MONITORAGGIO SAR SATELLITARE

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1 SISTEMI DI MONITORAGGIO DEI RISCHI NATURALI Barzio, settembre 2010 MONITORAGGIO SAR SATELLITARE Claudia Meisina, Francesco Zucca, Davide Notti Università degli Studi di Pavia

2 1. PREMESSE Studio Finalità del monitoraggio Protezione civile Tempo reale Tempo differito Sicurezza di infrastrutture, opere, impianti Interferometria SAR da satellite

3 2. PIATTAFORME SATELLITARI SAR TRE, 2010

4 3. CHE COSA È POSSIBILE MISURARE TRE, 2010 Spostamenti lungo la direzione di vista del satellite (LOS) le capacità RISOLUTIVE della tecnica sono connesse con: lunghezza d onda del segnale utilizzato, ciclo di rivisitazione del satellite, numero di acquisizioni disponibili sull area d interesse e dimensioni spaziotemporali delle fenomenologie in esame Movimenti relativi nello spazio (rispetto ad un reference point) e nel tempo Impossibile misurare una deformazione lungo LOS superiore a l/4 nell intervallo di passaggio del satellite es. 1.4 cm/35 giorni per ERS

5 Range di Velocità misurabili type of monitoring - detecting system Persistent scatterer techniques; 2 Traditional DInSAR; 3 Inclinometers; 4 GPS; 5 Geomorphological observation from field survey, direct observations ; 6 GB-SAR; 7 Topographic measure. Approximate range of good measurement

6 variabilità della componente di deformazione misurata per mezzo dell interferometria SAR radar in funzione dell orientazione della direzione reale di deformazione LOS direction Real Displacement Displacement projected on LOS Case 1 Real displacement LOS displacement. Case 2. The displacement is orthogonal to LOS no movements are detected. Case 3 the movement is downhill but is registered as positive.

7 Differente filosofia di misura rispetto al monitoraggio tradizionale I punti di monitoraggio convenzionali in situ sono posizionati strategicamente sulla base di alcuni parametri quali il facile accesso del sito, la ripetibilità della misura, ecc ; nel monitoraggio SAR satellitare la localizzazione dei bersagli dipende dalla disponibilità di immagini (temporal sampling) e dalla presenza di bersagli radar (spatial sampling). Area Area km 2 % of Landslides with almost 1 PS Piemonte (Meisina et al, 2009) Lombardia (Notti, 2010) % (Alps) 6% (Monferrato Hills) 20% (Alps) 7-13% (Apennines) Sensor ERS ERS, RADARSAT Liguria % (80% DSGD) RADARSAT Valle de Tena (Notti, 2010) 40 70% TerraSAR-X Arno Basin (Catani et al., 2006) % ERS Liri Basin (Cascini at al., 2009) % (slow landslides) ERS Biferno Basin (Righini et al, 2010) ERS-ENVISAT Basin Calabria (Terrafirma project, Pancioli & Farina, 2007) % ERS-ENVISAT

8 A ERS, ENVISAT B TerraSAR-X 300 PS/km PS/km2 PS data: SPN Elaboration (Stable Point Network, Arnaud et al., 2003; Duro et al., 2005) - Formigal (Spain). Notti et al., 2010

9 4. DATI SAR IN LOMBARDIA ERS ASCE ERS DISCE Dati ERS /2001 RSAT ASCE PSInSAR (Ferretti et al, 2001) SqueeSAR (Ferretti et al, 2009) RSAT DISCE Dati RADARSAT

10 4.1.Database aree di indagine nd Fenomeno Franoso Subsidenza Attività di cava/miniera Attività neotettonica Ritiro rigonfiamento dei t... Cedimenti strutturali a edifici Cedimenti di terrapieni o... altro Creep di detrito di versante zona alpina e pre-alpina pianura aree di indagini Oltrepo Pavese e Provincia di Lecco: in fase di interpretazione

