快速映射和变形分析文化遗产和农村网站基于永久散射体的干涉

文摘

我们提出一个易于使用的程序“PSI-based快速映射和变形分析,有效利用永久散射体干涉法(PSI) multispatial /时间风险评估的文化遗产和农村网站,更新报告在整个网站的规模和条件单一的建筑,和地址保护策略。优缺点讨论的方法是非常Pitigliano和Bivigliano执行可行性测试的基础上,分别位于南部和北部的托斯卡纳,意大利和山顶的代表历史城镇和农村定居点长期受到自然灾害的影响。我们radar-interpreted ERS-1/2(1992 - 2000)和环境(2003 - 2010)的数据集,已经处理,分别与永久散射(PSs)和持续的散射对(psp)技术,并指定保护的临界水平的网站。PSI分析允许分区的最不稳定的行业Pitigliano和显示一个好的协议最更新的悬崖的风险评估。过去/最近的变形模式的重建Bivigliano证实了临界的教会圣Romolo支持相关的假说与当地滑坡现象,从每年的运动也认为观察到整个网站,几个滑坡的身体被映射。

1。介绍

之一进行技术转让过程中的主要挑战在于交流发展潜在的利益相关者和科学成果,有效地促进建设和加强他们的能力的新技术的使用应用程序的特定字段。这个问题目前正在传播的角度密切相关,并鼓励使用卫星雷达数据进行变形分析,不仅在地质和环境的应用程序,而且在建立文化遗产的管理和保护文化和农村的网站。

在这方面,在过去的几十年,合成孔径雷达干涉测量的标准方法(InSAR) [1,2)越来越多地发现成功实现在地面运动监测和变形在多尺度分析,主要涉及自然灾害事件(3- - - - - -6,地质过程7,8),和人为现象(9,10]。但明显改善,特别是分析了城市化的地区,基础设施和人居[11- - - - - -14),取得multi-interferogram方法称为永久散射体的干涉(PSI)。后者实际上是通过不同的算法执行(其中那些由不同作者(15- - - - - -19]),分享提供逐点信息的共同特征位移反射目标被认为是永久散射体(PS)在长数据栈的SAR图像处理。

因此,如今的PSI方法验证技术可以允许定量估计的程度(在)整个地区的稳定,一个封闭的行业,甚至单个集群建筑/元素在地面上进行,用时间重建1992 ERS-1/2卫星图像的可用性。这实际上对应于所谓的监测,首先由信诺et al。12),特别适应结构监测和早期预警的文化遗产Tapete et al。20.]。PSI的演示数据可以支持古迹和历史建筑引起的预防诊断考虑潜在的常规工具来监测和评估等技术的稳定性,更普遍的是,这种情况随着时间的推移,使用传统的身体,管理,公共管理部门负责文化遗产管理、管理者和从业者。

进一步的机会,目前提供的越来越多的项目在区域和收购项目,国家,,有时,跨国水平,旨在创建数据库包含PSI处理数据被认为是最终使用的公共机构,地方当局,和广泛的利益攸关方和最终用户,在他们的日常活动的土地和城市环境规划和管理。例如,我们可以在这里引用《濒危物种法》通过项目Terrafirma [21)和欧盟第七框架计划项目PanGeo (22],以及环境遥感的特别计划(EPRS-E),也就是说,意大利项目之间建立意大利环境部领土和海洋(大都会)部长会议主席民防和国防部与地区和自治省份,在协议收购,过程,定期更新PSI数据在整个意大利领土为环境和公民保护活动(23]。

虽然这些举措常常比应用程序用于其他用途的文化遗产,它不能排除这种类型学的PSI数据可以构成一个宝贵的储层信息的保存古迹和历史中心,最近还建议的Trigila et al。24滑坡风险评估的文化遗产。

目前的工作是专门针对提出了一个简单易用的方法来利用PSI数据快速映射在山顶和变形分析历史中心和农村网站,基于可行性测试的结果进行两个案例研究位于托斯卡纳,意大利中部。后者是故意选为例子的实际情况和相关分析问题,潜在的终端用户(例如,管理人员,管理者)可能会解决,特别是如果他们必须radar-interpret PSI数据不一定用于文化遗产处理应用程序或被集中在一个特定的兴趣领域一个适当的规模分析。在这个角度看,ERS-1/2(1992 - 2000)和(2003 - 2010)ψ环境数据,已经处理过的框架EPRS-E项目(23分别]通过PSInSAR技术(16)和PSP-DIFSAR方法(持久散射Pairs-DIFferential InSAR;(15]),radar-interpreted,没有任何进一步的处理。这些位点分析的结果在这里提出批判性讨论的潜力和限制PSI-based变形分析,真正有用的预防诊断的文化遗产和土地管理在农村环境。

2。PSI-Based预防性诊断的过程

2.1。PSI的技术

表面的变形影响区域的雷达图像处理(感兴趣的领域(AOI))获得通过星载SAR传感器可以检测到PSI处理后,由于采用算法允许识别的自然/人工反射在地上。后者持续不断的监测期间介电性能相当,因此,作为永久的反射镜(永久散射体- (PS))产生的微波波长和卫星传感器发送的活跃。对于每个确定的PS, multi-interferogram处理长数据栈的SAR图像覆盖苍老师强调发生的变化在其空间位置的视线(LOS)卫星和提供了一个估计,随着时间的推移,洛杉矶组件的实际位移矢量,几何描述了变形的逐点目标。

最终的输出的PSI处理由一个分布,在AOI、集群和/或孤立的PS;以下为每一个参数和信息检索:(我)经度和纬度坐标,与高度相关()和相关的标准偏差();(2)估计每年的洛杉矶形变率(毫米/年),通常表示,相关的标准偏差(SD_v博客);(3)变形时间序列,洛杉矶的单值位移(表现在毫米)估计根据卫星的采样频率是策划和监测时间间隔;(iv)PS连贯性,即质量参数之一,连同《速度和高度偏差标准,通常用来评估每个PS估计的信息内容。它的无量纲值,范围在0和1之间,可以测量多少的单一时间序列符合变形模型用于PSI处理。

