DEFORMASJONSMÅLINGER VED BRUK AV SATELLITT INSAR METODEN Frano Cetinic
Tidlig identifisering av setninger på naturlig terreng og infrastruktur kan bidra til å ivareta effektivere fremdrift av vedlikehold- og utbyggingsprosjekter
Tradisjonelt måleutstyr krever tilstedeværelse som kan være tidskrevende, kostbart og gir begrenset med data i tid og rom
Ved bruk av radarmålinger fra satellitt og er det mulig å veldig effektivt måle overflate setninger med høy romlig og tidsoppløsning. Credit: European Space Agency
InSAR deformasjonsmålinger over sentrale deler av Oslo. Hundretusentals målepunkt kan effektivt produseres for å få en total oversikt av setningstrender i forskjellige deler av byen. Tidsserier for hvert målepunkt eller et utvalg av punkt kan enkelt fremskaffes for detaljerte analyser av setningstrender.
Antall målepunkt kan effektivt oppskaleres til å dekke en hel by eller en eller flere kommuner. Distanse ~ 20 km
Satellitter med radarinstrument gjennomfører kontinuerlige målinger over landet. Radar er et system som sender ut energi mot bakken og som øyeblikkelig blir reflektert tilbake til satellitten. Vær og lys uavhengig. Radarmålinger fra år 1992 finnes tilgjengelig.
Rå radardata er "abstrakt" å tolke direkte. Inneholder informasjon om fase og amplitude i et radarsignal (elektromagnetisk bølge). Ulike metoder og teknikker brukes for å trekke ut relevant informasjon som eksempelvis setningsdata.
Metoden for å trekke ut setningsdata fra satellittradarmålinger heter på engelsk Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR). Konseptuell illustrasjon av satellitt InSAR metoden for måling av overflatedeformasjon er vist i bildet under. Et område eller punkt på bakken måles ved to ulike tidspunkter T 0 og T n. En deformasjon på bakken som skjer mellom målingene vil resultere i en faseendring mellom to radarbølger (satellittmålinger), r. Skyene illustrerer atmosfærisk bidrag som kan bidra til en forsinkelse av radarsignalet og som må ivaretas ved produksjon av deformasjonsmålinger. Metoden er relativ, dvs. man måler endringer fra første måling og kommende målinger og ikke absolutt avstand fra satellitten til bakken. Satellitten måler alltid på skrå ikke helt rett ned mot bakken. Setningsdata som fremstilles er i samme retning som satellitter måler. En kombinasjon av ulike vinkler (geometrier) som satellitten måler ifra muliggjør fremstilling av ren-vertikal og øst-vest deformasjonskomponent.
Begrensinger med målemetode er vanndekkete områder og områder hvor det kontinuerlig endring på bakken, eksempelvis utbyggingsområder. Målepunkt kan fremskaffes før og etter at eksempelvis en bygging er ferdigbygget. Når snø er nærværende på bakken og i skogsdekkete områder kan ikke målepunkt produseres med mindre man bruker markinstallasjoner. Se side 18.
På lik linje som med et optisk bilde så operer man med ulik oppløsning på radarsatellittmålingene. Oppløsningen bestemmer antall målepunkt som er mulig og fremstille for et gitt geografisk område. Målinger som er i "lav" oppløsning finnes tilgjengelig over hele landet. Målinger av høyere oppløsning må oftest bestilles men for Norge så finnes det en del historiske data tilgjengelig over de større byene.
I bildet under vises resultat ved bruk av en satellitt som gir lav punkttetthet. Antall målepunkt innenfor rød polygon: 15 st.
I bildet under vises resultat ved bruk av en satellitt som gir medium punkttetthet. Antall målepunkt innenfor rød polygon: 60 st.
I bildet under vises resultat ved bruk av en satellitt som gir høy punkttetthet. Antall målepunkt innenfor rød polygon: 300 st.
I bildet under vises resultat ved bruk av en satellitt som gir veldig høy punkttetthet. Antall målepunkt innenfor rød polygon: 8000 st.
For satellitter som gir medium punkttetthet så dekkes all landareal i Norge. For satellitter som gir høy punktetthet så er det et begrenset landområde som dekkes ved kun en satellittmåling. For høyre punkttetthet som ønskes desto mindre landareal blir dekket og vise versa.
Sammenligning av InSAR deformasjonsmålinger mot GPS. Objektet som ble målt er vist i figur til venstre, kalt reflektor. En reflektor er en aluminiumkonstruksjon fundamentert i fjell med pleksiglass for å forhindre snøakkumulasjon, har ikke behov for noe strøm, trenger minimalt med vedlikehold og er et rimeligere alternativ enn GPS. Permanent GPS var installert på piggen øverst på reflektor. GPS målinger er projisert i samme retning som InSAR målingene når sammenligning ble gjennomført. Deformasjon [mm] Deformasjon av reflektor som er forankret i fjellparti Blå punkt = GPS målinger Sorte ringer = InSAR målinger
Oversikt av satellitter som har gjennomført historiske målinger
Satellitter som brukes for overvåking
Et testdatasett over Oslo kan studeres fra en åpen webtjeneste ved bruk av linken under. maps.globesar.com/demo/oslo
info@globesar.com www.globesar.com Telefon: 406 01 994 Addresse: Gaustadalleen 21, 0349, Oslo