Preliminary analysis of InSAR data from south-west part of Upper Silesian Coal Basin
 
More details
Hide details
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2009;25(3):239–246
 
KEYWORDS
ABSTRACT
In recent years, the usage of Synthetic Aperture Radar Interferometry technique became more and more popular and it is used in many scientific field: for creating digital elevation models (DEMs), monitoring of deformation, glacier and ice motion etc. The paper presents preliminary analysis of satellite interferometry data from south-west part of Upper Silesian Coal Basin (USCB). USCB is characterised by a complicated geological structure, which is affected by the over 200-year hard coal mining. USCB is one of the world's biggest mining centres. The negative aspect of such a magnitude of exploitation is visible on the surface in the form of surface deformation, subsidence and induced seismicity and it necessitate monitoring the USCB area. With the use of an established geodetic network in the first case, and by means of a seismic network in the second case. The availability of satellite data resulted in the development of novel methods, which can significantly affect the monitoring quality of an endangered area. Authors used pair of satellite images for interferometric processing, made in March and April 2008. In the first stage of processing, the whole SAR scene was processed (100km x 100km). External DEMs were used both to increase precision in co registration of selected pair of SAR images and to reduce the errors in data processing and remove topographic phase during interferogram formation. Analysis of coherence demonstrated high value, which is connected with short time period and short perpendicular baseline of selected images, as well as highly urbanized area. The interpretation of interferometric data shows distinctive concentric fringe features. The centre of the fringe is an area of maximum of surface downwarp caused by coal mining. In the area of Knurów two subsidence troughs were located. Both of them consist of two interferometric fringes, correspond with 5 cmsubsidence per 35 days.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wstępna analiza danych satelitarnej interferometrii radarowej z południowo-zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego
InSAR, Górnośląskie Zagłębie Węglowe, osiadanie
Satelitarna interferometria radarowa staje się coraz bardziej popularną techniką wykorzystywaną w różnych dziedzinach: od tworzenia numerycznych modeli powierzchni terenu (DEM) poprzez monitorowanie osuwisk, lodowców, osiadania terenu aż po badanie zjawisk przyrodniczych i wegetacji roślin. Niniejszy artykuł przedstawia wstępne wyniki analizy interferogramów utworzonych z radarowych zdjęć satelitarnych, obejmujących południowo-zachodnią część Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW). GZW charakteryzuje się skomplikowaną budową geologiczną, na którą dodatkowo nakładają się wpływy ponad 200 lat eksploatacji węgla kamiennego. Z eksploatacją węgla kamiennego wiążą się zagrożenia spowodowane sejsmicznością indukowaną oraz osiadaniem terenu. Obszar GZW jest silnie zurbanizowany, w związku z czym zagrożenia wynikające z powstawania niecek osiadań oraz sejsmiczności indukowanej wymuszają monitorowanie rejonów związanych z eksploatacją węgla kamiennego, poprzez rozwijanie sieci geodezyjnej lub sejsmologicznej. Dostęp do danych satelitarnych spowodował rozwój nowych metod, które pozwalają na objęcie monitoringiem znacznego obszaru. Do przetwarzania wykorzystano parę zdjęć wykonanych w marcu i kwietniu 2008 roku. Zdjęcia charakteryzują się niedużą odległością bazową i czasową. Przetwarzanie zostało wykonane dla całej sceny (100 km . 100 km). Koherencja uzyskana z przetworzonych obrazów wykazuje wysokie wartości. Niewątpliwie jest to związane z niewielką odległością czasową i bazową przetwarzanych zdjęć oraz silnie zurbanizowanym terenem. Na uzyskanych interferogramach widoczne są koncentryczne, eliptyczne prążki interferencyjne, które wskazują na tworzenie się niecek osiadania na badanym obszarze. W okolicy Knurowa widoczne są dwa eliptyczne obszary wskazujące na osiadanie powstałe na skutek eksploatacji węgla kamiennego. Obszary osiadania składają się z około 2 prążków, co wskazuje na osiadanie rzędu około 5 cm na 35 dni.
 
REFERENCES (25)
1.
Bamler R., Hartl P., 1998 - Synthetic Aperture Radar Interferometry. Inverse Problems, vol. 14, 1-54.
 
2.
Ferretti A., Prati C., Rocca F., 2000 - Nonlinear Subsidence Rate Estimation Using Permanent Scatterers in Differential SAR Interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 38 (5), 2202-2212.
 
3.
Ferretti A., Prati C., Rocca F., 2001 - Permanent Scatterers in SAR Interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 39 (1), 8-20.
 
4.
Gabriel A.K., Goldstein R.M., Zebker H.A., 1989 - Mapping small elevation changes over large areas: differential radar interferometry. Journal of Geophysical Research, 94(B7), 9183-9191.
 
