Implementazione di algoritmi per la stima della coerenza multitemporale di immagini S.A.R.

La tecnica dei diffusori permanenti (Permanent Scatterers,PS) è uno strumento operativo estremamente efficace per il monitoraggio di fenomeni di deformazione della superficie terrestre con precisione millimetrica, basato sull'impiego di serie temporali d'immagini radar satellitari di tipo SAR. Essa rappresenta un'evoluzione dell'interferometria differenziale, di cui supera i principali limiti: decorrelazione temporale, decorrelazione spaziale e ritardo atmosferico. Tale tecnica, basandosi su un'analisi multi-immagine dell'intero set di dati disponibile sull'area di interesse, permette di selezionare l'insieme dei PS sostanzialmente immuni dai fenomeni di decorrelazione temporale, bersagli stabili nel tempo e decorrelazione geometrica, bersagli molto più piccoli della cella di risoluzione. In corrispondenza dei PS è inoltre possibile stimare e rimuovere il disturbo atmosferico, utilizzando la serie delle acquisizioni, e isolare il contributo dovuto a possibili deformazioni superficiali. Più precisamente, una volta stimato il contributo atmosferico, vengono individuate tutte le componenti che costituiscono la fase interferometrica, vengono eliminati i termini spuri e isolato il termine che descrive la variazione di cammino ottico dell'onda elettromagnetica nelle varie acquisizioni, cioè il movimento del bersaglio nell'arco temporale tra il primo e l'ultimo dato disponibile. Per eseguire stime accurate dei disturbi atmosferici è necessario che la densità spaziale dei PS sia sufficientemente elevata,vincolo sempre verificato in aree urbane, e utilizzare, per l'analisi, dataset consistenti con più di 20 immagini. Le caratteristiche principali di tale tecnica riguardano l'utilizzo di una singola master, e dei soli pixel che presentano una riflettività coerente nel tempo (PS). L'immagine scelta come master, è quella che minimizza la decorrelazione totale nella generazione di tutti gli interferogrammi. La tecnica PS si basa quindi sull'osservazione di un piccolo sottoinsieme di bersagli radar, costituito appunto dai diffusori permanenti (PS), tipicamente sono parti di edifici, strutture metalliche, rocce esposte, ponti, strade, linee ferroviarie, in generale elementi già presenti al suolo, le cui caratteristiche elettromagnetiche non variano sensibilmente di acquisizione in acquisizione, cioè preservano l'informazione di fase nel tempo e al variare della geometria di acquisizione. Questo, naturalmente non è possibile per la vegetazione in quanto ha la caratteristica di mutare continuamente nel tempo. Questi oggetti già presenti sul terreno, vengono illuminati dal satellite e restituiscono verso di esso un segnale di risposta elettromagnetica caratterizzato da una elevata stabilità nel tempo. Il sistema radar è in grado di determinare, ad ogni suo passaggio sull'area di interesse, la distanza esistente tra il sensore ed il bersaglio a terra. Se l'oggetto si trova in un'area sottoposta a fenomeni deformativi superficiali, il sensore rileverà tra una acquisizione e l'altra una variazione della distanza sensore-bersaglio lungo la linea di vista del satellite (LOS, Line of Sight) e quindi del suo spostamento, con una accuratezza sino a pochi mm su ogni singola misura.