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A Comparison of InSAR Techniques for Deformation Monitoring using Multi-temporal SAR

다중시기 SAR 영상을 이용한 시계열 변위 관측기법 비교 분석

  • Kim, Sang-Wan (Department of Geoinformation Engineering, Sejong University)
  • 김상완 (세종대학교 지구정보공학과)
  • Received : 2010.04.22
  • Accepted : 2010.04.26
  • Published : 2010.04.30
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Abstract

We carried out studies on InSAR techniques for time-series deformation monitoring using multi-temporal SAR. The PSInSAR method using permanent scatterer is much more complicate than the SBAS because it includes many non-linear equation due to the input of wrapped phase. It is conformed the PS algorithm is very sensitive to even PSC selection. On the other hand, the SBAS method using interferogram of small baseline subset is simple but sensitive to the accuracy of unwrapped phase. The SBAS is better method for expecting not significant unwrapping error while PSInSAR is more proper method for expecting local deformation within very limited area. We used 51 ERS-1/2 SAR data during 1992-2000 over Las Vegas, USA for the comparison between PSInSAR and SBAS. Both PSInSAR and SBAS show similar ground deformation value although local deformation seems to be detected in the PSInSAR method only.

다중시기에 획득된 SAR 영상을 이용하여 지표에서 발생하는 변위의 시계열 관측을 위한 기법에 대한 비교 분석을 수행하였다. 고정산란체를 이용한 PSInSAR 기법은 구속화된 위상을 이용하기 때문에 알고리즘의 많은 부분이 비선형 방정식을 포함하고 있어, 알고리즘 적용에 많은 주의를 필요로 한다. 특히 알고리즘 첫 단계인 고정산란체 후보의 적합한 선택 여부에 따라 알고리즘의 실행이 크게 영향을 받음을 확인하였다. 한편 짧은 기선거리를 갖는 간섭쌍을 사용하는 SBAS 기법은 입력 자료인 불구속화된 간섭도의 정확도에 따라 결과의 신뢰성이 크게 영향을 받는다. 따라서 시계열 분석에 사용되는 차분간섭도 위상의 unwrapping이 적절하게 수행될 수 있을 경우 SBAS 방법을 사용한 시계열 분석이 적절하며, unwrapping 오차가 발생할 가능성이 높은 좁은 지역에서 발생하는 국지적인 변위 관측에는 고정산란체를 이용하는 PSInSAR 기법이 적절하다. 미국 라스베가스 지역에서 1992년부터 2000년 동안 획득된 51개의 ERS-1/2 SAR 영상을 PSInSAR 기법 및 SBAS 기법에 적용하여 지표변위도를 구하였으며, 이들 간의 비교 분석을 통해 두 방법의 결과는 매우 유사하나, 다소 국지적인 지표변위는 PSInSAR 기법의 관측이 유리한 것으로 판단되었다.

Keywords

References

  1. 정형섭, 이창욱, 박정원, 김기동, 원중선, 2008. 차분 간섭도로부터 지표변위의 시계열 관측을 위한 개선된 Small Baseline Subset (SBAS) 알고리즘, 대한원격탐사학회지, 24(2): 165-177. https://doi.org/10.7780/kjrs.2008.24.2.165
  2. Berardino, P., R. Lanari, and E. Sansosti, 2002. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40: 2375-2383. https://doi.org/10.1109/TGRS.2002.803792
  3. Berardino, P. and F. Casu, 2004. A quantitative analysis of the SBAS algorithm performance, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 5: 3321-3324.
  4. Burgmann, R., P.A. Rosen, and E.J. Fielding, 2000. Synthetic Aperture Radar Interferometry to Measure Earth's Surface Topography and its Deformation, Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 28: 169-209. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.28.1.169
  5. Colesanti, C., A. Fettetti, C. Prati, and F. Rocca, 2003. Monitoring landslides and tectonic motions with the Permanent Scatterers Technique, Engineering Geology, 68: 3-14. https://doi.org/10.1016/S0013-7952(02)00195-3
  6. Ferretti, A., C. Prati and F. Rocca, 2001, Permanent Scatterers in SAR Interferometry, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39: 8-20. https://doi.org/10.1109/36.898661
  7. Ferrettti A., C. Prati, and F. Rocca, 2000, Nonlinear Subsidence Rate Estimation Using Permanent Scatterers in Differential SAR Interferometry, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 38(5): 2202-2211. https://doi.org/10.1109/36.868878
  8. Hooper, A., P. Segall, and H. Zebker, 2007, Persistent scatterer InSAR for crustal deformation analysis, with application to Volcan Alcedo, Galápagos, J. Geophys. Res., 112: B07407. https://doi.org/10.1029/2006JB004763
  9. Jung, H.C., S.W. Kim, H.S. Jung, H.D. Min, and J.S. Won, 2007, Satellite observation of coal mining subsidence by persistent scatterer analysis, Engineering Geology, 92: 1-13. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2007.02.007
  10. Kim, S. W., S. Wdowinski, T. H. Dixon, F. Amelung, J. W. Kim, and J. S. Won, 2010, Measurements and predictions of subsidence induced by soil consolidation using persistent scatterer InSAR and a hyperbolic model, Geophysical Research Letters, 37(5), L05304, doi:10.1029/2009GL041644.
  11. Lanari, R., O. Mora, M. Manunta, J. J. Mallorquí, P. Berardino, and E. Sansosti, 2004, A smallbaseline approach for investigating deformations on full-resolution differential SAR interferograms, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 42: 1377-1386. https://doi.org/10.1109/TGRS.2004.828196
  12. Lanari, R., F. Casu, M. Manzo, and P. Lundgren, 2007, Application of the SBAS-DInSAR technique to fault creep; a case study of the Hayward fault, California, Remote Sensing of Environment, 109: 20-28. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.12.003
  13. Massonnet, D. and K. L. Feigl, 1998, Radar interferometry and its application to changes in the earth's surface, Review of Geophysics, 36: 441-500. https://doi.org/10.1029/97RG03139
  14. Pepe, A., E. Sansosti, P. Berardino, and R. Lanari, 2005, On the Generation of ERS/ENVISAT DInSAR Time-Series via the SBAS technique, IEEE Geosci. and Remote Sensing Letters, 2(3): 265-269. https://doi.org/10.1109/LGRS.2005.848497
  15. Usai S. and R. Klees, 1999, SAR interferometry on a very long time scale: A Study of the interferometric characteristics of man-made features, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 37: 2118-2123. https://doi.org/10.1109/36.774730
  16. Usai S., 2001, A new approach for long term monitoring of deformations by differential SAR interferometry, Ph.D. thesis, Delft Univ. Press, Delft,. The Netherlands.
  17. Usai S., 2003, A least squares database approach for SAR interferometric data, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41(4): 753-760. https://doi.org/10.1109/TGRS.2003.810675