High Resolution Rapid Revisit InSAR Monitoring of Surface Deformation

Abstract

. This article provides temporal guidelines for the RADARSAT Constellation Mission (RCM) data acquisitions on several active high-risk surface deformation sites in Canada. The RCM will be tasked by several high-priority users and conflicts in acquisitions needed to be carefully resolved. Monitoring the deformation process on several representative sites, we can target our 4-day interferometric synthetic aperture radar (InSAR) acquisition plan for the future RCM. We provide examples of high-resolution (1–3 m) InSAR measurements for monitoring high-risk landslides affecting transportation and energy corridors, as well as surface deformation related to the steam injection process of extracting oil at the oil sands area. For all of these sites, we recommend specific temporal acquisition parameters for different deformation behaviors related to different landslide triggering mechanisms and oil extraction. The high-resolution InSAR images are effective in characterizing differential motion within these low-velocity landslides. Our results show that rapid revisit InSAR acquisitions are required during the combined wet spring and storm events for coastal landslides. Highly fractured slow-moving landslides along railway corridors require InSAR acquisitions throughout the year. Permafrost-triggered landslides affecting pipeline corridors require acquisitions during the peak summer thaw season. Deformation triggered by steam injection over the oil sands requires high-resolution constant rapid revisit monitoring during the steaming and extraction periods.Résumé. Cet article contient les directives temporelles d’acquisition de données pour la mission de la constellation Radarsat (la mission) au-dessus de différents sites canadiens à haut risque de déformation de surface active. La mission recevra des demandes de différents utilisateurs hautement prioritaires et les conflits relatifs à l’acquisition des données devront être résolus avec circonspection. Pour avoir surveillé le processus de déformation à différents sites représentatifs, nous pouvons cibler notre plan d’acquisition de données d’interférométrie SAR sur quatre jours pour la future mission. Nous donnons des exemples de mesures SAR à haute résolution (1 à 3 m) visant la surveillance de sites où prévaut un risque élevé de glissement de terrain qui pourrait endommager les corridors de transport et les couloirs de transport d’énergie, ainsi que les déformations de surface découlant de l’injection de vapeur dans le but d’extraire des hydrocarbures dans la région des sables bitumineux. Pour chacun de ces sites, nous recommandons des paramètres précis pour les temps d’acquisition en fonction des différents comportements de déformation liés aux différents mécanismes de déclenchement de glissement de terrain et d’extraction d’hydrocarbures. Les images d’interférométrie SAR à haute résolution caractérisent efficacement les mouvements différentiels dans ces glissements de terrain à faible vitesse. Nos résultats montrent que pour les glissements de terrain côtiers, il est nécessaire de faire l’acquisition par une réobservation rapprochée au cours des printemps humides jumelés à des événements pluvio-hydrologiques. La détection de lents glissements de terrain très fracturés, le long des voies ferrées exige des mesures d’interférométrie SAR tout au cours de l’année. Les glissements de terrain causés par le dégel du pergélisol qui affectent les corridors des pipelines exigent des mesures pendant la période de fonte estivale maximale. La déformation déclenchée par l’injection de vapeur dans les sables bitumineux exige une surveillance par des réobservations à haute résolution, fréquentes et constantes pendant les épisodes d’injection de vapeur et d’extraction d’hydrocarbures.