11 5. RUOLO DEL MONITORAGGIO SAR comprensione dei meccanismi in atto delimitazione di un processo geologico in termini di estensione areale e valutazione dell efficacia delle eventuali opere di consolidamento realizzate integrazione con altri strumenti di monitoraggio quantificazione dei movimenti in atto e loro variazione spaziotemporale analisi dei segni precursori e previsione delle deformazioni

12 5.1. Comprensione dei meccanismi in atto Frana di Poggio Ferrato (PV) Sandstone slab Tipologia: complessa (sciv. rotazionale colamento) Stato di attività: attiva (riattivazione : dicembre 1996) Interventi: muro tirantato su pali, terra armata, pozzi drenanti) Monitoraggio: piezometri ( ), edifici ( )) Poggio Ferrato village

13 1: M. Vallassa Sandstone; 2: Monte Lumello Marls; 3: M. Piano Marls; 4: Chaotic Complex; 5: borehole; 6: borehole + open pipe piezometer; 7: borehole + Casagrande piezometer; 8: landslide scarp; 9: fracture; 10: building; 11: line of the geological sections. Monitoraggio edifici Movimento orizzontale (NW): mm ( ) Movimento verticale: 5 mm ( ) Ipotesi di lateral spread?

14 /2001 Settore orientale Vlos = -2/-5 mm/yr Settore occidentale No PS Settore orientale Vlos = -1/-2 mm/yr Settore occidentale Vlos = -5/-9 mm/yr

15 LOS Asce Vert V DISCENDENTE Scomposizione del moto (combinazione geometria ascendente e discendente) Vlos asce Vlos disce E-W Up- Down Est LOS Desce V ASCENDENTE Dati RADARSAT

16 5.2. delimitazione di un fenomeno franoso in termini di estensione areale e valutazione dell efficacia delle eventuali opere di consolidamento realizzate ruinello Tipologia: complessa (sciv. rotazionale colamento) Stato di attività: quiescente Interventi: trincee drenanti, dreni sub-orizzontali) Monitoraggio: piezometri, inclinometri ( ) Frana di Ruinello (PV)

17 dicembre-09 giugno-09 dicembre-08 giugno-08 dicembre-07 luglio-07 dicembre-06 luglio-06 dicembre-05 luglio-05 dicembre-04 luglio-04 gennaio-04 luglio-03 gennaio-03 Analisi TS e scomposizione del movimento Frana di Ruinello (PV) Serie1 Poli. (Serie1) RSAT D Time Series Frana di Ruinello (PV) V los Asce -5 V los Desce + 3 V v = -1.4; V E-W : +7

18 5.3. Integrazione con altri strumenti di monitoraggio A) Velocità della frana riattivata dallo scavo: B fino a 5 cm/mese monitorabile con GPS, GB-SAR. No PS A B) Velocità della deformazione principale: Da qualche mm fino a 10 cm/anno in prossimità della corona. Dato PS più preciso. Landside of Portalet Valle de Tena (Spain) (Herrera 2009; 2010). The GPS allows to measure the area with faster movements (more than 100 mm/yr) that is not detectable with PS (made with SPN techniques and TerraSAR-X data); however PS give a good description the slow movements (under 50 mm/yr) near the crown of landslides

19 5.4. quantificazione dei movimenti in atto e loro variazione spazio-temporale

20 5.5. analisi dei segni precursori e previsione delle deformazioni (?) Sinkhole

21 possibilità di uno studio a ritroso degli spostamenti provocati dalla presenza di sinkhole (analisi dei segni precursori e previsione delle deformazioni) Limiti: mancanza di PS (se aree non urbane), movimenti troppo veloci

22 6. CONCLUSIONI Acquisizione di dati su territori molto ampi Grazie ai diversi sensori, archivio di dati SAR disponibile dal 1992 ad oggi con possibilità di seguire l evoluzione del movimento Possibilità di analizzare dati su aree a volte difficilmente attrezzabili con strumenti di monitoraggio (es. DGPV, subsidenze)