхотуров

Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук, Центр коллективного пользования,
ул. Науки, д. 1Б, Южно-Сахалинск, Россия, 693022,
E-mail: ussr-91@mail.ru

Аннотация

Автоматизированное картографирование нарушений сплошности земной коры позволяет оперативно выявлять участки развития опасных геологических процессов, и определить меры, которые следует предпринять для организации безопасной эксплуатации протяженных линейных сооружений (автомобильных и железных дорог, трубопроводов, линий электропередач), пролегающих через территории со сложными природными условиями. Основным триггерным механизмом, вызывающим активизацию опасных геологических процессов, являются смещения в зонах активных разрывных нарушений в земной коре. Мониторинг состояния разломных зон и своевременное выявление проявлений опасных процессов — актуальные задачи обеспечения устойчивого развития региональной инфраструктуры. В качестве объекта исследования был выбран район перешейка Поясок (о. Сахалин), по территории которого проходят автомобильная и железная дороги, линии электропередач, а по побережью перешейка проложен магистральный трубопровод проекта «Сахалин-2». Для выявления разрывных нарушений исследуемой территории производился линеаментный анализ спутниковых снимков и данных SRTM с помощью программного комплекса LEFA методом бинарно-морфологической эрозии для детектирования границ, а также отбор протяженных линий посредством выполнения операций по математическим алгоритмам Кэнни с последующими преобразованиями Хафа. Полученные промежуточные данные обрабатывались при помощи инструментария программного комплекса QGIS и позволили составить карту дизъюнктивных нарушений для изучаемой местности. Линеаментный анализ позволил выделить разломы, ограничивающие блоковую мегаструктуру перешейка Поясок с севера и юга. Седловина перешейка Поясок разделяет крупные Центрально-Сахалинский и Южно-Сахалинский сегменты Хоккайдо-Сахалинской системы островных поднятий. Непосредственно к седловине примыкают структуры Центрально-Камышового и Южно-Камышового блоковых мегаподнятий (3 порядка) в Западно-Сахалинских горах. Южная часть Центрально-Камышового мегаподнятия представлена серией поднятий, разделенных узкими впадинами, ограниченными разломами. Количество поднятий увеличивается с удалением к северу от перешейка Поясок. Северная часть Южно-Камышового мегаподнятия разделена разломами северо-восточного простирания на клавишные блоковые структуры. Полученные данные пригодны для выполнения детального сейсморайонирования.

Ключ. слова

дистанционное зондирование, геоинформационное картографирование, опасные геологические процессы, разломы

