Delo, 24.08.06 - Marko Komac: Sateliti, ki krožijo okoli Zemlje omogočajo nenehno opazovanje
Delo, četrtek, 24. avgusta 2006
ZNANOST
Za koliko se dvigajo Julijske Alpe?
Številni sateliti, ki krožijo okoli Zemlje, z najrazličnejšimi detektorji omogočajo nenehno opazovanje oblikovanosti površja in dogajanja na njem.
Umetno odprtinski radar ali SAR (ang. Synthetic Aperture Radar) je sistem detektorjev/senzorjev, nameščen na opazovalni platformi, satelitu ali letalu, ki proti površju oddaja več zaporednih mikrovalovnih signalov z razponom valovne dolžine med 1 in 10 GHz. Sprejemnik oziroma kratka radarska antena, montirana na isti platformi, zazna odboje emitiranih signalov od objektov na zemeljskem površju. Sistem deluje po principu Dopplerjevega efekta in tako navidezno poveča dolžino antene. Umetna odprtina predstavlja razdaljo v smeri leta, med trenutkom oddajanja signala in trenutkom, v katerem radar zaznava s površja odbiti signal.
Opazovanje sprememb zemeljskega površja z metodo SAR v daljšem časovnem obdobju temelji na zaznavanju sprememb med zaporednimi posnetki istega ozemlja, kar pa je zaradi časovne in geometrične dekorelacije posnetkov ter atmosferskih vplivov zelo oteženo. Metoda detekcije permanentnih sipalcev (ang. Permanent Scatter Thecnique – PSInSARTM), ki so jo razvili v Tele-Rilevamento Europa, »spin-off« podjetju Politecnice v Milanu, pa omogoča detekcijo točk na površju Zemlje s stalnim odbojem radarskega signala, kljub nekoliko drugačnemu ali zamaknjenemu opazovanju z opazovalne osnove. S to metodo, ki temelji na zapletenem algoritmu, dosežemo najboljše rezultate na poseljenih območji in območjih golih skal. Objekti in izdanki kamnin so zaradi koncentriranega odboja (sipanja) emitiranih signalov nazaj proti anteni najprimernejši in najzanesljivejši permanentni sipalci.
Metodologija je zaradi valovne dolžine emitiranega signala uporabna za premike, ki so v smeri potovanja signala, manjši od 56,6 mm v času med dvema snemanjema. Slednje se običajno ponovi vsakih 35 dni. Premiki se določijo glede na referenčno točko znotraj opazovanega območja, za katero se oceni, da ni podvržena večjim premikom. Dejansko torej opazujemo relativne premike.
Metodologija je uporabna za zaznavanje sprememb na površini – torej ugrezanja (posedkov) ali dviganja površja, s poudarkom na premikih v smeri emitiranih signalov (∆R). Zaznavanje relativnih sprememb višine površja je zanimivo za številna področja. Tako so lahko posedki pokazatelj pogrezanja območja zaradi rudarjenja, črpanja podtalnice, plazenj, posedkov zaradi konsolidacije terena po izvedbi gradbenih posegov ipd. Rezultati so nadvse uporabni tudi pri analizi tektonskih premikanj zemeljske skorje.
V okviru Interreg III B projekta z naslovom Climate Change, Impacts and Adaptation Strategies in the Alpine Space – ClimChAlp; smo na Geološkem zavodu Slovenije izvedli analizo premikov permanentnih sipalcev v delu severozahodne Slovenije. Primarni namen raziskave je ugotoviti premike površja s stališča pojavljanja plazenj in obenem proučiti uporabnost podatkov InSAR in metode PSInSARTM za druge geološko osnovane aplikacije.
Za potrebe analiz je bilo uporabljenih 57 podob, pridobljenih s satelitov ERS-1 in ERS-2 v obdobju med 21. aprilom 1992 in 29. decembrom 2000. Za referenčno podobo je bila izbrana podoba, pridobljena na dan 26. septembra 1997, referenčna točka (točka »brez« premikov oziroma stabilna točka) pa je bila, na podlagi preliminarnih analiz podatkov in ocene geologov, locirana v Tolminu. Povprečna gostota permanentnih sipalcev na opazovanem območju je 23 na kvadratni kilometer minimalna zahtevana gostota za izvedbo analiz pa je 15 točk na kvadratni kilometer. Povprečni letni premiki so bili izračunani za vseh 16.304 permanentnih sipalcev (PS), katere so predstavljale točke s koherenco večjo od 0,5. Za okoli 10 odstotkov PS (1646 točk) z najmanjšimi variacijami v kakovosti podatkov (koherenca, večja od 0,74) so bili pridobljeni podatki vseh 57. snemanj. Za 1646 točk so bili tako izdelani časovni nizi premikov za obdobje od leta 1992 do 2000, z izpadom v letih 1994 in delno 1995. Podatki o časovnih spremembah višine PS so zelo uporabni pri nadaljnjih analizah vpliva potresne aktivnosti na premikanje površja na območju raziskav ter vpliva seizmične aktivnosti in padavin na pobočna masna premikanja, ki so primarni cilj raziskav v okviru projekta ClimChAlp.
Kljub dejstvu, da so prikazani rezultati analiz preliminarni in, da njihova interpretacija še v teče, pa je že mogoče narediti nekatere sklepe. Predel Julijskih Alp se dviga, z metodo PSInSARTM pa je mogoče to dviganje opredeliti zelo natančno, celo do 0,1 mm/leto v smeri potovanja signala. Metoda je tudi zelo uporabna za opazovanje počasnejših premikanj pobočnih mas predvsem globokih plazov in območij plazov večjih dimenzij, posedanja cest, mostov ter potencialno tudi manjših linijskih infrastrukturnih objektov.
Dr. Marko Komac
Geološki zavod Slovenije, Ljubljana