Multi-temporal SAR interferometry for monitoring ground deformation in Greece
Authors: Αλατζά Σταυρούλα-Δροσούλα 
Published: September 2021

Η παρούσα διατριβή εστιάζει στις εφαρμογές της συμβολομετρίας SAR και συγκεκριμένα, στις τεχνικές InSAR για διαχρονική παρακολούθηση των μετατοπίσεων του εδάφους, σε ενεργές τεκτονικά περιοχές του Ελλαδικού χώρου. Τρεις περιοχές σεισμικού ενδιαφέροντος, επιλέχθηκαν για μελέτη εδαφικών παραμορφώσεων με μεθόδους διαχρονικής συμβολομετρίας. Επίσης, δύο μεγάλα σεισμικά γεγονότα στον Ελλαδικό χώρο, αποτέλεσαν τη βάση για την ανάπτυξη μίας μεθοδολογίας για την επεξεργασία δεδομένων από τον δορυφόρο ERS, με βελτιωμένη ακρίβεια στη συνοχή φάσης. Για τη μελέτη χρονοσειρών αξιοποιήθηκαν δεδομένα από το 1992 έως το 2019, από τους δορυφόρους ERS, ENVISAT και Sentinel-1. Η συνδυασμένη μέθοδος των σταθερών σκεδαστών και των υποσυνόλων μικρών βάσεων StaMPS/MTI (Stanford Method for Persistent Scatterers-Multi-Temporal InSAR) εφαρμόστηκε σε δεδομένα από τους δορυφόρους ERS και ENVISAT. Η μέθοδος σταθερώνσκεδαστών του Stanford (Stanford Method for Persistent Scatterers) εφαρμόστηκε σε δεδομένα από τον δορυφόρο Sentinel-1. Με στόχο τον προσδιορισμό των οριζόντιων και κάθετων μετατοπίσεων, οι ταχύτητες LOS αναλύθηκαν στις κάθετες και οριζόντιες συνιστώσεις της κίνησης. Η διερεύνηση των αλγορίθμων και παραμέτρων του βήματος της συμπροσαρμογής των εικόνων SAR οδήγησε σε έναν βέλτιστο συνδυασμό, με στόχο τη δημιουργία μεθοδολογίας, για να χρησιμεύσει ως μία γενική προσέγγιση για την επεξεργασία δεδομένων από ιστορικούς δορυφόρους. Προσδιορίστηκε ο πιο αποτελεσματικός συνδυασμός αλγορίθμων και παραμέτρων, που παρέχει την βέλτιστη συνοχή εικόνων και αξιολογήθηκε από στατιστική ανάλυση της συνοχής φάσης. Η μελέτη χρονοσειρών για το νησί της Αμοργού με τη χρήση μεθόδων διαχρονικής συμβολομετρίας SAR, αφενός επιβεβαίωσε τις προϋπάρχουσες τεκτονικές μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί στην περιοχή, αφετέρου πρόσθεσε πληροφορίες σχετικά με τη νεοτεκτονική συμπεριφορά του νησιού και το συσχετισμό της με το σεισμικό γεγονός του 1956. Συγκεκριμένα, η ανύψωση στην ΝΑ ακτή του νησιού, σχετίζεται με ανύψωση του υποκείμενου τομέα του ρήγματος που υπάρχει στην περιοχή. Επίσης, η καθίζηση που εντοπίστηκε στην Χοζοβιώτισσα, σχετίζεται με την καθίζηση του υπερκείμενου τομέα του ρήγματος στην περιοχή. Συνοψίζοντας, η ερμηνεία των εκτιμώμενων μετατοπίσεων στην Αμοργό,υποδηλώνει ότι οι κινήσεις του ανώτερου φλοιού, αντικατοπτρίζουν μετασεισμική χαλάρωση, γεγονός που προκύπτει από μεγάλους σεισμούς, ως ανακατανομή της παραμόρφωσης και της έντασης. Η μελέτη στην περιοχή των Κυθήρων, παρουσίασε, οριζόντιες μετατοπίσεις στην ΝΑ ακτή κοντά στον Ποταμό, με μέγιστη τιμή -3mm/y (ανατολικής κίνησης) και δυτικά από το Λιβάδι, μικρότερης έντασης. Κατακόρυφες μετατοπίσεις έως 5mm/y εντοπίστηκαν για τη χρονική περίοδο 2015-2019. Οι κατακόρυφες μετατοπίσεις είναι κατά μία τάξη μεγαλύτερες της μακροχρόνιας ανύψωσης στο νησί, που πιθανόν οφείλονται σε ασεισμική ολίσθηση ή καθίζηση υποπλακών. Όσον αφορά τη μελέτη στη Χαλκιδική, δεδομένης της υπερεκμετάλλευσης της λεκάνης απορροής των Μουδανιών, όπως παρατηρήθηκε από υδρολογικές μελέτες στην περιοχή, για την χρονική περίοδο πριν το 2014, τα αποτελέσματα των χρονοσειρών για το χρονικό διάστημα 2014-2018, πρόσθεσαν νέα γνώση σχετικά με τις πρόσφατες παραμορφώσεις του εδάφους, που σχετίζονται με την υπερεκμετάλλευση του υδροφόρου ορίζοντα στα Μουδανιά, υποδηλώνοντας ότι δεν έχει αποκατασταθεί η ισορροπία και ότι το φαινόμενο της υπερκμετάλλευσης του υδροφόρου ορίζοντα συνεχίζεται και μετά το 2014. Η ανάπτυξη ειδικής μεθοδολογίας για το στάδιο της συμπροσαρμογής των εικόνων, η οποία επιφέρει αισθητή βελτίωση στη συνοχή φάσης των εικόνων από τον δορυφόρο ERS, είναι εφαρμόσιμη σε κάθε τύπο εδάφους (αγροτικό ή αστικό περιβάλλον) και δεν απαιτεί ιδιαίτερη υπολογιστική ισχύ, λόγω του αποτελεσματικού συνδυασμού γρήγορων υπολογιστικά αλγορίθμων.