j.j. sousa , l. bastos, a. hooper, r. hanssen, a. ruiz, a. gil, j.g. zaldívar, c. s. galdeano

Terrain Deformation Monitoring in the Terrain Deformation Monitoring in the Granada Basin Area usingGranada Basin Area using

Persistent Scatterer Interferometry (PSI)Persistent Scatterer Interferometry (PSI)

J.J. Sousa, L. Bastos, A. Hooper, R. Hanssen, A. Ruiz, A. Gil, J.G. Zaldívar, C. S. Galdeano

ApoioApoio

Utilização da Técnica PSIUtilização da Técnica PSIpara Detetar e Monitorizar Deformações da para Detetar e Monitorizar Deformações da Superfície Terrestre na Bacia de GranadaSuperfície Terrestre na Bacia de Granada

VII Congresso Nacional de Cartografia e Cadastro5 e 6 Maio de 2011 | FCUP | Porto 5 e 6 Maio de 2011 | FCUP | Porto

1.1. PSI: A Técnica PSI: A Técnica

2.2. Área de Estudo Área de Estudo

3.3. Abordagens PSI utilizadas Abordagens PSI utilizadas: :

- DePSI (Implementação de TUDelft); - StaMPS (Stanford Method for Persistent Scatterers).

4. 4. Resultados do Processamento PSIResultados do Processamento PSI

5. 5. Estudo Comparativo: DePSI vs. Estudo Comparativo: DePSI vs. StaMPSStaMPS

6. 6. ConclusãoConclusão

SUMÁRIO


PS: ExemplosPS: Exemplos

PSI: A TÉCNICA


ÁREA DE ESTUDO

75% - montanha

7% - urbano

17% - rural

0,2% - água


ABORDAGENS PSI UTILIZADASAtualmente, existem vários métodos PSI apresentando, no entanto, algumas diferenças concetuais, resultando em diferentes níveis de desempenho.

Independentemente do método PSI utilizado, o objetivo é sempre o mesmo: detetar/monitorizar deformações da superfície terrestre recorrendo a séries temporais de imagens SAR.

Neste estudo utilizamos:

1. 1. DePSIDePSI (Implementação de TUDelft); (Implementação de TUDelft);

2.2. StaMPS StaMPS (Stanford Method for Persistent Scatterers (Stanford Method for Persistent Scatterers);

Podem ser usadas dois tipos de abordagens para detetar Podem ser usadas dois tipos de abordagens para detetar PS:PS:

1.1. com base na estabilidade temporal da fase com base na estabilidade temporal da fase 2. 2. com base na correlação espacialcom base na correlação espacial


Mesmo padrão e taxa de deformação nas áreas urbanas;

Ausência quase total de PS nas áreas montanhosas (DePSI).

PROCESSAMENTO PSI (DePSI (DePSI vs.vs. StaMPS) StaMPS)

DePSIDePSI StaMPSStaMPS

Falha de Padul

Falha de Padul

Otura Otura

30 ERS-1/2 SAR scenesAscending Pass; T280; F2859

From 12/1993 to 12/2000


Para avaliar a similaridade entre os valores de deformação obtidos pelos dois métodos, calculou-se o coeficiente de correlação entre PS homólogos, tendo-se obtido o valor de 0.8997, o que indica uma forte correlação entre as duas metodologias.

PROCESSAMENTO PSI (DePSI (DePSI vs.vs. StaMPS) StaMPS)


(a) Resultados StaMPS (Otura) usando uma série temporal ERS-1/2

(b) Mapa de deformação sobreposto ao ortofoto de 0.5 m de resolução;

(c) Perfil da deformação representado pela secção A-B (em (b))

RESULTADOS PSI: OTURA


Resultados parecem ser diferentes (localização e densidade) e dependentes da metodologia utilizada;

Estas diferenças motivaram a realização de um estudo comparativo com o objetivo de identificar as suas causas;

Para facilitar a comparação, foi processada a mesma área pelos dois métodos mesmo tendo em conta que a dimensão da área selecionada não deveria afetar a densidade dos PS. Sempre que possível, foram utilizados os mesmos parâmetros em ambos os métodos;

Como se esperava, a maior densidade de PS acontece nas áreas urbanas (onde abundam “estruturas refletoras” com características estáveis);

DEPSI VS. STAMPS


1. INFLUÊNCIA DO REGISTO DAS IMAGENS1. INFLUÊNCIA DO REGISTO DAS IMAGENS

PSI: ESTUDO COMPARATIVO (DEPSI (DEPSI

VS.VS. STAMPS) STAMPS)





Crop1 Granada e Envolvente;Crop2 Área Urbana;Crop3 Urbana + Rural;Crop4 Área RuralCrop5 Montanha.

