«За кулисами» История спасения из пещеры в Таиланде

Как ГИС технологии помогли спасательной миссии в Tham Luang Nang Non

По мере того, как мир увлекся проблемой спасения 12 футбольных мальчиков и их тренера из глубины системы tham Luang Nang Non cave в Таиланде, ГИС была применена для понимания и обмена знаниями о пещере. Департамент минеральных ресурсов (DMR) сотрудничал с Esri Thailand Ltd. и ГИС Лтд. создать команду экспертов по картографии и ГИС в центре Geohazard . Эта команда поддерживает миссию спасения путем применения ГИС-технологий для создания пещеры прохождение карт и анализа рельефа и гидрологии местности.

Ожидается, что ДМР, обладающий опытом в области геологии, подготовит карты и данные. К сожалению, в начале этой миссии не было предоставлено квалифицированных данных. Первым шагом был сбор и генерация топографических и геологических данных, интерпретация и извлечение информации о пещерах, а также анализ сечения, топографии и гидрологии пещеры.

DMR тесно сотрудничал с Департаментом природных парков, охраны дикой природы и растений (DNP), Королевским Оросительным Департаментом (RID), Департаментом по предотвращению и смягчению последствий стихийных бедствий, Королевским ВМС Таиланда и другими. К миссии присоединились многие специалисты и спасатели со всего мира.

Сбор Данных

Ранние карты, которыми делились другие в социальных сетях, оказались недостаточно точными, необходимыми для реальной работы. Первая задача группы ГИС и картографирования заключалась в сборе топографических карт, данных цифровых моделей высот высокого разрешения из SRTM и других источников, а также основных ГИС-слоев, включая 2D-форму пещеры. Специалисты по геологии и картографии рассмотрели абсолютную и относительную точность всех топографических данных вместе.

Иллюстрация спасения из пещере в Таиланде 1
GIS & Mapping Workflow в миссии: Сбор и генерация данных, интерпретация и извлечение, анализ и публикация.

При поддержке со стороны Королевского тайского отдела исследований (RTSD) для поиска альтернативных входов были использованы модели ортоимагры высокого разрешения и стереопары с аэрофотоснимков 2007 года. Затем были сгенерированы 2D-карты, карты пещерного сечения и 3D-перспективные виды области, которые были распространены среди многих организаций, участвующих в виде бумажных карт и ссылок на ArcGIS Online.

Детали карты пещеры первоначально пришли из” экспедиции Тайский-Maros 1986 и 1987 » пещерной съемки, которая была проведена французскими геодезистами, однако, карта пещерного сечения с 1987 была изначально отсутствует. Эту информацию перевела команда французских переводчиков-волонтеров с факультета искусств Чулалонгкорнского университета. Д-р Мартин Эллис, автор книги пещерах Таиланда Том 2: Северный Таиланд послал его, и он тоже был переведен.

Затем команда обнаружила, что «Архив данных о пещерах» Британской Ассоциации пещер содержит обзор 2014-2015 с данными в формате SRV. SRV-файлы были преобразованы в 3D-локальную систему координат с использованием GPS-ссылки в значениях X, Y и Z. Затем был создан уровень высот пещеры, и пещера была визуализирована в 3D. Эта карта 3D пещера была распространена и широко используется полевыми группами, в том числе Британской Пещерной съемочной группы, тайского Военно-Морского Флота Seal team и Департамента по предотвращению и смягчению последствий стихийных бедствий персонала.

У команды по поиску погружений была очень сложная задача, чтобы работать в темной и затопленной пещере без гида, работая взад и вперед через пещеру в течение нескольких дней, прежде чем обнаружить захваченных мальчиков. При поддержке доктора Эллиса была найдена карта пещеры 1987 года с поперечными сечениями. Картографическая группа зарегистрировала размеры отверстий поперечного сечения и расстояние между участками на карте.

Иллюстрация спасения из пещере в Таиланде 2
Генерация и сбор топографических данных; Цифровая модель рельефа из SRTM и Таиланда и отдела разработки, геологические слои из DMR и DMC аэрофотоснимков из Королевского тайского Департамента съемки.