不同的作者25,26)表明,PS通常对应于岩石和露头在自然环境中,人造建筑在建筑领域和基础设施。在这方面,古迹,建筑元素和突出multiangular形状(如柱子、塔,塔尖),考古结构(如尖塔,列,废墟),和发现散落在地面上(如列鼓,楣梁下降)可以生成后PS PSI处理。这个证据最近被不同的位点分析的结果证实,如讨论的其他地方(13,20.,27,28]。

论文(19,27)还提供了一个扩展的理论讨论PSI处理的基本原则(特别是PSInSAR技术(16),用于PSI处理的雷达数据分析)与特定的文化传统背景,以及原理图的例子恶化过程可以监控(如地面沉降、砌体推翻,裂纹张开,崩溃)。检测现象显然是耦合的大范围内在利弊。如果一方面PSI技术可以成功利用不同类型的不稳定过程,另一方面,估计只给信息检索的表面效应恶化和不稳定现象实际上可能归因于不同的触发原因。因此,坚实的背景知识的葵和现场检查经常关键元素来实现正确的雷达对PSI的解释数据。

然而,过去十年的PSI应用环境、地质、和城市主题证实了这些技术的可靠性,尤其是与传统的野外观察和调查的互操作性(29日,暨书志目录]。这个属性的目的显然是必不可少的快速映射基于PSI数据,本文提出,它从一个评估,进行远程的影响建筑遗产的保护问题,以预备动作执行和有针对性的地面调查。

2.2。PSI-Based快速映射

术语“PSI-based快速映射”我们的意思是最终产品相关的方法和评估的稳定性条件在葵和重建他们过去和/或最近的进化,通过PSI multispatial和时序分析的数据,使用《速度估计和相关方向的运动(朝向或远离卫星)保护了根据可靠的卫星的证据”。”特别是,后者指的是自然和/或人为因素、条件和动力,可以带来恶化过程的触发和更广泛的保护关注的重点领域。

PSI-based快速映射的主要目的是生产的地图(尽可能多的更新,非独立最后的SAR图像数据栈)处理后的变形模式识别PSI处理,这可能是与最近的,持续的,或者,甚至即将恶化现象。这张地图将预防突出不稳定行业的纪念碑,考古遗址,历史中心,或农村解决而不是稳定的(“预防诊断”),从而成为一个实用的指导工具选择分区的关键区域,调查发现和稳定的干预措施的执行优先级。

该过程(图1)旨在提取变形信息的最大数量的估计,特别是在现有的情况下PSI数据,没有处理的主要目的是用于文化遗产应用程序。在做,不同阶段的顺序构成的方法被认为避免两下,过高的PS,以及可能的误解的PSs实际上是相关的不相关的元素在地面上,靠近感兴趣的对象。

在这方面,第一步是“背景阶段。“这是专门致力于所有现有信息的收集和审查葵和其遗产,建立背景知识也应该解决后续multispatial和颞PSI的分析数据。

贯穿“快速映射阶段”之前,这是预防的核心PSI-based过程的诊断、SAR图像处理和变形模型采用的PSI处理要精心挑选(一个特定的焦点在这个问题上可以找到在20.])。这中间步骤不是本文解决,因为我们这里考虑的情况下快速进行映射和变形分析已有和多平台PSI处理数据。然而,值得一提的是,工艺参数的选择可以显著影响了PSI的数据,因此,分析的可靠性。事实上,他们可能会产生不可忽视的影响在监测变形的实际能力单一建筑的规模/纪念碑,以及非常局部小面积的现象,适当提出Colesanti和Wasowski30.]。

在快速映射阶段,每一个使用PS数据集是逐步分析速度、空间分布和时间框架。

第一个评价关注《速度分布的PS苍老师了。这个初步评估的一个粗略的总体稳定,虽然只是要考虑变形模式的初步印象(s)证实了在随后的阶段。根据PSI技术的敏感性,阈值一般选为“相对稳定的间隔”是固定的=±1.5毫米/年(负值对应于洛杉矶位移远离卫星,而积极的向卫星)。

这意味着PSs与−1.5毫米/年≤的价值≤+ 1.5毫米/年被归类为相对稳定,等待验证,任何位移趋势或加速/减速(s)中辨认各自的时间序列。面积明显稳定可能在过去受到变形。相反,高的值可以对应于洛杉矶位移与加速度(s)集中在有限的时间间隔内整个监控期间,可能会因此影响整个PS变形时间序列。

之前的时间评估发现变形、PS空间分布分析关于站点的位置/纪念碑,强调如果显著变形发生在对应元素的文化/民用价值,根据周围环境和/或他们的基础。与PS集群的空间配置,发现变形可以区分为三种主要类型,分类提出后在报纸上(20.,28)——“macropattern”、“微型图象,”和“局部变形(图”2)。

macropattern经常发现在地区受到自然或人为现象在大规模的活跃,在某些情况下,在区域范围内。沉降运动提供的一个例子观察近冲积矿床的台伯河,罗马(意大利)的中心,它可能会影响城市古迹保护像水母的墙壁(图2(a))。变形macropatterns也可能影响人类定居点,比如对于Torrita di锡耶纳,托斯卡纳(意大利),大部分城镇显示洛杉矶位移远离卫星(图2(b))。不同,微型图象通常更少的扩展和通常马克单部分站点/纪念碑(图2(c),放大的俯瞰Fortezza da低音部,中心佛罗伦萨,意大利),可能在建筑位于点不稳定的地面或结构上的弱点。

虽然小集群PSs(至少两个/三个PSs)可以确定一个微型图象,特别是如果他们展示常见洛杉矶位移趋势在同一时间间隔,孤立的PS可以称为局部变形(图2(c)、PS在黄色的圆圈)。这种局部变形的主要问题在解释问题的可靠性信息的价值。比较他们的坐标和高度价值和建筑遗产的空间分布,以及当地的知识AOI地形,显著促进单一PS的归因对象感兴趣的而不是邻国不相关的元素(例如,光波兰人、基础设施、公共垃圾箱)。一旦PS正确空间,其价值的发现变形是仔细评估上下文中的多瞬时PSI分析,在分类之前作为一个偶尔位移事件或变形可以忽略不计的估计。

