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  • INFORME DE SUFICIENCIA 1

    Jhon Salazar Espinoza

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

    FACULTAD DE CIENCIAS

    ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA FSICA

    INFORME DE SUFICIENCIA PARA OPTAR EL TTULO

    PROFESIONAL DE INGENIERO FSICO

    TITULADA

    MEDIDA DE LA DEFORMACION DEL VOLCAN COLIMA

    (MEXICO) POR INTERFEROMETRIA RADAR SATELITAL

    PRESENTADO POR:

    JHON EVARISTO SALAZAR ESPINOZA

    Asesor

    Lic. GUIDO CASTILLO OCAA

    LIMA PERU 2015

  • INFORME DE SUFICIENCIA 2

    Jhon Salazar Espinoza

    MEDIDA DE LA DEFORMACION DEL VOLCAN COLIMA (MEXICO) POR

    INTERFEROMETRIA RADAR SATELITAL

    I. RESUMEN

    La deformacin del strato-volcan andesitico de Colima (Mxico), es estudiado por una

    tcnica llamada InSAR (Interferometry Synthetic Aperture Radar). Esta tcnica de

    teledeteccin es comnmente utilizada para obtener medidas de deformaciones de la

    superficie terrestre, en este caso particular, se desea vigilar la deformacin del volcn

    durante varios aos. En este estudio, se ha utilizado imgenes de radar adquiridas

    principalmente por dos satlites diferentes: ALOS-PALSAR, es un satlite japons que

    trabaja en la banda L (=22cm) y ENVISAT, es un satlite europeo que trabaja en la

    banda C (=5.6cm).

    Los interferogramas obtenidos han sido corregidos de las estructuras troposfricas

    estratificada utilizando el modelo meteorolgico global ERAI.

    Este estudio ha mostrado la dificultad en utilizar el InSAR para la cuantificacin de la

    deformacin sobre los estrato-volcanes andesiticos, el principal problema en el caso del

    volcn Colima fue por la coherencia (calidad de la seal) sobre los flancos del volcn.

    A pesar de la aplicacin de un mtodo de tratamiento de series temporales (por tener un

    gran nmero de imgenes disponibles), la coherencia entre las imgenes de ENVISAT

    ha sido muy mala sobre las pendientes del volcn y en los alrededores debido a la

    vegetacin y los depsitos de cenizas prximas al crter. Por lo contrario, las imgenes

    ALOS-PALSAR han obtenido en la banda L un buen resultado comprobando que son

    menos sensibles a la decorrelacin temporal inducida por la vegetacin y presenta una

    mejor coherencia. En promedio los interferogramas obtenidos, han dado un resultado

    cuantitativo de una seal de subsidencia sobre la cumbre del volcn en el lado Sur-Este.

    Esta seal, se observ durante el periodo del 2007 a 2010, y tiene el valor de 1.5cm/ao

    el cual es mximo sobre el desplazamiento de la colada. Se observa que esta seal es

    idntica a la seal que se dio como resultado con ayuda de los datos ENVISAT para el

    periodo 2002 2006 (Pinel et al, 2011).

    Palabras claves: Interferometria SAR, Volcan Colima, InSAR, ALOS-PALSAR,

    ENVISAT

  • INFORME DE SUFICIENCIA 3

    Jhon Salazar Espinoza

    II. INTRODUCCION

    Volcn de Colima (Mxico)

    El Strato-volcan andesitico de Colima es uno de los volcanes ms activos de Mxico y

    est situado en la zona oeste de la correa volcnica mexicana (latitud: 19.514 N,

    Longitud: 103.62 O y Altitud: 3850 m). En una zona tectnica con las placas Rivera y

    Cocos que pasan bajo la placa Norte-Americana, el volcn est en la zona de grieta de

    Colima (orientado N-S) y sobre la falla Tamazula (orientado NE-SO con un sistema de

    fallas asociados E-O bajo el volcn).

