noves tecnologies per a l'estudi de subsidències
Post on 24-May-2015
138 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
25/04/201325/04/2013Institut
Cartogràfic de
E di d S b idè i
Catalunya
Estudi de Subsidènciesmitjançant tècniquesDInSARDInSAR
Índex
Missions SAR: Passat i present.
Activitats DInSAR ICC. Resultats LR vs. HR.
Missions SAR: Futur (proper)Missions SAR: Futur (proper).
Preguntes Obertes (To be continued...)
2Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Tecnologia SAR
SAR: Synthetic Aperture Radar
Sensor actiu! té la seva propia font d’iluminació Transmissió d’un paquetSensor actiu! té la seva propia font d iluminació. Transmissió d un paquetd’ones electromagnètiques (microones, [cm]) i recepció de la partd’aquest paquet retrodispersada a l’escena iluminada. La longitudd’ona determina la sensibilitat a l’objecte d’estudi (/2).
3Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Tecnologia SAR
SAR: Synthetic Aperture Radar
Sensor actiu! té la seva propia font d’iluminació Transmissió d’un paquetSensor actiu! té la seva propia font d iluminació. Transmissió d un paquetd’ones electromagnètiques (microones, [cm]) i recepció de la partd’aquest paquet retrodispersada a l’escena iluminada. La longitudd’ona determina la sensibilitat a l’objecte d’estudi (/2).
4Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Principis SAR
range
azim
ut
Balanç de la energia transmesa iretrodispersada a l’escenarebuda per la mateixa antena
Imatge d’amplitud (RCS)
arebuda per la mateixa antena.
Backscatteredwave
Inicidentwave
dihedral
Fase (distancia range r)
tt ir 4
5Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
scatteringr
Principis DInSAR
Dos adquisicions diferents instants (previ i posterior al moviment) des de posicions diferents. La fase es sensible a la topografia (InSAR) i al desplaçament (DInSAR).
z
Bn
LOSn
rBrr
4h
)sin(44
012
Bn deftopo
Line of Sight LOS! SAR orbital, geometria“particular”. Gairebé cec als moviments
LOS
horitzontals
A’
A
B
6Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
h
Principis DInSAR
26 Desembre 2003
Exemple de processat DInSAR
Bam
Mw=6.5
Amplitud SAR
Parell ENVISAT-ASAR2 radians = 2,8 cm LOS
Mapa de desplaçament
7Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013Interferograma
p p ç
Persistent Scatterers InSAR PSI
• Adquisicions qtemporals.
• Accés a increments de la deformació.
P t
azimuth
I1
azimuthazimuthazimuth
I1
• Processat conjunt.
• Evoluciórange I
2
I3
rangerangerange I2
I3
• Evolució temporal de la deformació.
8Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
t
3
I4 tt
3
I4
Productes PSI
Deformación (punt ID 10228)
2
3
4
cm)
‐1
0
1
Deformación (c
‐2
Fecha (mm/dd/aa)
Deformació
9Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Per què DInSAR?
• Cobertura espacial extensa vs. mesures puntuals.p p
• Cost econòmic: imatges + processat vs. campanyes demesures.
• Resolució espacial de l’ordre del metre. Precisionssubcentimètriques.
• Mesures temporals freqüents.
• Possibilitat de moure’s a l’eix temporal: arxiu.Possibilitat de moure s a l eix temporal: arxiu.
10Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Sensors orb itals SAR. Passat- Present
2011 2012 20131992 2002 2007 2010
Envisat-ASAR
ERS 1, 22000
ALOS-PALSAR
2006
Radarsat 2
T d XTerraSAR-X
Cosmo-SkyMed
Tandem-X
x 4
11Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Cosmo SkyMed
Sensores orb itales SAR
Sensor BandaRes.
rg x az(m)
Petjada (rgkm x az km)
T revisita(dies) Land cover
(m)
ERS/ASAR(IM)
C ( = 5.6 cm) 9.0 x 6.0 100 x 100 35
Urbana, vegetació
baixaALOS-
PALSAR(FBS)
( = 23.6cm) 5.0 x 4.5 70 x 70 46 Urban, veg.
intermitja
Radarsat-2 C ( = 5 6 Urbana vegRadarsat-2 (Fine)
C ( = 5.6 cm) 4.7 x 5.1 50 x 50 22 Urbana, veg.
