BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE

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1 BRGM L'ENTREPRISE U SERVICE DE L TERRE a** a& S*» ^ ISP ETUDE PILOTE ERS1 "POTENTIEL D'PPLICTION POUR L CRTOGRPHIE DES ZONES SENSIBLES UX MOUVEMENTS DE TERRINS" Programme VLSR-CNES Projet ES PPLNT3 C. Carnee* avec la collaboration D. Massonnet**, J.P. Villain***, C. King* *BRGM, Orléans ** CNES-QTIS, Toulouse ** CNRS-LPCE, Orléans ':27.r-~v^5 mars 1995 Rapport du BRGM R ! l'i '. '. BRGM DIRECTION DE L RECHERCHE Département Géophysique et Imagerie Géologique B.P ORLENS CEDEX 02 - FRNCE - Tél.: (33)

2 VNT PROPOS Dans le cadre du programme SR-VL, le CNES soutient des actions méthodologiques visant à analyser l'intérêt des images ERS-1 pour l'étude des régions présentant des risques de mouvements de terrain. Le site de Chicamocha - Colombie initialement choisi pour cette étude n'a pu être étudié à cause du dysfonctionnement des stations de réception de Cotopaxi. C'est pourquoi l'étude de faisabilité a été réalisée sur deux sites métropolitains (Boule en Diois et Gardanne) en utilisant les mêmes méthodes d'approche proposées dans les termes de l'annexe technique du contrat cité en référence. La Société des Houillères de Bassin du Centre et du Midi et en particulier l'unité d'exploitation Provence basée à Meyreuil ont apporté leur précieux concours à cette étude. Ces travaux se réfèrent au projet pilote de l'es PPLNT3, proposé à l'origine par J.Y. Scanvic, maintenant en retraite, et au contrat 92 CNES Ce rapport fait suite au rapport BRGM R remis le 2 mai Il constitue le rapport final de cette étude. Rapport BRGM R

3 RESUME Du fait du volume et de la qualité des données fournies par l'instrument MI, la mission ERS1 offre d'excellentes opportunités pour tester et promouvoir les techniques d'interférométrie SR. Plusieurs expérimentations mises en oeuvre durant ces quelques dernières années ont démontré le potentiel de l'interférométrie différentielle pour détecter et quantifier de très petites variations d'altitude ou des mouvements de la surface topographique. Dans cette étude ont été explorées les possibilités de mesurer des phénomènes de faible extension spatiale tels que les mouvements de terrain en condition de relief prononcé ou des subsidences en région d'exploitation minière. L'utilisation de deux images ERS1 prises à 35 jours d'intervalle a été combinée à un modèle digital de terrain. Elle démontre les possibilités de détecter l'impact de l'activité minière sans avoir recours à des balises de référence. The ERS-1 mission, by the amount and quality of the data provided by the ERS-1 MI instrument, offers particularly good opportunities to test and promote SR interferometry. Several experiments developed during the last few years, have demonstrated the capability of differential SR interferometry to detect and quantify extremely small height variations or topographical surface movements, such as occur before a volcanic eruption or an earthquake, or are the result of ice flow in a glacier. We have investigated the possibility to measure phenomenom with a smaller spatial extension such as landslides in steep relief or land subsidence in mining areas. The use of two ERS-1 images taken 35 day apart, combined with a digital elevation model, showed the possibility of monitoring the impact of underground mining, and this without needing any artificial targets. Keywords : Differential SR Interferometry, Land Subsidence. Rapport BRCM R

4 TBLE DES MTIÈRES 1. INTRODUCTION 5 2. LE PHENOMENE DE SUBSIDENCE EN MILIEU PERI-INDUSTRIEL 6 3. METHODE 7 4. RESULTTS ET DISCUSSION CONCLUSION 15 BIBLIOGRPHIE 16 Rapport BRGM R