    El volcn Colima ha producido erupciones plinianas, coladas piroclsticas y colapsos

    de los sectores ms importantes en el pasado. Su actividad ha sido casi continua despus

    de 1998. Esta actividad actual es caracterizada por una sucesin de ciclos eruptivos

    (construccin del domo y colocacin de coladas, siguiendo por la destruccin del domo

    durante las explosiones) [14, 15, 16]. El volcn est situado prximamente en zonas

    densamente poblados: alrededor 400,000 personas estn directamente afectadas por el

    riesgo del volcn Colima. La etapa ms reciente de la actividad eruptiva del volcn

    Colima ha comenzado en septiembre del 2004, con un episodio de extrusin de lava

    andesitica que ha formado dos coladas de lava sobre el flanco norte y el flanco Norte-

    Oeste (el volumen total del material emitido es aproximadamente 8 millones de m3 [17]

    seguido por una explosin intermitente con un mximo de explosiones de mayo a junio

    del 2005 (Pinel et al. 2007).

    La deformacin del volcn colima en funcin del tiempo se ha estudiado utilizando los

    datos adquiridos a partir de febrero 2007 a junio 2010 para las imgenes ALOS y

    diciembre del 2002 a febrero del 2009 para imgenes ENVISAT. Un estudio precedente

    ha utilizado los datos ENVISAT sobre un periodo de tiempo ms restringido (2002 a

    2006), donde resulta en evidencia una seal de subsidencia en la zona cumbre del

    volcn del orden de 20mm/ao.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 4

    Jhon Salazar Espinoza

    III. FUNDAMENTO TEORICO

    La Interferometria SAR (Synthetic Aperture Radar), InSAR, es una tcnica de

    teledeteccin utilizada a partir de los datos de satlite SAR que han sido utilizados con

    xito en diferentes aplicaciones, para tener una vista general, ver y leer: dinmica de

    glaciares [2, 3], terremotos [4, 5], volcanes [6, 7], deslizamientos [8, 9] y las

    deformaciones debido a la explotacin acufera, la explotacin minera y los trabajos de

    construccin [10, 11, 12]. Para un descripcin de la tcnica, ver [13]. El objetivo de este

    estudio es describir la deformacin del volcn en funcin del tiempo y evaluar la

    eficacia de la tcnica InSAR usando las imgenes satelitales disponibles.

    Los Sistemas de Radar de Apertura Sinttica (SAR), son sistemas activos, es decir, que

    proporcionan su propia fuente de energa, esto es una ventaja porque el radar puede

    funcionar en cualquier condicin meteorolgica, de da como de noche. Los SAR son

    sistemas de radar coherentes, que generan imgenes en alta resolucin, que conservan a

    la vez la fase y la amplitud de la seal recibida. Una apertura sinttica o de antena

    virtual est formada por una amplia gama de seales de radar sucesivas y coherentes,

    que son transmitidas y recibidas por una pequea antena que se mueve a lo largo de una

    trayectoria dada u orbita. El tratamiento de la seal utiliza las amplitudes y las fases de

    la seal recibida sobre los pulsos sucesivos para crear una imagen. Las imgenes SAR

    expresa la distribucin espacial de la amplitud y la fase de la seal de regreso por

    reflexin en el terreno y/o de los objetos presentes en la zona escaneada por el satlite.

    La amplitud est directamente ligada a las propiedades dielctricas (reflectancia) del

    terreno y la fase de la seal est ligada a la distancia entre el sensor (satlite) y la tierra

    para cada pixel. Por otra parte, la seal reflejada puede sufrir un desfasaje debido a la

    reflectividad del terreno, as como la propagacin de la seal a travs de la atmosfera y

    el ruido.

    La interferometria SAR, InSAR, es una tcnica geodsica, basado en la combinacin de

    dos imgenes SAR de la misma zona adquirida a partir de puntos ligeramente

    diferentes. El resultado de esta combinacin de imgenes es una nueva imagen conocida

    con el nombre de interferograma. La adquisicin de imgenes puede ser simultanea

    tomando las imgenes a travs de dos antenas ligeramente separadas o secuencialmente.