«С помощью этой карты водолазы могли эффективно планировать и управлять своей миссией», — сказал Сонгкорн Сиангсубчарт, старший технический консультант, ГИС Компани, Лтд.

Картографическая группа также поддержала спасательную команду, рассчитав объем пещеры, чтобы определить, сколько осталось кислорода. Это стало важным вкладом в операции, когда мальчики были найдены, особенно для секции 29-30, где мальчики и их тренер были в ловушке.

Отвод потока воды

Пещера там Луанг является частью карстовой известняковой горной экосистемы. Когда на горе идет дождь, вода впадает в подземную водоносную систему и вытекает как ручьи и реки. С сильным дождем в этом районе уровень воды в пещере быстро поднялся, что делает безопасное спасение невозможным.

Специалисты по подземным водам бурят и закачивают воду у главного входа. С насосом, работающим весь день и ночь, они поняли, что они не могут идти в ногу с огромным объемом воды, протекающей через горы во время сезона дождей. Группе картографов было поручено создать модель отвода потока, чтобы ограничить поступление воды в пещеру. Используя Arc Hydro, команда работала круглосуточно, чтобы рассчитать бассейн, направление потока воды и накопление воды, используя SRTM DEM и новый DEM, созданный на основе аэрофотосъемки Royal Thai survey.

«Мы должны были рассчитать бассейн, направление потока воды и накопление, используя цифровую модель рельефа, геологические детали и детали о густом лесном покрове, чтобы определить происхождение значительных потоков воды внутри пещеры”, — сказал Chanist Prasertburanakul, старший менеджер по аэрокосмическому картографированию и руководитель группы GIS Company, Ltd. и Эсри Таиланд.

Иллюстрация спасения из пещере в Таиланде 3
Использование ArcGIS для создания поперечного сечения пещеры Tham Luang.

Результаты бассейнового анализа показали, что площадь водосбора Ban Pha Hee south of the cave составляет 4,90 кв. м. км и на севере в Ban Pha Mee это 2.69 кв. километровый. После выполнения модели накопления стока группа обнаружила две точки инфильтрации для каждой из этих зон. Команда морских котиков тайского флота подтвердила этот расчет, сообщив, что бурные потоки входили в пещеру как с севера, так и с юга.

Координаты x, y обеих воронек были направлены в наземные группы для проверки. Наземные группы, в состав которых входили сотрудники ДНП и МПОГ, обследовали происхождение воды и изучили приток и отток.

DMR поручил наземным командам отвлечь поток воды. Наземные команды сначала построили контрольную плотину в Ban Pha Mee, чтобы замедлить поток воды,и использовали очень длинный трубопровод, чтобы отвлечь поток воды на рисовые поля. К 1 июля эта утечка сократила приток с севера более чем на 50 процентов, однако уровень воды в пещере был все еще высоким.

Затем модель Ban Pha Hee была запущена, чтобы отвлечь водный поток на юге. К 4 июля было потрачено до 10 000 кубометров воды. Обнаружены и заглушены дополнительные трещины и воронки, значительно снижен уровень воды внутри пещеры.

Определение мест для бурения

DMR рассмотрел возможность бурения в пещеру, чтобы безопасно извлечь захваченную команду. Топографическая и Геологическая информация была использована для определения наилучшего места для бурения.

Пещера находится примерно в 446 метрах от известняковой и сланцевой горной поверхности. Сечение было создано вдоль пещеры с севера на юг, чтобы оценить расстояние между поверхностью и пещерой.

ArcGIS Pro был использован для расчета 3D расстояний от потенциальных точек бурения до внутренней части пещеры, расчета угла наклона и азимута. Расстояние и угол потенциальных положений были посланы к геологохимическим инженерам для проверять возможность сверлить в каждом положении.

Иллюстрация спасения из пещере в Таиланде 4
Анализ накопления бассейна и стока с помощью ArcHydro.

Специалисты по геологам и ГИС не только подготовили полезные карты, но также создали и интегрировали пространственную информацию, чтобы представить ее группе спасателей и лицам, принимающим решения. 3D-карты были созданы с помощью ArcGIS Pro, чтобы помочь офицерам и наземной группе определить интересные места вокруг пещеры. Когда гидрологические слои накладывались на трехмерную перспективу, это позволяло каждому понять пространственные отношения водной системы.

