Generació eficient d'interferogrames diferencials mitjantçant un DEM extrem

Aquest projecte està emmarcat en el camp de la interferometria, una aplicació que permet tenir informació al llarg de l’eix d’observació d’una escena. La informació d’alçada s’extreu a partir del que s’anomena interferograma, que no és res més que una combinació de la informació d’una mateixa zona vista des de dos punts de vista diferents. De fet es pot anar més enllà, ja que el terreny no té perquè ser inamovible i pot deformar-se. Per tant es pot eliminar la component immòbil del terreny i restar només la informació de deformació. Així s’haurà creat l’anomenat interferograma diferencial

Orbital differential SAR interferometry with polarimetric data

Space-borne Synthetic Aperture Radar (SAR) systems have demonstrated great effectiveness to survey wide areas, independently of the weather conditions and the day/night cycle. One of the most exploited applications is Differential SAR Interferometry (DInSAR), and by extension, advanced multi-temporal techniques addressed as Persistent Scatterers Interferometry (PSI). These techniques provide the means to retrieve the displacement on the observed terrain surface. Taking advantage of the high coverage provided by this technology, natural and human induced phenomena may be monitored and detected in order to avoid and prevent hazardous or even catastrophic situations. A good characterization of such events is often related to the density and quality of the information delivered. In many cases, the success in the interpretation of localized surface motion phenomena relies on having as much measurements as possible. Conventional insitu techniques, when used properly, are able to provide reliable measurements. However, they are limited to their localization, and deploy a high number of instruments is not cost effective. The good characterization provided by PSI measurements is limited by the acquisition parameters and the actual scene under monitoring. SAR images sensitivity over the scene depends strongly on the geometric shape and distribution of targets. Historically, satellite SAR sensors had single polarimetric capabilities, so sensitivity over the scene was restricted to a certain antenna configuration. On the contrary, polarimetric acquisitions emit an receive with different antenna configurations, providing sensitivity to different geometries in the scenario. The launch in these later years of several satellites with polarimetric capabilities has triggered its use in several fields of application. The objective of this thesis is to evaluate the use of Polarimetric SAR (PolSAR) data for its application in the PSI framework. The extra information contained in PolSAR datasets is bound to improve the effectiveness of PSI techniques. Obtaining a higher density and quality of motion measurements will ease the detection and interpretation of terrain displacement phenomena.Els Radars d'Obertura Sintètica (SAR) embarcats en satèl·lits han demostrat ser molt efectius per monitoritzar grans àrees, independentment de les condicions atmosfèriques i del cicle dia/nit. L'aplicació més explotada es l'Interferometria Diferencial SAR (DInSAR), i per extensió, les tècniques avançades de processament multi-temporal anomenades Interferometria de Reflectors Persistents (PSI). Aquestes tècniques són capaces de mesurar el desplaçament en superfície del terreny observat. Aprofitant la gran cobertura que s'aconsegueix amb aquesta tecnologia, fenòmens d'origen tant natural com humà poden ser detectats i controlats per evitar i prevenir situacions de perill o fins i tot catastròfiques. La bona caracterització d'aquestes situacions sovint es relaciona tant amb la densitat com en la qualitat de la informació obtinguda. En molts casos, l’èxit en la interpretació de moviments de terreny localitzats depèn de tenir tants punts de mesura com sigui possible. Les tècniques convencionals de mesura in-situ, quan s'usen de forma adequada, són capaces de donar mesures fiables. No obstant, la seva cobertura està limitada a la localització de l'instrument, i la instal·lació d’un gran nombre d'instruments no és una solució econòmica. La bona caracterització de l'àrea mesurada amb tècniques PSI està limitada pels paràmetres d'adquisició i les característiques de la pròpia escena observada. La sensitivitat de les imatges SAR depèn en gran mesura de la distribució i la forma geomètrica dels blancs mesurats. Històricament, els sensors SAR emetien en polarització simple, i per tant la sensitivitat a la escena estava restringida a aquesta configuració específica de la antena. Per altra banda, durant les adquisicions polarimètriques s'emet i es rep en diferents configuracions de l'antena. Això permet tenir sensitivitat a geometries diferents dins la mateixa escena. El llançament aquest últims anys de diferents satèl·lits amb capacitats polarimètriques ha permès el seu ús en diversos camps d'aplicació. L'objectiu d’aquesta tesi és avaluar l'ús de dades polarimètriques SAR (PolSAR) per la seva aplicació en el marc de les tècniques PSI. La informació addicional que contenen els conjunts d’adquisicions PolSAR ha de millorar l'efectivitat de les tècniques PSI. L'obtenció d'una millor densitat i qualitat de les mesures permet una millor detecció i interpretació dels fenòmens de desplaçament superficial del terreny.Postprint (published version

Generació eficient d'interferogrames diferencials mitjantçant un DEM extrem

Aquest projecte està emmarcat en el camp de la interferometria, una aplicació que permet tenir informació al llarg de l’eix d’observació d’una escena. La informació d’alçada s’extreu a partir del que s’anomena interferograma, que no és res més que una combinació de la informació d’una mateixa zona vista des de dos punts de vista diferents. De fet es pot anar més enllà, ja que el terreny no té perquè ser inamovible i pot deformar-se. Per tant es pot eliminar la component immòbil del terreny i restar només la informació de deformació. Així s’haurà creat l’anomenat interferograma diferencial

Performance of TerraSAR-X for urban subsidence monitoring: Murcia case study

This paper presents an analysis of the performance of TerraSAR-X for subsidence monitoring in urban areas. The city of Murcia has been selected as a test-site due to its high deformation rate and the set of extensometers deployed along the city that provide validation data. The obtained results have been compared with those obtained from ERS/ENVISAT data belonging to the same period and validated with the in-situ measurements.Postprint (published version