    En este ltimo caso, la primera imagen es llamada imagen de referencia maestra,

    mientras que la segunda (adquirida luego de la fecha de la primera) es llamada imagen

  • INFORME DE SUFICIENCIA 5

    Jhon Salazar Espinoza

    esclava. Suponiendo que las fases de reflectividad del terreno y el retardo atmosfrico es

    el mismo en las dos imgenes, y que el ruido en las dos imgenes puede ser omitido, la

    fase del interferograma (fase interferometrica) es calculada sustrayendo la fase de las

    dos imgenes SAR:

    int = M S = 4 ( )

    =

    4

    = top + def + atm + noise (1)

    Donde M y S son las fases de las imgenes del maestro y del esclavo

    respectivamente, Rm y Rs son las distancia entre el sensor y el punto sobre el suelo del

    maestro y del esclavo respectivamente, y es la longitud de onda utilizado, top es la

    componente de la topografa, def es la componente de la deformacin, atm es la

    componente atmosfrica y noise es la componente de ruido.

    La ecuacin (1) sugiere que en las condiciones mencionadas precedentemente, la

    diferencia de fase interferometrica es proporcional a la diferencia de la trayectoria de la

    seal durante las dos adquisiciones. Debido a la diferencia de la geometra de la

    adquisicin, la diferencia de caminos recorridos por la seal es la suma de varias

    contribuciones producidas por la deformacin (def), topografa (top), la atmosfera

    (atm) y el ruido (noise):

    int = = 4

    =

    4

    +

    4

    + atm + noise = top + def + atm + noise (2)

  • INFORME DE SUFICIENCIA 6

    Jhon Salazar Espinoza

    Figura.1 Geometra de una adquisicin interferometrica SAR. Los parmetros de la figura son

    los siguientes: B es la lnea de base, Bperp es la base perpendicular, M y S son los satlites

    maestro y esclavo, R es la distancia del satlite M a P (punto sobre el suelo), y z es el

    movimiento o deformacin vertical.

    La tcnica InSAR diferencial clsica (DInSAR), trata de eliminar las componentes

    conocidas de la ecuacin (2) para obtener la fase relacionada a las deformaciones del

    terreno. La contribucin de una superficie de referencia (tambin conocida como

    contribucin orbital) puede ser estimada utilizando las orbitas precisas. La contribucin

    topogrfica puede ser simulada a partir de un modelo numrico de terreno (MNT).

    La componente atmosfrica representa otra fuente importante de error. Las imgenes

    que no son adquiridas en el mismo tiempo, pueden haber sido tomadas en diferentes

    condiciones atmosfricas, de tal manera que el tiempo de viaje de la seal varia. Cuando

    se tiene acceso solamente a un par de imgenes SAR, la identificacin y la

    cuantificacin de las estructuras atmosfricas es una tarea imposible sin la ayuda de una

    informacin externa (GPS, MERIS, Meteosat, NARR, ERAI). En ciertos casos, las

    estructuras atmosfricas pueden ser ignoradas (solo en el caso de que la seal de

    deformacin sea importante y dominante). En caso donde varias imgenes estn

    disponibles, la comparacin de mltiples interferogramas puede ayudar a identificar las

    imgenes que son afectadas por perturbaciones atmosfricas. La principal hiptesis es

    que la fase de deformacin est fuertemente correlacionada entre los pares de imgenes

    mientras que los trminos de error no son independientes. En consecuencia, la

  • INFORME DE SUFICIENCIA 7

    Jhon Salazar Espinoza

    combinacin de varios interferogramas, tambin pueden igualmente ayudar a reducir la

    influencia de las estructuras atmosfricas.

    Debido al carcter cclico de la fase, la fase interferometrica est comprendida entre los

    valores de -pi y pi (o entre 0 y 2pi), es decir la fase interferometrica tiene mdulo de

    2pi, es la fase envuelta. El procedimiento utilizado para recuperar la fase original de la

    seal se llama desenvolvimiento de fase (phase unwrapping), el cual es una etapa

    importante en el tratamiento interferometrico. La sensibilidad de la fase interferometrica

    para detectar la deformacin es muy elevada. Cada banda es aproximadamente una

    diferencia en la distancia (deformacin) de lambda/2 en la lnea de observacin del

    radar, LOS (Line Of Sight).