在这方面,多平台的时间分析PS数据集覆盖不同的观察和随后的时间间隔允许重建的发展及时发现变形,虽然不同的采集几何图形描述了卫星仍达到一个完美的比较多平台的技术约束变形估计。然而,在同一地区的持续变形,纪念碑,或建筑元素,在不同的分析数据集(即。从最近的历史数据),通常是一个持续的恶化过程的可靠指标。频繁,最近PSI的分析数据允许运营商更好更正确radar-interpret PS属于旧的数据集,并进一步确认可以通过实地调查。

作为多瞬时分析的主要结果,变形的活动状态的评估。对于历史数据,没有任何先前的PSI-based分类意味着地区发现受到变形可以分类如下:(我)缺乏PSI数据→北卡罗来纳州(即。,而不是可分类的);(2)单或集群PS−1.5毫米/年≤≤+ 1.5毫米/年(独立于PS空间分布)→稳定;(3)单一的PS或集群超过稳定阈值,≤−1.5毫米/年≥+ 1.5毫米/年→活跃。

在后一种情况下,活动状态的定义加上评估(即类型学的变形模式。macropattern,微型图象或局部变形)。

这种类型的分类也在这些情况下,快速执行映射仅基于单一平台PSI的数据(例如,PS multi-interferogram处理后获得ERS-1/2雷达图像而不是特(一个)。其他平台的nonavailability PS数据集应该避免,因为它会导致局部形变行为的评价。然而,它不是罕见的,由于经济原因和/或缺口卫星档案,苍老师的快速映射可以进行有限数量的PS数据集。此外,即使两个升序和降序的几何形状相同的卫星都是可用的,任何差异在空间分辨率(例如,标准梁模式而不是细光束模式对于RADARSAT-1/2数据栈)或类型的处理会影响雷达解释的质量。

相反,当比较近期的PSI数据和历史的人,应该考虑以下方面:(我)如果新的变形检测,确定了PSs在前面的数据集(年代);(2)如果先前发现的现象仍然存在,在这种情况下,它是否仍然是活跃的;(3)如果变形改变了其强度;(iv)如果新PS空间分布仍然不属于同一个类的变形模式类型。

根据前面列出的元素,可以指定保护临界水平,进步警觉的规模和优先级,如图3。

发现的最大级别是由于变形强化(例如,,在那里《速度估计在历史和PSI数据在最近的)和变得更空间扩展(例如,局部变形变成微型图象或微型图象变成macropattern)从最近的历史数据。同样的,如果一个新的变形未映射标识,更糟糕的是类型学的变形模式将警戒级别较高的分类。

相反,如果越PSI更新数据记录每年降低形变率(例如,),一个精确的变形时间序列的详细分析是高度建议,除了纯粹的两个洛杉矶速度值之间的比较。之后,还这样的谨慎和保守的方法(类似于目前受雇于PSI-based滑坡库存的更新;(28]),现场检查的执行和反馈遗产机构可以提供,在解释和验证阶段,“进一步的证据分类行业,空姐的稳定(图1)。

如果没有发生变化的区域,这个领域可分为稳定的相对高度的信心。相反,缺乏PSs在先前移动领域并不意味着这些领域如今稳定。PS数据集,特别是当比较多平台的差异获取几何和时间周期的观察仔细考虑。变形观测和估计的一个卫星在特定的时间根据收购几何可能没有被另一颗卫星赞赏。缺乏PS显然是一种内在的弱点的一种快速映射。

2.3。保护了根据地图

快速映射阶段的输出是一个“PSI-based地图”,显示了位置、程度和分布不稳定地区的网站和关键部门的纪念碑,非独立的规模和目的分析。同时,这张地图是一个指南的执行有针对性的现场检查,而不是广泛的和昂贵的调查和一个工具被地面验证检查过程中收集的真理本身。

事实上,后者,结合背景知识和传统的反馈机构(更普遍,从文化和民间元素的所有管理员的利益受到变形在观测时间间隔)可以帮助确认卫星证据报道PSI-based地图。一个可靠和强相关性检测变形和接触表面上的恶化现象观察可以发现,从而检索的基本要素提出一个健壮的解释分析PSI数据。

(i)的积层分析当地自然和/或退化的人为因素,(2)多瞬时变形估计探测卫星,和(3)过去的信息/近代历史的AOI最终转化为相同的映射产品,称为保护根据地图。这实际上代表了最终输出过程的快速映射和变形分析,并将提供一个库存地图支持站点的条件报告/感兴趣的纪念碑。更新的程度显然是严格依赖于时间的报道分析了PSI数据。保护了根据地图可以理想的更新,一旦新的卫星最近收购和PS数据集添加到前面的分析。

3所示。可行性测试

3.1。网站选择,PSI数据和理论基础

提议的方法的适用性评价的可行性测试进行两个案例研究位于托斯卡纳,意大利中部,是故意被选来代表以下类型学文化遗产和农村定居点:(i)山顶历史城镇和农村网站(ii)。

第一类允许涉及建筑遗产保护问题的讨论建立不稳定岩体的顶部,其不稳定性机制逐步会导致结构破坏的纪念碑位于边缘,甚至他们的崩溃和随之消失。在这些方面,Pitigliano的历史中心,南部的托斯卡纳(图4)是一个相当的示范例子网站,构建遗产潜在风险分布沿整个悬崖边缘和暴露在岩体不稳定机制,以及腔崩溃。

第二类的文化遗产,北部农村解决Bivigliano佛罗伦萨(图5),被选中,因为它的文化,风景,和建立遗产和相关保护问题也例证了土地管理情况很常见在意大利的领土。

