Interferometria SAR per lo studio di movimenti e generazione di modelli digitali del terreno in Antartide

Satellite SAR (Synthetic Aperture Radar) interferometry represents a valid technique for digital elevation models (DEM) generation, providing metric accuracy even without ancillary data of good quality. Depending on the situations the interferometric phase could be interpreted both as topography and as a displacement eventually occurred between the two acquisitions. Once that these two components have been separated it is possible to produce a DEM from the first one or a displacement map from the second one. InSAR DEM (Digital Elevation Model) generation in the cryosphere is not a straightforward operation because almost every interferometric pair contains also a displacement component, which, even if small, when interpreted as topography during the phase to height conversion step could introduce huge errors in the final product. Considering a glacier, assuming the linearity of its velocity flux, it is therefore necessary to differentiate at least two pairs in order to isolate the topographic residue only. In case of an ice shelf the displacement component in the interferometric phase is determined not only by the flux of the glacier but also by the different heights of the two tides. As a matter of fact even if the two scenes of the interferometric pair are acquired at the same time of the day only the main terms of the tide disappear in the interferogram, while the other ones, smaller, do not elide themselves completely and so correspond to displacement fringes. Allowing for the availability of tidal gauges (or as an alternative of an accurate tidal model) it is possible to calculate a tidal correction to be applied to the differential interferogram. It is important to be aware that the tidal correction is applicable only knowing the position of the grounding line, which is often a controversial matter. In this thesis it is described the methodology applied for the generation of the DEM of the Drygalski ice tongue in Northern Victoria Land, Antarctica. The displacement has been determined both in an interferometric way and considering the coregistration offsets of the two scenes. A particular attention has been devoted to investigate the importance of the role of some parameters, such as timing annotations and orbits reliability. Results have been validated in a GIS environment by comparison with GPS displacement vectors (displacement map and InSAR DEM) and ICEsat GLAS points (InSAR DEM).

L’interferometria SAR (Synthetic Aperture Radar) da satellite si è recentemente affermata tra le tecniche per la produzione di modelli digitali del terreno (DEM), consentendo accuratezze metriche anche in assenza di dati ancillari di buona qualità. A seconda dei casi la fase interferometrica può essere considerata espressione sia della topografia del suolo che di un eventuale spostamento intercorso tra le due acquisizioni: una volta separate queste due componenti dalla prima si ottengono DEM dalla seconda mappe di deformazione. Nella criosfera la generazione di DEM interferometrici è particolarmente problematica per via del fatto che praticamente tutte le coppie presentano anche una componente di movimento, che per quanto piccola, se espressa in termini altimetrici può comportare l’introduzione di errori anche notevoli. Nel caso di un ghiacciaio, assumendone la linearità della velocità di spostamento, è quindi necessario differenziare due coppie in modo da isolare la sola componente di residuo topografico. Si consideri che nel caso di una lingua glaciale flottante sul mare la componente di movimento è determinata sia dal flusso del ghiacciaio che dalle differenti altezze della marea nelle due acquisizioni. Nonostante le due scene costituenti la coppia interferometrica siano acquisite nello stesso istante nella giornata, nell’interferogramma risultano elisi solo i termini principali della marea e non anche quelli minori che quindi comportano l’introduzione di frange di spostamento. Avendo a disposizione misure di marea (o in alternativa un modello di marea accurato) è possibile calcolare una correzione tidale da applicare all’interferogramma differenziale. Si noti che la correzione tidale è applicabile solo a condizione di conoscere l’ubicazione della linea di disancoraggio del ghiacciaio. Si descrive la metodologia individuata per la generazione del DEM interferometrico della lingua flottante del ghiacciaio David Drygalski nella Terra Vittoria Settentrionale in Antartide. Lo spostamento del ghiacciaio è stato determinato sia per via interferometrica che considerando gli offset della coregistrazione delle due scene. Particolare attenzione si è posta nel valutare l’importanza che assumono nel processing alcuni parametri, come ad esempio l’accuratezza delle orbite e delle timing annotations. La validazione dei risultati è avvenuta in ambiente GIS tramite confronto con vettori spostamento desunti da misure GPS (mappa di deformazione SAR) e punti laser altimetro ICEsat GLAS (DEM interferometrico e mappa di deformazione SAR).