Comment cette technique satellitaire a aidé à détecter l’affaissement des terres à Joshimath

La technique satellitaire Persistent Scatterer Synthetic Aperture Radar (PSInSAR) utilisée pour observer l’enfoncement progressif de la ville de Joshimath dans l’Uttarakhand est un puissant outil de télédétection capable de mesurer et de surveiller les déplacements de la surface de la Terre au fil du temps.

L’Institut indien de technologie (IIT) Ropar au Pendjab a déclaré cette semaine que ses chercheurs en 2021 avaient prédit un affaissement à grande échelle à Joshimath.

Les prévisions variaient entre 7,5 et 10 cm de déplacement pour les bâtiments de Joshimath, ce qui est suffisant pour provoquer des fissures à grande échelle dans les bâtiments, a déclaré IIT Ropar dans un communiqué.

Les chercheurs ont collecté des données de télédétection à l’aide de la technique d’interférométrie PSInSAR pour observer le naufrage.

Un radar à synthèse d’ouverture (SAR) est une forme de radar utilisé pour créer des images bidimensionnelles ou des reconstructions tridimensionnelles d’objets, tels que des paysages.

« Un signal provenant d’un satellite SAR interagit avec différentes cibles et revient au capteur situé dans le satellite, sur la base duquel une image est créée. Dans notre étude, les données du satellite Sentinel 1 SAR ont été utilisées », a déclaré Reet Kamal Tiwari, professeur adjoint. , Département de Génie Civil et Environnemental, IIT-Ropar.

« Ainsi, pour les capteurs SAR actifs, les structures construites telles que les bâtiments agissent comme des diffuseurs persistants ou permanents », a déclaré à PTI Tiwari, qui a participé à l’étude qui n’a pas encore été évaluée par des pairs.

La diffusion fait référence à un changement de direction de la lumière en raison de sa collision ou de son interaction avec une autre particule, par exemple des bâtiments.

Les bâtiments sont des « diffuseurs », et parce qu’ils sont généralement statiques et n’enregistrent pas de mouvements, ils sont appelés « diffuseurs permanents » ou « diffuseurs persistants ».

Dans PSInSAR, les diffuseurs persistants en question sont imagés sur une période de temps à intervalles réguliers. Par conséquent, des images successives sont acquises.

Toute modification du signal reçu après avoir été diffusé par la cible est due à une modification du mouvement de la cible.

« Comme on ne s’attend généralement pas à ce que les diffuseurs persistants se déplacent, tout mouvement, même à l’échelle du millimètre, résultant de déformations de la croûte ou d’une activité sismique ou même d’une défaillance structurelle est capturé avec précision », a déclaré Tiwari.

L’équipe de l’IIT-Ropar enquêtait sur le déplacement de surface de Tapovan, un site touristique près de Joshimath, après les inondations de février 2021, lorsqu’elle a remarqué que Joshimath enregistrait un déplacement de surface allant jusqu’à 8,5 centimètres, ce qui était sur une tendance à la hausse.

« Alors que nous travaillions sur la même zone mais pour l’étude du déplacement des roches à la suite des crues soudaines, nous avons pensé à appliquer la technique PSInSAR pour étudier également le déplacement des bâtiments au fil du temps », a déclaré Akshar, alors doctorant de Tiwari. Tripathi, qui a également participé à l’étude.

Joshimath, à seulement 15 kilomètres de Tapovan, a été capturé dans les images satellites, permettant aux scientifiques de remonter dans le temps jusqu’en janvier 2020 et d’examiner toutes les données, cette fois pour étudier le déplacement de surface de la ville.

Les scientifiques ont ensuite utilisé ces données de télédétection avec des algorithmes d’intelligence artificielle (IA) pour prédire l’affaissement du sol à Joshimath.

« Au départ, nous avons exécuté 16 images reçues à l’aide de cette technique PSInSAR de janvier 2020 à avril 2021 via un modèle d’apprentissage automatique et avons prédit que le déplacement atteindrait 8,5 à 10 cm dans un avenir proche. Ce chiffre est suffisant pour que des fissures se développent dans les bâtiments, peut-être même provoquer une défaillance structurelle », a déclaré Tiwari.

« Actuellement, les chiffres de déplacement peuvent même être plus élevés et pourraient être analysés plus en détail car tous les 12 jours, davantage de données sont ajoutées avec des passages satellites successifs et des déplacements au sol se produisent régulièrement », a déclaré Tiwari.

Une étude du Centre national de télédétection (NRSC) de l’ISRO montre que la ville de Joshimath s’enfonce jusqu’à 8,9 centimètres entre avril et novembre 2022. Ce déplacement enregistré se situe dans la plage prévue par l’étude IIT Ropar.

« La carte de déplacement de l’étude montre que l’affaissement est maximal dans les zones de peuplement et autour de la zone du temple de Narsingh », a ajouté Tiwari.

Alors, qu’est-ce que l’affaissement de terrain et en quoi diffère-t-il d’un glissement de terrain ? L’affaissement du sol se produit lorsque le sol normal lui-même commence à s’enfoncer ou à se déplacer tous ensemble. D’autre part, les glissements de terrain se produisent lorsqu’une masse de roche située à une altitude plus élevée tombe sur une surface ou une route inférieure, soit par glissement, soit sous l’influence de la gravité.

« Alors que les glissements de terrain sont un phénomène très localisé, l’affaissement du sol couvre généralement une plus grande surface », a expliqué Tiwari.

« L’affaissement des terres est le lent tassement du sol sur une grande surface, qui peut également se produire dans les plaines. Cependant, lors d’un glissement de terrain, une pente de montagne échoue pour différentes raisons, l’une d’entre elles étant de fortes précipitations », a-t-il ajouté. PTI KRS SAR SAR