baixaTerraSAR-
X(SM)
X ( = 3.1 cm) 1.0 x 3.3 30 x 50 11 Urbana
(SM) cm)
Cosmo-Skymed
(HIMAGE)
X ( = 3.1 cm) 1.0 x 3.0 40 x 40 1/3/4/7/8/9/1
3/16 Urbana
12Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
( )
Eix Econòmic
ERS/Envisat Alos-PalSAR Radarsat-2
Preu/imatge 500 € 500 € 3600 €
Programació TX CSK
Preu/imatge 3720 € 3600 €
Arxiu TX < 5 TX 5 CSK < 15 CSK 15
Preu/imatge 1875 € 2000 € 1800 € 1080 €
• Un ordre de magnitud!!!
• Possibilitat de programar les adquisicions.
• Parli amb el seu proveïdor!!!
13Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Projecte Mapa de Sub sidències
Incorporació deA t lit ióD
Projecte ICC-IGC Mapa deSubsidències deCatalunya:
Incorporació demissions (TX,CSK,…) (ICC)
Actualització catàleg imatges
Desenv.algoritmes
Generació resultats:• Mapa deformació global
ICC
Control ground truth
•Detecció de nousmoviments.
• Caracterizació dels
Identificació d’àrees per
• Mapa deformació global(identificació àrees de risc)
• Series deformació temporal
A àli i lò iIGC
gi definició de puntsllavor (IGC)
moviments.
•Predicció dels efectesprovocats por aquestesdeformacions (risc). Identificació d àrees per
anàlisi de riscosespecífic i densificaciótemporal (IGC)
• Anàlisi geològic dels resultats• Avaluació riscos
Dept T
deformacions (risc).
• Avaluació efectivitat de lesmesures de correcció.
14Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Política territorialDept. T. i S.
Projecte Mapa de Sub sidències
Superficie: 31.930 Km2
• Cobertura ERS-Envisat: 7 fr. asc., 5 fr. desc. 100x100 km• Cobertura ALOS-PALSAR (banda L) i incorporació noves missions TerraSAR-X, Cosmo-SkyMed (banda X).• Actualització de las adquisicions: arxiu, programació.
Pressupost
15Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Pressupost.Densificació de las àrees seleccionades per l’IGC.
Projecte Mapa de Sub sidències
Els resultats PSI (ICC) es transfereixen a l’IGC per la seva avaluació.
DInSAR
SLCSLCSLCSLC
PS DInSAR
DEM error Temporal d f i
Velocity
SLCSLCSLCInterf. Dif.SLCSLCSLCCoherence
SIG
map deformationmap
16Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Projecte Mapa de Sub sidències
Casos d’estudi del projecte (LR-HR):
• 1 interferograma DInSAR mapa de deformacions.
• Conjunt d’interferogrames PSI mapa velocitat, i t l d d f ióseries temporals de deformació.
17Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Dades HR. Interferograma únic
tall def. filtre mitjana, th = 0.33 ,size filt = 4
-0.5
0
0.5
1
o (c
m)
Envisat 2005Envisat 2008CSK 2011 (32 days)
-2
-1.5
-1
defo
rmac
io
18Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450-2.5
azimuth
Dades HR. Interferograma únic
19Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
PSI HR vs. LR
• Gradient espacial deGradient espacial dedeformació gran, elpromitjat pot causar unasotsestimació de la seva
it dmagnitud.
• LR vs. HR:
• Increment de punts• Increment de puntsútils (factor 4). Millorade la estimació delpatró de deformació.
• Identificació demoviment enestructures.
20Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Persistent Scatterers Interferometry
-2
0
2
x utm = 408646, y utm = 4630314, coher = 0.32, vel = -0.48 cm/a
orm
acio
(cm
)
-2
0
2
x utm = 408306, y utm = 4630518, coher = 0.32, vel = -0.74 cm/a
rmac
io (c
m)
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8
-4
temps (a)
defo
2
0
2
x utm = 408510, y utm = 4630212, coher = 0.43, vel = -1.66 cm/a
acio
(cm
)
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8
-4
temps (a)
defo
r
0
2
x utm = 408578, y utm = 4630178, coher = 0.34, vel = -2.43 cm/a
cio
(cm
)
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8
-4
-2
temps (a)
defo
rm
0
2
x utm = 408476, y utm = 4630093, coher = 0.27, vel = -3.32 cm/a
o (c
m)
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8
-4
-2
temps (a)
defo
rmac
21Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8
-4
-2
temps (a)
defo
rmac
io
PSI
22Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
PSI
23Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
PSI
0
1
2
x utm = 480398, y utm = 4664142, coher = 0.57, vel = -0.68 cm/a
cio
(cm
)
2
x utm = 480200, y utm = 4663818, coher = 0.46, vel = -0.56 cm/a
)
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8 2012 2012.2
-2
-1
0
temps (a)
defo
rmac
x utm = 480110, y utm = 4663656, coher = 0.56, vel = -0.49 cm/a
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8 2012 2012.2
-2
-1
0
1
temps (a)
defo
rmac
io (c
m)
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8 2012 2012.2
-2
-1
0
1
2
temps (a)
defo
rmac
io (c
m)
-2
-1
0
1
2
x utm = 480110, y utm = 4663368, coher = 0.58, vel = -0.46 cm/a
defo
rmac
io (c
m)
24Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
2010.4 2010.6 2010.8 2011 2011.2 2011.4 2011.6 2011.8 2012 2012.2temps (a)
PSI
25Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Barcelona
27Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Barcelona
28Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Barcelona
Barcelona
30Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
45
50
200
35
40
45
100
150
20
25
30
50
100
5
10
15
4060
80100
120140
0
altura
31Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
altura
32Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
altura
33Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Índex
Missions SAR: Passat i present.
Activitats DInSAR ICC. Resultats LR vs. HR.
Missions SAR: Futur (proper)Missions SAR: Futur (proper).
Preguntes Obertes (To be continued...).
34Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Sensors orb itals SAR. Passat- Present
Sentinel 1A
2015 20162013 2014 2017
Sentinel 1BSentinel 1A Sentinel 1B
Radarsat Constellation Mission 3 sats
PALSAR-2
TerraSAR X2
PAZ
Tandem X TerraSAR-X2Tandem-X
Cosmo-Skymed
35Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
y
SAR terrestre
• Geometria i mode d’adquisició configurableconfigurable.
• Mesures continues (vibracions)(vibracions).
• Més barat que un satèl litsatèl·lit.
36Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
PALSAR- 2
• JAXA. 2013. Temps de vida (5-7 anys).
• Banda L, 14 dies, Spotlight ( 25 km @1m) Scansar ( 350 km @ 60m), Stripmap ( 50 km @ 3m).
• POLARIMÈTRIC• POLARIMÈTRIC
• Announcement of oportunity: ICC + (IGC)
PALSAR 2 P l i t i D t f T l Ch D t ti PALSAR-2 Polarimetric Data for Temporal Change Detection and Surface Deformation Monitoring
37Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
PAZ (SEOSAR)
• Missió dual Ministeri de defensa d’Espanya + Civil. 2013
Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite• Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite PNOTS (+ Ingenio)
• Hisdesat propietària, operadora i explotadora.p p , p p
• Segment terreny INTA: Indra
• Banda X, 11 díes, Spotlight ( 10 X 5 km @1m) Scansar ( 100Banda X, 11 díes, Spotlight ( 10 X 5 km @1m) Scansar ( 100 km @ 15m), Stripmap ( 30 km @ 3m)
• Constelació amb TerraSAR-X i Tandem-X. 5.5 dies revisita
• Explotació científica INTA, convocatòria
• Política de adquisicions? Zona de risc sísmic?
38Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Sentinel- 1
• ESA, programa europeu GMES-COPERNICUS
• Cobertura sistemàtica que acompleixi els requeriments a grans escales (gel, mar, mapeig superficial, moviments del terreny) i assegurar la resposta del sistema davant de crisis.
• Banda C, frequència de Radarsat-2 (tornem a canviar la de Envisat). 1AA mitjans de 2013 i 1B 24 mesos més tard.
• Mode prioritari: Interferometric WS. Polarització VV i VH.
f ï• Adquisicions sistemàtiques, 14 dies. Accés fàcil a dades gratuïtes!
39Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Comb inació de b andes
• Nombre de punts útils en zona vegetada
L > C > XL > C > X
• Detectabilitat de moviment (sensibilitat a magnituds més petites))X > C > L
• Problemes de desenrotllat (a igualtat de diferencia ( gtemporal)X > C > LDades polarimètriques:• Dades polarimètriques:Tx H VRx H VS HH HV VH VV
40Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Comb inació de b andes + Polarimetria
41Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Preguntes ob ertes
• Hi ha una comunitat d’usuaris al nostre entornidentificada?