    La calidad de los datos de deformacin del terreno obtenido, utilizando la tcnica

    DInSAR, depende de la calidad de la fase interferometrica diferencial. El parmetro

    utilizado para evaluar la calidad de la fase, es llamado coherencia interferometrica (), y

    puede ser interpretado como una herramienta til para medir la similitud entre las dos

    imgenes SAR. La coherencia interferometrica para dos imgenes SAR complejas, gm

    (imagen maestra) y gs (imagen esclavo) se define como sigue:

    = |

    |(,)|2 |(,)|2| (3)

    Donde gs* es el complejo conjugado de la imagen esclava.

    La coherencia es definida entre el valor de 0 y 1. Si la coherencia es igual a cero, esto

    significa que el interferograma tiene mucha decorrelacion y por lo tanto el

    interferograma tiene demasiado ruido y no est relacionado a la deformacin. En el otro

    extremo, una coherencia prxima a 1 corresponde a un interferograma libre de ruido, a

    partir del cual se puede generar una carta de deformacin de calidad superior.

    Las fuentes de decorrelacion (o degradacin de la coherencia) son la decorrelacion

    temporal y la decorrelacion espacial.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 8

    Jhon Salazar Espinoza

    La decorrelacion temporal es debida a las variaciones de reflectividad de los puntos de

    la imagen que pueden ser causadas por la lluvia, el viento sobre la vegetacin, el

    crecimiento de los mismos, arado de los campos, etc.

    La decorrelacion espacial es debida a los cambios en la geometra del terreno en la

    adquisicin de las imgenes. La degradacin de la correlacin aumenta a medida que la

    distancia aumenta entre los satlites en el momento de la adquisicin, esta distancia es

    conocida bajo el nombre de base. El componente de la lnea de base perpendicular a la

    direccin de observacin Bp tiene una mayor influencia sobre el grado de decorrelacion

    espacial.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 9

    Jhon Salazar Espinoza

    IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

    En este estudio se han utilizado las imgenes de radar obtenidas por dos satlites

    diferentes (ver figura.2) , las imgenes radar ALOS-PALSAR (satlite japons con

    adquisicin en la Banda L, longitud de onda de 22 cm) ascendentes (pistas 195 y 194) y

    descendente (pistas 505) con las adquisiciones de febrero 2007 a julio 2010; las

    imgenes de radar ASAR-ENVISAT (satlite de la agencia espacial europea con una

    adquisicin en la banda C, longitud de onda de 5.6 cm) descendentes (pista 384) con las

    adquisiciones de diciembre 2002 a febrero 2009. Se ha usado el modelo numrico de

    terreno (MNT) SRTM con una resolucin espacial de 45m para estimar y eliminar la

    contribucin de la topografa del terreno.

    Las Figuras 3.1 y 3.2 muestran la distribucin espacial y temporal de los datos

    utilizados para estudiar el volcn, as como el nmero de imgenes y de los

    interferogramas utilizados para cada pista.

    Figura.2 Sobre el fondo del Google Earth, son representadas las imgenes adquiridas por el

    satlite ALOS-PALSAR, rectngulo rojo (ascendente-pista 195), azul (ascendente-pista 194) y

    amarillo (descendiente-pista 505); y ASAR-ENVISAT, rectngulo turquesa (descendiente-pista

    384). La estrella es la posicin del volcn de Colima y el rectngulo verde es el modelo

    numrico del terreno (MNT). Los crculos amarillos muestran los puntos del modelo

    meteorolgico global (ERAInterim) utilizado para la correccin atmosfrica.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 10

    Jhon Salazar Espinoza

    A continuacin se define una red de lneas de base de interferogramas utilizando las

    lneas de base perpendicular (distancia) y temporal (tiempo). Para las imgenes ALOS-

    PALSAR se han calculado 12 interferogramas solamente para la pista 195 y para las

    imgenes ENVISAT se calcularon 116 interferogramas.