5 1. INTRODUCTION Les enjeux humanitaires et socio-économiques considérables qui reposent sur une meilleure gestion des risques naturels tels que les mouvements de terrain, expliquent l'essor particulier des programmes de recherche appliqués à la problématique du risque. Ces études ont pour objectif une meilleure compréhension de la phénoménologie (aléa), l'évaluation des dommages (vulnérabilité, risques), la mise en place de réseaux de surveillance et de procédures d'alerte, en vue d'une meilleure gestion de la crise. Les récents progrès en interférométrie SR différentielle ont rapidement concentré l'intérêt de nombreuses équipes sur le potentiel de la technique dans le suivi et la compréhension des mouvements [1,2,3,4]. Le CNES a initié en 1985 un programme de recherche sur la détection des mouvements de faible amplitude en utilisant l'interférométrie SR et s'est associé à des partenaires dans chacun des principaux domaines d'application, afin d'évaluer la qualité et les difficultés potentielles d'utilisation des produits interférométriques. Le B R G M lui est associé à ce titre pour l'étude de la détection et du suivi des mouvements de terrain (instabilité de pente, glissement, subsidence, etc.). Les possibilités de mesure du phénomène de subsidence par interférométrie SR différentielle ont été évaluées sur une région du Sud de la France. Ce site est caractéristique de la subsidence en milieu péri-industriel, dans une zone d'activité minière souterraine. Nous souhaitions évaluer les possibilités de l'interférométrie à partir des données ERS-1 sur un site instrumenté et déjà connu du point de vue de ses mouvements de terrain non seulement parce qu'il offre la possibilité d'utiliser des méthodes de validation des données interférométriques, mais aussi parce que cette nouvelle technique est susceptible de fournir une perception synoptique des mouvements pour les sites d'intérêt. Rapport BRGM R

6 2- LE PHENOMENE DE SUBSIDENCE EN MILIEU PERI- INDUSTRIEL La zone d'intérêt, d'une superficie d'environ 30 km 2, se situe en basse-provence, dans le bassin sédimentaire de l'rc, à environ 20 km au Nord de Marseille (fig. 1). L'exploitation minière développée dans ce bassin houiller depuis plus de 500 ans s'est considérablement intensifiée depuis 1960 grâce à la mécanisation des chantiers de production. Sainte Vic«"'«Bassin de l'rt Limite concession Partie exploitée ou en exploitation I Fig. 1 - Localisation du site d'étude (doc. HBCM) Certains affaissements de surface, en relation avec l'effondrement de cavités ouvertes en profondeur pour l'extraction du lignite, se produisent au fur et à mesure de l'activité d'exploitation et se traduisent par une déformation topographique sans rupture apparente, mais pouvant avoir des effets dommageables aux constructions et installations de surface. Ces mouvements, essentiellement verticaux, affectent la totalité des terrains sus-jacents, qu'ils soient en milieu alluvial ou en milieu collinaire. Ils sont amplifiés par les caractéristiques structurales du bassin sédimentaire et les événements sismiques de la région. Chaque année, les vides creusés s'étendent sur plusieurs dizaines d'hectares à environ 1 000m de profondeur. Ces vides sont en grande partie comblés par le foudroyage qui se répercute à la surface par des affaissements. Le suivi régulier d'un réseau de points cotés (levés mensuels ou bisannuels) permet de vérifier les prévisions d'affaissements liés à l'exploitation. La garantie qu'offre le site de réaliser une validation objective grâce à cette archive de références sur les mouvements occasionnés a motivé le choix de cette zone test. L'une des principales limitations de cette méthode conventionnelle de suivi des mouvements réside dans le fait qu'il est financièrement impossible d'estimer l'extension spatiale des modifications topométriques. L'intérêt de pouvoir disposer d'une visualisation spatiale de l'extension des phénomènes renforce ainsi les attentes fondées sur les techniques d'interférométrie différentielle. Rapport BRGM R

