АО «ПРИН» Как сеть базовых станций PrinNet помогает ученым исследовать литосферу

Как сеть базовых станций PrinNet помогает ученым исследовать литосферу

# PrinNet

Новости и обновления

03.10.2025

Студент УрФу Данил Листвин и его научный руководитель д.ф.-м.н. Э.Д. Кузнецов исследуют движение литосферных блоков в районе Урала. Их работа может помочь в дальнейшем предупредить потенциальные проблемы, связанные с движением коры, при разработке ископаемых, а также предсказать землетрясения и другие глобальные катаклизмы. Мы предоставили Данилу доступ к сети PrinNet. Данные о координатах десяти базовых станций PrinNet в Уральском регионе, которые Данил собрал за пять лет, легли в основу исследования литосферы.

Данил Листвин – студент 4 курса Уральского федерального университета имени Б.Н. Ельцина (УрФу). Он исследует движение литосферных плит на Урале под руководством Эдуарда Дмитриевича Кузнецова, доктора физико-математических наук, заведующего кафедрой астрономии, геодезии, экологии и мониторинга окружающей среды.

Для научной работы Данилу нужны координаты базовых станций ГНСС в исследуемом регионе за несколько лет. Он выбрал сеть PrinNet, располагающую самой плотной системой базовых станций как на Урале, так и в других российских регионах. Компания ПРИН предоставила Данилу возможность скачивать статические измерения для научных задач с любых станций сети, что позволило ему определить координаты и скорости движения десяти ГНСС-станций за 2020-2025 годы, а позже – собирать данные с тридцати шести станций Уральского региона.

Результаты исследований Данила и его руководителя опубликованы в одной статье и в материалах девяти конференций, в том числе международных – в Швейцарии и во Франции. Готовится статья в международный журнал Journal of Geodesy. Но, самое главное, проект живет и набирает силу. В ближайших планах расширить исследования на всю территорию России, особенно интересны исследования в сейсмоактивных регионах.

Мы попросили Данила рассказать о своих исследованиях и планах на будущее.

PrinNet

В сеть PrinNet входит более 650 базовых станций во всех 89 регионах России, и каждый месяц в сети появляется до 10 новых станций.

PrinNet – часть глобальной сети измерений CHCNAV. Центр обработки данных глобальной сети в 2025 году вошел в список официальных Центров анализа данных IGS (международных служб GNSS) – наряду с такими авторитетными организациями, как:

· NASA/JPL (Лаборатория реактивного движения, США);

· CODE (Европейский центр определения орбит);

· WHU (Уханьский университет, Китай).

Это значит, что данные, которые предоставляет, в том числе, сеть PrinNet, соответствуют международным стандартам.

Почему важно исследовать движение литосферных плит

Литосферные плиты – это крупные участки земной коры. Из-за конвекционных процессов они медленно (до нескольких сантиметров в год) движутся по астеносфере, верхнему пластичному слою мантии. Смещения литосферных плит на длительном промежутке времени, по современным представлениям, приводят к образованию гор и разломов, а также к землетрясениям, извержениям вулканов, оползням и другим природным катаклизмам.

С точки зрения геодинамики интересны не только глобальные, но и региональные движения земной коры. Они могут быть вызваны, в том числе, деятельностью человека: например, разработкой полезных ископаемых или крупным строительством (например, как гидроэлектростанции «Три ущелья» в Китае). Движение земной коры влияет и на безопасность человека. Именно поэтому важно наблюдать за движением литосферы в динамике. Это позволяет вовремя заметить процессы, несущие угрозу человеку и местным экосистемам, а также выявить закономерности возникновения этих процессов.

«Если мы увидели серьезные, резкие изменения в данных, то это может говорить о предстоящем землетрясении. Смещение может происходить из-за того, что рядом идет добыча полезных ископаемых. Если мы ведем длительное наблюдение, то можем описать характерные для региона процессы: например, с какой периодичностью здесь происходят землетрясения», – объясняет Данил.

Векторы исследуемых станций

График изменения координат в северном направлении

Как измеряется смещение литосферы

Сегодня одним из популярных способов наблюдения за движением блоков земной коры являются технологии ГНСС. Долговременные базовые станции устанавливаются таким образом, чтобы быть неподвижными относительно земли, поэтому изменение их координат соответствует смещению земной коры. Точность высокоточных длительных измерений составляет до нескольких миллиметров в плане и по высоте.

