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L’interferometria radar satellitare per il monitoraggio delle infrastrutture viarie e ferroviarie

Le continue trasformazioni dello spazio, dell’ambiente e del contesto geomorfologico nel sistema terra e la crescente pressione antropica rendono indispensabile l’attuazione di efficaci politiche di controllo e monitoraggio del territorio

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La tecnica applicata per elaborare i dati acquisiti è denominata interferometria differenziale DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture RADAR). Come accennato, il segnale radar relativo a un bersaglio è caratterizzato da due valori: l’ampiezza e la fase.

L’ampiezza individua l’intensità di campo elettromagnetico incidente riflessa verso il sensore. La fase racchiude invece l’informazione più importante ai fini delle applicazioni interferometriche in oggetto, poiché esplicita la distanza sensore-bersaglio.

L’idea alla base delle tecniche interferometriche è quella di confrontare due immagini satellitari acquisite dalla stessa orbita e sulla stessa area di interesse, eseguendo una differenza delle distanze sensore-bersaglio (sottraendo i rispettivi valori di fase delle immagini) misurate nei due istanti di acquisizione, identificando in tal modo possibili movimenti superficiali.

Questa operazione dà luogo a un “interferogramma”, ovvero la matrice delle differenze di fase tra le due immagini. Tra gli effetti che riducono o addirittura compromettono la qualità dei risultati ottenuti con le tecniche di interferometria differenziale vi sono, in primo luogo, i fenomeni di decorrelazione temporale e geometrica [4].

Il primo caso riguarda il confronto di due acquisizioni lontane nel tempo tra di loro, e sono collegate alle diverse condizioni vegetative del territorio analizzato, ovviamente influenzato dalla stagione di osservazione.

Il secondo caso, invece, è legato alla distanza tra le due orbite effettivamente percorse dal sensore durante l’acquisizione delle due immagini, che se considerevole può rendere illeggibile la fase interferometrica. Entrambi i limiti sono stati superati dalla tecnica dei diffusori permanenti. La tecnica PSInSAR è stata recentemente sviluppata e brevettata [5, 6 e 7].

L’approccio si basa sull’osservazione che un piccolo sottoinsieme di bersagli radar di piccole dimensioni, i Permanent Scatterers (PS), risultano praticamente immuni dagli effetti di decorrelazione temporale e geometrica. Essi mantengono la stessa “firma elettromagnetica” in tutte le immagini al variare della geometria di acquisizione e delle condizioni climatiche, preservando quindi l’informazione di fase nel tempo.