Integrated velocity field from ground and satellite geodetic techniques: application to Arenal volcano

Measurements of ground deformation can be used to identify and interpret geophysical processes occurring at volcanoes. Most studies rely on a single geodetic technique, or fit a geophysical model to the results of multiple geodetic techniques. Here we present a methodology that combines GPS, Total Station measurements and InSAR into a single reference frame to produce an integrated 3-D geodetic velocity surface without any prior geophysical assumptions. The methodology consists of five steps: design of the network, acquisition and processing of the data, spatial integration of the measurements, time series computation and finally the integration of spatial and temporal measurements. The most significant improvements of this method are (1) the reduction of the required field time, (2) the unambiguous detection of outliers, (3) an increased measurement accuracy and (4) the construction of a 3-D geodetic velocity field. We apply this methodology to ongoing motion on Arenal's western flank. Integration of multiple measurement techniques at Arenal volcano revealed a deformation field that is more complex than that described by individual geodetic techniques, yet remains consistent with previous studies. This approach can be applied to volcano monitoring worldwide and has the potential to be extended to incorporate other geodetic techniques and to study transient deformatio

Implementación de redes geodésicas para monitoreo de los volcanes Misti y Ubinas

La geodesia es uno de los métodos más empleados para la detección anticipada de los cambios de estado de un volcán que pudiera evolucionar en una erupción. El objetivo principal de este método es la medición de las deformaciones del suelo en los edificios volcánicos aplicando diversas técnicas geodésicas. En este trabajo describimos la metodología, técnicas y los avances que el INGEMMET ha logrado en la implementación de redes geodésicas en los volcanes Misti y Ubinas. La región sur del Perú pertenece a la Zona Volcánica de los Andes Centrales (ZVC), donde se han identificado 7 volcanes activos, es decir que tienen grandes probabilidades de iniciar un nuevo proceso eruptivo en cualquier momento, Entre estos volcanes activos destacan el volcán Ubinas con una reciente erupción que se inició en el año 2006 y el volcán Misti, que se encuentra a solo 17 Km de la ciudad de Arequipa (~1 millón de habitantes). Esta ciudad así como todos los pueblos que se encuentran cerca de edificios volcánicos están bajo un riesgo latente de una probable erupción volcánica. La mitigación de este riesgo y su actualización continua puede lograrse con el monitoreo, esto implica la observación persistente de diversos parámetros principalmente sismológicos, geodésicos y geoquímicos, que en el caso de un cambio interno del estado del volcán pueden variar significativamente. Si estas variaciones pueden ser identificadas como precursoras de una erupción y se consigue poner en marcha un mecanismo de respuesta encaminado a la protección de la población se habrían alcanzado los objetivos de vigilancia volcánica y la efectiva reducción de riesgo a través de la disminución de la vulnerabilidad. Bajo estas consideraciones el INGEMMET está desarrollando un sistema de vigilancia de volcanes activos implementando técnicas geodésicas con la finalidad de monitorear las deformaciones del suelo como producto de los procesos volcánicos, se instalan hitos geodésicos y se miden su posición relativa o absoluta. Para este efecto, se emplean técnicas de geodesia clásica como son la medida electromagnética de distancias y ángulos (EDM), medidas con GPS Diferencial y el análisis continuo de imágenes satelitales (InSAR). Complementariamente se realizará la instalación de inclinómetros electrónicos permanentes con transmisión telemétrica

Interpretación de datos geodésicos en el Volcán Irazú entre abril de 1991 y marzo de 1992