    Figura.3.1 Reparticin espacial-temporal de los datos ENVISAT (pista descendiente 384). La

    figura muestra las lneas de base perpendicular versus temporal con las 42 imgenes y las 116

    interferogramas calculadas sobre el periodo de diciembre 2002 a febrero 2009.

    Figura.3.2 Reparticin espacial-temporal de los datos ALOS (pista ascendente 195). Los puntos

    rojos son los datos, las lneas azules son los pares de interferogramas (12 interferogramas)

    calculados sobre el periodo febrero 2007 a julio 2010.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 11

    Jhon Salazar Espinoza

    V. METODO APLICADO

    En este estudio en particular se ha utilizado dos mtodos diferentes, debido a la cantidad

    de imgenes que se tienen para cada satlite, ALOS-PALSAR (10 imgenes) y

    ENVISAT (42 imgenes)

    Para el tratamiento de las imgenes ALOS-PALSAR, se ha utilizado el software libre

    ROI-PAC (Repeat Orbit Interferometry PACkage) desarrollado por el JPL (Rosen et al.,

    2004), con el mtodo clsico de ROI-PAC para los sistemas SAR (Synthetic Aperture

    Radar) quien produce los interferogramas diferenciales. Los interferogramas calculados

    han podido ser desenvueltos porque la coherencia era relativamente buena. A

    continuacin ellos han sido corregidos, luego del desenvolmiento, de las estructuras

    troposfricas utilizando el modelo meteorolgico global ERAI segn el mtodo descrito

    por Doin et al. 2009.

    =

    2 106 2

    cos () (1

    + 2

    + 3

    2+ 4 + 5

    2

    ) (4)

    Donde P es la presin total (mbar), e la presin parcial de vapor de agua (mbar), T la

    temperatura (K), Wc la proporcin de agua en las nubes (gm3), ne la densidad

    electrnica de la ionosfera, f la frecuencia del radar, la longitud de onda del radar y

    el ngulo de incidencia, k1 = 77.6 Kmbar-1

    , k2 = -6Kmbar-1

    y k3 = 3.75 105 K

    2mbr

    -1

    (Smith &weintraub,1953).

  • INFORME DE SUFICIENCIA 12

    Jhon Salazar Espinoza

    Figura.4 Diagrama de flujo del software clsico ROIPAC para el tratamiento de las imgenes

    SAR aplicado a las imgenes ALOS-PALSAR.

    Para el tratamiento de imgenes ASAR-ENVISAT, se dispona de una gran numero de

    imgenes (42) y para tomar ventaja del mtodo de series temporales, se ha utilizado la

    cadena NSBAS (New Small BASeline), que est basado sobre el software ROI-PAC y

    especialmente optimizado para vigilar el movimiento del suelo de dbil amplitud, que se

    produce sobre grandes superficies y los entornos naturales.

    Se esperaba as aumentar suficientemente el valor seal/ruido para poder nosotros

    superar los problemas de coherencia.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 13

    Jhon Salazar Espinoza

    El paquete NSBAS es una cadena de procesamientos, quien trata los datos (imgenes

    radar) para el anlisis de series temporales. Una parte es basada en el retorno sobre la

    inversin con los mdulos ROIPAC, y la ayuda de las rutinas originales y nuevas para

    el procesamiento en serie en una geometra de radar comn en todas las imgenes SAR

    e interferogramas. La caracterstica principal del software es el rango espectral que

    depende del filtraje para mejorar la coherencia en los interferogramas con las grandes

    lneas de base espacial. Las componentes suplementarias comprenden un mdulo para

    estimar y eliminar los errores en los modelos numricos de terreno antes del

    desenvolmiento, un mdulo para reducir los efectos de retardo de la fase atmosfrica y

    para eliminar los errores residuales de orbita, y un mdulo para la construccin del

    cambio de fase de la serie de tiempo de los interferogramas de pequea lnea de base

    (Berardino et al., 2002).

