АННОТАЦИЯ дисертационной работы на соискание учёной

АННОТАЦИЯ
дисертационной работы на соискание учёной степени доктора
философии PhD по специальности 6D071100 – Геодезия.
Кайранбаева Айнур Бериккалиевна
«ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ТЕРРИТОРИИ
СЕВЕРНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ»
Представляемая диссертационная работа посвящена исследованию возможностей применения современных геопространственных технологий при
изучении геодинамических процессов с использованием математического моделирования напряженно-деформированного состояния участков земной коры, на
основе баз данных, сформированных по результатам геодезического мониторинга сейсмоопасных районов Северного Тянь-Шаня.
Актуальность работы. В сейсмически опасных районах особую актуальность и значимость приобретают высокоточные космические технологии геодезического мониторинга, осуществляемые посредством Глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) при исследованиях геодинамических процессов, протекающих в верхней части земной коры, и имеющих как естественную, так и техногенную природу. Интерес к исследованиям современных движений и деформаций во многом обусловлен тем, что безопасная жизнедеятельность человека возможна только при наличии целостной картины о происходящих в недрах Земли и на ее поверхности процессах. Наблюдение за этими процессами, с использованием инновационных геоинформационных технологий,
методов геодезического мониторинга геодинамических процессов в земной коре, основанных на применении ГНСС (GNSS)-технологий и интерферометрических методов обработки, данных радиолокационного дистанционного зондирования Земли, а также методов математического моделирования геомеханических процессов в земной коре в комплексе дают возможность получить полную
картину напряженно-деформированного состояния земной коры.
Изучение в комплексе геодезических и геомеханических параметров состояния земной коры актуально в связи с решением задачи оценки устойчивости земной коры при землетрясении. Объективная оценка напряженнодеформированного состояния земной коры зависит от влияния многих факторов статического и динамического характера и позволяет выявить места, где
проявление сильной сейсмичности наиболее вероятно. Объемное геомеханическое моделирование, осуществляемое по результатам высокоточного геодезического мониторинга, уточняет степень сейсмической опасности региона и может служить основой для детализации карты сейсмического районирования регионов Казахстана.
Наибольшая сейсмичность сосредоточена в Северном Тянь-Шане, где
только за последние 150 лет наблюдалась серия разрушительных землетрясений с интенсивностью 8-9 баллов и выше.
Параметры напряженно деформированного состояния (НДС) земной коры
являются одним из основных составляющих показателей, наряду с данными
высокоточного геодезического мониторинга, при построении карты прогноза
сейсмической опасности. Для формирования баз данных параметров напряженно деформированного состояния (НДС) необходимы такие элементы, как рельеф и поверхность Мохоровичича (Мохо), тектонические разломы, поля силы
тяжести, скорость движение тектонических плит. Большая часть этих геоданных может быть получена геодезическими методами мониторинга посредством
систем ГНСС и ДЗЗ космического базирования, и представлена в цифровом виде посредством ГИС-технологий. Используя полученные базы цифровых пространственных и тематических данных можно построить компьютерную модель, характеризующую сейсмическое состояние земной коры.
Работа выполнена в рамках бюджетной программы 002 «Прикладные научные исследования в области космической деятельности» по проекту «Разработать методы оценки геомеханического состояния земной коры кризисных
территорий с использованием математического моделирования и спутниковых
технологий»;
Объект исследований. Геодинамические процессы в земной коре сейсмоопасных регионов Казахстана.
Цель работы. Разработка методики компьютерного моделирования геодинамических процессов, происходящих в земной коре, на основе баз данных
геодезического мониторинга с применением геоинформационных технологий.
Методы исследований: В основу исследований положен комплексный
подход, включающий в себя аналитический и экспериментальный методы:
− анализ технологий, используемых для решения поставленных целей и
задач в области геодинамики;
− сбор и анализ тематических параметров, характеризующих сейсмическое состояние участков земной коры;
− проведение геодезического мониторинга посредством ГНССтехнологий;
− компьютерное моделирование геодинамических процессов на основе
баз тематических и пространственных данных.
Результаты работы:
1) Сформирована база тематических данных, характеризующих сейсмическое состояние участков земной коры: анализ методов оценки НДС участков
земной коры; обработаны первичные данные геолого-геофизических, сейсмологических данных для оценки напряженно-деформированного состояния земной коры;
2) Сформирована база пространственных данных геодезического мониторинга посредством программных пакетов GAMIT и GLOBK; сформирован
обновленный каталог первичных GNSS-измерений за период 2000-2012 гг с
глобальных (32 станции GNSS) и локальных (10 станций GNSS) сетей изучаемого региона;
3) Получены трехмерные распределения параметров напряженно деформированного состояния (НДС) различных масштабов, в зависимости от рельефа, геотектоники, геомеханических свойств горных пород, геодинамических
процессов; проведено численное моделирование напряженно деформированного состояния (НДС) земной коры изучаемого региона, с учетом полученных по
результатам геодезического мониторинга современных движений земной поверхности;
4) Разработана методика и программное обеспечение для компьютерного
моделирования геодинамических процессов, происходящих в земной коре, на
основе баз тематических данных и данных геодезического мониторинга, с применением геоинформационных технологий, позволяющее выявлять и оценивать
сейсмически активные зоны путем построения карт районирования по данным
геомеханического моделирования, а также карт скоростей и градиентов скоростей современных движений земной поверхности изучаемого региона.
Научная новизна работы заключается в комплексном использовании геолого-геофизических, сейсмологических, GNSS-данных для оценки напряженнодеформированного состояния земной коры сейсмически опасных районов юговосточного Казахстана и разработке программно-математического обеспечения
выявления критических зон геодинамически активных территорий, которое позволило оценить сейсмичность земной коры по ее геомеханическим условиям.
Основные
конструктивные,
технологические
и
техникоэксплуатационные характеристики. Современные программно-аппаратные
комплексы высокоточного геодезического мониторинга посредством GNSSтехнологий:GAMIT и GLOBK; программные продукты геоинформационных
технологий: ArcGIS, программы сеточного 3D-моделирования, OpenFOAM,
OpenCFD, FLAC3D, OpenDX, ParaView, программно-математическое обеспечение выявления критических зон сейсмоопасных регионов.
Степень внедрения. Результаты работы непосредственно используются
для ведения геодинамического мониторинга, определения напряженно
деформированного состояния (НДС) земной коры в регионах Юго-восточного
Казахстана.
Область применения: геодезия, геомеханика, геодинамика, геофизика,
сейсмология.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и обсуждались на следующих совещаниях и конференциях:
1. SGEM Multidisciplinary Scientific Conferences (Болгария, Албена, 2013г.)
2. Международный конгрес ISM (Германия, Аахен, 2013г.)
3. IX Международная научно-практическая конференция (Чехия, Прага,
2013г.)
4. Международная научно-практическая конференция "Стратегия развития
горно-металлургического комплекса Казахстана" (Алматы, 2013г.)
5. VI международная молодежная конференция «Современная техника и
технологии в научных исследованиях» (Кыргызстан, Бишкек, 2014г.)
6. На научно-техническом совете ДТОО «Институт ионосферы» АО «Национальный центр космических исследований и технологий» Национального
космического агентства Республики Казахстан.
Публикации. Основные научные результаты опубликованы в 8 статьях, 3
из них в научных изданиях, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере
образования и науки МОН РК, 1 – в журнале, входящем в базу Scopus, 4 – в материалах международных научных конференций.