Misurare le deformazioni della superficie terrestre con i Radar satellitari. Claudio Prati Politecnico di Milano
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- Floriano Ricciardi
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1 Misurare le deformazioni della superficie terrestre con i Radar satellitari Claudio Prati Politecnico di Milano claudio.prati@polimi.it Ottobre 2012
2 Le placche sono mosse dai moti convettivi del mantello 2 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
3 Le frane Quando la forza di gravità diviene prevalente sull attrito e la coesione del terreno, allora la massa rocciosa di un pendio si muove verso il basso. 3 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
4 Movimenti del terreno causati dall uomo Pozzi petroliferi Estrazione d acqua Immagazzinamento di gas Costruzioni sotterranee (gallerie, parcheggi) Schiacciamento del terreno da parte di nuove costruzioni Cedimento di edifici 4 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
5 Misurare i movimenti del terreno Movimenti in spazi limitati si misurano bene in loco. Grandi movimenti estesi si identificano e si misurano bene con il telerilevamento ottico (es. Google Earth). L'identificazione e la misura di piccoli movimenti (mm) estesi richiedono strumenti di telerilevamento sensibili a spostamenti millimetrici. 5 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
6 Il RADAR: uno strumento per misurare i movimenti della superficie terrestre 1. Emette impulsi di micro-onde per localizzare i bersagli sulla superficie terrestre: non ha bisogno di sorgenti esterne come il Sole 2. Le micro-onde penetrano attraverso nuvole e pioggia 3. Riceve le eco dei segnali emessi, misura il tempo impiegato dal segnale a tornare indietro e quindi a quale distanza si trovano i bersagli. 6 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
7 Radar satellites (SAR) Near polar sun-synchronous orbits (azimuth) Platform trajectory ground ground range Nadir (slant range) 7 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
8 MILANO 8 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
9 9 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
10 Come fa il RADAR a misurare i movimenti della superficie terrestre? Il tempo passa... R1 R 2 t = 35 giorni (ERS) t = 24 giorni (RADARSAT) t = 16 giorni (CSK) t = 11 giorni (TerraSAR-X) R12 10 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
11 Misura di precisione dei movimenti Quale precisione di misura del tempo per misurare 1mm di spostamento? x t = c La durata degli impulsi trasmessi dal radar e' > t = 3 10 s 8!!! s Interferometria radar 11 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
12 Segnali sinusoidali y( φ) ( x) = sin y 2π x λ λ π φ = 2 φ =π φ x y φ = 2π x λ ( φ) = sin( φ) φ = 0 φ = 2π π φ = 2 12 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
13 Misura di precisione dei movimenti: iterferometria λ x x φ φ = 4π x λ x λ = = m m φ = π rad 13 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
14 Visualizzazione dei movimenti misurati Spostamento. Ogni ciclo di colore (per esempio da rosso a rosso passando per il blu) indica una variazione d'angolo di 2π, quindi uno spostamento del terreno di λ/2. λcm L'interferometria radar satellitare funziona solo su bersagli che mantengono inalterate nel tempo le proprie caratteristiche di riflettività 14 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
15 La densita dei bersagli misurati La densita di PS ottenibile con le immagini disponibili dai sensori disponibili e di molte centinaia per kmq in aree urbane e di alcune diecine per kmq in aree rurali. 15 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
16 Localizzazione 3-D relativa dei PS (Stazione Centrale a Milano) La precisione di localizzazione 3-D di ogni PS rilevato dai sensori ERS, ENVISAT, RADARSAT è circa un metro. 16 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
17 C:\Documents and Settings\User\Documenti\Downloads\Mean_6imm.png Costa Concordia POLIMI has been involved in the monitoring of the Cost Concordia cruise ship sank on January13th. Data are delivered to the Civil Protection Dept. 17 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
18 Il terremoto a L'Aquila Co-seismic interferogram (L Aquila, Italy) Paganica fault Satellite: ENVISAT L Aquila Date: Bn = 148m Bt = 70gg Fringes resemble contour lines of a deformation map 18 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
19 19 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
20
21 Il terremoto di Bam (Iran) del 2003 Ogni ciclo di colore (per esempio da rosso a rosso passando per il blu) indica uno spostamento del terreno di circa 3cm 21 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
22 22 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
23 Il terremoto di Landers (a N-E di Los Angeles) del 1992 Ogni ciclo di colore (per esempio da rosso a rosso passando per il blu) indica uno spostamento del terreno di circa 3cm 23 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
24 Deformazioni dei vulcani mm/yr Intorno al 6000 a. C. il fianco orientale dell'etna crollò in mare e provocò uno tsunami così potente da devastare non solo la Sicilia e l'italia Meridionale ma tutto il Mediterraneo Orientale. 24 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
25 Identificazione di frane Landslides detection and monitoring 25 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
26 26 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
27 Bay Area PS Analysis Treasure Island 27 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
28 Abbassamento del terreno causato dall'estrazione d'acqua Arno Pisa Livorno Migliarino Serchio 28 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
29 29 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
30 Mining Applications: an example 30 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
31 Misura delle deformazioni progressive vicino ad un pozzo petrolifero 31 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
32 TRE: TerraSAR-X Fiera Milano City Effetto rebound causato dall'abbattimento degli edifici della "Fiera". 32 Ingegneria delle Telecomunicazioni Claudio Prati
33 Inventario fenomeni di dissesto Approfondimenti: treuropa.com
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