    La cadena de tratamiento NSBAS mostrada en un diagrama de flujo en la figura

    siguiente.

    En este caso, la correccin de las estructuras troposfricas ha sido realizada antes de la

    etapa de desenvolvimiento.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 14

    Jhon Salazar Espinoza

    Figura.5 Diagrama de flujo de las etapas de la cadena de tratamiento NSBAS (Romain Jolivet,

    Tesis).

  • INFORME DE SUFICIENCIA 15

    Jhon Salazar Espinoza

    VI. RESULTADOS

    1. Resultados para las imgenes ALOS-PALSAR

    La primera etapa consiste a partir de los datos RAW para obtener los interferogramas

    diferenciales: los datos RAW son focalizados y se obtiene el formato SLC (Single Look

    Complex), ver Figura.6, es elegido un doppler de focalizacin con el fin de maximizar

    el ancho de banda entre las imgenes y el filtraje en el azimut, despus todas las

    imgenes esclavas son re-muestreadas en la geometra de una imagen de referencia

    llamada maestro utilizando las orbitas precisas y una carta de modelo numrico de

    terreno (MNT).

    Figura.6 Imgenes de amplitud focalizada (formato SLC): adquisicin del 13 abril 2007 (a la

    izquierda) y del 29 agosto 2007 (a la derecha). El rectngulo es la ubicacin del volcn Colima.

    La pareja de imgenes es caracterizada por una base perpendicular de 275.5m y una base

    temporal 138 das de la imagen ALOS-PALSAR (ascendente pista 195).

  • INFORME DE SUFICIENCIA 16

    Jhon Salazar Espinoza

    La segunda etapa es la fase de filtraje, de desenvolvimiento, y la correccin atmosfrica

    de los interferogramas, la rbita y los errores DEM. El orden en que las diferentes tareas

    son efectuadas depende de las caractersticas de los datos.

    La etapa de desenvolvimiento y filtro antes de los diferentes mdulos de correccin

    parece funcionar bien en las zonas de topografa severa donde se vuelve fundamental

    para eliminar la seal de la estratificacin atmosfrica y los errores DEM de la fase

    envuelta (Jolivet et al., 2011b). Se ha utilizado un filtro de coherencia dependiente, esta

    es una media ponderada de la fase compleja con la tcnica de las ventanas corredizas.

    Este filtro medio permite la recuperacin de la fase de informacin til a partir de las

    zonas incoherentes lejos del volcn, pero reduce las gradientes de fase o los saltos en la

    deformacin rpida. (Ver Figura.7)

  • INFORME DE SUFICIENCIA 17

    Jhon Salazar Espinoza

    a b c

    d

    Figura.7 La imagen 'a' muestra la coherencia, la imagen 'b' muestra la fase de interferograma, la

    imagen 'c' muestra el interferograma filtrado y la imagen 'd' muestra el modelo numrico de

    terreno utilizado para la pareja de imgenes ALOS de adquisicin del 13 abril 2007 y del 29

    agosto 2007.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 18

    Jhon Salazar Espinoza

    El desenvolmiento que se ha utilizado es el algoritmo Branch-cut de ROIPAC

    (Goldstein y al., 1988), ajustado a la fase del interferograma coherente. Los anillos de

    colores son construidos sobre las zonas coherentes por una inspeccin visual de todos

    los interferogramas. El desenvolvimiento toma igualmente en cuenta las reducciones

    definidas por ROIPAC, pero el desenvolmiento se inicia en las zonas con mayor

    coherencia. Cuando todos los dominios ligados a la coherencia son desenvueltas, el

    umbral de la coherencia disminuye y luego de algunas iteraciones, el umbral aumenta de

    nuevo, con el fin de desarrollar siempre las primeras zonas con coherencia altas. Las

    iteraciones continan hasta el umbral inferior.

    Luego del desenvolvimiento, las correcciones empricas de retardo atmosfrico y de los

    errores de orbita residual son re-estimados. Las dos contribuciones pueden ser inversas

    para asegurar la coherencia en la red interferometrica antes de la revisin final de estos

    trminos.

