Tecniche di rilevamento radar per l’individuazione e la misura delle deformazioni della superficie terrestre

(DInSAR)

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Background

L’interferometria radar da piattaforma satellitare o DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar) è una delle tecniche più recenti utilizzate per l’individuazione e la misura delle deformazioni prodotte sulla superficie terreste da eventi naturali e/o antropici. La tecnica DInSAR è stata impiegata con successo nella stima degli spostamenti della crosta terreste indotti da terremoti, nella misura degli effetti prodotti da subsidenza, versanti instabili e dalla risalita del magma nei vulcani. L’incremento del numero di missioni spaziali dedicate al telerilevamento radar e la conseguente disponibilità di un gran numero di immagini, ha permesso di sviluppare tecniche più sofisticate, denominate A-DInSAR (Advanced Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar), che hanno consentito di superare alcune limitazioni nell’ applicazione dell’approccio originale e di ottenere risultati migliori in termini di risoluzione e di precisione. La disponibilità gratuita delle immagini acquisite dalla nuova generazione di satelliti SENTINEL-1 dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) rappresenta un grande stimolo per la ricerca e le nuove possibili applicazioni.

Scopo

Il principale obiettivo del progetto di ricerca è quello di sviluppare un sistema di sorveglianza e monitoraggio in tempo quasi-reale delle deformazioni indotte da processi naturali e/o antropici, partendo dall’elaborazione dei dati acquisiti dai satelliti SENTINEL-1A e SENTINEL-1B.

Il progetto si prefigge di sviluppare algoritmi che, in ultima istanza, siano in grado di generare serie temporali che permettano di caratterizzare lo stato e lo stile di attività del processo deformativo e quindi di caratterizzare il rischio indotto.

Metodi

L’elaborazione interferometrica dei dati SENTINEL-1 verrà effettuata utilizzando il software Gamma, e da altri programmi open-source. I dati verranno interpretati in prima istanza dal codice PSTime e verranno validati sui siti di interesse a mezzo di campagne geomorfologiche e/o per confronto diretto con i dati acquisiti da reti di monitoraggio topografico di tipo tradizionale (i.e. stazioni totali, ricevitori GNSS, etc.).

Risultati

Attraverso l’elaborazione interferometrica dei dati acquisiti dai satelliti SENTINEL-1 è stato possibile individuare e misurare deformazioni crostali prodotte da terremoti, frane, subsidenza e degradazione del permafrost anche in condizioni fortemente limitanti dal punto di vista applicativo. I risultati ottenuti evidenziano, in termini di precisione, risoluzione e numero di Persistent Scatterers individuati, un deciso miglioramento rispetto a quelli raggiunti con i dati ERS and ENVISAT.

Prodotti

FLORIS M., FONTANA A., FONTANEL G., MANTOVANI M., PASUTO A., RONCHI L., BOSSI G., RICCARDI P., TESSARI G. (2018). Monitoring of subsidence in the lowland area between the Piave and Livenza rivers using A-DInSAR techniques. 6° Congresso Nazionale AIGA 2018, Courmayeur (AO) 27-29/06/2018.

FIASCHI S., MANTOVANI M., FRIGERIO S., PASUTO A., FLORIS M. (2017). Testing the potential of Sentinel-1A TOPS interferometry for the detection and monitoring of landslides at local scale (Veneto Region, Italy). Environmental Earth Sciences, vol. 76(14), 492. doi: 10.1007/s12665-017-6827-y.

MANTOVANI M., PASUTO A., SOLDATI M., POPOVIC R., BERTHLING I. (2017). Assessing slope dynamics in a climate-sensitive high arctic region with Sentinel-1 dataset. Geophysical Research Abstracts Vol. 19, EGU2017-14876. EGU General Assembly 2017, Vienna (Austria) 23-28 April 2017.

ROCCHEGGIANI M., MANTOVANI M., PERISSIN D., PIACENTINI D., TAMBURINI A., TRINCANTI A., TRINCANTI E., MENICHETTI M. (2017). Dati Sentinel-1 per l’analisi dell’evoluzione e il monitoraggio dei fenomeni franosi in aree urbane. XII Convegno Nazionale GIT – Geoscienze e Tecnologie Informatiche della Società Geologica Italiana, Gavorrano (GR) 12-14/06/2017.

Conclusioni

La precisione nel controllo delle orbite dei satelliti SENTINEL-1, il breve periodo di rivisitazione e l’innovativa tecnica di ripresa hanno permesso di ottenere risultati molto promettenti anche in condizioni fortemente limitanti dal punto di vista applicativo. Tali condizioni favoriscono anche un controllo continuativo dei processi deformativi ed un monitoraggio in tempo quasi-reale.