Long and short term monitoring of ground deformation in Thessaly basin using space-based SAR Interferometry

 
This item is provided by the institution :
Harokopio University
Repository :
Library & Information Center ESTIA
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



PhD thesis (EN)

2013 (EN)
Long and short term monitoring of ground deformation in Thessaly basin using space-based SAR Interferometry

Fakhri, Falah

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε στο ανατολικό τμήμα της βόρειαςΘεσσαλίας, το οποίο βρίσκεται στην Κεντρική Ελλάδα και έχει συνολική έκταση 3113.834 km 2Η περιοχή μελέτης χαρακτηρίζεται από πλήθος φυσικών και ανθρωπογενών κινδύνων που έχουντόσο σταδιακές όσο και ταχείες επιπτώσεις και οι οποίες έχουν ως συνέπεια τη δημιουργία μιαςαπειλής προς τη σταθερότητα της αστικής υποδομής και των αγροτικών έργων. Έχουν σχέση μετην τεράστια υδρομάστευση των υπόγειων υδάτων για γεωργική άρδευση, καθώς και άλλεςχρήσεις, με το είδος λιθολογία, τα κανονικά ρήγματα που δραστηριοποιούνται στην περιοχήμελέτης, τους σεισμούς, και πολλούς άλλους μικρότερης σημασίας παράγοντες.Σύμφωνα με το ιστορικό των σεισμών, η περιοχή μελέτης χαρακτηρίζεται να έχει μία μέση προςυψηλή σεισμικότητα, η οποία οφείλεται στο γεγονός ότι ο τελευταίος μεγάλος σεισμός (Ms =6.1) εμφανίστηκε το 1941. Ωστόσο, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία δεν υπάρχει σεισμός μεμέγεθος μεγαλύτερο από Mw = 4 μετά το 1941.Πρέπει να ληφθεί υπόψη το επιστημονικό γεγονός ότι κανένας σεισμός με μέγεθος μεγαλύτεροαπό Μ = 4 δεν έχει παρατηρηθεί από το 1941. Επιπλέον, οι επιστημονικές απαιτήσεις για τονεντοπισμό και τη διερεύνηση των αιτιών του χαμηλού μεγέθους σεισμών που σημειώθηκαν στηνπεριοχή μελέτης μετά από το 1941 μέχρι σήμερα. Επιπλέον, πρέπει να ερευνηθούν οι συνεχείςκαι δραματικές επιδράσεις της απόληψης των υπόγειων υδάτων στην (αντικειμενική)σταθεροποίηση του εδάφους και υπεδάφους, καθώς και ο αντίκτυπος των άλλων παραμέτρωνπου συμμετέχουν στην παραμόρφωση του εδάφους όπως ο τύπος της λιθολογίας και η σύστασητου εδάφους. Η παρούσα έρευνα εφαρμόζεται, για την επαλήθευση της ικανότητας εφαρμογήςτων τεχνικών συμβολομετρίας Synthetic Aperture Radio (συμβολομετρία SAR) αλλά και τηνανίχνευση της εδαφικής παραμόρφωσης που προκύπτει από την επίδρασης οποιαδήποτε αίτιαςεντός των αστικών και μη αστικών περιοχών εφαρμοστεί.Κατά συνέπεια, οι στόχοι της παρούσας μελέτης είναι να εξακριβωθεί η δυνατότητα εφαρμογήςτων τεχνικών Συμβολομετρίας SAR interferometric στην ανίχνευση βραχυπρόθεσμης καιμακροπρόθεσμης παραμόρφωσης, καθώς και η διερεύνηση των παραγόντων που επηρεάζουντην παραμόρφωση του εδάφους στην περιοχή μελέτης.