    Para la correccin atmosfrica, el retardo de fase ha sido calculado empricamente

    ajustando la funcin de fase (envuelto o no), que vara lentamente con el azimut.

    A continuacin, los efectos atmosfricos pueden ser corregidos utilizando el re-anlisis

    atmosfrico con el ECMWF (European Centre for Media-Range Weather Forecast) para

    meteorologas de medio rango de previsin de tiempo ERAI (ERAInterim), un enfoque

    validado por Doin et al. (2009) y Jolivet et al. (2011A).

  • INFORME DE SUFICIENCIA 19

    Jhon Salazar Espinoza

    a b c

    Figura.8 La imagen 'a' es el interferograma filtrado y desenvuelto, la imagen 'b' es el modelo de

    correccin atmosfrica calculado a partir del modelo meteorolgico global ERAI y la imagen 'c'

    es el interferograma corregido de la estructura troposfrica estimado por ERAI (a b = c). Una

    gran parte del gradiente de fase correlacionado a la topografa est eliminado, para la pareja de

    imgenes ALOS de adquisicin del 13 abril 2007 y del 29 agosto 2007.

    En la Figura.8 Se observa una buena correccin atmosfrica en la regin del volcn,

    donde las franjas correlacionas a la topografa son eliminadas gracias al modelo

    meteorolgico ERAI. Adems, usted puede ver que las franjas son eliminadas en otras

    zonas fuera del volcn.

    Luego de hacer todas las correcciones necesarias a la fase interferometrica, la mayor

    parte de los interferogramas muestran una fuerte estructura troposfrica y su coherencia

    es dbil, a continuacin, se busca un espacio comn en todas las imgenes

    interferometricas, donde se encuentre el volcn y la coherencia es mejor para analizar la

    evolucin de la deformacin en funcin del tiempo (ver Figura.9).

  • INFORME DE SUFICIENCIA 20

    Jhon Salazar Espinoza

    Figura.9 la imagen muestra la zona de anlisis del volcn donde se observa claramente una

    seal de subsidencia en el flanco sur este del volcn (circulo azul). (Crculo rojo: crter del

    volcn Colima)

    Para el resultado final de las imgenes ALOS (ascendente, pista 195), se ha hecho una

    media de los interferogramas desenvueltos:

    =

    2

    (5)

    Donde i es la fase interferometrica final ya corregida, BT es la base de tiempo et V la

    velocidad media de desplazamiento en la lnea de vista.

    De esta manera se pone en evidencia sobre el flanco Sur Este del volcn Colima una

    seal de subsidencia para el periodo de febrero de 2007 a julio de 2010 (circulo azul

    Figura.9)

  • INFORME DE SUFICIENCIA 21

    Jhon Salazar Espinoza

    2. Resultados para las imgenes ENVISAT

    A continuacin se muestra los resultados de las imgenes ENVISAT, adquiridas del 25

    marzo de 2007 y del 3 junio de 2007 con una base perpendicular de 202.2 m y una base

    temporal de 70 das.

    Contrariamente al procesamiento clsico del ROIPAC, una nueva caracterstica de

    NSBAS es el filtraje espectral adaptado a la pendiente del terreno (Guillaso et al.,

    2011), filtraje aplicado a los SLCs antes de producir los interferogramas diferenciales.

    Estos mejoramientos de la versin actual del ROIPAC aumentan la coherencia para la

    lnea de base perpendicular larga (350-500m) y las zonas de alto relieve.

