Metróépítés Budapesten: mennyit süllyed a felszín?

A címben feltett kérdés megválaszolásához hasznos és fontos, hogy helyszíni méréseket végezzenek. De az eredményt nem csak így, hanem radaros távérzékelő műholdakkal is meg lehet állapítani és ellenőrizni.

A cikkünkben bemutatott esettanulmányt a német TerraSAR-X műhold adatai alapján idén készítették a potsdami Infoterra GmbH és az Astrium GEO-Information Services munkatársai. Ehhez az X-sávú radaros távérzékelő mesterséges hold összesen 43 időpontban végzett méréseit dolgozták fel, a legkorszerűbb állandó szórópontú apertúraszintézises műholdradar-interferometria (PSI) technika alkalmazásával. A radarfelvételek 2008. október 24. és 2010. április 16. között, különböző időpontokban készültek Budapestről, tehát kevesebb mint két év időintervallumot fognak át. Az eljárás pontossága mégis lehetővé teszi, hogy akár 1 cm/évnél is kisebb sebességű süllyedéseket mutassanak ki vele.

Az infrastrukturális beruházások, a föld kitermelése, a felszín alatti munkálatok hatással lehetnek a felszín magasságára is. A süllyedések jellemzően lassú lefolyásúak, időben és térben nem feltétlenül egyenletesek. Bármilyen kicsi legyen is a sebesség, elegendően hosszú idő után előfordulhat, hogy a süllyedés például az épületekben károkat okoz, vagy szélsőséges esetben, közvetve akár emberéleteket is veszélyeztethet. A sűrűn lakott területeken, nagyvárosokban folyó föld alatti építkezések műszaki szempontból igen összetettek. Ilyen a budapesti 4-es számú metróvonal építése is, ami állomásépítésekkel 2006-ban, alagútfúrással 2007-ben kezdődött. A 10 állomással készülő első vonalszakasz a Kelenföldi pályaudvartól a Keleti pályaudvarig áthalad szinte az egész városközpont alatt. A beruházás befejezését jelenleg 2014-re ígérik.

A radarméréseket végző TerraSAR-X műhold a Föld körül, kb. 500 km magasságban keringve. (Fantáziakép: EADS Astrium)

A PSI technika alapelve, hogy az űrből a Földre küldött, majd onnan egyes felületekről visszaverődő (szóródó), és a műhold által felfogott radarjelek fázisát határozza meg az idő függvényében. Ezzel az adott felszíndarabok (például épületek sarkai, a városon belül egyéb mesterséges felszínek) közvetlen műholdirányú mozgásáról lehet információt szerezni. (A jelen esetben a műhold látóiránya a függőlegessel kb. 44°-os szöget zárt be.) Ebből magassági irányú sebességet számolva adódhat a cm/év alatti pontosságú süllyedés- vagy emelkedés-meghatározás, akár úgy, hogy az esetleges vízszintes mozgást elhanyagolják, vagy egy másik lehetséges műholdlátóirányból is dolgoznak fel hasonló radarméréseket.

Budapest – rengeteg színes ponttal. A háttérben levő SPOT-5 műholdképre rajzolt pontok mind egy-egy radaros földi szórópontnak felelnek meg, amelyeknek a sebességét a TerraSAR-X adataiból műholdradaros (PSI) technikával meghatározták. Zöld szín jelzi a lényegében mozdulatlan pontokat. A sárga és piros színek akár 8 mm/év műholdirányú távolságnövekedést mutatnak az eltelt közel két év alatt. A képen 4-es metró vonalát is feltüntették, bár az a felszínsüllyedési adatok alapján is egész jól kirajzolódik, egy sárgáspiros csík formájában. (Kép és feldolgozás: Infoterra GmbH / Astrium GEO-Information Services; a kép nagyobb felbontásban itt elérhető.)

A 2008-2010 közötti budapesti eredmények azt mutatják, hogy műholdirányban helyenként akár évente közel 1 cm-es elmozdulás (süllyedés) tapasztalható az épülő 4-es metróvonal mentén, különösen a készülő állomások környezetében.

A kép egy kinagyított részén a Szent Gellért téri állomás és környezete látható, az alsó grafikonon pedig egy kiválasztott szórópont helyzete az idő függvényében, mind a 43 mérési időpontban, egyenként kb. 2 mm-es hibával. A süllyedés még ilyen rövid idő alatt sem volt egyenletes, a színskála tehát csak az átlagsebességet tudja visszaadni. A „nyugalmasabb” időszak az építkezés szüneteltetésének idejére tehető. (Kép és feldolgozás: Infoterra GmbH / Astrium GEO-Information Services; a kép nagyobb felbontásban itt elérhető.)

Korábban mi is beszámoltunk róla (ld. a lap alján), hogy hasonló technikával, az ESA ERS és Envisat műholdjainak adataiból elkészült Budapest épületszintű felszínmozgási térképe, egy lényegesen hosszabb, 1995 és 2006 közötti időszakra. A munkát a Földmérési és Távérzékelési Intézet (FÖMI) Kozmikus Geodéziai Obszervatóriuma az EU/ESA GMES Terrafirma projekt partnereként végezte. Mivel az a térkép a metróépítést közvetlenül megelőző időben készült, alkalmas annak ellenőrzésére, hogy az építkezés idején vagy utána kimutatott mozgások vajon korábban is megvoltak-e, vagy tényleg a metróépítés következtében keletkeztek.

Kapcsolódó cikkek:
PS-InSAR technika és Budapest mozgástérképe
Egy nap - két műholdindítás
A globális terepmodell felé – új német radaros műhold
Időutazás a vörösiszap-tározónál
Évek óta süllyedt az ajkai vörösiszap-tározó gátja
Műholdradaros vizsgálatok: létezik ilyen? (1. rész)
Műholdradaros vizsgálatok: létezik ilyen? (2. rész)
Műholdradaros vizsgálatok: létezik ilyen? (3. rész)

Kapcsolódó linkek:
4-es metró (Wikipédia)
A budapesti metróépítés okozta felszínsüllyedés (2008-2010)