Τρεις τεχνικές συμβολομετρίας SAR εφαρμόστηκαν με τη χρήση του λογισμικού GAMMA (SW): Η συμβατική (Conventional), η συμβολομετρίας στοιβάγματος (Stacking Interferometric),και η Persistent Scatterer Interferometric (PSI). Χρησιμοποιήθηκαν, δύο σύνολα δεδομένων απότον δορυφόρο ERS 1/2 και τον περιβαλλοντικό δορυφόρο Advanced Synthetic Aperture Radar.(ASAR ENVISAT), ανερχόμενης και κατερχόμενης τροχιάς κατά τη διάρκεια των περιόδων1995-2008 και 1992-2010, αντίστοιχα.Τα αποτελέσματα ήταν τα ακόλουθα:- Τα αποτελέσματα των τριών τεχνικών στα δεδομένα ανερχόμενης και κατερχόμενης τροχιάςδείχνουν ότι οι παραμορφώσεις καθίζησης και ανύψωσης καττανέμονται σε ολόκληρη τηνπεριοχή μελέτης.- Κανένα μοτίβο συμβολομετρικής παραμόρφωσης δεν παρατηρήθηκε στις αγροτικέςκαλλιέργειες την εφαρμογή της συμβολομετρίας στοιβάγματος στις εικόνες ανερχόμενης καικατερχόμενης τροχιάς, Ωστόσο μοτίβα συμβολομετρικής παραμόρφωσης εντοπίστηκαν σεαστικές και ορεινές περιοχές.- Μοτίβα συμβολομετρικής παραμόρφωσης παρατηρήθηκαν εντός των αστικών και τωναγροτικών περιοχών μέσω της εφαρμογής της συμβατικής τεχνικής στις εικόνες ανερχόμενηςκαι κατερχόμενης τροχιάς με την εφαρμογή σε βραχυπρόθεσμη περίοδο.- Τα αποτελέσματα της συμβολομετρίας στοιβάγματοςτων εικόνων κατερχόμενης τροχιάςδείχνουν την μικρή κατανομή των προτύπων πυκνότητας σε σύγκριση με τις εικόνεςανερχόμενης τροχιάς Επιπλέον, ο αριθμός των υποψήφιων σημείων στην κατερχόμενη τροχιάείναι μικρότερος από τον αριθμό των υποψήφιων σημείων στην ανερχόμενη τροχιά. Ερμηνείααυτή της περίπτωσης λαμβάνει χώρα σε ζεύγη μεταξύ των διαφορετικών εποχών και συνήθωςσυναντά ισχυρότερες ατμοσφαιρικές επιδράσεις (κυρίως ισχυρότερες ατμοσφαιρικές επιδράσειςανάλογα με το υψόμετρο).- Τα αποτελέσματα της συμβολομετρίας στοιβάγματος των εικόνων κατερχόμενης τροχιάςδείχνουν μικρή κατανομή των προτύπων πυκνότητας σε σύγκριση με αυτές της ανερχόμενηςτροχιάς.- Παρατηρήθηκε ,ια άμεση συσχέτιση μεταξύ του αριθμού των συμβολογραμμάτων και τηςμέσης συνοχής των εικόνων ανερχόμενης και κατερχόμενης τροχιάςκομμάτια εντός της αστικήςπεριοχής. Ωστόσο, παρατηρήθηκε ένας αντίστροφος συσχετισμός μεταξύ του αριθμού τωνσυμβολογραμμάτων και της μέσης συνοχής στις καλλιεργούμενες περιοχές.- Παρατηρήθηκε μία άμεση συσχέτιση μεταξύ της μακράς κάθετης γραμμής βάσης και τουαποτελέσματος για τον αριθμό των συμβολογραμμάτων. Επιπλέον βρέθηκε μια άμεσησυσχέτιση μεταξύ των φάσεων και μακράς κάθετης γραμμή βάσης.