Acquisitiondate

Bperp

(m)BTemp

(days)

Mean coherence valuesPSI

MethodCrop1 Crop2 Crop3 Crop4 Crop5

09-JAN-2000 -37 9100.4655 0.5056 0.4735 0.4625 0.4612 DePSI

0.4656 0.5056 0.4734 0.4625 0.4611 StaMPS

08-FEV-1998 -140 2100.4647 0.4951 0.4709 0.4618 0.4591 DePSI

0.4647 0.4951 0.4710 0.4617 0.4591 StaMPS

19-MAY-1996 198 -4190.4571 0.4924 0.4658 0.4555 0.4508 DePSI

0.4571 0.4925 0.4658 0.4554 0.4508 StaMPS

13-AUG-1995 207 -7000.4598 0.4980 0.4705 0.4564 0.4533 DePSI

0.4598 0.4980 0.4706 0.4564 0.4533 StaMPS

04-MAY-1997 -225 -700.4776 0.5057 0.4840 0.4792 0.4628 DePSI

0.4777 0.5057 0.4841 0.4792 0.4629 StaMPS

31-DEC-1995 312 -5590.4371 0.4588 0.4424 0.4377 0.4311 DePSI

0.4372 0.4589 0.4425 0.4378 0.4312 StaMPS

30-MAR-1997 409 -1050.4349 0.4600 0.4401 0.4348 0.4279 DePSI

0.4352 0.4601 0.4403 0.4349 0.4280 StaMPS

15-OCT-2000 582 11900.3679 0.3827 0.3696 0.3685 0.3654 DePSI

0.3684 0.3828 0.3697 0.3687 0.3656 StaMPS

28-JUN-1998 -702 3490.3688 0.3841 0.3690 0.3599 0.3767 DePSI

0.3695 0.3842 0.3692 0.3603 0.3765 StaMPS

02-DEC-1993 919 -13190.2909 0.2806 0.2828 0.2790 0.3103 DePSI

0.2916 0.3005 0.2921 0.2918 0.3005 StaMPS

22-OCT-1995 1029 -6290.2954 0.2944 0.2873 0.2724 0.3210 DePSI

0.2955 0.2992 0.2967 0.2905 0.3118 StaMPS





O método utilizado pelo StaMPS traz vantagens, no entanto, estes benefícios não são significativos quando a área de estudo apresenta uma coerência razoável;


2. INFLUÊNCIA DA INCLUSÃO DO 2. INFLUÊNCIA DA INCLUSÃO DO “OVERSAMPLING”“OVERSAMPLING”



Estes resultados demonstram as vantagens da inclusão do Oversampling na cadeia de processamento StaMPS;

As novas versões do StaMPS já contemplam este passo.


2. INFLUÊNCIA DA INCLUSÃO DO 2. INFLUÊNCIA DA INCLUSÃO DO “OVERSAMPLING”“OVERSAMPLING”



Conclui-se que não há degradação significativa dos valores da coerência devido ao aumento do número de PS, ou seja, o aumento do nº de PS não é feito à custa da inclusão de pontos com fase ruidosa.

Conclui-se que não há degradação significativa dos valores da coerência devido ao aumento do número de PS, ou seja, o aumento do nº de PS não é feito à custa da inclusão de pontos com fase ruidosa.

2500


2. INFLUÊNCIA DOS MÉTODOS DE SELEÇÃO DOS PS2. INFLUÊNCIA DOS MÉTODOS DE SELEÇÃO DOS PS



CREA - The corner reflector experiment area.

(a) Imagem Google Earth

(b) Imagem de amplitude da área de estudo

(c) Mapa topográfico da área de estudo assinalando a localização dos refletores;

(d) Fotografia de um CR


2. INFLUÊNCIA DOS MÉTODOS DE SELEÇÃO DOS PS2. INFLUÊNCIA DOS MÉTODOS DE SELEÇÃO DOS PS



DePSIDePSI StaMPSStaMPS


Este estudo demonstra (mais uma vez) o potencial da Este estudo demonstra (mais uma vez) o potencial da utilização de séries temporais SAR para detetar e utilização de séries temporais SAR para detetar e monitorizar deformações da superfície terrestre;monitorizar deformações da superfície terrestre;

Foram analisadas as principais diferenças existente nas Foram analisadas as principais diferenças existente nas cadeias de processamento DePSI e StaMPS:cadeias de processamento DePSI e StaMPS:

1.1. Processamento interferométricoProcessamento interferométrico

Diferentes formas de registo das imagensDiferentes formas de registo das imagens

StaMPS não aplica nenhum fator de StaMPS não aplica nenhum fator de OversamplingOversampling

2.2. Processamento PSIProcessamento PSI

Seleção dos PSSeleção dos PS

Estabilidade temporal (DePSI) vs. Estabilidade espacial (StaMPS)Estabilidade temporal (DePSI) vs. Estabilidade espacial (StaMPS)

CONCLUSÃO


OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃOOBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO

j.j. sousa , l. bastos, a. hooper, r. hanssen, a. ruiz, a. gil, j.g. zaldívar, c. s. galdeano

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fcup porto ps

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processamento psi depsi

bresultados psi

depsi implementao

vrios mtodos psi

reas montanhosas depsi

mtodo psi utilizado