Application of persistent scatterers interferometry for surface displacements monitoring in N5E open pit iron mine using TerraSAR-X data, in Carajás Province, Amazon region

Abstract

Carajás Mineral Province, Amazon region, is the most important one in Brazil. Vale S.A. Company has the right to operate in the area of the N5E mine. The work is conducted on rock alteration products of low geomechanical quality related to sandstones, siltstones, and a lateritic cover. In order to monitor ground deformation, 33 TerraSAR-X images covering the period of March 2012-April 2013 were used in the investigation. An interferometric synthetic aperture radar (InSAR) approach based on permanent scatterer interferometry (PSI) using an interferometric point target analysis algorithm was applied. Results demonstrated that most of the area was considered stable during the time span of the image acquisition. However, persistent scatterers (PSs) with high deformation rates were mapped over a landfill probably related to settlements. To validate the PSI data, graphs were generated with the displaced information based on topographic measurements in the field. The graphs showed that the surface deformations during TSX-1 runway coverage are within the miner's safety threshold and do not present a risk of major problems. The PSI data provided a synoptic and detailed view of the deformation process that affects the mining complex without the need of field campaign or instrumentation.

Técnica PSInSAR na Avaliação de Deslocamentos: Análise Conceitual, Aplicações e Perspectivas

“…A equação em questão, apresenta a fase interferométrica de um pixel (𝑥) advindo de um interferograma (𝐾). No geral, a PSInSAR™ usa uma pilha de interferogramas de várias imagens SAR adquiridas na mesma área para selecionar pixels, denominados de PS, com baixo ruído de fase (WERNER et al, 2003;TEMPORIM et al, 2017). A determinação do ruído da fase é calculado, de acordo com Hooper et al (2004), por meio da diferença entre a fase interferométrica (𝜑 𝐼𝑛𝑡 (x,K) ) do pixel x menos a fase média (𝜑 ̅ 𝐼𝑛𝑡 (x,K) ) de uma região circular próxima a este (Eq.7).…”

“…As medições de GBR também mostraram evidências de movimento do solo, porém, devido ao curto tempo de monitoramento, não foi possível realizar a comparação com a medição PSInSAR™ devido à incerteza do posicionamento do GBR. Temporim et al (2017) fizeram um monitoramento de deslocamentos superficial de uma mina de ferro (localizada na Província Mineral de Carajás -PA) empregando-se 33 imagens SLC-SAR. Sendo que no período chuvoso, os autores encontraram uma densidade de 1135 PS/km² com valores máximo de subsidência de -0,95 cm/ano e, no período seco, uma densidade de 1942 PS/km² com uma taxa de deslocamento de -1,18 cm/ano.…”

Application of DInSAR-PSI Technology for Deformation Monitoring of the Mosul Dam, Iraq

“…PSI is a reliable method because it allows detection of Earth's surface displacements over time by using multiple SAR images acquired over the same area [7]. It has gained great popularity for deformation measurement of man-made structures such as dams [1,8,57,58] and open pit mine [59]. It extracts information from the pixels of SAR scenes that are consistent over long time intervals [4,[60][61][62].…”

Classificação do uso e cobertura da terra do Distrito Federal, Brasil a partir de dado de coerência interferométrica (Use and land cover classification of the Federal District, Brazil from interferometric coherence data)

“…A interferometria SAR (InSAR) está baseada na combinação de duas imagens SAR, adquiridas sobre a mesma área, com uma geometria de aquisição ligeiramente diferente uma da outra, para garantir o efeito de interferometria, ou diferença de fase (Temporim et al, 2017).…”