Список литературы

  1. Аковецкий В.Г., Афанасьев А.В., Ильченко А.А. Аэрокосмический мониторинг в задачах оценки геоэкологических рисков аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. Вычислительные технологии, 2021. Т. 26. № 1. С. 72–85. DOI: 10.25743/ICT.2021.26.1.006.
  2. Барталев С.А., Егоров В.А., Жарко В.О., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Хвостиков С.А. Состояние и перспективы развития методов спутникового картографирования растительного покрова России. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2015. № 12 (5). С. 203–221.
  3. Бачманов Д.М., Кожурин А.И., Трифонов В.Г. База данных активных разломов Евразии. Геодинамика и тектонофизика, 2017. Т. 8. № 4. C. 711–736.
  4. Бондур В.Г., Зверев А.Т. Космический метод прогноза землетрясений на основе анализа динамики систем линеаментов. Исследования Земли из космоса, 2005. № 3. С. 37–52.
  5. Братков В.В., Воробьев В.А., Мелкий В.А., Верхотуров А.А. Картографирование динамики растительных сообществ северной части бореальных лесов острова Сахалин на основе данных дистанционного зондирования Земли. Мониторинг. Наука и технологии, 2020. № 3 (45). С. 6–13. DOI: 10.25714/MNT.2020.45.001.
  6. Веселов О.В., Грецкая Е.В., Ильев А.Я., Кононов В.Э., Кочергин Е.В., Патрикеев В.Н., Семакин В.П., Сеначин В.Н., Агеев В.Н., Васюк И.Б., Волгин П.Ф., Злобина Л.М., Жигулев В.В., Корнев О.С., Кочергин А.В., Куделькин В.В. Тектоническое районирование и углеводородный потенциал Охотского моря. М.: Наука, 2006. 130 с.
  7. Воейкова О.А., Несмеянов С.А., Серебрякова Л.И. Неотектоника и активные разрывы Сахалина. М.: Наука, 2007. 185 с.
  8. Долгополов Д.В., Мелкий В.А., Баборыкин М.Ю. Применение технологий дистанционного зондирования Земли для обеспечения геотехнического мониторинга и картографирования на трубопроводном транспорте. Региональные геосистемы, 2022. Т. 46. № 3. С. 339–355. DOI: 10.52575/2712-7443-2022-46-3-339-355.
  9. Зверев А.Т., Малинников В.А., Ареллано-Баеса А. Изучение динамики линеаментов, вызванных землетрясениями в Южной Америке, с применением линеаментного анализа данных спутника ASTER (TERRA). Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, 2005. № 5. С. 56–65.
  10. Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: монография. Новосибирск: Сибирская гос. геодез. акад. (СГГА), 2004. 259 с.
  11. Кравцова В.И. Возможности сравнения разновременных снимков различного разрешения при исследованиях динамики северных дельт. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M.: Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27. Ч. 1. С. 277–291. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-1-27-277-291.
  12. Кудрина М.А. Использование преобразования Хафа для обнаружения прямых линий и окружностей на изображении. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2014. Т. 16. № 4 (2). С. 476–478.
  13. Купцова О.В., Верхотуров А.А., Мелкий В.А. Картографирование разломов на территории Cеверо-Cахалинской равнины по данным дистанционного зондирования земли. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M.: Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27. Ч. 1. С. 317–329. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-1-27-317-329.
  14. Ломтев В.Л., Жердева О.А. К сейсмотектонике Сахалина: новые подходы. Геология и полезные ископаемые Мирового океана, 2015. № 3. С. 56–68.
  15. Малинников В.А., Алтынов А.Е., Попов СМ., Стеценко А.Ф. Мониторинг природной среды аэрокосмическими средствами. М.: МИИГАиК, 2009. 140 с.
  16. Мелкий В.А., Тикунова И.Н., Еремченко Е.Н., Черешня О.Ю., Хиромичи Фукуи, Марта С., Тахджана Я. Геоинформационная поддержка принятия решений по использованию энергетических ресурсов Сахалина. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M.: Географический факультет МГУ, 2017. Т. 23. Ч. 3. С. 132–143. DOI: 10.24057/2414-9179-2017-3-23-132-143.
  17. Рождественский В.С. Роль сдвигов в формировании структуры о. Сахалин. Геотектоника, 1982. № 4. С. 99–111.
  18. Романюк В.А., Пищальник В.М., Зарубина Д.В. Анализ вариаций ледовитости Oхотского моря на основе авиационных и спутниковых наблюдений. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M.: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28. Ч. 1. С. 5–34. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-1-28-441-449.
  19. Савиных В.П., Малинников В.А., Учаев Д.В., Учаев Дм.В. Автоматизированная технология дешифрирования и анализа линейных и кольцевых структур на космических изображениях. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, 2012. № 6. С. 53–65.
  20. Сергеев К.Ф. О тектонической природе поднятия Западно-Сахалинских гор. Тихоокеанская геология, 1982. № 1. С. 75–83.
  21. Стрельцов М.И., Кожурин А.И. Активные разломы и катастрофические землетрясения Сахалина (Апреловский активный разлом, результаты тренчинга). Южно-Сахалинск: Институт морской геологии и геофизики Сахалинского научного центра ДВО РАН, 2002. 4 с.
  22. Уломов В.И. Оценка сейсмической опасности и актуализация инженерных решений. Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, 2008. № 3. С. 16–21.
  23. Уломов В.И., Шумилина Л.С. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации — ОСР-97. Масштаб 1:8 000 000. Объяснительная записка и список городов и населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных районах. М.: ОИФЗ РАН, 1999. 57 с.
  24. Харахинов В.В., Гальцев-Безюк С.Д., Терещенков А.А. Разломы Сахалина. Тихоокеанская геология, 1984. № 2. С. 77–86.
  25. Шевырев С.Л. Программа LEFA: автоматизированный структурный анализ космической основы в среде Matlab. Успехи современного естествознания, 2018. № 10. С. 138–143.
  26. Ballard D.H. Generalizing the Hough transform to detect arbitrary shapes. Pattern Recoqnition, 1981. V. 13. No. 2. P. 111–122.
  27. Canny J.F. A computational approach to edge detection. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1986. V. 8. P. 679–698.
  28. Hiromichi F., Man D.C., Phan A. Digital Earth: A platform for the SDGs and green transformation at the global and local level, employing essential SDGs variables. Big Earth Data, 2021. V. 5. No. 4. P. 476–496. DOI: 10.1080/20964471.2021.1948677.
  29. Kuptsova O.V., Melkiy V.A., Verkhoturov A.A. Identification of disjunctive dislocations as one of the parameters for estimating a territory seismicity of North Sakhalin. 4th GeoProNH. IOP Conference Series: Earth and environmental Science, 2021. V. 946. Id. 012003. DOI: 10.1088/1755-1315/946/1/012003.
  30. Mercante E., Antunes J.F.G. Simulation of a gas pipeline pathway integrating remote sensing data and geographic information systems. Acta Scientiarum. Technology, 2010. V. 32. No. 2. P. 171–178.
  31. Xue L.-Y., Pan J.-J. Edge detection combining wavelet transform and Canny operator based on fusion rules. IEEE. 2009 International Conference on Wavelet Analysis and Pattern Recognition, 2009. P. 324–328. DOI: 10.1109/ICWAPR.2009.5207422.

Для цитирования: Мелкий В.А., Купцова О.В., Верхотуров А.А. Автоматизированное картографирование разрывных нарушений в районе перешейка Поясок (Сахалин) по данным дистанционного зондирования. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2023. Т. 29. Ч. 1. С. 346–360 DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-346-360

For citation: Melkiy V.A., Kuptsova O.V., Verkhoturov A.A. Automated mapping of faults in the area of Poyasok Isthmus (Sakhalin) by remote sensing data. InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2023. V. 29. Part 1. P. 346–360. DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-346-360 (in Russian)