«Хотя роли геологов и экспертов по ГИС, создавших эти полезные карты для разрешения кризиса, не столь заметны, как те, кто работал в этой области, геологические карты структуры пещеры имели решающее значение для разрешения этого кризиса», — сказал Д-Р Somsak Wathanaprida, директор отдела экологической геологии Департамента минеральных ресурсов Таиланда.

Буровая операция была отменена после того, как команда операции решила извлечь мальчиков и их тренера с помощью подводных команд.

Мониторинг уровня воды и интенсивности осадков

Прогноз дождя показал, что больше дождя упадет. После строительства двух дамб и трубопроводов для Северного и Южного участков пещеры, в пещере постоянно наблюдался уровень осадков и уровень воды.

Данные об интенсивности осадков поступили от четырех дождевых станций, установленных Национальным центром электроники и компьютерных технологий Таиланда (NECTEC). Данные об интенсивности осадков за прошедшую неделю были собраны на веб-сайте Тайландского Института гидро-и Агроинформатики. Метеорологическое Управление предоставило информацию о погоде. Информация об уровне воды была предоставлена командой dmr ground и Чианг Рай Департамент по предупреждению и смягчению последствий стихийных бедствий персонала внутри пещеры.

Иллюстрация спасения из пещере в Таиланде 5
Результаты анализа накопления стока показывают, что водосборный бассейн юга больше, чем Севера. На диаграмме а показан объем накопления стока с юга, превышающий объем стока с севера. На рисунке B показан накопленный поток в Ban Pha Hee.

Уровень воды в пещере контролировался ежечасно наземным персоналом. DMR, GIS и Esri Таиланд использовали ArcGIS для моделирования распределения интенсивности осадков по пещере с помощью idw-обратных алгоритмов веса расстояния. Эта модель, использующая методы пространственной интерполяции для оценки интенсивности осадков над географическим районом, показала, что глубина воды значительно уменьшилась после 4 июля.

Подводя итог, ГИС-технологии помогли собрать и сформировать топографические и геологические данные; интерпретировать и извлечь информацию о пещерах; анализировать поперечное сечение, топографию и гидрологию для определения происхождения воды; проектировать утечку потока воды; контролировать уровень воды и интенсивность осадков; понимать область, используя 3D-визуализацию; и распространять карты для наземной команды.

Иллюстрация спасения из пещере в Таиланде 6
Определить Координату X, Y для проверки места отвода потока. На рисунке а изображен первый источник, найденный в северной части пещеры. На рисунке B изображена вторая позиция, выявленная в южной части пещеры.

«Не только наши инструмент и технология были использованы, но и наш опыт, знания, преданность, решимость и сердце в этой трудной миссии. В тот момент, когда все мальчики были спасены, это было так эмоционально-чудо-момент, когда невозможное становится возможным”, — сказал Chanist.

«Это был прекрасный момент, когда губернатор провинции Чианграй объявил, что все мальчики и их тренер были спасены. Мы верили, что все люди во всем мире были рады узнать, что они были благополучно спасены и вскоре вернулись к своей семье. заявил Сонгкорн.

«В чьей-то жизни возможность работать велика, но возможность напрямую прикоснуться к миру этой работой редка. Спасение футбольной команды диких Кабанов было идеальным матчем для меня и моей организации. Накопленный нами опыт позволил нам накопить большой опыт в решении будущих задач. Мы не знаем, с чем мы столкнемся в будущем, однако, если у нас будет достаточно информации, коллег и друзей, а также применимых инструментов, мы считаем, что все пройдет хорошо.»Комментирует Доктор Сомсак.

Иллюстрация спасения из пещере в Таиланде 7
Определить водный путь водозабора с помощью геологического слоя.