这些可行性测试被认为不仅提供多个PSI-based方法的有效性验证和技术使用在不同的上下文的应用也证明了潜在的利益相关者和终端用户可以使用PSI数据感兴趣,尤其是后者可用在采集和处理项目的框架在地方、地区或全国范围内。

在这个角度看,我们利用变形估计前面提到的EPRS-E数据库(23),PSI处理后获得的环境和ERS-1/2卫星c波段数据的欧洲太空总署。环境图像,获得与波长(λ)5.63厘米和名义回顾时间35天,处理PSP-DIFSAR方法(持久散射Pairs-DIFferential InSAR;(15]),而ERS-1/2图像,获得λ= 5.66厘米,一样的名义重新审视时间环境卫星,是处理PSInSAR技术(16]。关于工艺参数的详细信息,以及这些PSI估计精度和误差,报告在31日],而分析PS数据集的主要特征与特定的对每一个测试网站总结在表1。

正如前面提到的,这些PSI数据radar-interpreted,没有任何进一步的处理。这种技术选择是可能性的原理来模拟现实世界的情况下,任何公共行政官员或利益相关者可能会解决,当利用这种类型的数据的应用程序的快速映射和变形分析,处理他们的优点和缺点。

3.2。山顶历史遗迹:Pitigliano,南部的托斯卡纳(意大利)

Pitigliano经过几个世纪的历史中心平面板的顶部25-metre-thick高原更新世凝灰岩,目前海拔约310米海拔和面向大约沿着南方向(数字4(一)-4(b))。地质序列构成悬崖的结果是一个强烈的火山活动,主要是有关火山复合体位于北部拉丁姆(32,33),岩层源于火山碎屑沉积物的相应阶段。指Canuti et al。34和范蒂等。35]Pitigliano悬崖的详细地质背景,这里值得一提的是焊接凝灰岩属于Sorano / Grotte di卡斯特罗形成代表下层在历史建筑。这些凝灰岩也广泛的剪切和深度挖掘自伊特鲁里亚时期,从而创建一个庞大的地下网络洞穴和走廊,这实际上是一种“第二城”,同时,由于不稳定问题的来源内心的崩溃(图4(d))。

除了这个因素的临界,建筑遗产Pitigliano位于悬崖边缘的长期影响的不稳定机制裸露的岩石表面,由于几个风化过程的结合,如化学蚀变、侵蚀、cryoclastism,裂纹模式打开,逐步创造条件触发的岩石坠落和推翻事件(图4(c))。因此,悬崖的连续地貌演化可以现在公认的一个主要威胁Pitigliano遗产的保护(35]。

PSI数据特别是radar-interpreted执行分区行业沿着悬崖的边缘被列为潜在的关键。同时,利用详细的时间序列分析验证,如果不稳定的PSs标识在历史建筑位于市中心可以突出突然的发生位移,是相关的潜在崩溃的地下空洞或诱发条件,不久的将来就会崩溃。

尽管SAR图像处理,有关数量的PSInSAR处理ERS-1/2降序(1992 - 2000)数据堆栈导致减少的PSs(表的识别1),其空间分布不均匀覆盖历史中心(图6(一))。虽然这个结果部分进行变形分析更少空间代表的不同行业,足以确认没有人数据,在1992 - 2000年期间,变形macropatterns扩展到整个网站的不稳定现象。事实上,所有的人降PSs显示的值不超过稳定阈值(±1.5毫米/年)。这第一印象相对稳定支持的PS时间序列的详细分析,在一些情况下突出略微倾向的位移运动指向卫星,只是偶尔> + 1毫米/年。在缺乏相应的提升数据集非常低水平的保护临界可以分配在整个历史时期(1992 - 2000)中心。

通过最近的数据,(2003 - 2010)的环境,显著增加的总数PS立即明显的在升序和降序数据集(表1),尽管各自PS空间分布显示了一些缺乏在某些领域的小镇,反映出不同的采集处理SAR图像的几何(数字6 (b)- - - - - -6 (c))。特别是,提升数据集主要涵盖了中南部地区的城镇(图6 (b)),而下降的结果是更好地分布在中北部部门(图6 (c))。

意识到,这两个数据集不完全暂时重叠(2003年10月- 2010年5月的上行数据,2003年5月——2010年6月下降的),变形的综合分析估计了存在两个微型图象,洛杉矶向下位移的上行数据,集中,分别在西北和西南角落的悬崖(数字6 (b),6 (d),7)。

PS集群在西北角落的特点是两个PS环境提升(2003 - 2010)−2.1毫米/年(图7),其时间序列显示位移趋势逐渐远离卫星,尤其是2005年3月以来(图7(a))。轻微向下运动的趋势时间序列内也可辨认的邻国PSs,出现稳定只是偶尔的价值超过−1毫米/年。存在的几个变形估计位移趋势相似诱导分配中保护临界水平的建筑位于悬崖的西北角落。

另一方面,毫无疑问分类组合区域在西南角落(数据提出了强烈批评6 (d)和7),由于大量的向下移动PS环境提升(2003 - 2010)集中在建筑,沿着山坡;检测到的强度变形(−2.9毫米/年);持久性,在监控期间,位移的趋势逐步离开卫星(图7(b));的价值估计洛总位移(−25毫米在大约7年)。PS的时间序列,分别沿着山坡,悬崖边缘和在建筑展示类似洛杉矶位移趋势(图7(b))。

优先级分配这两个行业,作为评估基于常设调查小组委员会的数据,进一步明显的如果与相对稳定性,升序和降序环境数据显示超过其他行业的悬崖,如门的面积di Sovana位于几米的西北角落,沿着北部边缘(数字6 (d)和7)。这里,PS的详细分析时间序列完全排除的发生明显的变形趋势可能交感性的不稳定过程活跃在2003 - 2010年期间。

元素进一步加强这些卫星发现的相关性的角度来看一个有效的早期警告,近期不稳定,要提到归类为不稳定的行业都属于Pitigliano镇是历史的一部分被逐步撤退悬崖可能由于岩石瀑布。据范蒂et al。35),最近基于存档的研究比较历史地图和老照片已澄清,悬崖的西部是现在与过去完全修改,和几个建筑完全消失了。

