Convencionalmente, os sistemas de Radar de Abertura Sintética (Synthetic Aperture Radar – SAR) utilizam a técnica de imageamento da superfície na qual o alvo é iluminado com ondas eletromagnéticas na freqüência de microondas e o sinal refletido é usado para deduzir informações sobre o alvo. Desta forma, são obtidas as imagens amplitude SAR, onde regiões brilhantes representam alta amplitude de energia da onda de retorno, o que depende da rugosidade da superfície e das características dielétricas do material.
Além da amplitude, os sistemas SAR também registram a informação de fase da onda eletromagnética. Enquanto a amplitude mede a refletividade dos alvos, a fase registra mudanças sutis na superfície, onde a técnica que utiliza esta informação é a Interferometria SAR (InSAR).
InSAR utiliza duas ou mais imagens de satélite para medir mudanças de fases consecutivas do sinal de radar que são adquiridas em posições e altitudes idênticas, porém em momentos diferentes (Figura 1). Ao ocorrer qualquer deslocamento no terreno, no intervalo da aquisição das imagens, o mesmo pode ser observado através da defasagem do sinal de fase entre as aquisições (Figura 2). Tais descolamentos do terreno podem ser medidos com a precisão de até um milímetro para sistemas SAR que operam na banda C.
Existem dois principais tipos de abordagem metodológica para a utilização da tecnologia InSAR, a saber: InSAR Diferencial (DInSAR) e InSAR por Espalhadores Fixos (PSInSAR). Estes métodos possuem vantagens e desvantagens e sua aplicação dependerá das características da área de interesse e da aplicação.
O método DInSAR (Tradicional) leva em consideração a mudança de fase para toda a imagem, sem utilizar nenhum tipo de espalhador fixo. Neste método, deve-se considerar a informação de coerência da diferença de fase, onde avalia-se a continuidade espacial da informação e, portanto, a coerência da leitura interferométrica. Este método apresenta limitações para áreas onde a coerência é muito baixa (áreas vegetadas e superfície de água), sendo mais recomendável para regiões áridas.
Em contrapartida, o método PSInSAR compensa muitas limitações do DInSAR, uma vez que mede a fase de alvos fixos (refletores de canto) já existentes na área. Estes refletores podem ser tanto culturais (p.ex. edificações, barragens, torres, pontes, etc.) como naturais (p.ex. exposições rochosas). Uma variação deste método é o CRInSAR, o qual utiliza corner reflectors ou refletores de canto, instalados estrategicamente no terreno, para obter a informação de fase.
São as principais vantagens da tecnologia InSAR:
| Alta precisão | A tecnologia InSAR pode detectar movimentos do terreno com precisão de até um milímetro. |
| Facilidade de integração de dados | A informação gerada por InSAR pode ser prontamente integrada a programas de monitoramento já existentes, otimizando o processo de mitigação de riscos. A observação da área monitorada pode ser de maneira mais completa e em diferentes escalas, permitindo rápida tomada de decisão e alocação de equipes e equipamentos de forma mais eficiente. |
| Fonte de dados confiável | Os produtos InSAR provêm de imagens de radar que independem de equipamentos de medição terrestre e das condições climáticas, dando maior confiabilidade aos usuários finais. |
| Operacionalidade | A tecnologia InSAR Orbital permite o monitoramento de grandes áreas (no mínimo 50 km x 50 km no caso do sistema RADARSAT-1), tornando-se uma ferramenta de excelente custo-benefício, especialmente para ambientes com dificuldades de acesso. |
| Tecnologia comprovada | A tecnologia de monitoramento espacial SAR e InSAR foi utilizada com sucesso em protótipos de modelos operacionais e semi-operacionais. |
No Brasil, a tecnologia InSAR pode ser facilmente acessada através da empresa THREETEK Soluções em Geomática, representante exclusiva no país do satélite canadense RADARSAT-1, que oferece diversos produtos e serviços InSAR voltados, principalmente, para detecção de movimentação de terrenos em áreas com infra-estruturas. Neste sentido, a THREETEK, juntamente com MDA Geospatial Services, Petrobras/CENPES e Transpetro, realizou um projeto de monitoramento por InSAR em uma área do duto ORBIG da Transpetro, localizado na região de Itaguaí, Rio de Janeiro.
Neste projeto, foi aplicada a técnica de CRInSAR onde foram instalados doze refletores de canto em uma área do duto considerada geotecnicamente instável por se tratar de um depósito coluvionar, razão pela qual já havia instrumentos de campo (inclinômetros) instalados. O monitoramento foi realizado por um período de 16 meses, de novembro de 2005 a março de 2007, o que permitiu a construção de um banco de dados de leituras interferométricas bastante consistente, 41 medidas no total, as quais foram validadas com os dados dos inclinômetros. A Figura 3 compara as medidas obtidas para um dos refletores de canto (CR4) e aquelas obtidas para o inclinômetro mais próximo (500-010A). Neste exemplo, pode-se observar a forte correlação entre as informações, bem como a alta freqüência de leitura InSAR em relação às leituras do inclinômetro.
Além das 41 leituras interferométricas, foram gerados os produtos de Mapa de Coerência (Figura 4) e Mapa de Densidade de Pontos Interferométricos (Figura 5) para a área da imagem (50 x 50 km), importantes para a definição do método InSAR a ser empregado no monitoramento.
Com este projeto a THREETEK, com a ajuda de seus parceiros, pôde comprovar a aplicabilidade da tecnologia de monitoramento InSAR Orbital em uma região tropical e disponibilizar no mercado de geotecnologias uma ferramenta operacional para monitoramento de riscos geotécnicos.
Figura 1 – Geometria de aquisição da informação interferométrica através de um sistema de Radar de Abertura Sintética (SAR).
Figura 2 – Ilustração de diferença de fase para banda C (5.6 cm de comprimento de onda).
Figura 3 – Comparação entre medidas InSAR obtidas por Corner Reflector (CR4) e aquelas obtidas por instrumento de campo (Inclinômetro, 500-010A).
Figura 4 – Mapa de Coerência gerado para a área do duto ORBIG. Os pontos verdes indicam alta coerência interferométrica e as demais áreas (cinza) representam baixa coerência interferométrica, ou seja, onde a informação de diferença de fase não apresenta continuidade espacial. A linha amarela representa o traçado do duto ORBIG e o quadrado vermelho a área selecionada para o monitoramento.
Figura 5 – Mapa de Densidade de Pontos Interferométricos gerado para a área do duto ORBIG. Este produto indica a disponibilidade de espalhadores fixos na monitorada, onde as áreas azuis indicam menor quantidade destes alvos e as áreas amarelas e laranjas indicam as maiores concentrações de possíveis alvos para monitoramento InSAR. A linha amarela representa o traçado do duto ORBIG e o quadrado vermelho a área selecionada para o monitoramento InSAR (km 49 do duto).