- Βρέθηκε μια σημαντική συσχέτιση μεταξύ της διακύμανσης της στάθμης των υπόγειων υδάτωνκαι της παραμόρφωσης του εδάφους στις εικόνες ανερχόμενης και κατερχόμενης τροχιάς, παράτις σύντομες χρονοσειρές της ανερχόμενης τροχιά (1995-2006) και τη μεγάλη απόσταση μεταξύτων γεωτρήσεων και των πολλών υποψήφιων σημείων του PSI στις εικόνες κατερχόμενηςτροχιάς. Αυτό μπορεί να οφείλεται στις μικρές αποστάσεις μεταξύ των γεωτρήσεων και τωνπολλών υποψήφιων σημείων που ελήφθησαν για την ανερχόμενη τροχιά ή στο μεγάλο εύροςτων δεδομένων των χρονοσειρών (1992-2010) της κατερχόμενης τροχιάς.- Βρέθηκαν αποτελέσματα από τη συμβατική τεχνική για την εποχιακή παραμόρφωση. Αυτόοφείλεται στη διακύμανση της στάθμης των υπογείων υδάτων, η οποία διαδραματίζει σημαντικόρόλο μέσω της επίδρασής της στην εδαφική παραμόρφωση σε σύντομα χρονικά διαστήματα έωςκαι ένα μήνα.- Οι διαφορές στο ποσοστό παραμόρφωσης του εδάφους των ίδιων οικισμών που προκύπτουναπό την τεχνική του συμβολομετρικού στοιβάγματος των δύο τροχιών, ανερχόμενης καικατερχόμενης, μπορεί να αποδοθεί στη διαφορά μεταξύ των αριθμών των συμβολογραμμάτωνεντός κάθε συμβολομετρικού στοιβάγματος, δεδομένου ότι υπήρχαν 29 εικόνες κατά τηνανερχόμενη τροχιά και 70 εικόνες στην κατερχόμενη τροχιά. Επιπλέον, υπήρχαν διαφορέςμεταξύ των χρονικών περιόδων των εικόνων radar μέσα σε κάθε τροχιά και μεταξύ των θέσεωντων σημείων αναφοράς μέσα σε κάθε τροχιά.- Η τεχνική PSI, μέσω της εφαρμογής της χωρικής συσχέτισης μεταξύ των θέσεων τωνυποψήφιων σημείων και τα ίχνη των ρηγμάτων, αποκαλύπτει και/ή υποδεικνύει την πιθανότητατης επιρροής των κινήσεων των ρηγμάτων στην παραμόρφωση του εδάφους.- Ο άλλος κύριος λόγος για την παραμόρφωση είναι η συμπύκνωση των υλικών που προκαλείταιαπό την υπεράντληση του υπόγειου νερού και αυτό σχετίζεται με την τοπική παραμόρφωση.Αυτή η συμπίεση των υλικών μπορεί να παράγει ένα μικρο-σεισμούς μεγέθους 3 έως 4.- Οι τεχνικές συμβολομετρίας SAR ανέδειξαν με επιτυχία τις επιπτώσεις του τύπου λιθολογίαςστην παραμόρφωση του εδάφους τόσο στις εικόνες ανερχόμενης όσο και στις εικόνεςκατερχόμενης τροχιάς.- Πολλές από τις παραμέτρους επιδρούν ταυτόχρονα και οι επιπτώσεις που επιφέρουν στηνπαραμόρφωση του εδάφους στην περιοχή μελέτης, είναι δύσκολο να διαχωριστούν και ναξεχωρίσει ποιος παράγοντας επηρεάζει περισσότερο, παρά την εφαρμογή στατιστικήςσυσχέτισης.

thesis
Διδακτορική Διατριβή (EL)
Doctoral Dissertation (EN)

Seasonal deformation
Συμβολομετρία SAR
Υπόγεια - Ελλάδα - Θεσσαλία
Groundwater - Greece - Thessaly
Ύδατα
Interferometry - Greece - Thessaly
Rock deformation - Greece - Thessaly
SAR Interferometry
Συμβολομετρία - Ελλάδα - Θεσσαλία
Persistent scatterer interferometry

Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο (EL)
Harokopio University (EN)

2013-07-03


Αναφορά Δημιουργού – Μη Εμπορική Χρήση – Όχι Παράγωγα Έργα 4.0



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)