高水平的保护也证实了临界的行业风险评估由Canuti和范蒂(36),最近发表的范蒂et al。35)三维定量运动分析直接进行高悬崖的详细地面激光扫描测量。根据这些数据和岩石表面(图上直接观察8)的机制称为“楔形失败”,“挠曲块推翻,”,其次,“推翻”的最高可能的西南角落,而弯曲推翻是主要的西北角落。在这些术语,持久性,在洛杉矶位移的监测期间,离开提升的卫星几何不排除导致暴露的倾斜运动元素的假设作为一个活跃的岩体不稳定的结果。

第二优先级水平似乎合理的局部变形,这是发现在单一建筑位于悬崖的南面(橙色微型图象数据6 (d)和9)。之间的相似性在洛杉矶位移趋势向下移动PS−1.7毫米/年和两个PSs显然稳定显示的存在更扩展变形模式(图9(b))。特别是相互可比的洛位移记录中识别的所有相应的PS时间序列,特别是2007年2月。

不同,环境提升(2003 - 2010)数据集不会显示特定的证据不稳定过程的北部悬崖边,除了局部变形发现在一个封闭的部门的建筑北部边缘的中心部分(黄色圈图6 (d))。尽管穷人覆盖这个数据集的北面不允许执行一个完整的变形分析,相应的下行数据显示相对稳定的PS时间序列和建议很相对稳定在2003 - 2010年期间(数字6 (c)- - - - - -6 (d))。

有趣的是,在几个建筑在镇中心,向下移动的时间系列PS环境提升(2003 - 2010)不披露的发生显著的加速度。没有证据突然位移由于蛀牙发现崩溃(数字6 (b)和9)。事实上,大多数的PS时间序列的特点是洛杉矶位移趋势逐渐远离卫星,−2.2毫米/年(图9(a))。如果一方面这个证据不给证明过去/最近不稳定事件,另一方面不排除,进一步SAR收购后的最后更新分析PSI数据(即。,2010年5月)可以证实这些进步位移的演变趋势。因此,现场检查和地面调查,也表现在建筑物下面的地下空洞,似乎是一个必要的步骤来验证和正确解释数据。

类似的考虑也有效时间序列的单向下移动PS中确定环境下行数据(2003 - 2010)在镇中心的中间(图6 (c))。

3.3。北部农村网站:Bivigliano托斯卡纳(意大利)

选址以北20公里佛罗伦萨市政Vaglia境内,农村解决Bivigliano主要是建在山的西部斜坡称为蒙特情形(图5)。地质,该网站是建立在全新世塌积沉积物上覆基岩由蒙特情形砂岩地层,即空始新世feldspathic-quartz包含粗砂岩石英鹅卵石、云母、千枚岩、钙质材料。历史和艺术遗产,因为中世纪教区教堂(图5位于Bivigliano (a))是一个具有里程碑意义的社会生活的所有领域,从十三世纪开始,这是附近修道院的陪同下,蒙特情形(图5(b))。尽管这个古老的起源(“Bivigliano”这个名字来源于美第奇家族的一员,已经强大Medieval-Renaissance佛罗伦萨),当前城市安排Bivigliano近代历史的强烈影响。村是一个著名的地方度假结束后的第十九世纪,繁荣与一个重要的城市发展阶段几十年1900 - 1950年代。例如,在此期间,道路仍然连接村子和蒙特情形修道院沿着山坡被切断。建筑遗产中要提到教会圣Romolo Bivigliano(图5(一)),十六世纪末高尚居住别墅Pozzolini(或“维拉迪Bivigliano”;图5(c))和蒙特情形修道院本身(图5(b))。所有这些历史证据仍插在景观环境中,这是现在的一个主要功能被保留下来。

然而,土地管理的有效策略必须解决该地区的滑坡敏感性,证实从不同的地形和地面运动不稳定的历史记录,如文档中提到的“Bivigliano滑坡”和1729年发生37]。事实上,一些压倒性的身体也报道在区域地质地图(书信一般Regionale(CGR))表1:263120年规模10000(图10),以及在意大利滑坡库存(Inventario Fenomeni Franosi在意大利(IFFI))由意大利2007年环境保护和研究所。由于塌方,在现代的旧公墓村里搬到了现在的地方(区域d图5)。

根据这些保护问题,可行性试验旨在利用PSI的数据来评估条件的演变的主要古迹和历史建筑Bivigliano自1992年以来,在更广泛的环境背景和相关的变形模式。

在整个网站的规模,多瞬时PS空间分布的分析人队和环境数据凸显了持久性、从历史时期(1992 - 2000)最近的一个(2003 - 2010),一个扩展变形macropattern覆盖大多数Bivigliano住宅部门,与洛杉矶位移场主要表现为运动离开卫星(图11)。这个变形macropattern显然是检测人降序(1992 - 2000)和环境下(2003 - 2010)数据集(数字11(一)和11(c)),而在环境提升(2003 - 2010)数据集只有少数和孤立PSs超过稳定阈值(±1.5毫米/年;图11(b))。

特别是人的下行数据(1992 - 2000),(即模态值。,the value that occurs most frequently) of coherence is 0.73, with 35% of the identified MP assuming coherence values ≥0.80. The associated领域跨越从8.8−−0.5毫米/年,一个模态价值−2.2毫米/年。另一方面,环境下行(2003 - 2010)的数据,在这里作为最近的数据,显示了相干模态值为0.76,25%的确定PS假设相干值≥0.78。相关联的领域范围从4.7−−1.2毫米/年,一个模态价值−1.0毫米/年。

这些简单的统计确认不太集中的印象和强烈的变形macropattern覆盖解决2003 - 2010年期间,比相应的观察到的历史数据(1992 - 2000)。然而,这两个数据集显示一个潜在的相关性的大部分的空间分布确定PS集群和压倒性的身体的存在,特别是考虑到边界和范围的滑坡现象映射在前面提到的CGR规模1:10000(数据10和11)。同时,人的PS空间分布和环境下行数据开放的需要一个准确的更新的知识基础的当前状态的活动已经映射的滑坡现象。这种分析将澄清是否变形检测从卫星也只能是由于自然灾害或人为因素的影响(例如,抽水)。

