Piano Straordinario di Telerilevamento (PST

Piano Straordinario di
Telerilevamento
(PST-A) Lotto 2
MAPPE DI MISURE DI ACCELERAZIONI DERIVATE
1 INTRODUZIONE
1.1 Scopo del documento
Lo scopo del documento è quello di descrivere il prodotto “mappe di misure di
accelerazioni derivate” realizzato nell’ambito della fornitura 1A “Aggiornamento della
Base Dati del PCN tramite produzione del DataSet relativo a tutte le aree di dissesto
idrogeologico di tutto il territorio nazionale ottenuto mediante telerilevamento basato
sull'interferometria” relativa al Lotto 2 per la realizzazione del sistema informativo del
Piano Straordinario di Telerilevamento Ambientale.
1.2 Sommario
Il documento è strutturato come segue:
ƒƒ Il Capitolo 1 è un’introduzione.
ƒƒ Il Capitolo 2 contiene la descrizione del prodotto
1.3 Documenti Applicabili
[A1] Contratto per “Fornitura di Dati, Sistemi e Servizi per la Realizzazione del Sistema
Informativo del Piano Straordinario di Telerilevamento Ambientale (PST-A)- N.di
Rep 141 del 12/02/2008
[A2] Fornitura di Dati, Sistemi e Servizi per la Realizzazione del Sistema Informativo
del Piano Straordinario di Telerilevamento Ambientale (PST-A)_Lotto 2- Perizia di
Variante n. 1 DDS/2008/08994[A3] Progetto Esecutivo Doc. OT_PSA-PLA-000-PST-0010-01
[A4] Configurazione e Installazione dei Database Postgresql per i prodotti
interferometrici da SAR OT_PSA-NT-000-PST-0026-01
2 Mappe di misure di accelerazioni derivate
2.1 Introduzione
Nel progetto sono state effettuate elaborazioni di dati satellitari SAR ERS ed ENVISAT su
intervalli temporali disgiunti. Nel caso dei dati ERS, il periodo elaborato va dal 1992 al 2000, nel
caso dei dati ENVISAT dal 2003 al 2008. Le due serie di dati sono dunque separate da un
intervallo di circa quattro anni. Allo scopo di avere una migliore discriminazione delle aree del
territorio italiano soggette a movimenti anomali, ritenuta importante per la determinazione del
rischio idrogeologico, si è deciso di elaborare delle “misure di accelerazioni derivate”.
Dalle velocità medie ottenute dalle elaborazioni di dati ERS ed ENVISAT, sono state individuate
le aree presenti in entrambe le serie di dati e con la stessa geometria: ERS ascendente con
ENVISAT ascendente, ERS discendente con ENVISAT discendente. All'interno di queste aree
sono stati effettuati dei confronti tra le velocità stimate nell'intervallo di tempo 1992-2000 con
dati ERS e quelle stimate nell'intervallo temporale 2003-2008 con dati ENVISAT: il risultato di
questi confronti è un indice della variazione delle velocità stimate nei due intervalli di tempo.
In Figura 1 sono evidenziati con poligono di color rosso i “gruppi”, oggetto della consegna,
ottenuti dall’elaborazione di dati satellitari ERS ed ENVISAT nelle due geometrie di
osservazione ascendente e discendente.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 1 Copertura ottenuta dall’elaborazione di dati satellitari SAR ERS ascendente (a), ERS discendente
(b), ENVISAT ascendente (c) e ENVISAT discendente (d). I poligoni rossi indicano i “gruppi” consegnati.
2.2 Specifica del prodotto
Le “misure di accelerazioni derivate” fornite sono due, una relativa alla geometria di
osservazione ascendente e l’altra relativa alla geometria di osservazione discendente.
Ciascuna misura contiene gli indici di variazione delle velocità relative ai punti individuati e
misurati dalle elaborazioni ERS ed ENVISAT all'interno di determinate aree.
Relativamente a ciascuna area, sono state calcolate la media, la deviazione standard e la mediana
delle velocità dei punti individuati tramite l'elaborazione ERS e quelle relative ai punti
individuati tramite l'elaborazione ENVISAT.
L'indice di variazione calcolato è ottenuto sottraendo la velocità media relativa all'elaborazione
ERS a quella ENVISAT. La variazione misurata si riferisce all’area di intersezione fra i rispettivi
gruppi ERS ed ENVISAT. Dato il carattere locale della misura, è stata rimossa l’eventuale
polarizzazione sottraendo il valore mediano di ciascuna elaborazione.
Per ciascuna area e ciascuna geometria di osservazione sono fornite le seguenti informazioni:
• indice di variazione
• numero di punti ERS che ricadono nell'area
• velocità media dei punti ERS
• deviazione standard delle velocità dei punti ERS
• numero di punti ENVISAT che ricadono nell'area
• velocità media dei punti ENVISAT
• deviazione standard delle velocità dei punti ENVISAT
• riferimento ai gruppi ERS ed ENVISAT da cui sono stati ricavati i dati.
2.2.1 Copertura e risoluzione spaziale
L’indice di variazione è fornito solo nelle aree caratterizzate da movimenti omogenei in cui siano
disponibili entrambe le misure interferometriche ottenute dall’elaborazione dei dati dei satelliti
ERS ed ENVISAT e con la stessa geometria di osservazione.