График картирования в спасательной миссии:

  • 23 июня 2018: 12 детей и их тренер оказались в ловушке в пещере из-за подъема воды
  • 24-27 июня 2018: правительство и частные агентства сформировали поисково-спасательный отряд. Многие карты были разосланы неофициально для поисково-спасательной миссии.
  • 27 июня 2018:
    • Компания Esri Thailand and GIS решила присоединиться к поисково-спасательной миссии с Департаментом минеральных ресурсов в офисном центре Geohazard Operation.
    • Поисково-спасательная группа в поле откачала воду из пещеры, но значительного снижения уровня воды не произошло
  • 28 июня 2018:
    • Для пространственного анализа необходимы достоверные топографические данные. Команда создала и собрала все необходимые данные, такие как cave track DEM, SRTM DEM, Orthophoto, Cave Line и т.д. Затем DMR распространил подготовленные карты, такие как 3D-карта, карта горных сечений другим организациям в этой области.
    • Деталь пещеры была переведена из документов французских геодезистов” экспедиция Тай-МАРОС 1986” и «экспедиция Тай-МАРОС 1987». Но детальная карта пещеры 1987 года отсутствовала.
  • 29 июня 2018:
    • Сильные осадки вызвали повышение уровня воды в пещере. Из обновленной ЦМР был проанализирован дренажный бассейн, направление потока воды и накопление стока для определения значительных мест для отвода потока воды. DMR настаивал на полевой команде; DNP, RID и Royal Thai Army, чтобы отвлечь поток воды.
    • Пещеры Таиланда: Том 2: Северный Таиланд Мартин Эллис была переведена и команда нашли пещеру исследования Британские геодезисты в 2014-2015 годах. Затем цифровые данные пещерной съемки французских геодезистов в 1987 году и британских геодезистов в 2014 и 2015 годах были найдены в архиве данных пещерного регистра Британской Пещерной Ассоциации. Есть GPS (X,Y,Z) опорные точки в данных съемки пещеры 2014 и 2015.
    • Дайверы столкнулись с трудностями, чтобы пройти через пещерный проход
  • 30 Июня-1 Июля 2018:
    • Усилия могут быть сделаны для того чтобы понизить уровни воды через диверсию воды и нагнетать воды. В северной части пещеры была построена каменная плотина, а для отвода потока воды был построен 2,4-километровый трубопровод. Эти усилия могли бы сохранить уровень воды в пещере. Но уровень воды в пещере не был снижен.
    • Пропавшая подробная карта пещеры 1987 года была отправлена от Мартина Эллиса. Детальная карта 1987 года содержит поперечные сечения пещерного прохода со шкалой. Эта шкала была географически привязана, чтобы получить реальное измерение мира прохода и расстояние между участками прохода. Эта карта была распространена среди дайв-команды в качестве руководства по планированию и эксплуатации их поисковых миссий.
    • Был прогноз обильных осадков.
  • 2 июля 2018:
    • 12 детей и тренер были найдены на холме Nom Sao в пещере.
    • Уровень воды повышался из-за осадков
    • ДМР настояла на том, чтобы Полевая команда отвлекла воду на южную часть пещеры
  • 3-4 июля 2018:
    • Полевая группа направила поток на строительство еще более каменных дамб и 1,2 км трубопровода вверх по течению в южной части пещеры. Исходя из почасовых показателей уровня воды в пещере, глубина воды постепенно значительно уменьшалась.
    • За уровнем воды в пещере и количеством осадков пристально следили.
    • Уровень кислорода в пещере значительно снизился.
  • 5-8 июля 2018:
    • Поддержал сверля вариант спасения путем анализировать для зоны поверхности низкого наклона (< 25 градусов) и высчитывать расстояние вектора между выбранной областью и холмом Nom Sao
    • Мониторинг уровня воды и интенсивности осадков.
  • 9 июля 2018:
    • Первая группа, включая четверых детей, была спасена.
    • Мониторинг уровня воды и интенсивности осадков в первый день спасательной миссии.
  • 10 июля 2018:
    • Спасли вторую группу из четырех детей.
    • Мониторинг уровня воды и интенсивности осадков на второй день спасательной миссии.
  • 11 июля 2018:
    • Третью группу, в которую вошли 4 ребенка и их тренер, спасли.
    • Мониторинг уровня воды и интенсивности осадков на третий день спасательной миссии.
    • Миссия Выполнена.

Источник: GIS

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.