كاهش اثرات تروپسفري از جابجايي‌هاي ميان‌لرز تداخل سنجي راداري

Mitigation of Tropospheric Delay on InSAR Interseismic Displacements

ايجاد خطاي تروپسفري بر روي داده­ هاي تداخل­­ سنجي­ راداري يكي از مهترين چالش­ هاي استفاده از اين تكنيك است. خطاي تروپسفري به دليل تغيير پارامترهاي جوي دما، فشار و رطوبت بين تصاوير پايه و پيرو رخ مي­ دهد. در اين تحقيق به منظور بررسي و نتيجه ­گيري در مورد معرفي روشي كارآمد براي كاهش اثر تروپسفري از دو روش مبتني بر فيلترهاي مكاني-زماني و روش محاسبه تأخير فاز بر اساس داده­ هاي سنجنده [1]MERIS استفاده شد. منطقه مورد مطالعه در اين تحقيق گسل تسوج در شمال ­غرب ايران و هدف اندازه­ گيري جابجايي بر اثر سيگنال ميان­لرز بر روي آن است. جهت پردازش داده ­هاي [2]SAR، روش پراكنش ­كننده ­هاي­ پايدار با استفاده از تكنيك [3]StaMPS مورد استفاده قرار گرفت. داده ­هاي راداري مورد استفاده در اين پژوهش 12 تصوير بالاگذر از سنجنده ASAR ماهواره ENVISAT بين سال ­هاي 2004 تا 2008 بودند. به دليل وجود اثر اتمسفر، سري زماني حاصل از روش پراكنش كننده‌هاي پايدار داراي نوسانات زيادي خواهد بود كه بايد كاهش يابد. در روش مبتني بر فيلترهاي مكاني-زماني با توجه به رفتار اتمسفر به صورت ناهمبسته در زمان و همبسته در مكان از اعمال فيلتر بالا گذر در زمان و پايين‌گذر در مكان مبادرت به استخراج اثر اتمسفر نموده و از نتايج حاصل از سري زماني تداخل سنجي راداري حذف شد. در روش دوم، به كمك محصول بخار آب داده‌هاي سنجنده MERIS، تأخير فاز ناشي از لايه تروپسفر محاسبه و به نتايج حاصل از تداخل سنجي اعمال گرديد. جهت ارزيابي نتايج حاصل از كاهش اثر اتمسفر، اندازه‌گيري‌هاي GPS مورد استفاده قرار گرفت. دو معيار كمي خطاي جذر ميانگين مربعات (RMSE)ناشي از اختلاف بين سري زماني GPS و سري زماني تصحيح شده و نيز انحراف معيار سري زماني تصحيح شده جهت بررسي كاهش نوسانات ناشي از اتمسفر بكار گرفته شد. بر اساس اين ارزيابي روش مبتني بر فيلترهاي مكاني-زماني عملكرد مناسب‌تري را در كاهش اثر تروپسفري در مقايسه با روش مبتني بر داده­ هاي سنجنده MERIS نشان داد. مقدار RMSE و انحراف معيار منتج از روش فيلترهاي مكاني – زماني در بهترين حالت مقدار 13 و 40 ميليمتر مي‌باشد.

One of the major challenges of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) technique is the existence of tropospheric effect on the results. The tropospheric effect is due to the changes of atmospheric parameters including temperature, pressure, and humidity between the master and slave images. In this research, two different methods based on spatial-temporal filters and calculation of phase delay using MERIS data were evaluated. The main objective is to monitor the interseismic deformation across the Tasouj fault located in West and East Azarbaijan provinces. To this end, Stanford Method for Persistent Scatterer (StaMPS) is applied on 12 ascending ENVISAT ASAR images spanning between 2004 and 2008. The deformation time series obtained from StaMPS are two rough due to the atmospheric effect. In the first method employed for the atmospheric effect reduction, considering that the atmospheric effect is a temporally-decorrelated and spatially-correlated signal, two different high pass and low pass filters are applied in the temporal and spatial space in order to extract the atmospheric signal which is then subtracted from the time series analysis results. In the second method, the phase delay due to the troposphere is estimated using the MERIS water vapor product. GPS measurements are finally used in order to evaluate the performance of different atmospheric reduction methods. Two quantitative criteria, i.e. Root Mean Square Error (RMSE) calculated from GPS and corrected time series and standard deviation of atmospherically-corrected time series are considered as two relevant methods for evaluating the fluctuations reduction. The method based on spatial-temporal filters shows more superiority over the other one with RMSE and standard deviation of 13 mm and 40 mm, respectively, at its best case.