Misure radar satellitari con la Tecnica PS (PSInSAR )
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- Emanuele Milani
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1 Misure radar satellitari con la Tecnica PS (PSInSAR ) Ing. Davide Colombo, Ing. Stefano Cespa Tele-Rilevamento Europa Bevagna, 5 giugno 2007 COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa Copyright - Tele-Rilevamento Europa
2 Misurare spostamenti da satellite Sistemi radar satellitari (SAR) Campi di velocità PS analisi PSInSAR Serie storica di spostamento del singolo Permanent Scatterer COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
3 Geometria di acquisizione 7,5 km/s orbit 23 Line Of Sight ~ 800 km ground range 100 km azimuth COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
4 Obiettivo: misura di distanze satellite radar I sistemi SAR illuminano la superficie terrestre con un segnale coerente nel dominio delle microonde. Obiettivo: distanza sensore-bersaglio R R (distanza sencore-besaglio) = T (tempo tx/rx). C (vel. luce) Earth COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
5 Il principio di funzionamento 1 acquisizione 2 acquisizione t = 35 giorni (ERS) R1 R2 Area soggetta a fenomeni di deformazione superficiale Rilevamento di possibili variazioni di distanza in range R COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
6 Terremoto di BAM (Dec. 26, 2003) Mappa di Deformazione co-sismica (lungo la LOS) 1 frangia = 28 mm (LOS) 25 km COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
7 Misura interferometrica variazione orbita tempo T 0 tempo T 0 + t λ = 5.66 cm R 1 R 2 = R 1 R 1 Interferometria r LOS Line of Sight R 2 r PS Variazione riflettività PS Caposaldo stabile 1 acquisizione 35 (o più) giorni 2 acquisizione COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
8 Misurare gli spostamenti di un PS Il principio di funzionamento R1 1 a acquisizione R2 2 a acquisizione Permanent Scatterer soggetto a moto tra la 1 a e la 2 a acquisizione R Misura dello spostamento [mm] COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
9 Che cosa sono i Permanent Scatterers? Bersagli radar costanti nel tempo: edifici, monumenti, viadotti, antenne, pali, condotte, rocce esposte... COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
10 Satelliti in orbita in orbita dal 17/07/1991 al 10/03/2000 in orbita dal 21/04/1995, ancora orbitante Failure dei giroscopi dal 13/01/2001 Revisiting time: 35 giorni Radar in banda C Puntamento fisso in orbita dal 01/03/2002 Revisiting time: 35 giorni Radar in banda C Puntamento variabile Revisiting time: 24 giorni Radar in banda C Puntamento variabile Revisiting time: 46 giorni Radar in banda L Puntamento variabile in orbita dal 24/01/2006 in orbita dal 04/11/1995 COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
11 PSInSAR : una tecnologia multi-scala San Francisco Bay Area COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
12 PSInSAR : principali applicazioni Subsidenze Frane Faglie sismiche Singoli edifici COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
13 La subsidenza di Bologna mm/anno COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
14 Reservoir Monitoring: Las Vegas Courtesy of University of Nevada COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
15 Faglie sismiche: la Bay Area (CA) Hayward Fault G. Hilley, R. Bürgmann, A. Ferretti, F. Novali, F. Rocca - Dynamics of Slow- Moving Landslides from Permanent Scatterer Analysis SCIENCE MAGAZINE, June 2004 COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
16 Assisi: Frana in località Ivancich Elaborazione ERS discendente ( ) Lesioni strutturali Lavori di contenimento PS GPS COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
17 Monte Padrio Varadega, Grosio (SO) COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
18 Misure PS lungo la linea di vista (LOS) Angoli di incidenza poco elevati elevata sensibilità alla componente verticale LOS LOS θ θ PS PS d PS d real d real d PS COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
19 Misure PS lungo la Line Of Sight Geom. ascendente Geom. discendente d 0 d 0 +d 1 d 0 +d n d 0 d 0 +d 1 d 0 +d n H PS V d >0 V re Est V rh Vr V a <0 T 0 T 1 T n COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
