Findings of Persistent Scatterer Interferometry (PSI) for Vilnius area, Lithuania

Abstract

Ground surface deformations can be related to natural and anthropogenic activities. The availability of ground movement data from regular satellite observations, combined with the knowledge of local geology and geomorphology, can help to improve our understanding of subsidence and soil geotechnical settlement phenomena, as well as to distinguish them from structural deterioration of buildings, which in urban environments represent the most common type of radar targets (PS). In Lithuania ground surface deformations are usually related to landslides, karstic, suffusion processes and anthropogenic activities (particularly in urban areas), which can trigger destruction of buildings, communication life‐lines and soil consolidation. This paper is intended to illustrate considerable interpretative difficulties concerning the Persistent Scatterers Interferometry (PSI) results from synthetic aperture radar (SAR) data acquired over the Vilnius area (Lithuania) in the framework of TERRAFIRMA project. Protection of groundwater from pollution in the face of both man's intervention and geologically‐driven movements is a high priority for the City Authorities. The distribution of numerous PS shows evidence of the spatial variability of the ground conditions throughout the old town and adjacent area of Vilnius. PS detected in the centre of Vilnius are characterized by velocities mainly ranging between –1.5 to +1.5 mm/year during about 8.5 years of observation. These figures are within the measurement precision error and imply a general stability of the city centre. Nevertheless, the review of the PS dataset has enabled to identify several sites within the Vilnius area characterized by spatially consistent concentrations of the downward moving PS. The localities as well as the site of the PS reference point were checked during the field reconnaissance and the implications of PS results are discussed in this paper. Santrauka Žemes paviršiaus pokyčius sukelia nuošliaužos, žemes drebejimai, potvyniai, kranto erozija, gruntu sedimas, kuri lemia požeminio vandens išsiurbimas ir požeminis naudinguju iškasenu eksploatavimas, požemines karstiniu tuštumu igriuvos ir kitos priežastys. Duomenys apie žemes paviršiaus pokyčius tam tikroje vietoje, gauti atlikus palydovinius stebejimus, kartu su geologiniais ir geomorfologiniais duomenimis apie tiriamaja vietove gali padeti nustatyti žemes paviršiaus grimzdimo reiškinius. Lietuvoje žemes paviršiaus pokyčius daugiausiai sukelia nuošliaužos ir karstines igriuvos, del kuriu dažnai sugriūva pastatai ir komunikacijos. Analizuojami Vilniaus ir jo apylinkiu palydovines interferometrijos (SAR) duomenys ir aptariamos problemos, su kuriomis teko susidurti juos interpretuojant. Preliminari duomenu analize rodo, kad Vilniaus ir jo apylinkiu žemes paviršius gana stabilus, kasmetinis žemes paviršiaus judesiu greitis svyruoja nuo –1,5 iki +1,5 mm/metus. Pavienese Vilniaus teritorijose užfiksuotos ir anomalios neigiamos grimzdimo reikšmes. Šiu reikšmiu atitiktis vietoveje buvo tikslinama lauko darbu metu. Išsamiai aprašomi tyrimo rezultatai. Резюме Оползни, землетрясения, наводнения, береговая эрозия, оседания грунта из-за откачивания подземных вод и эксплуатации подземных полезных ископаемых, а также обвалы подземных карстовых пустот и другие причины изменяют земную поверхность. Данные об изменениях земной поверхности в различных местностях, полученные по результатам сателлитных наблюдений, совместно с геологическими и геоморфологическими исследованиями изучаемой местности могут помочь установить явления погружения земной поверхности. Изменения земной поверхности в Литве в основном связаны с оползнями и карстовыми обвалами, часто разрушающими здания и коммуникации. В статье обсуждается проведенный анализ данных сателлитной интерферометрии (SAR) на территории города Вильнюса и его окрестностей, а также проблемы, с которыми пришлось столкнуться при интерпретации этих данных. Предварительный анализ данных показывает, что земная поверхность территории города Вильнюса и его окрестностей достаточно стабильна, ежегодная скорость движения земной поверхности колеблется от −1,5 до +1,5 мм/год. Однако на некоторых участках города Вильнюса наблюдаются и аномальные отрицательные значения. Точки с такими значениями проверялись на местности во время проведения полевых работ, а результаты исследования детально описаны в настоящей статье. First Publish Online: 10 Feb 2011 Reikšminiai žodžiai: nuotoliniai palydoviniai tyrimai, radaro sintetinė apertūra, interferometrija, nuolatinės sklaidos taškai, nuošliaužos, Vilnius, Lietuva Ключевые слова: дистанционные спутниковые исследования, синтетическая апертура радара, интерферометрия, точки постоянного рассеяния, оползни, Вильнюс, Литва.

Keywords

• satellite remote sensing
• synthetic aperture radar
• interferometry
• permanent scatterers
• landslide
• Vilnius