在这些方面,很有趣的微型图象变形的持久性的外围地区自1992年以来Bivigliano叫Marroneto(数字11和12),在历史上被当地的工匠,位于西北的主要居住区(在图(e)5)。这里,CGR报告的存在一个巨大的滑坡体分为“休眠幻灯片”(“frana di scorrimento quiescente”;图10(b))。

那边的人下降(1992 - 2000)数据显示集中微型图象组成的4 PS(图向下移动12(一))−5.1毫米/年和一个线性位移趋势逐渐远离卫星,总价值达到洛杉矶位移到−50毫米/大约八年(图12(d))。不是那么严重中相应的微型图象可观测的环境下(2003 - 2010)数据(图12(c))。19向下移动PSs在整个地区被确定,从5.3−−1.5毫米/年,和模态价值−3.7毫米/年。一直PS系列共享相同的洛杉矶位移趋势,逐渐消失于整个监测卫星(图12(f)),进展不像发现线性时间序列的历史人下行数据(图12(d))。洛杉矶总位移达到−45毫米大约7年。相应地,尽管发现PS的数量减少,环境提升(2003 - 2010)数据集显示了两个孤立的局部组成的微型图象向上移动PSs(图12(b))+ 1.8毫米/年和洛杉矶位移趋势以每年约5毫米的季节性组件(图12(e))。

通过单一的规模建设,构建的古代和现代的传统Bivigliano特点是微分条件PSI-based保护临界水平。最糟糕的情况是发现教堂的圣Romolo(图13)。虽然只有一个PS不被其他变形估计,向下移动PS人降序(1992 - 2000)发现在教堂的钟楼(图13(一)假设一个特定的相关性,尤其是与最近分析了集成PSI(图数据13(c))。这PS显示−2.2毫米/年,洛杉矶是一个近似的线性位移趋势逐步从卫星到1999年3月(图13(b))。

而缺乏PS特征环境提升(2003 - 2010)数据集,一个清晰的微型图象变形影响的整个复杂的教堂在相应的下降(2003 - 2010)的数据集(尽管PS运用的转变;图13(c))。五确定了PSs,包括一个看起来稳定,共享一个共同的洛杉矶位移趋势逐渐远离卫星达到最大值的−2.7毫米/年和总洛位移−在大约七年(图20毫米13(d))。这些卫星证据证实高水平的保护临界整个建筑群。

事实上,教会的近代历史和现场检查提供了一个强有力的PSI分析数据的验证。监测期间(1992 - 2010),一些干预措施稳定和整合是由地方当局和遗产的身体。尤其是大量的维修进行了1990年代和2000年代之间包含墙,支持和保护的基础教会成立。

然而,新裂缝最近开了,目前横在前面的人行道上教堂的正门。同时,新裂缝逐渐发达砖楼内的教堂,从主入口和达到中殿的中间和南墙,以及巨大的裂缝上运行外部和内部外观(图13(f))。

奇怪的是,看着滑坡CGR库存报告,(“活跃的幻灯片的边界frana di scorrimento attiva教会”)运行接近但不包括它(图10(c)和红色的虚线图13(一)和13(c))。基于PSI数据和地面真理,它似乎是合理的提出修改滑坡边界,也被扩展到区域的教堂。执行详细的地面调查可能会预备适当的整合工作的设计,在不稳定的地面和恶化的结构。

相同的活动幻灯片实际上包括大多数现代公墓,位于南部的教堂,沿着山坡(图10(c))。人队的下行(1992 - 2000)和环境下行(2003 - 2010)数据集显示表面变形的存在可能的影响滑坡现象和顺向营造艺术的结构不稳定(图13(一)和13(c))。单个PS与线性洛杉矶位移趋势远离卫星显示了−3.5毫米/年,加上一个明显稳定的PS。后者向下运动的特点是一个阶段,直到1999年5月,紧随其后的是一个向上的阶段,直到2000年11月。PSs都位于南墙的墓地(图13(a))。

不同的环境提升(2003 - 2010)数据,缺乏PS公墓的影响大部分的区域,对应的环境下行数据突出略微倾向于向下LOS位移时间序列内的整个监测时期这三个确定了PSs。

虽然减少数量的确定PS及其空间配置导致只考虑局部变形,一个有力的证据来验证这些卫星发现可以从现场检查检索。裂缝模式在具体调查和面无表情营造艺术的南部和北部墙壁突出一个好的协议之间的裂缝的空间分布和PS(图位置13(e))。裂缝主要在通信发达的结合营造艺术相关施工的不同阶段,也就是说,最弱的结构点活动滑坡事件可以有较高的影响。

相反,低水平的保护了根据被分配到别墅Pozzolini不朽的复合物和蒙特情形(图的修道院14)。在第一种情况下,所有三个分析PS数据集显示相当相对稳定的别墅,以及周围的建筑和前面的宅基地属于房地产的别墅。尤其可观测的环境下(2003 - 2010)的数据集,这是最完成的PS空间分布(图14(a))。然而,这个数据集清楚地说明了这个问题,有时经营者所能找到的,也就是说,PS运用中的错误及随之而来的转变PS对正色摄影作为视觉参考。在这种情况下,这种转变是非常容易被比较可观的空间配置确定PS集群和建筑物的几何形状的PSs是被称为合理。

同样,没有相关的变形模式是发现蒙特修道院的情形,除了一个PS人降序(1992 - 2000)−3.4毫米/年和一个几乎恒定的线性趋势监测,达到总洛位移−在八年(图40毫米14(b))。这个变形的印象是被视为局部变形向下洛位移的持久性也证实了两个时间序列内的PS环境下行(2003 - 2010),位于南修道院(图的一部分14(c))。这些PSs共享一个共同的洛杉矶位移趋势逐步离开卫星和达到总洛位移−15毫米超过八年,一个有关分别的−−2.5和2.2毫米/年。