PSI deformation map retrieval by means of temporal sublook coherence on reduced sets of SAR images

Prior to the application of any persistent scatterer interferometry (PSI) technique for the monitoring of terrain displacement phenomena, an adequate pixel selection must be carried out in order to prevent the inclusion of noisy pixels in the processing. The rationale is to detect the so-called persistent scatterers, which are characterized by preserving their phase quality along the multi-temporal set of synthetic aperture radar (SAR) images available. Two criteria are mainly available for the estimation of pixels' phase quality, i.e., the coherence stability and the amplitude dispersion or permanent scatterers (PS) approach. The coherence stability method allows an accurate estimation of the phase statistics, even when a reduced number of SAR acquisitions is available. Unfortunately, it requires the multi-looking of data during the coherence estimation, leading to a spatial resolution loss in the final results. In contrast, the PS approach works at full-resolution, but it demands a larger number of SAR images to be reliable, typically more than 20. There is hence a clear limitation when a full-resolution PSI processing is to be carried out and the number of acquisitions available is small. In this context, a novel pixel selection method based on exploiting the spectral properties of point-like scatterers, referred to as temporal sublook coherence (TSC), has been recently proposed. This paper seeks to demonstrate the advantages of employing PSI techniques by means of TSC on both orbital and ground-based SAR (GB-SAR) data when the number of images available is small (10 images in the work presented). The displacement maps retrieved through the proposed technique are compared, in terms of pixel density and phase quality, with traditional criteria. Two X-band datasets composed of 10 sliding spotlight TerraSAR-X images and 10 GB-SAR images, respectively, over the landslide of El Forn de Canillo (Andorran Pyrenees), are employed for this study. For both datasets, the TSC technique has showed an excellent performance compared with traditional techniques, achieving up to a four-fold increase in the number of persistent scatters detected, compared with the coherence stability approach, and a similar density compared with the PS approach, but free of outliers.Peer ReviewedPostprint (published version

Ground-based polarimetric SAR interferometry for the monitoring of terrain displacement phenomena-part II: applications

©2014 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.Urban subsidence and landslides are among the greatest hazards for people and infrastructure safety and they require an especial attention to reduce their associated risks. In this framework, ground-based synthetic aperture radar (SAR) interferometry (GB-InSAR) represents a cost-effective solution for the precise monitoring of displacements. This work presents the application of GB-InSAR techniques, particularly with the RiskSAR sensor and its processing chain developed by the Remote Sensing Laboratory (RSLab) of the Universitat Politecnica de Catalunya (UPC), for the monitoring of two different types of ground displacement. An example of urban subsidence monitoring over the village of Sallent, northeastern of Spain, and an example of landslide monitoring in El Forn de Canillo, located in the Andorran Pyrenees, are presented. In this framework, the key processing particularities for each case are deeply analyzed and discussed. The linear displacement maps and time series for both scenarios are showed and compared with in-field data. For the study, fully polarimetric data acquired at X-band with a zero-baseline configuration are employed in both scenarios. The displacement results obtained demonstrate the capabilities of GB-SAR sensors for the precise monitoring of ground displacement phenomena.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Generació eficient d'interferogrames diferencials mitjantçant un DEM extrem

Aquest projecte està emmarcat en el camp de la interferometria, una aplicació que permet tenir informació al llarg de l’eix d’observació d’una escena. La informació d’alçada s’extreu a partir del que s’anomena interferograma, que no és res més que una combinació de la informació d’una mateixa zona vista des de dos punts de vista diferents. De fet es pot anar més enllà, ja que el terreny no té perquè ser inamovible i pot deformar-se. Per tant es pot eliminar la component immòbil del terreny i restar només la informació de deformació. Així s’haurà creat l’anomenat interferograma diferencial

DInSAR Processing with Polarimetric Data Procesado DinSAR con datos polarimetricos Processament DInSAR amb dades polarimètriques

English: Study of the uses of orbital polarimetric data for the survey of terrain subsidence through SAR Differential interferometry (DInSAR).Castellano: Estudio del uso de datos polarimetricos orbitales para la monitorizació de la subsidencia del terreno mediante Interferometría Diferencial SAR (DInSAR)Català: Estudi de l'ús de dades polarimetriques orbitals per la monitorització de la subsidència del terreny mitjançant Interferometria diferencial SAR (DInSAR)

DInSAR Processing with Polarimetric Data Procesado DinSAR con datos polarimetricos Processament DInSAR amb dades polarimètriques

English: Study of the uses of orbital polarimetric data for the survey of terrain subsidence through SAR Differential interferometry (DInSAR).Castellano: Estudio del uso de datos polarimetricos orbitales para la monitorizació de la subsidencia del terreno mediante Interferometría Diferencial SAR (DInSAR)Català: Estudi de l'ús de dades polarimetriques orbitals per la monitorització de la subsidència del terreny mitjançant Interferometria diferencial SAR (DInSAR)

Landslide monitoring with spotlight TerraSAR-X DATA

This paper aims to demonstrate that radar-based remote sensing techniques can be as effective as the conventional geotechnical ones for the detection and monitoring of well suited areas. Many of the high mountain landslides are vegetated areas that decorrelate faster at X-band. As in these scenarios the number of coherent scatterers is low and, in addition, the area of interest is usually small, the processing can be benefited of the usage of high-resolution data. This will maximize the chances of detecting persistent scatters coming from both natural targets and man-made structures. The high resolution Spotlight mode of TerraSAR-X is thus the perfect choice as it offers a fine resolution. On the other hand, its 11 days of revisit time and X-band carrier allows the monitoring of small variations in the landslide trend and deal with its variable dynamics.Peer Reviewe