Monitorització de deformacions en estructures.Component de dilatació tèrmica.
Captura i emmagatzematge de CO2.Captura i emmagatzematge de CO2. ...
• Per on aniran els trets..? Arxiu + HR? Sentinel?
• Possibilitats d’explotació de dades PAZ?
42Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Comb inació de b andes
43Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Comb inació de b andes
cmcm551
1.3
Banda X
cm55.12 • Moviment molt ràpid, excés de franges, problemes de desenrotllat
cmcm8.2
6.5
2
Banda C
desenrotllat…
• Moviment lent, franja por sota del nivell de
ll
cm623Banda L
soroll…
• Combinació de dades, millora de la estimació
cmcm8.11
6.23
2
millora de la estimació
del camp de velocitats.
44Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Polarimetria
Wave spatial orientationPolarization
Tx
Rx
H V
HV VH VVHH
H HV V
HH-VVHH+VV HV+VH
HV VH VVHH
• En funció de la estructura del blanc, el senyal útil es, ylocalitza en un determinat canal polarimètric.
• Si se’n disposa de diversos canals es pot seleccionar el que
45Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
aporti més información coherent aument de puntsseleccionats i de la seva qualitat.
Polarimetria
HHHHHHHHHHHV
HHHHHHHH
HH>umb
HV
HV> HH>umb
HH
HH> HV>umb
< +
10169 píxels 9078 píxels4666 píxels
46Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
• El nombre de punts útils augmenta al fer servir dos canals polarimètrics.
Band comb ination.
• L band: canopy penetration, brings coherent information in rural areas.
47Terrain motion analysis based on remote sensing tools. IGME. Madrid 18th September 09
• Different band and polarimetric channel: different behaviour,complementary data.
48Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Polarimetry for deformation applications
Tx
R
H V
H HV VRx
HV VH VVHH
H HV V
HH-VVHH+VV HV+VH
< +
10169 selected pixels 9078 selected pixels 4666 selected pixels
• Polarimetric data fusion: combination strategies show the benefit ofusing polarimetry to select more and more quality pixels.
49Terrain motion analysis based on remote sensing tools. IGME. Madrid 18th September 09
• Band and polarization integration in the same dataset.
PALSAR- 2
Pocos kilómetros hasta 200 metros
Cobertura globalg
Calidad Precisión vertical: Superior a 2m (relativa) / 10m (absoluta)
Paso de malla: ~ 12 m x 12 m
TerraSAR-X 2 (2016)TerraSAR-X 2 (2016)
50Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Principis SAR
Resolució range:
range
azim
ut
g
Resolució azimutf
cr
2
a
Resolució azimut
Imatge SAR:
2Lx
Imatge SAR:
• Amplitud (RCS)
Fase (distancia range r)• Fase (distancia range r)
scatteringr
4
51Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Results validation
• Geological conditions of the La Estacionneighborhood in Sallent R indicates the greatneighborhood in Sallent, R indicates the greatcavity under it.• Cone subsidence model and PS-DInSARlinear velocity map (cm/y) with Cosmo-Skymed data.y
52
Dades HR. Interferograma únic
53Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
High resolution/wavelength sensitivity allows to detect high spatial deformation gradients
Barcelona , High resolution
54
alçada
New SAR missions, information comb ination.
X-bandTerrasarX, Cosmo-Skymed
L-bandALOS-PALSAR
C-bandEnvisat, Radarsat-2
• Lower freq. = more penetration: increasement of coherence.• Freq. determines movement sensitivity.
58Terrain motion analysis based on remote sensing tools. IGME. Madrid 18th September 09
y• Spatial and temporal (revisit time) resolution improvement.• Polarimetric capabilities.
Dades HR. Terratrèmol Lorca
59Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
Dades HR
uth
CSK Amplitude
10
20
Azi
m20 40 60 80 100 120 140 160
20
30
40
CSK Diff ti l PhRangeim
uth
CSK Differential Phase
10
20 0
2
Range
Azi
50 100 150
30
40-2
60Estudi de Subsidències mitjançant tècniques DInSAR. ICC 25/04/2013
top related