4所示。结论

快速映射和变形分析的方法提出了这里有潜力成为一个日常使用的工具被越来越多的从业者和遗产的身体,支持日常活动的非侵入性诊断和保护文化遗产,都集中在封闭的地区(如历史中心)和在城市和农村环境中传播。PSI-based分析的实现也将越来越多的互补的活动建立遗产管理、土地规划的整体战略框架。

可行性测试本文中讨论确认这些潜力PSI的技术,特别是对于预防诊断的目的,由于检测表面变形的能力指标的持续恶化的现象,甚至是进化过程可能发展成强烈的不稳定事件。这样的诊断功能是进一步丰富的监测位移场的可能性,空姐1992 ERS-1/2意象,从而重建的形变行为观察到的现象在足够长的时间内观察。

然而,可能会出现一些缺陷,如缺乏PS /虽然从一个数据集到另一个地方,特别是在分析从不同的卫星平台获得的数据集。减少数量的确定了PSs的元素主要兴趣甚至变形的总没有估计,分别限制和抑制的执行一个可靠和完整的变形分析。频繁,形变行为实际上是基于评估的两个收购几何图形(升序或降序),因此,只检索到的信息可以被称为《组件的真实位移矢量代表变形影响雷达的目标。这个问题只是部分可以通过精炼处理设置和更好的集中的规模分析,但不总是显著改善。当然,在葵和角反射器的安装与建筑监控通信是一个可行的解决方案,但需要额外的成本,安装日期前不溯及既往,意味着问题纪念碑在景观方面的影响。

尽管PSI数据radar-interpreted这里没有前处理对于文化遗产的应用程序,快速的可行性测试映射提供了有趣的结果,显示良好的地面卫星证据和真相之间的协议,以及信息检索从先前的研究(Pitigliano)和现有产品(Bivigliano)的映射。参照第二个案例中,ψ数据还演示了他们的潜力提供信息元素更新背景知识,滑坡的建议,例如,检查库存。

重点分析微分条件而言,PSI Pitigliano导致数据区最不稳定行业的组合区域沿着悬崖的边缘,而覆盖Bivigliano允许局部根据确定的领土在一些历史建筑而不是别人,更广泛的上下文内的变形模式发现整个网站的规模。

的好的结果检索ERS-1/2和环境数据栈中空间分辨率和月度抽样,进一步发展在这样PSI-based可行性测试是由实验PS PSI处理获得的SAR图像具有更高的空间和时间分辨率。

毫无疑问,收集地面真理和与辅助数据的集成和背景信息仍然必不可少的元素,而雷达对PSI的解释数据可能受到误解的风险,特别是在关系区分相关与不相关的PSs(后者对应于PS不是由于雷达目标属于感兴趣的元素)。在这方面,卫星证据之间的高水平的协议和其他源数据中发现两个可行性测试鼓励尝试PSI的实现技术,在解决地面测量的执行活动的角度,有针对性的防护工程的规划,随之而来的好处而言,成本效益和可持续性。

确认

PSI数据处理框架的非凡环境遥感(EPRS-E)项目和计划通过意大利外交部的WMS服务环境,领土和海洋。对区域地质地图的访问(书信一般Regionale(CGR))表263120年规模1:10000年通过Geoportal南丫Consorzio执行(http://geoportale.lamma.rete.toscana.it/)。