Van Der Laat Valverde, R. (1995). Interpretación de datos geodésicos en el Volcán Irazú entre abril de 1991 y marzo de 1992. [Tesis de Licenciatura. Universidad Nacional, Costa Rica].La actividad volcánica, tectónica y la dinámica del magma en el interior de los volcanes provoca deformaciones que pueden ser medidas en la superficie. La información generada por dos mediciones de una red geodésica en el volcán Irazú es procesada a fin de definir el origen de las deformaciones medidas. La red geodésica consiste de ocho vértices (0,8 km²) y está ubicada en la cima del volcán Irazú, alrededor de los cráteres principal y Diego de la Haya. Las dos épocas de medición se realizaron respectivamente entre el 11 y 29 de abril de 1991 y entre el 17 de marzo y 3 de abril de 1992, por medio de la técnica convencional de triangulateración. Para la obtención de los desplazamientos horizontales se realizan dos tipos de análisis. El primero, asume dos puntos fijos al lado oeste de la red, bajo el criterio de que en esos lugares es donde se muestran las mayores elipses de error y fue efectuado en el programa DEFANA para análisis de deformaciones. Todos los puntos del sector este de la red fueron desplazados respecto a los fijos hacia el rumbo S 43° E, con vectores de desplazamiento promedio de 50 mm. El contraste entre esas magnitudes y las elipses de error demuestra que esos movimientos son significativos. Por ese mismo motivo, el movimiento de un punto en el sector oeste no es significativo.The volcanic and tectonic activity and the dynamics of magma inside volcanoes causes deformations that can be measured on the surface. The information generated by two measurements of a geodesic network in the Irazú volcano is processed in order to define the origin of the measured deformations. The geodesic network consists of eight vertices (0.8 km²) and is located on the top of the Irazú volcano, around the main craters and Diego de la Haya. The two measurement periods were carried out respectively between April 11 and 29, 1991 and between March 17 and April 3, 1992, by means of the conventional triangulation technique. To obtain the horizontal displacements, two types of analysis are carried out. The first one assumes two fixed points on the west side of the network, under the criterion that it is in those places where the largest error ellipses are shown and was carried out in the DEFANA program for deformation analysis. All points in the eastern sector of the network were displaced with respect to the fixed ones towards the S 43 ° E heading, with average displacement vectors of 50 mm. The contrast between these magnitudes and the error ellipses shows that these movements are significant. For the same reason, the movement of a point in the western sector is not significant.Universidad Nacional (Costa Rica)Escuela de Topografía Catastro y Geodesi

NICOYA, COSTA RICA, TRANS-PENINSULA GPS EXPERIMENT AND INTER-PLATE COUPLING

Presented before the 2003 IUGG General Assembly, Sapporo, Japan, June 30-July 11, 2003.IUGG General Assembl

Integrated velocity field from ground and satellite geodetic techniques: Application to Arenal volcano

ISSN:0956-540XISSN:1365-246

Integrated velocity field from ground and satellite geodetic techniques:application to Arenal volcano

Measurements of ground deformation can be used to identify and interpret geophysical processes occurring at volcanoes. Most studies rely on a single geodetic technique, or fit a geophysical model to the results of multiple geodetic techniques. Here we present a methodology that combines GPS, Total Station measurements and InSAR into a single reference frame to produce an integrated 3-D geodetic velocity surface without any prior geophysical assumptions. The methodology consists of five steps: design of the network, acquisition and processing of the data, spatial integration of the measurements, time series computation and finally the integration of spatial and temporal measurements. The most significant improvements of this method are (1) the reduction of the required field time, (2) the unambiguous detection of outliers, (3) an increased measurement accuracy and (4) the construction of a 3-D geodetic velocity field. We apply this methodology to ongoing motion on Arenal’s western flank. Integration of multiple measurement techniques at Arenal volcano revealed a deformation field that is more complex than that described by individual geodetic techniques, yet remains consistent with previous studies. This approach can be applied to volcano monitoring worldwide and has the potential to be extended to incorporate other geodetic techniques and to study transient deformation.Las mediciones de la deformación del suelo pueden utilizarse para identificar e interpretar los procesos geofísicos que tienen lugar en los volcanes. La mayoría de los estudios se basan en una sola técnica geodésica o ajustan un modelo geofísico a los resultados de múltiples técnicas geodésicas. Aquí presentamos una metodología que combina las mediciones del GPS, la estación total y el InSAR en un único marco de referencia para producir una superficie de velocidad geodésica tridimensional integrada sin ninguna suposición geofísica previa. La metodología consta de cinco pasos: diseño de la red, adquisición y procesamiento de los datos, integración espacial de las mediciones, cálculo de las series temporales y, por último, integración de las mediciones espaciales y temporales. Las mejoras más significativas de este método son (1) la reducción del tiempo de campo necesario, (2) la detección inequívoca de valores atípicos, (3) una mayor precisión de las mediciones y (4) la construcción de un campo de velocidad geodésico en 3D. Aplicamos esta metodología al movimiento en curso en el flanco occidental del Arenal. La integración de múltiples técnicas de medición en el volcán Arenal reveló un campo de deformación que es más complejo que el descrito por las técnicas geodésicas individuales, aunque sigue siendo coherente con los estudios anteriores. Este enfoque puede aplicarse a la vigilancia de volcanes en todo el mundo y tiene el potencial de ser ampliado para incorporar otras técnicas geodésicas y para estudiar la deformación transitoria.Universidad Nacional, Costa Rica.Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Ric