تلفیق دو روش متفاوت تداخل سنجی راداری بر پایه پراکنش‌کننده‌های دایمی به منظور پایش فرونشست

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی نقشه‌برداری، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی نقشه‌برداری، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه راه، ساختمان و محیط زیست، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

نبود همبستگی مکانی و زمانی در تصاویر راداری در دسترس، استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری سنتی را برای پایش جابه‌جایی سطح زمین محدود می‌کند. روش‌های تداخل‌سنجی راداری برپایه پراکنش‌کننده‌های‌دایمی  ارائه شده برای کاهش محدودیت‌های روش سنتی، به دلیل استفاده از تحلیل دامنه و مدل جا به‌جایی از پیش تعیین‌شده برای انتخاب پیکسل‌‍‌های پراکنش‌کننده دایمی، نمی‌تواند جابه‌جایی را در مناطق برون‌شهری پایش کند. همچنین روش نوین تداخل‌سنجی راداری بر پایه پراکنش‌کننده‌های دایمی (StaMPS)، که از تحلیل دامنه و فاز بدون نیاز به دانش رفتار جابه‌جایی در مناطق غیر شهری برای انتخاب پیکسل‌های پراکنش‌کننده‌دایمی استفاده می‌کند، به علت نرخ بالای جابه‌جایی در برخی مناطق و نقض شرط مورد نیاز مرحله بازیابی فاز (شرط نایکوییست) دچار خطاهای بزرگ بازیابی فاز شده و نرخ جابه‌جایی بسیار کمتر از واقعیت برآورد می‌کند. بنابراین در این پژوهش روشی برای پایش جابه‌جایی در مناطق غیر شهری با نرخ جابه‌جایی بالا و رفتار به نسبت خطی و با استفاده از تصاویر راداری با توزیع زمانی نامناسب ارائه شد. این روش، گامی مؤثر در روش‌های پردازشی پراکنش‌کننده‌های دایمی است که از مزایای روش‌های متفاوت تداخل‌سنجی راداری بر پایه پراکنش‌کننده‌های دائمی در انتخاب پیکسل‌های پراکنش‌کننده‌دایمی و بازیابی فاز استفاده می‌کند. پیکسل‌های پراکنش‌کننده‌ دایمی بر پایه اطلاعات دامنه و استحکام فاز مطابق با الگوریتم StaMPS شناسایی می‌شوند که اثر اتمسفر و خطای مداری و جابه‌جایی با رفتار غیر خطی با به‌کارگیری فیلتر در فضای زمان از هم جدا و از روی فاز آنها کم می‌شود. مرحله بازیابی فاز و برآورد سرعت جابه‌جایی خطی با استفاده از روش LAMBDA و بدون در نظر گرفتن شرط نایکوییست انجام می‌شود که این روش در برآورد مجهولات روشی بهینه و دارای سرعت بالای پردازشی است. روش پیشنهادی روی تصاویر ENVISAT ASAR در جنوب باختری دشت تهران برای پایش فرونشست  و داده‌های شبیه‌سازی‌شده  اجرا و نتایج دشت تهران  با داده‌های ترازیابی دقیق اعتبار‌سنجی شد. نتایج به‌دست آمده موفقیت الگوریتم پیشنهادی در برآورد نرخ جابه‌جایی با درستی بالا را  به اثبات رساند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hybrid of Two Persistent Scatterer Interferometry Methods in Order to Subsidence Monitoring

نویسندگان [English]

  • Z Sadeghi 1
  • M.J Valadanzouj 2
  • M Dehghani 3
1 M.Sc., Faculty of Geodesy and Geomatics Engineering, K. N.Toosi University of Tchnology,Tehran, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Geodesy and Geomatics Engineering, K. N.Toosi University of Tchnology,Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, School of Engeneering, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Temporal and geometrical decorrelation often prevents SAR conventional interferometry from being an operational tool for surface deformation monitoring. Persistent Scatterer Interferometry (PSI) techniques presented to overcome the limitation of SAR conventional  interferometry and   use  amplitude analysis and considering temporal deformation model for PS pixel selection fail to identify PS pixels in rural areas lacking man-made structures. On the other hand, the high subsidence rates lead to not be fulfilled the required condition for unwrapping (Nyquist sampling criterion) and significant phase unwrapping errors in novel PSI algorithm (StaMPS) that applies amplitude analysis as well as phase stability in order to select the PS pixels without using a pre-define deformation model. Therefore, in this paper we present an enhanced algorithm based on PSI in order to estimate deformation rate in rural area undergoing high and nearly constant deformation rate using the available SAR images.  The proposed approach integrates the merits of all existing PSI algorithms in PS pixel selection and phase unwrapping. PS pixels are selected based on the amplitude information and phase stability and their phase are compensated for APS and nonlinear deformation contribution by applying temporal filter. Deformation rate is then estimated using LAMBDA method that is a fast and optimal without considering Niquist sampling criterion. The approach was applied to the ENVISAT ASAR images of Southwestern Tehran basin and the results were evaluated with leveling data and the maximum difference rate across the leveling stations was 5 cm/yr demonstrating the high performance of the proposed algorithm in comparison with the obtained results from other interferometry methods. Moreover, the presented algorithm was applied to the simulated data and the value of RMSE was obtained 0.003 m/yr confirming this success. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Persistent Scatterer
  • High deformation rate
  • Lambda