Συμβολομετρική χαρτογράφηση της παραμόρφωσης στην Θεσσαλία μεταξύ 1992-2000 με χρήση μεθόδου SBAS (Small Baseline Subset).

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 13:40, 25 Φεβρουαρίου 2010

Περίληψη

Η εργασία παρουσιάζει χάρτες παραμόρφωσης με χρήση της συμβολομετρικής τεχνικής SBAS (Small Baseline Subset) από το αρχείο εικόνων SAR των Ευρωπαϊκών δορυφόρων ERS1, ERS2. Η περιοχή μελέτης είναι η Θεσσαλία η οποία είναι μία τεκτονικά ενεργός περιοχή με επιφανειακές παραμορφώσεις που προέρχονται από φυσικά και ανθρωπογενή αίτια. Τα αποτελέσματα της μελέτης επαληθεύονται σε δύο περιπτώσεις από ανεξάρτητα δεδομένα GPS που μετρήθηκαν κατά το χρονικό διάστημα που καλύπτει η συμβολομετρία (1992 – 2000). Ο χάρτης της κατακόρυφης συνιστώσας της ταχύτητας δείχνει 3-4 mm/yr σχετική ανύψωση της δυτικής οροσειράς (περιοχή Ελασσώνας - Τυρνάβου) σε σχέση με την Όσσα. Ο χάρτης της οριζόντιας συνιστώσας Ανατολή – Δύση δείχνει έκταση του φλοιού με ταχύτητες 6 – 10 mm/yr έτος στην δυτική οροσειρά ενώ η ανατολική περιοχή βρίσκεται υπό συμπίεση. Για την πόλη και τα προάστια της Λάρισας βρέθηκε μία συνεχής καθίζηση η οποία κυμαίνεται μεταξύ 4-25 mm/yr (κατά τόπους) και η οποία οφείλεται στην ταπείνωση του υδροφόρου ορίζοντα εξ΄αιτίας της υπεράντλησης την δεκαετία του 1990.

Επεξεργασία εικόνων ραντάρ

Στα πλαίσια της μελέτης παρήχθησαν χάρτες παραμόρφωσης με χρήση της συμβολομετρικής τεχνικής SBAS (Small Baseline Subset, Berardino et al., 2002). H τεχνική SBAS βασίζεται στην χρήση διαφορικών συμβολογραφημάτων με μικρή γραμμή βάσεως (απόσταση μεταξύ διαδοχικών τροχιών) και στην εφαρμογή της μεθόδου singular value decomposition (SVD): η πρώτη μέθοδος αντιμετωπίζει το πρόβλημα της ελλείψεως συνοχής φάσης, η δε δεύτερη επιτρέπει την σύνδεση ανεξάρτητων εικόνων SAR οι οποίες χωρίζονται από μεγάλες γραμμές βάσεως. Επίσης αντιμετωπίστηκαν οι τεχνητές μορφές (artifacts) λόγω της ατμόσφαιρας ώστε να βελτιωθεί η ακρίβεια των εντοπισθέντων παραμορφώσεων. Αυτό έγινε με την χρήση διπλού φιλτραρίσματος, σε χωρική και χρονική διάσταση, με βάση την παρατήρηση ότι η «ατμοσφαιρική φάση» παρουσιάζει υψηλή συσχέτιση στον χώρο αλλά χαμηλή συσχέτιση στον χρόνο. Πρόσφατες εκτιμήσεις του σφάλματος της τεχνικής SBAS έγιναν από την ομάδα του IREA (Νάπολη, Ιταλία) και αναφέρουν τυπική απόκλιση στις ταχύτητες 1-2 mm/yr (κατακόρυφη συνιστώσα) σε σχέση με τοπογραφικά δεδομένα αναφοράς από δίκτυα 1ης τάξεως.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα της μελέτης επαληθεύονται σε δύο περιπτώσεις από ανεξάρτητα δεδομένα GPS της βιβλιογραφίας για την περιοχή της Θεσσαλίας (Clark et al., 1998) που μετρήθηκαν κατά το χρονικό διάστημα που καλύπτει η συμβολομετρία (1992 – 2000, Tolomei et al., 2005). Ο χάρτης της κατακόρυφης συνιστώσας της ταχύτητας (μετατόπιση του ραντάρ ανηγμένη στην κατακόρυφο / χρόνο) δείχνει 3-4 mm/yr σχετική ανύψωση της δυτικής οροσειράς σε σχέση με την Όσσα . Αυτό εξάγεται από την μελέτη του «σήματος» χαμηλής χωρικής συχνότητας. Στον ίδιο χάρτη παρατηρούνται υψηλές χωρικές συχνότητες (μεταβολές τιμής και προσήμου) κοντά σε μεγάλα, ενεργά ρήγματα. Ο χάρτης της οριζόντιας συνιστώσας Ανατολή – Δύση δείχνει αξιοσημείωτη έκταση του φλοιού με ταχύτητες 6 – 10 mm/yr στην δυτική οροσειρά (Σχήμα 2). Ο ανατολικός τομέας (Όσσα κλπ) βρίσκεται υπό συμπίεση. Για την πόλη της Λάρισας βρέθηκε μία συνεχή καθίζηση 4-25 mm/yr (0.4-2.5 cm/yr) (κατά περιοχές) η οποία οφείλεται στην ταπείνωση του υδροφόρου ορίζοντα εξ΄αιτίας της υπεράντλησης την δεκαετία του 1990. Τα ίδια αποτελέσματα επίσης δείχνουν μία περιοδική αυξομείωση στον ρυθμό καθίζησης που πιθανόν να σχετίζεται με την εποχική μεταβολή της πιεζομετρικής στάθμης. Επίσης παρατηρούνται και πλευρικές ασυνέχειες στο χάρτη ταχυτήτων οι οποίες πιθανόν σχετίζονται με την υδραυλική του υδροφορέα και την ύπαρξη στεγανών επιφανειών ρηγμάτων.

Σχήμα 2. Χάρτης της οριζόντιας συνιστώσας Ανατολή – Δύση του ανύσματος ταχυτήτων με συνδυασμό δεδομένων ανερχόμενης και κατερχόμενης τροχιάς.

Συμπεράσματα

1. Οι έρευνες με χρήση συμβολομετρίας ραντάρ στην κεντρική Θεσσαλία απέδωσαν με την παραγωγή χαρτών εδαφικής ταχύτητας. Αυτή η μελέτη αποτελεί την πρώτη εφαρμογή της τεχνικής SBAS στην Ελλάδα.

2. Παρατηρείται ανύψωση των ορεινών όγκων κυρίως δυτικά της Λάρισας

3. Παρατηρείται σημαντική οριζόντια (τεκτονική) συνιστώσα Α-Δ.

4. Τα δεδομένα για την πόλη της Λάρισας δείχνουν μια περιοδική, ημιτονοειδή συμπεριφορά εντός του πλαγιο-καθοδικού διαγράμματος της καθίζησης η οποία οφείλεται πιθανόν στις εποχικές αυξομειώσεις της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα. Οι αυξομειώσεις διακρίνονται σαφέστερα μετά το 1996 και οφείλονται στην υπεράντληση του υδροφόρου για αγροτικές χρήσεις κατά τους θερινούς μήνες.

Πηγή:Αθανάσιος Γκανάς, Simone Atzori, Cristiano Tolomei & Stefano Salvi, Συμβολομετρική χαρτογράφηση της παραμόρφωσης στην Θεσσαλία μεταξύ 1992-2000 με χρήση μεθόδου SBAS (Small Baseline Subset