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1. Large-scale deformation mapping over Danakil depression (Afar, Ethiopia) from Wide-Swath SAR interferometric time series Pablo J. González 1 , Nicolas d’Oreye 2 , Eugenio Sansosti 3 , Kristy F. Tiampo 1 and José Fernández 4 1. Dept. Earth Sciences, University of Western Ontario, London-Ontario, Canada. 2. Musée National d’Histoire Naturelle (MNHN), Luxembourg. 3. Istituto per il Rivelamento Elettromagnetico dell’Ambiente (IREA, CNR) , Naples, Italy 4. Institute of Geosciences (CSIC-UCM), Facultad CC. Matemáticas, Madrid, Spain
3. Motivation Some Earth Sciences problems require the imaging of large areas: DEM generation (efficient and reliable global coverage) Deformation mapping Carbon cycle monitoring (large basins forestry),… So far, Wide-swath interferometry - success - applied in ground deformation monitoring: In particular, static ground deformation due to large earthquakes Why time series processing of Wide-swath interferometry time series? WS Time Series could: Reduce burden for the monitoring of extended areas Estimation of reliable long-scale smoothly variable deformation signals
4. DInSAR Reliable tool to measure/mapping ground deformation of the Earth’s surface Interferometric synthetic aperture radar (InSAR) combines phase information from two radar (SAR) images of the same area acquired from similar view points at different times to produce an pattern of phase interference (interferogram). The interferogram, depicting range changes between the radar and the ground within a fraction of the wavelength precision (mm-cm) under favorable conditions. DInSAR time series However, ground deformation and Earth surface changes are dynamic (change with time). Time series processing (SBAS or PSI) provides with: linear velocity maps and time series of displacements. Proved to be more precise, successful reduction of atmospheric noise.
19. Modelling approach For reduce the computational burden, a quadtree data reduction was performed to keep points representatives of sigma above the noise (phase std) Inversion Regularized linear Analytical models (green functions, G) Best fitting source parameters (s): Φ (s, k ) = || G s – d || 2 + k -2 ||Δ 2 s || 2 , s ≥ 0 Interpretation geologically sound? Geodetic data (d) d = G s + error
Buenas tardes voy a presentar la memoria titulada: “ Medidas y caracterización de deformaciones usando técnicas geodésicas y de teledetección. Aplicaciones en volcanología y sismotectónica”, que he realizado para optar al grado de doctor por el programa de doctorado interuniversitario: “ Ciencia y tecnología de la ingeniería geodésica y cartográfica”.
La actividad geodinámica (sísmica y volcánica) produce entre otros efectos, deformaciones del terreno, que puede ser registrados con técnicas geodésicas. Estas deformaciones sirven para caracterizar y estudiar la física de los procesos geodinámicos y minimizar el riesgo asociado, así en este trabajo me he planteado dos objetivos: El primero, un Estudiar y análizar las diferentes medidas geodésicas utilizadas en la vigilancia y estudio de zonas volcánicas y sismotectónicas así como su calidad (errores) . Lo que me ha conducido al - estudiar y análizar las estimaciones de desplazamientos con interferometría radar y cuantificación de sus errores., así como a estudiar y desarrollar metodologías para la obtención de desplazamientos horizontales, utilizando imágenes ópticas y/o radar. Y el segundo, Estudiar y desarrollar una metodología para la integración de diferentes datos geodésicos, con el fin de determinar desplazamientos tridimensionales espacialmente continuos y estudiar las implicaciones de su uso
La carencia de una técnica geodésica que reuna multiples posibilidades observacionales: continuidad espacial y determinación de desplazamientos tridimensionales requiere del estudio y desarrollo de modelos de combinación de datos, que sean de aplicación general y que permitan superar las limitaciones existentes. Como ejemplo, en esta figura podemos ver los desplazamientos postsísmicos observados (representados por puntos) tras el terremoto de Landers en California. Estos desplazamientos se pueden interpretar mediante dos modelos, uno de dislocación asísmica (línea discontinua) y otro en que se considera la plasticidad del medio (en línea continua). En particular, la componente horizontal normal al plano de ruptura solo es comparable con las simulaciones del segundo modelo. Así, si no se tuvieran una caracterización tridimensional de los desplazamientos producidos, ambos modelos explicarían de forma correcta las observaciones. Por tanto, una solución tridimensional, de alta resolución espacial, de los desplazamientos del terreno permite mejorar la caracterización, a través de modelos, de los procesos responsables de la actividad sísmica y volcánica.
La actividad geodinámica (sísmica y volcánica) produce entre otros efectos, deformaciones del terreno, que puede ser registrados con técnicas geodésicas. Estas deformaciones sirven para caracterizar y estudiar la física de los procesos geodinámicos y minimizar el riesgo asociado, así en este trabajo me he planteado dos objetivos: El primero, un Estudiar y análizar las diferentes medidas geodésicas utilizadas en la vigilancia y estudio de zonas volcánicas y sismotectónicas así como su calidad (errores) . Lo que me ha conducido al - estudiar y análizar las estimaciones de desplazamientos con interferometría radar y cuantificación de sus errores., así como a estudiar y desarrollar metodologías para la obtención de desplazamientos horizontales, utilizando imágenes ópticas y/o radar. Y el segundo, Estudiar y desarrollar una metodología para la integración de diferentes datos geodésicos, con el fin de determinar desplazamientos tridimensionales espacialmente continuos y estudiar las implicaciones de su uso
Objective 1.b: “Study and development of potentially complementary methodologies to obtain horizontal ground displacements, using optical and radar remote sensing images” We developed a new robust method of phase correlation (Phase-Corr), to obtain horizontal ground displacements (2D) using satellite and aerial high-resolution optical and radar images. These results complement ground deformation obtained with differential radar interferometry (1D) with a similar spatial resolution (Chap. 4 and 5). The Phase-Corr method is phase-unwrapping free and proves reliable for estimating multipixel offsets of images with moderate aliasing, variable bit quantization and different noise levels. This method determines the ground displacements with a precision of a few fractions of the pixel size ( 1/10-1/20). Ground deformation uncertainties obtained with Phase-Corr are normally much larger than that obtained with radar interferometry. The robust phase correlation method of high-resolution image for the horizontal displacement determination has been implemented in several functions programmed in MATLAB, packed in a suite called Phase-Corr (Phase-Correlation). The Phase-Corr method has been applied for the first time to the correlation of PAN remote sensing images of the IRS Indian satellite. We show that those images can be correlated without rigorous geometric corrections (without a camera model, attitude parameters and digital elevation model), to obtain near-field horizontal ground deformation estimates. The method has been applied to the study of the horizontal coseismic ground deformation due to the Izmit earthquake. Our results are in qualitative and quantitative agreement with those obtained with panchromatic SPOT images correlation, GPS measurements, and geologic field observations. All measurements indicate a mean fault-slip of 3 3:5 m along the fault rupture plane. Finally, the method has also been applied to the study of the Sciara del Fuoco (Stromboli Island, Italy). Obtained estimates of the ground deformation allow us to study dynamic process with an unprecedented high-resolution in that environment between 2003-2005. Thus, for the 2003-2004 period ground deformation indicates smooth gradients, while during 2004-2005 faulting processes dominated the instability processes. Such observations are of great interest for understanding about instable young volcanic material dynamics and their possible related hazards of tsunamigenic potential, as a similar process occurred on December 2002 at Stromboli.
