تلفيق دو روش متفاوت تداخل سنجي راداري بر پايه پراكنش‌كننده‌هاي دايمي به منظور ‏پايش فرونشست

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

نبود همبستگي مكاني و زماني در تصاوير راداري در دسترس، استفاده از روش تداخل‌سنجي راداري سنتي را براي پايش جابه‌جايي سطح زمين محدود مي‌كند. روش‌هاي تداخل‌سنجي ‏راداري برپايه پراكنش‌كننده‌هاي‌دايمي ارايه شده براي كاهش محدوديت‌هاي روش سنتي، به دليل استفاده از تحليل دامنه و مدل جا به‌جايي از پيش تعيين‌شده براي انتخاب پيكسل‌‍‌هاي ‏پراكنش‌كننده دايمي، نمي‌تواند جابه‌جايي را در مناطق برون‌شهري پايش كند. همچنين روش نوين تداخل‌سنجي راداري بر پايه پراكنش‌كننده‌هاي دايمي ‏‎(StaMPS)‎، كه از تحليل دامنه و ‏فاز بدون نياز به دانش رفتار جابه‌جايي در مناطق غير شهري براي انتخاب پيكسل‌هاي پراكنش‌كننده‌دايمي استفاده مي‌كند، به علت نرخ بالاي جابه‌جايي در برخي مناطق و نقض شرط ‏مورد نياز مرحله بازيابي فاز (شرط نايكوييست) دچار خطاهاي بزرگ بازيابي فاز شده و نرخ جابه‌جايي بسيار كمتر از واقعيت برآورد مي‎‎كند. بنابراين در اين پژوهش روشي براي پايش ‏جابه‌جايي در مناطق غير شهري با نرخ جابه‌جايي بالا و رفتار به نسبت خطي و با استفاده از تصاوير راداري با توزيع زماني نامناسب ارايه شد. اين روش، گامي موثر در روش‌هاي پردازشي ‏پراكنش‌كننده‌هاي دايمي است كه از مزاياي روش‌هاي متفاوت تداخل‌سنجي راداري بر پايه پراكنش‌كننده‌هاي دايمي در انتخاب پيكسل‌هاي پراكنش‌كننده‌دايمي و بازيابي فاز استفاده ‏مي‌كند. پيكسل‌هاي پراكنش‌كننده‌ دايمي بر پايه اطلاعات دامنه و استحكام فاز مطابق با الگوريتم ‏StaMPS‏ شناسايي مي‌شوند كه اثر اتمسفر و خطاي مداري و جابه‌جايي با رفتار غير خطي ‏با به‌كارگيري فيلتر در فضاي زمان از هم جدا و از روي فاز آنها كم مي‌شود. مرحله بازيابي فاز و برآورد سرعت جابه‌جايي خطي با استفاده از روش ‏LAMBDA‏ و بدون در نظر گرفتن ‏شرط نايكوييست انجام مي‌شود كه اين روش در برآورد مجهولات روشي بهينه و داراي سرعت بالاي پردازشي است. روش پيشنهادي روي تصاوير ‏ENVISAT ASAR‏ در جنوب ‏باختري دشت تهران براي پايش فرونشست و داده‌هاي شبيه‌سازي‌شده اجرا و نتايج دشت تهران با داده‌هاي ترازيابي دقيق اعتبار‌سنجي شد. نتايج به‌دست آمده موفقيت الگوريتم پيشنهادي ‏در برآورد نرخ جابه‌جايي با درستي بالا را به اثبات رساند‏‎.‎‏ ‏

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. ‎