На базовых станциях установлено стандартное ГНСС-оборудование: антенны и приёмники, которые принимают сигналы спутниковых систем. Например, станции сети PrinNet принимают сигналы всех спутниковых группировок GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo.

Измерения со спутников передаются с базовых станций на сервер. Далее данные записываются в файлы, которые обрабатываются в специализированных программах (Даниил использует GAMIT/GLOBK) с использованием данных с международной сети IGS. В результате получаются координаты и скорости движения всех станций в сети, приведенные к единой системе координат. Результаты оформляются в виде временных рядов. Такие данные в дальнейшем и используются при определении движения литосферных плит.

Чтобы выявить долговременные закономерности смещения плит, нужно проанализировать изменения координат базовых ГНСС-станций в исследуемом регионе за много лет. К таким закономерностям относятся вековой тренд, а также амплитуды и периоды колебаний на интервале в несколько лет. Именно они и были целью исследования, которое проводил Данил со своим научным руководителем.

Данные, получаемые с базовых станций, могут решать и обратную задачу. Зная точные координаты базовых станций можно уточнять координаты спутников ГНСС. По словам Данила, «это важно для геодезистов, которые выходят на задание в поле. Использование уточненных координат спутников позволяет улучшить точность определения местоположения ГНСС-приемника в режиме статика».

Почему уральские ученые выбрали PrinNet

Когда Данил только начинал работу над проектом, его руководитель для исследования вариаций координат уже выбрал программный комплекс GAMIT/GLOBK, разработанный Массачусетским технологическим институтом, Океанографическим институтом Скриппса и Гарвардским университетом. Это научное ПО предназначено для обработки и анализа ГНСС-измерений, в первую очередь для изучения деформации земной коры.

После выбора ПО потребовались данные с большого количества базовых станций за длительные промежутки времени.

В Уральском регионе развернуты несколько сетей ГНСС-станций. Сеть PrinNet работает с 2015 года и имеет необходимую плотность для изучения региональных особенностей движения земной коры. Растущее количество станций PrinNet по всей России дает возможность развивать проект, и он уже сейчас выходит на новый уровень. Данил рассказывает: «Сначала я обрабатывал данные с 10 станций, а потом расширил исследование. Сегодня в исследованиях участвуют 36 станций для возможности оценки движения не только Урала в целом, но и тектонических блоков, из которых он состоит: например, Волго-Уральской антеклизы, Тагило-Магнитогорского прогиба».

Важным преимуществом PrinNet стал формат данных: сервер автоматически формирует суточные файлы измерений. Это упрощает анализ, так как другие сети предоставляют данные каждые 10 минут, что требует дополнительной обработки.

Еще один приятный момент: файлы данных, которые формирует сервер PrinNet, предназначены для научных исследований и удобны при обработке долговременных рядов.

Программное обеспечение, с которым работает Данил, обрабатывает файлы, в которых хранятся данные измерений за 24 часа. В других же сетях базовых станций, к которым он присматривался вначале, формируются часовые файлы или измерения каждые 10 минут с большой дискретностью, которая не требуется в исследованиях. Следовательно, чтобы сформировать один суточный файл данных, нужно объединить от 24 до 144 файлов. И так каждый день в течение нескольких лет. Это неудобно и долго, даже если объединять файлы будет специальная программа.

Сервер PrinNet, напротив, один раз в сутки формирует файл с измерениями с базовых станций с 30-секундным временным интервалом. Это именно тот формат, который нужен для использования в GAMIT/GLOBK.

Как научный проект будет развиваться

Сейчас Данил следит за изменениями координат 36 станций в Уральском регионе, чтобы исследовать движение не только литосферной плиты, но и тектонических блоков. В планах масштабировать проект со стабильного Урала на сейсмоактивные регионы, такие как Камчатка, Дальневосточный регион, Кавказ, а также наблюдать за региональными движениями литосферы в районах добычи полезных ископаемых.

Вот что говорит Данил о будущих исследованиях: «Возможно, удастся выделить паттерн, основанный на анализе изменений координат базовых станций до, во время и после землетрясения. Накопив базу наблюдений, мы сможем по новому объекту данных, по изменениям координат предсказывать землетрясение. Это позволит вовремя эвакуировать людей из опасного региона».

ПРИН активно поддерживает научные и учебные проекты, сотрудничает с вузами. Для нас важно, чтобы как можно больше специалистов владели современными методами измерения мира, а ученые имели доступ к самым точным и актуальным данным для своих исследований.

Понравилась статья?
Оцените:

Всего оценок: 1