INVESTIGADORES
EUILLADES Pablo Andres
congresos y reuniones científicas
Título:
Monitoreo de Deformación Cortical Mediante Imágenes Radar (Banda X)
Autor/es:
SEBASTIÁN BALBARANI; PABLO EUILLADES; LEONARDO EUILLADES
Lugar:
San Rafael, Mendoza
Reunión:
Encuentro; VI EnIDI; 2011
Institución organizadora:
UTN, U. Nac. de Cuyo, U. Juan Agustín Maza y U. de Mendoza
Resumen:
La tecnología DInSAR (Interferometría Diferencial de imágenes Radar de Apertura Sintética) permite detectary cuantificar desplazamientos de la corteza terrestre de magnitudes en el orden del centímetro por año.La fase interferométrica es la diferencia de fase compleja entre dos imágenes de radar tomadas desdeposiciones ligeramente distintas en el espacio y en momentos diferentes. La misma contiene informacióntanto de la topografía como de los posibles movimientos de deformación del área iluminada. Utilizandoun Modelo Digital de Elevación (MDE) es posible contrarrestar la contribución topográfica, obteniendo deesta manera un remanente proporcional a la deformación superficial ocurrida entre adquisiciones, en ladirección de vista del radar. El éxito práctico de este concepto radica en la conservación de la coherenciainterferométrica. Caso contrario contendrá demasiado ruido y no será útil como medidor de deformación.La coherencia disminuye principalmente como consecuencia de imágenes tomadas desde puntos de vistamuy diferentes (decorrelación geométrica), y por cambios de naturaleza aleatoria ocurridos en la celdade resolución, entre adquisiciones (decorrelación temporal). Otro efecto indeseado es la influencia de laatmósfera, quien constituye un medio de propagación de la energía electromagnética distinto del vacío. Sinembargo, cuando se trata de fase interferométrica, los retardos de la señal contribuyen a la misma si lascondiciones atmosféricas son distintas en el momento de la adquisición de las imágenes. Las deficienciasen el MDE constituyen también una fuente de error, pero dadas ciertas condiciones de adquisición puedentornarse casi insignificante. Un paso adelante en el desarrollo de esta tecnología es la utilización de lainformación proveniente de varios pares de imágenes para construir series temporales de deformación. Estoimplica obtener la historia de deformación de cada píxel coherente durante el período de tiempo para el cualexistan imágenes. SBAS (Small Baseline Subsets) es una metodología que fue desarrollada en el IREACNR(Nápoles, Italia) y consiste en la creación de subconjuntos de interferogramas diferenciales utilizandoescenas caracterizadas por pequeñas separaciones orbitales, de manera tal de limitar la decorrelaciónespacial. Dichos subconjuntos, separados entre sí por grandes líneas de base, son ?conectados? mediantela descomposición en valores singulares (SVD) para obtener las series temporales de deformación. Estopermite mejorar la utilización de las imágenes y obtener mapas de deformación espacialmente muy densos.Por otra parte, con la reciente puesta en órbita de los satélites COSMO-SkyMed (Agencia Espacial Italiana),que funcionan en la banda X del espectro electromagnético y cuya longitud de onda es de 3 cm., es posibleiluminar la escena utilizando energía electromagnética (EM) polarizada vertical u horizontalmente. Dadoque la magnitud de los desplazamientos medibles son una fracción de la longitud de onda utilizada, seespera poder medir cambios de magnitud menor que los hasta el presente estudiados mediante Banda C.Sin embargo, debido a la naturaleza de la interacción entre la señal enviada y la superficie terrestre, estambién esperable una mayor decorrelación, o lo que es equivalente, una menor relación señal/ruido. Comoconsecuencia de esto, es probable un gran deterioro en la densidad de puntos de la imagen en los cuales ladeformación obtenida sea confiable. La presente propuesta apunta fundamentalmente a estudiar alternativaspara resolver el problema anterior. En este contexto, se propone estudiar la dependencia de la coherenciatemporal de la polarización de energía EM incidente. El parámetro clave que permite medir la estabilidad de lafase interferométrica es la coherencia interferométrica, y su evolución temporal para cada celda de resoluciónde la imagen de radar indica durante cuánto tiempo la misma reportará información confiable. Sería posible,combinando procesamiento de imágenes adquiridas en polarización HH y VV, mejorar la densidad depuntos estudiados mediante la técnica SBAS, aprovechando aquellos dispersores que funcionan bien enuna y otra polarización. El objetivo principal de esta propuesta doctoral es el desarrollo de la capacidadde procesamiento interferométrico diferencial de imágenes de radar de apertura sintética (Banda X) condiferentes polarizaciones. Esto implica el desarrollo y adaptación de software específico y la proposición yvalidación de nuevas técnicas de procesamiento. El trabajo en esta línea permitirá aprovechar el datasetadquirido por los satélites COSMO-SkyMed, de la Agencia Espacial Italiana. La Constelación COSMOSkyMedes capaz de adquirir aproximadamente 40 imágenes por año, utilizando la misma configuracióngeométrica (necesario para Interferometría). Durante el primer año de esta propuesta será posible adquiriral menos dos dataset de 20 imágenes cada uno, con polarización HH y VV respectivamente, y estudiar laaplicabilidad de tales datos para el monitoreo de deformación superficial asociada con sismos, extracción defluidos del subsuelo (agua, petróleo, gas), vulcanismo y obras civiles (túneles, minería), así como estudiarel comportamiento de los datos adquiridos en distintas polarizaciones. Se participará en el desarrollo de lacadena de elaboración para procesar imágenes COSMOSkyMed. La misma involucra las siguientes etapas:Enfocado y Registración, Generación de los pares interferométricos, Construcción de interferogramas,Estimación de topografía, Cálculo de interferogramas diferenciales, Filtrado y Desenrollado de fase de losinterferogramas diferenciales, y finalmente: Obtención de series temporales de deformación. Se realizaráel procesamiento mediante la técnica SBAS de imágenes adquiridas en distintas polarizaciones sobre elárea piloto de la ciudad de Mendoza y sus alrededores. La provisión de dichas imágenes está garantizadapor el proyecto ?Monitoring crustal deformation in Mendoza region with X-band dual polarization data andSBAS?, aprobado en el marco del Anuncio de Oportunidad de la Constelación COSMO-SkyMed, y dirigidopor el Dr. Pablo Euillades. El área piloto presenta interesantes características de deformación cortical,reveladas mediante procesamiento SBAS de imágenes ERS y ENVISAT, y GPS diferencial. Se estudiará ladistribución espacial y las estructuras responsables, de puntos coherentes en ambas polarizaciones, tantoen zona urbanizada como no urbanizada. Se combinarán las series de deformación logradas mediante elprocesamiento de ambas polarizaciones, intentando un mejoramiento de la cobertura espacial de la solución.Eventualmente se propondrán modelos de retrodispersión de la señal EM. Dentro del área de interés existeninstalaciones adecuadas para el estudio que se pretende realizar: en particular 7 estaciones continuas GPSactualmente en funcionamiento, y reflectores de esquina ubicados en las cercanías de las mismas. Estasestructuras serán utilizadas para la validación de los resultados obtenidos.