Problema:
La técnica InSAR (INterferometric Synthetic Aperture Radar) tiene limitaciones debido a la decorrelación temporal y geométrica y la falta de homogeneidad atmosférica. La decorrelación temporal hace que las mediciones de InSAR sean inviables sobre áreas con vegetación y donde los perfiles electromagnéticos y/o las posiciones de los dispersores cambian con el tiempo dentro de la celda de resolución. La decorrelación geométrica limita el número de pares de imágenes adecuados para aplicaciones interferométricas y evita que se explote completamente el conjunto de datos disponible. La falta de homogeneidad atmosférica crea una pantalla de fase atmosférica (APS, por sus siglas en inglés) superpuesta en cada imagen SAR que puede comprometer seriamente el monitoreo preciso de la deformación.
Solución:
En InSAR, tanto Small Baseline Subset (SBAS) como Persistent Scatterer Interferometry (PSI) son métodos avanzados y estrategias de procesamiento que se utilizan para procesar y analizar datos, pero sobre todo orientadas a resolver las limitaciones, ya mencionadas. Si bien comparten el objetivo común de monitorear la deformación del suelo, existen algunas diferencias clave entre SBAS y PSI. Aquí hay un desglose de sus principales diferencias:
Selección de datos:
SBAS se enfoca en procesar una gran cantidad de interferogramas, que generalmente abarcan varios años. Selecciona un subconjunto de estos en función de pequeñas líneas base espaciales y temporales entre ellos esto permite la estimación de la deformación en un área amplia. PSI está diseñado para analizar interferogramas con líneas de base temporales densas, lo que significa que los datos utilizados deben tener una gran cantidad de adquisiciones durante un período de tiempo relativamente corto. PSI tiene como objetivo identificar y rastrear objetivos coherentes (dispersores persistentes) a lo largo del tiempo para medir su desplazamiento.
Tipo de objetivo:
SBAS se dirige principalmente a los dispersores distribuidos (DS, por sus siglas en inglés), que se caracterizan por una distribución espacial difusa o aleatoria, como campos agrícolas o áreas urbanas. Estos dispersores pueden presentar una coherencia baja, pero su gran número permite una estimación fiable de la deformación. PSI apunta a dispersores persistentes (PS, por sus siglas en inglés), que se caracterizan por reflejos de radar estables y coherentes a lo largo del tiempo. Estos PS se encuentran típicamente en estructuras hechas por el hombre, como edificios e infraestructura, donde brindan una señal fuerte y persistente.
Enfoque de procesamiento:
SBAS utiliza un enfoque de dos pasos. Primero, los interferogramas se generan a partir de una pila de imágenes SAR donde se escogerán los adecuados, para luego sobre estos realizar un análisis de series de tiempo y así estimar la deformación en toda el área de interés. PSI aplica un enfoque de procesamiento diferente. Implica la identificación y medición precisas de los cambios de fase entre los PS en los interferogramas. La información de fase se utiliza luego para estimar la deformación de la superficie y el desplazamiento de los dispersores individuales.
Cobertura espacial y resolución:
SBAS proporciona estimaciones de deformación sobre una gran cobertura espacial, que generalmente abarca decenas a cientos de kilómetros. Sin embargo, la resolución espacial puede ser relativamente baja debido al uso de DS. PSI proporciona una resolución espacial más alta al enfocarse en dispersores persistentes individuales. Puede entregar información de deformación a escala local, a menudo con una resolución de unos pocos metros a unas pocas decenas de metros. Sin embargo, la cobertura espacial puede verse limitada debido a la disponibilidad de PS adecuados.
En resumen, PSI necesita una gran cantidad de adquisiciones en un tiempo corto, para determinar deformaciones de un área específica y localizada, a través de dispersores persistentes con alta coherencia con una señal fuerte y consistente, que permiten la identificación y medición precisa de los cambios de fase entre PS, para determinar deformación a escala local con una alta resolución, sin embargo, su cobertura está limitada por la disponibilidad de PS. Por su parte, SBAS, utiliza una gran cantidad de interferogramas durante varios años, para cuantificar deformación de un área amplia, a través de dispersores distribuidos con baja coherencia, pero gran cantidad en diferentes entornos, necesitando una pila de imágenes SAR para analizar series de tiempo. La deformación a estudiar puede estar en una gran cobertura espacial (decenas a cientos de km) sin embargo, su resolución espacial es baja.
SBAS es ampliamente utilizado en la comunidad de geociencias. Funciona mejor para entornos naturales a gran escala y se puede utilizar para observar cambios graduales a lo largo del tiempo, los datos de entrada corresponden a una serie de interferogramas (siendo una ventaja de SBAS no estar restringido a uno solo) y la salida es una serie de tiempo que muestra el movimiento. También puede ser útil para conjuntos de datos más antiguos que a veces tienen adquisiciones irregulares. El filtrado temporal y espacial puede ayudar a aumentar la precisión para medir la deformación, sin embargo, se deben elegir cuales interferogramas usar, lo que puede requerir algo de experimentación. Existen otros enfoques preferidos para entornos urbanos o necesidades de mayor resolución, sin embargo, independientemente de sus necesidades de análisis, la herramienta SBAS es una herramienta de descripción general útil y también se puede utilizar como un gráfico de referencia 2-D. Además, ofrece una visualización completa, pero rápida, de las escenas.
PSI permite la identificación y medición de deformaciones superficiales a nivel de dispersores individuales, proporcionando una alta resolución espacial. Puede detectar con precisión desplazamientos de milímetros a submilimétricos en una amplia gama de aplicaciones, incluidos hundimientos de tierra, deslizamientos de tierra, monitoreo de infraestructura urbana y estudios tectónicos. Sin embargo, PSI requiere una adquisición densa de imágenes SAR con buena cobertura espacial para garantizar una cantidad adecuada de dispersores persistentes para un análisis confiable.
Finalmente, tanto SBAS como PSI tienen sus puntos fuertes y son adecuados para diferentes aplicaciones. SBAS es ventajoso para el monitoreo de deformación a escala regional y cobertura de área grande, mientras que PSI sobresale en el monitoreo localizado con alta resolución espacial, pero cobertura espacial limitada tanto en áreas urbanas como en zonas rocosas. La elección entre los dos métodos depende de los objetivos específicos y las características del área de estudio.
Referencias bibliográficas
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