5.
Goldstein R.M., Engelhardt H., Kamp B., Frolich R.M., 1993 - Satellite radar interfermetry for monitoring ice sheet motion: Application to Antarctic ice stream. Science, 262, 1525-1530.
 
6.
Graniczny M., Kowalski Z., Jureczka J., Czarnogórska M., 2005 - TerraFirma Project - Monitoring of subsidence of Northeastern part of Upper Silesian Coal Basin. Sp. Papers Polish Geological Institute, 20, 59-63.
 
7.
Graniczny M., 2006 -Wykorzystanie technologii PSInSAR dla obserwacji przemieszczeń powierzchni terenu na przykładzie Górnego Śląska. Materiały Sympozjum Warsztaty Górnicze 2006.
 
8.
Hanssen R., 2001 - Radar Interferometry.Data Interpretation and Error Analysis. Kluwer Academic Publishers.
 
9.
Krawczyk A., Perski Z., 2000 - Application of satellite radar interferometry on the areas of udeground exploitation of copper ore in LGOM - Poland. First International Congress of the International Society for Mine Surveying, vol. 2, 209-218.
 
10.
Leśniak A., Porzycka S., 2008a - Environment monitoring using satellite radar interferometry technique (PSInSAR). Polish Journal of Environmental Studies, vol. 17, no. 3A, 382-387.
 
11.
Leśniak A., Porzycka S., 2008b - Kompleksowa interpretacja pomiarów satelitarnych i naziemnych w ocenie zagrożeń na terenach górniczych i pogórniczych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 24, z. 2/3, 147-159.
 
12.
Massonet D., Adragna F., 1993 - A full-scale validation of Radar Interferometry with ERS-1: the Landers earthquake. Earth Observation Quarterly, 41.
 
13.
Mirek K., Mirek J., 2008 - Zastosowanie jądrowej aproksymacji w procesie interpretacji danych PSInSAR z północnej części GZW. Komputerowe Wspomaganie Badań Naukowych, T. 15, Prace Wrocławskiego Towarzystwa. Seria B, nr 214, 141-146.
 
14.
Ostaficzuk S., 1995 - Interferometry and its possibile application in geology. FORGES Remote Sensing Group Meeting. Warsaw 16-18.10.1995.
 
15.
Perski Z., 1998 - The test of applicability of land subsidence monitoring by InSAR ERS-1 and ERS-2 in the coal mine damaged region (Upper Silesia). International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. XXII part 7, 555-558.
 
16.
Perski Z., 1999a - Zakres interpretowalności osiadań terenu za pomocą satelitarnej interferometrii radarowej (InSAR). Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji vol. 9, 191-199.
 
17.
Perski Z., 1999b - Osiadania terenu GZW pod wpływem eksploatacji podziemnej określane za pomocą satelitarnej interferometrii radarowej (InSAR). Przegląd Geologiczny, vol. 47, nr 2, 171-174.
 
18.
Perski Z., Jura D., 1999 - ERS SAR Interferometry for Land Subsidence Detection in CoalMining Areas. Earth Observation Quartery 63, 25-29.
 
19.
Popiołek E., 2003 - Możliwości wykorzystania nowoczesnych metod monitorowania terenu górniczego w LGOM. Mat. Symp. Warsztaty 2003, 127-142.
 
20.
Popiołek E., Hejmanowski R., Krawczyk A., Perski Z., 2002 - Application of Satellite Radar Interferometry to the examination of the areas of mining exploitation. Surface Mining Braunkhole & Other Minerals, vol. 54 no. 1, 74-82.
 
21.
Popiołek E., Marcak H., Krawczyk A., 2006 - Możliwości wykorzystania satelitarnej interferometrii radarowej InSAR w monitorowaniu zagrożeń górniczych. Mat. Symp. Warsztaty 2006, 339-352.
 
22.
Rott H., Schechl B., Siegel A., Grasemann B., 1999 - Monitoring very slow slope movements by means of SAR Interferometry: A case study from a mass waste above a reservoir in the Ötztal Alps, Austria. Geophysical Research Letters, 26(11), 1629-1632.
 
23.
Stow R.J.,Wright P., 1997 -Mining Subsidence Land Surveying by SAR Interferometry. 3rd ERS Symposium, Florence.
 
24.
Weydahl D.J., 1996 - Flood Monitoring in Norway Using ERS-1 SAR Images. Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS'96.
 
25.
Zebker H.A., Goldstein R.M., 1986 - TopographicMapping From Interferometric Synthetic Aperture Radar Observations. Journal of Geophysical Research, 91(B5), 4993-4999.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953