    Figura.10 La imagen a la izquierda muestra la coherencia entre las dos imgenes y la imagen a

    la derecha muestra la fase del interferograma.

    a b c

    Figura.11 La imagen 'a' muestra la fase del interferograma, la imagen 'b' muestra el modelo de

    correccin atmosfrica ERAI desenvuelta y la imagen 'c' muestra el resultado de sustraer la

    parte atmosfrica.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 22

    Jhon Salazar Espinoza

    Figura.A Evolucin temporal de los valores retraso/elevacin (en rad/km) inducida por una

    troposfera estratificada al volcn de Colima. Los valores representan una media obtenida por un

    rango de altitud de 0 a 4500m. Los smbolos azules y verdes son los valores de retraso calculado

    a partir del modelo meteorolgico global ERAInterim (puntos Erai7 y Erai8 localizados en la

    Figura.2) para las fechas de adquisicin de la pista ENVISAT 384. Los tringulos son los

    valores estimados con la ayuda del modelo meteorolgico NARR (Pinel et al. 2011). La funcin

    senoidal que mejor se ajusta a los valores obtenidos con el modelo NARR est representado de

    color rojo (Pinel et al. 2011).

    En el caso de los datos ENVISAT, se ha podido comparar el valor estimado de retardo

    troposfrico con ayuda del modelo ERAI y el que se estim a partir del modelo NARR

    (Pinel et al., 2011). En la Figura.A, se observa la variacin temporal del

    retardo/elevacin (rad/km), los valores calculados a partir del dominio ERAInterim de

    este estudio presentan una variacin temporal similar a los valores calculados con el

    modelo meteorolgico NARR (North American Regional Reanalysis) por Pinel et al.

    2011.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 23

    Jhon Salazar Espinoza

    Finalmente, para las imgenes ENVISAT a pesar de la utilizacin del NSBAS, la

    coherencia es mala en particular sobre las pendientes del volcn debido a la vegetacin

    y los depsitos de cenizas prximas al crter. Por esta razn nosotros no se ha podido

    desenvolver correctamente los interferogramas y no se ha podido utilizar el mtodo de

    inversin de series temporales. Por ello se ha hecho una media de interferogramas

    desenvueltas. Pero no ha dado un buen resultado.

    Figura.12 La figura muestra el espacio comn de mejor coherencia para las imgenes

    ENVISAT, donde el crculo rojo es el crter del volcn y no muestra alguna deformacin debido

    a la dbil coherencia en los interferogramas.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 24

    Jhon Salazar Espinoza

    VII. CONCLUSIONES

    Este estudio muestra la dificultad de utilizar el interferograma SAR para el Strato-

    volcn andesitico Colima porque hay una falta de coherencia debido a la vegetacin y

    una fuerte estructura troposfrica (Figure.11) por esta razn es difcil detectar los

    pequeos desplazamientos; una pendiente de coherencia ha sido observado muy

    claramente en las imgenes ENVISAT (banda C).

    Para las imgenes ALOS-PALSAR en banda L, se observa una mejor coherencia

    porque la banda L es menos sensible a la vegetacin. Se ha podido obtener 7

    interferogramas de buena calidad que fue analizado y corregido de la estructura

    inducida por la troposfera estratigrfica gracias al modelo meteorolgico global ERAI.

    Enseguida sea minimizada las estructuras inducidas por la parte turbulenta de la

    atmosfera efectuando una media, esto ha permitido poner en evidencia una seal. Sobre

    la figura.9 se puede ver claramente la seal de subsidencia sobre el volcn que es

    mxima sobre las coladas, esta seal corresponde a una subsidencia del orden de 1.5

    cm/ao durante el periodo de 2007 a 2010, y es coherente con los estudios realizados

    entre 2003 y 2007 (Pinel et al. 2011).

    Esta seal de subsidencia fue calculada por medio de la tcnica InSAR, el cual fue

    hallada a travs de las imgenes satelitales de radar ALOS-PALSAR que tienen

    dimensiones de rea en Km2, sin necesidad de hacer algn trabajo de campo en el

    volcn para obtencin de datos, as como otras tcnicas geofsicas (Sismologa,

    gravimetra, GPS, etc) que necesitan adquirir datos en el zona de investigacin, por lo

    tanto esta tcnica es muy ventajosa para realizar trabajos de investigacin en zonas de

    peligros geofsicos.

  • INFORME DE SUFICIENCIA 25

    Jhon Salazar Espinoza

    VIII. REFERENCIAS

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