引用

1. d . Massonnet和k . l . Feigl”雷达干涉测量及其应用在地球表面的变化,“地球物理评论,36卷,不。4、441 - 500年,1998页。视图:谷歌学术搜索
2. p . a . Rosen汉斯莱,i r . Joughin et al .,“合成孔径雷达干涉测量法”,IEEE学报》,卷88,不。3、333 - 382年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. d . Massonnet k . Feigl m·罗西,f . Adragna”雷达干涉映射后的变形在今年兰德斯地震,”自然,卷369,不。6477年,第230 - 227页,1994年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. c . Squarzoni c Delacourt, p .他“九年的时空演化的拉瓦莱特滑坡SAR干涉法观察到,“工程地质,卷68,不。1 - 2日,53 - 66年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. a . m . Goudarzi t Woldai, v . a . Tolpekin”表面变形引起的地震2009年4月6日在拉奎拉(意大利):比较分析从环境ASAR ALOS PALSAR ASTER,”国际期刊《应用地球观测和地质信息,13卷,不。5,801 - 811年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. s . Bianchini f .信诺g . Righini c .蓝光和n . Casagli”滑坡热点映射通过永久散射体的干涉,“环境地球科学。在出版社。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. h . Rott t·纳格尔,“雷达干涉测量的贡献滑坡灾害的评估,“太空研究的进步,37卷,不。4、710 - 719年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. f·古铁雷斯,j . p . Galve p . Lucha c·卡斯塔涅达j . Bonachea和j·格雷罗州,“集地貌测绘、挖沟、InSAR和探地雷达灰岩坑的识别和描述:审查和应用程序在披着斗篷的蒸发岩岩溶的埃布罗河(NE西班牙),“地貌学,卷134,不。1 - 2、144 - 156年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. s . Stramondo f . Bozzano f·马拉et al .,“城市化引起的沉降在罗马被先进InSAR技术和岩土调查,“环境遥感,卷112,不。6,3160 - 3172年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. 信诺,b . Osmanoğlu大肠Cabral-Cano et al .,“地面沉降监测及其诱发的地质灾害与合成孔径雷达干涉测量法:一个案例研究在莫雷里亚,墨西哥,”环境遥感卷,117年,第161 - 146页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. m . Crosetto o·蒙特塞拉特,g . Herrera”城市应用永久散射体的干涉”,雷达遥感的城市地区,遥感数字图像处理15卷,第248 - 233页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. 信诺,c . Del Ventisette诉Liguori说道,和n . Casagli”先进雷达的解释InSAR时间序列的映射和地质过程的描述,“自然灾害和地球系统科学,11卷,不。3、865 - 881年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. g .吉利w . Frodella f . Mugnai et al .,“不稳定机制影响文化遗产在马耳他群岛,“自然灾害和地球系统科学,12卷,不。6,1883 - 1903年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. p . Teatini l例t·诗et al .,“解决地面沉降在威尼斯泻湖永久散射体SAR干涉测量法,“地球物理和化学,部分A / B / C40-41卷,第79 - 72页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. m . Costantini a . Iodice l . Magnapane和l . Pietranera”监测地形运动通过稀疏微分干涉SAR测量,”国际地球科学和遥感学报》研讨会(雪茄烟' 00),页3225 - 3227,檀香山,夏威夷,美国,2000年7月。视图:谷歌学术搜索
16. 答:近期,c . Prati f·罗卡,“永久散射SAR干涉。”IEEE地球科学和遥感,39卷,不。1,8-20,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. 答:近期,A . Fumagalli f . Novali c . Prati f·罗卡,和A . Rucci”的新算法处理干涉数据栈:SqueeSAR,”IEEE地球科学和遥感卷,49号9日,第3470 - 3460页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. c·维尔纳,Wegmuller、t·诗和a . Wiesmann“干涉点变形映射的目标分析,”雪茄烟的程序:学习地球的形状和颜色图卢兹,页4362 - 4364年,法国,2003年7月。视图:谷歌学术搜索
19. A . Hooper h . Zebker、p•西格尔画和b·坎普”的一种新方法对火山和其他自然地形测量变形使用InSAR持久散射,”《地球物理研究快报没有,卷。31日。23日,文章ID L23611, 5页,2004。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. d . Tapete r·范蒂r .这套p . Petrangeli和n . Casagli”卫星的监测和早期预警雷达干涉测量结构不稳定在考古遗址,”地球物理与工程杂志》上卷。9日,S10-S25, 2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. 欧洲Terrain-motion Terrafirma图谱。”的结果由欧洲航天局通过服务元素项目Terrafirma 2003 - 2009年“94页,2009年6月,http://esamultimedia.esa.int/multimedia/publications/TerrafirmaAtlas/pageflip.html。视图:谷歌学术搜索
22. l·贝特森m·奎瓦斯m . Crosetto f .信诺和m . Schijf D3。5:PanGeo生产手册版本1,2012,http://www.pangeoproject.eu/sites/default/files/pangeo_other/D3.5_PanGeo_Production_Manual_v1_of_2nd_April_2012.pdf。
23. 国家Geoportal非凡环境遥感,计划”2012年,http://www.pcn.minambiente.it/GN/progetto_pst.php?lan=en。视图:谷歌学术搜索
24. a . Trigila c . Cacace c . Iadanza s . Del Conte d . Spizzichino和s . Cespa”文化遗产,滑坡风险和遥感在意大利,”第二次世界滑坡Forum-Abstract书f .卡塔尼亚,c . Margottini a . Trigila和c . Iadanza, Eds。p。603年,粮农组织,罗马,意大利,2011年,这里,wlf2 - 2011 - 0397。视图:谷歌学术搜索
25. Savio g, a .近期,f . Novali s Musazzi c . Prati f·罗卡,“PSInSAR验证通过盲实验使用双面反射镜,”学报边缘2005车间想法,该会议,页1 - 6,意大利,2005年12月。视图:谷歌学术搜索
26. d . Perissin和a . Ferretti Urban-target识别通过重复的星载SAR图像,”IEEE地球科学和遥感,45卷,不。12日,第4058 - 4043页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. g . Zeni m . Bonano f . Casu et al .,“历史建筑的长期变形分析高级SBAS-DInSAR技术:罗马城市的案例研究,意大利,“地球物理与工程杂志》上,8卷,不。3,S1-S12, 2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. d Tapete f .信诺,“特定场地变形模式的分析对考古遗产通过卫星雷达干涉测量”20国际材料研究会议,研讨会8文化遗产和考古材料科学中的问题卷,1374夫人诉讼》,剑桥大学出版社,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. f .信诺、美国Bianchini和n . Casagli“如何评估滑坡活动强度和持久的散射体干涉法(PSI): PSI-based矩阵方法,”山体滑坡。在出版社。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
30. c . Colesanti和j·瓦索斯基”调查滑坡与星载合成孔径雷达(SAR)干涉,”工程地质,卷88,不。3 - 4、173 - 199年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
31. 国家Geoportal Progetto持久散射干涉”,2012年,http://www.pcn.minambiente.it/GN/progetto_psi.php?lan=en。视图:谷歌学术搜索
32. l . Vezzoli“地层学的外侧火山复杂:建议一个新的术语,“di Mineralogia Periodico》卷,56号2 - 3、89 - 110年,1987页。视图:谷歌学术搜索
33. s . Conticelli l . Francalanci p Manetti, a . Peccerillo”进化的外侧火山,Vulsinian区(意大利中部):地层和岩石学数据,”di Mineralogia Periodico》卷,56号2 - 3、175 - 199年,1987页。视图:谷歌学术搜索
34. p . Canuti n . Casagli r·范蒂a . Iotti e . Pecchioni和a·p·圣“岩石风化和失败的“Tomba德拉赛丽娜”的伊特鲁里亚墓地Sovana(意大利),“《文化遗产,5卷,不。3、323 - 330年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. r·范蒂·g·吉利,l . Lombardi d . Tapete和p . Canuti”地面激光扫描对落石稳定性分析的文化遗产Pitigliano(意大利),“山体滑坡。在出版社。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. p . Canuti和r·范蒂”的不稳定性Pitigliano悬崖:人为龋齿的作用,岩土工程研究和监测系统,”凝灰岩城镇保护和可持续发展。一个探索Pitigliano,世界文化遗产基金会出版,Civita di Bagnoregio,意大利,2007年,http://www.wmf.org/sites/default/files/wmf_publication/tuff_canuti-en.pdf。视图:谷歌学术搜索
37. Archivio伽利略18英寸。1,每Pratolino Memorie Frana di Bivigliano戴尔'agosto 1729。

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