Al fine di determinare la copertura del prodotto “misure di accelerazioni derivate”, il territorio
italiano è stato partizionato su una griglia di 100 m per 100 m. Successivamente sono state
calcolate tutte le possibili intersezioni tra i “gruppi” ERS e quelli ENVISAT. Per ciascuna
intersezione, sono state prese in considerazione solo quelle aree della griglia in cui sono presenti
almeno tre misure ERS e tre misure ENVISAT.
Le aree in cui erano presenti entrambe le misure in geometria ascendente e discendente sono
riportate in Figura 2 (a) e (b), in colori rosso e verde rispettivamente.
(a)
(b)
Figura 2 Area in cui è possibile il confronto in geometria ascendente (a, rosso) e discendente (b, verde).
2.2.2 Direzione di misura
Le misure di accelerazione derivata riguardano solo la componente lungo la linea di vista del
sensore. In particolare, le misure derivate dalle acquisizioni SAR ascendenti e discendenti sono
caratterizzate da direzioni di vista differenti, e quindi costituiscono due insiemi di misure
indipendenti.
2.2.3 Proiezione geografica
Le aree corrispondenti alle misure saranno indicati in un sistema di riferimento geografico
WGS84, come indicato nelle raccomandazioni INSPIRE.
2.2.4 Formato
Per omogeneità rispetto ai prodotti interferometrici ed agevolare le fasi di caricamento dei dati
nei sistemi del cliente si è convenuto di fornire tutti i prodotti vettoriali attraverso file di
esportazione (dump files) corrispondenti a tabelle direttamente re-importabili in un database
PostgreSQL con estensione spaziale PostGIS.
I campi sono i seguenti:
• ers_cluster, identificativo del cluster ERS
• ers_count, numero di punti dell'elaborazione ERS che ricadono nell'area
• ers_vel, velocità media dei punti ERS
• ers_stdev, deviazione standard delle velocità dei punti ERS
• env_cluster, identificativo del cluster ENVISAT
• env_count, numero di punti dell'elaborazione ENVISAT che ricadono nell'area
• env_vel, velocità media dei punti ENVISAT
• env_stdev, deviazione standard delle velocità dei punti ENVISAT
• indice_variazione, indice di variazione
• lineage, frame ERS ed ENVISAT da cui sono stati presi i dati
3 Risultati
Il risultato del confronto consiste di due mappe rappresentative della differenza di velocità media
misurata nell’intervallo temporale 1992-2000 con dati ERS, e 2003-2008 con dati ENVISAT. Le
differenze si riferiscono ad aree di estensione di 100 m x 100 m per una copertura complessiva di
quasi 100.000 kmq in entrambe le geometrie. Il confronto si riferisce ad oltre dieci milioni di PS
complessivi tra ERS ed ENVISAT.
Il risultato del confronto è riportato in Figura 3 per quanto riguarda la geometria ascendente e in
Figura 5 per la geometria discendente. Per avere una valutazione numerica oltre che qualitativa è
stato valutato anche l’istogramma della differenza, ed è riportato in Figura 4 e Figura 6,
rispettivamente per la geometria ascendente e discendente. Circa il 95% delle aree presenta
variazioni inferiori a 2 mm/anno fra i due periodi. Considerando l’accuratezza della singola
misura, per tali aree si può affermare che i fenomeni osservati abbiano mantenuto gli stessi
andamenti nel tempo. Le principali differenze su larga scala si riscontrano in corrispondenza di
due aree soggette a fenomeni vulcanici, l’Etna e i campi Flegrei, di diverse aree di subsidenza
lungo la via Emilia, e una vasta area in Umbria. Differenze a carattere locale sono spesso dovute
alla differente distribuzione dei PS identificati all’interno di ciascuna area di 100 m x 100 m su
cui è stato effettuato il confronto.
Differenza di
velocità media
(mm/anno)
< -7
-7 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1-3
3-5
5-7
7-9
>9
Figura 3 Differenza fra le velocità medie misurate nel periodo 2003-2008 da dati ENVISAT e quelle relative
al periodo 1992-2000 da dati ERS in geometria ascendente.
1.00E+06
1.00E+05
1.00E+04
1.00E+03
1.00E+02
1.00E+01
1.00E+00
-150
-100
- 50
0
50
100
1.00E- 01
Di f f e r e nz a
Figura 4 Statistiche differenza fra le velocità medie misurate nel periodo 2003-2008 da dati ENVISAT e
quelle relative al periodo 1992-2000 da dati ERS in geometria ascendente.
150
Differenza di
velocità media
(mm/anno)
< -7
-7 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1-3
3-5
5-7
7-9
>9
Figura 5 Differenza fra le velocità medie misurate nel periodo 2003-2008 da dati ENVISAT e quelle relative
al periodo 1992-2000 da dati ERS in geometria discendente.
1.00E+06
1.00E+05
1.00E+04
1.00E+03
1.00E+02
1.00E+01
1.00E+00
-150
-100
- 50
0
50
100
1.00E- 01
Di f f e r e nz a
Figura 6 Statistiche differenza fra le velocità medie misurate nel periodo 2003-2008 da dati ENVISAT e
quelle relative al periodo 1992-2000 da dati ERS in geometria discendente.
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