Synthetic Aperture Radar for Process-Related Monitoring in Urban and Mining Areas

Liu, Donglie

Die Überwachung von Setzungen in städtischen Gebieten wird immer wichtiger, da es sich um eine potenzielle Bedrohung für die Umwelt und den Menschen handelt. Die Untersuchung von Landsenkungen in nicht-städtischen Bereichen sind ebenfalls sehr wichtig. Mit interferometrischen Auswertungen von Synthetic Aperture Radar Messungen (InSAR) ist man in der Lage große Bereiche hochauflösend zu beobachten. SAR Systeme können während des Tages, der Nacht und unter allen Wetterbedingungen arbeiten. Heutzutage gibt es zunehmendes Interesse an der Anwendung von SAR für das Monitoring von Veränderungen der Erdoberfläche. Hierzu wurden speziell die Techniken des Interferometrischen SAR (InSAR), Differential InSAR (DInSAR) und Persistent Scatterers InSAR (PSI) entwickelt. Aufgrund der unterschiedlichen Merkmale von urbanen und nichturbanen Gebieten, kann die Anwendung von InSAR für das Monitoring von Bewegungen unterschiedliche Herausforderungen stellen. Die Stadt Düsseldorf wurde als Testfeld für die Verarbeitung von 20 TerraSAR-X Bilder mit PSI ausgewählt. Die Ergebnisse aus dem Nivellement der Landeshauptstadt Düsseldorf wurden für die Validierung der PSInSAR Ergebnisse genutzt. Zwei Zeitreihen zeigen einen ähnlichen Verlauf mit sehr geringen Abweichungen. Die Bergbauregion Xishan wurde als nichturbanes Testgebiete in diesem Projekt ausgewählt, weil es die Möglichkeit bietet an Informationen über den Bergbau, die Zeitpläne und Literatur zu kommen und es dort schnelle Oberflächenbewegungen mit großen Phasengradienten gibt. Die durchgeführten Experimente im Xishan Gebiet zeigen, dass man mit der InSAR Auswertung auch Bergbauparameter ableiten kann. Für die Koordinatenbestimmung der Corner Reflektoren wurden GPS Messungen durchgeführt, die auch zur Verbesserung der Satellitenbasislinien dienen und die Genauigkeit der Geokodierung (kleiner 5 m) verbessern.

Considering it is hazardous to the environment and people, monitoring land movements at urban area become more and more significant. On the other hand, studying of land movements in non-urban area is also important. Synthetic aperture radar using interferometric technique, which is known as InSAR, is capable of providing a quite denser measurement over large areas. More specifically, Interferometric SAR (InSAR), Differential InSAR (DInSAR), Persistent Scatterers InSAR (PSI) techniques are developing to meet people¡¯s requirements of detecting land movements. Due to the different features of urban and non-urban area, the application of InSAR for land movements monitoring may come cross different challenges. D¨¹sseldorf was used as the urban test site by processing 20 TerraSAR-X images using PSI. Levelling results provided by the State Capital of D¨¹sseldorf validated the PSInSAR result, when two time series showed similar progress with very few discrepancies. Xishan mining region was chosen as the non-urban test site in this project, because of clear advantages. Such as well served mining schedule and literature and rapid movements with big phase gradients. In the experiments carried out in Xishan mine, InSAR fulfilled the aim of mining parameters derivation. GPS surveying was collated for the coordinates of corner reflectors, which can validate and improve the accuracy of geocoding (better than 5 m).

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Liu, Donglie: Synthetic Aperture Radar for Process-Related Monitoring in Urban and Mining Areas. 2013.

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