20 Frana di Cavallerizzo, Cerzeto (CS) Analisi Radatsat Ascendente Evento del 07 Marzo 2005 COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
21 Ascendente e Discendente: esempio Ascendente Vert Discendente V D >0 Est LOS Desce LOS Asce V A <0 COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
22 Etna, analisi ERS ascendente mm/anno COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
23 Etna, scomposizione del moto Componente orizzontale Componente verticale COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
24 Estrazione di serie storiche scomposte Ascendente Discendente TS Ascendente TS Discendente Easting Vertical TS Easting TS Vertical COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
25 Validazione vs. GPS Misura GPS Misura PS cm tempo vs. Livellazione Misura di livellazione Misura PS cm Benchmark tempo vs. Dilatazione Termica cm Dilatazione Termica Misura PS tempo COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
26 Precisione Come per le misure GPS differenziali, tutte le misure PS sono misurazioni differenziali rispetto ad unico bersaglio radar di riferimento (GCP). La precsione dipende da diversi fattori: numero di immagini elaborate, la densita di PS, le condizioni climatiche, la distanza dal GCP, ecc. Valori tipici per distanze < 1 km dal punto di riferimento POSIZIONAMENTO EST NORD VERTICALE Precisione (1σ) 5 m 2 m 1.5 m Spostamento in LOS Precisione (1σ) Velocita media di spostamento 0.3 mm/anno Misura Singola 3 mm COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
27 Riflettori artificiali Qualora non siano presenti al suolo elementi caratterizzabili come Permanent Scatterers, è possibile installare dei riflettori artificiali Facilità posizionamento Riflettori passivi Nessuna manutenzione Misure post-installazione COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
28 Esperimento Rifelttore artificiale Stima degli spostamenti: orizz. vert. SPOSTAMENTO ORIZZONTALE EFFETTIVO SPOSTAMENTO ORIZZONTALE STIMATO Spostamento [mm] /01/ /12/ /11/ /02/ /02/ /03/ /04/2005 Tempo SPOSTAMENTO VERTICALE EFFETTIVO SPOSTAMENTO VERTICALE STIMATO Spostamento [mm] /11/ /12/ /01/ /02/ /02/ /03/ /04/ Tempo COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
29 PS e GPS sono complementari R 1 N 3 2 Ottimizzazione del posizionamento di stazioni GPS permanenti Rimozione errori sistematici da risultati PS Informazioni su moto 3D PS GPS COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
30 Accesso al dato PS: GIS e WebGIS Processing automatico dataset storici ERS e creazione di un archivio PS Catalogazione del dato geografico Consultazione via web del DataBase Tools di visualizzazione in differenti ambienti GIS WebGIS application: maps.treuropa.com COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
31 Import in GIS e Visualizzazione Velocità COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
32 Serie Storiche COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
33 Satelliti Radar Oggi e domani ERS1 ERS2 ENVISAT RADARSAT-1 (on demand) ALOS Maggio 2003 RADARSAT-2 Cosmo Sky-Med Archivio Italiano TerraSAR-X COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
34 Considerazioni PSInSAR, strumento unico per: densità delle misure, tempi di analisi, precisione, archivio storico, integrazione sistemi GIS, sinergia con altre tecniche, costi Tecnologia e brevetto italiani Piena operatività sul territorio italiano con dati dell archivio ERS ( ) e RADARSAT (2003-) Principali clienti Eni, Snam Rete Gas, AEM, Enel Protezione Civile, Ministero Ambiente, Regione Lombardia, Arpa Piemonte, Arpa Emilia Romagna, Regione Lazio, Regione Liguria... Collaborazioni scientifiche ESA, INGV, Univ. Firenze Internazionalizzazione in corso: US, Japan Prospettive: Europa, Asia COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
35 PSInSAR : one tool, many solutions COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
36 Tele-Rilevamento Europa Via Vittoria Colonna, Milano COPYRIGHT - Tele-Rilevamento Europa
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