7 3. METHODE Les produits interférométriques différentiels ont été élaborés à partir de la chaîne de traitement du CNES basée sur la méthode d'élimination du modèle numérique de terrain (the digital elevation model elimination method-deme) [5]. Cette méthode consiste à simuler et à soustraire les franges de relief de l'interférogramme afin d'extraire tout mouvement du sol apparu entres les dates de prises de vue ou éventuellement d'extraire les erreurs de topographie liées au MNT utilisé dans le traitement. Frames Phase Image 1 Image 2 Image 3 date 1 / date 2 98 m and 2709 C (35 day repeat cycle) cquisition 15/07/95 19/08/92 23/09/95 Baseline date 2 / date m Fig. 2 - Données ERS-1 Orbit date 1 / date m La technique a été appliquée à des données brutes ERS-1 SR-RW acquises au cours du cycle orbital 3 jours de l'hiver 1992 et du cycle 35 jours de l'été Parmi les 9 scènes acquises pendant cette période de temps, seulement 3 présentent une bonne combinaison des paramètres orbitaux (fig. 2). La figure 3 montre l'image basse résolution du 15 juillet 1992, moyennée typiquement 2 pixels en distance et 10 en azimut, soit 20 "vues", permettant d'obtenir un pixel carré d'environ 40 mètres à partir des données ERS-1. Nous disposons sur cette région de deux MNT de l'ign, le premier couvrant la scène entière 2727, soit une superficie d'environ km 2, avec une résolution 100 m, le second couvrant une superficie égale à 220 km 2» sur la partie Sud-Est de la scène, avec une maille 50 m. Une image SR simulée a été calculée à partir du MNT et des données orbitales de la scène afin de modéliser les termes de frange liés au relief et à la configuration orbitale (fig. 4). L'élaboration d'un modèle de déformation entre les images, intégrant à la fois le MNT et les données radar (orbites et données brutes) permet d'obtenir directement à partir du couple de données brutes, les données complexes (ou Single Look Complex Data) dans la même géométrie radar. Enfin, les paramètres orbitaux corrigés et le MNT sont utilisés avec chacune des trois paires d'images complexes superposables pour calculer l'image de cohérence et les différences de phase [5]. Rapport BRGM R

8 Fig. 3 - Scène ERS-1 acquise le 23 Septembre Dimensions ; 60 km en groud range (horizontal), 30 km en a/imut (vertical). Pixel : 40 x 40 m Fig. 4 - Image simulée d'amplitude calculée à partir du M N T résolution 50 m (dimensions 60 kmx30 km) Rapport BRGM R

9 Fig. 5 - Image des cohérences issue de la combinaison des données ERS-1 du 15/07/92 et du 19/08/92. Les valeurs sont comprises entre 0 (noir sur l'image) et 1. La qualité de l'interférogramme dépend à la fois de la superposition entre les données complexes et de la conservation de la cohérence sur la région. L'image de cohérence définit en fait l'amplitude de l'image complexe, moyennée sur 20 pixels, alors que l'interférogramme n'est autre que l'image des phases. Elle apporte une information qualitative sur la décorrélation temporelle et de ce fait, constitue un indicateur de détection des zones où les valeurs de phase ne sont pas significatives. Les résultats suscitent 2 remarques : premièrement, les sites urbains (le long de la côte méditerranéenne), les zones industrielles (autour de l'étang de Berre) et les cibles artificielles apparaissent particulièrement cohérents. Ce type de région, où l'activité agricole est peu développée, où la végétation, de type méditerranéenne, est peu sensible à l'évolution des saisons, offre des conditions favorables à l'utilisation de la technique interférométrique ; deuxièmement, si les valeurs de cohérence sont élevées entre les dates 1/2, on observe une dégradation entre les dates 1/3 et 2/3. Entre les dates 1 et 3, non seulement l'écart temporel est passé de 35 à 70 jours, mais l'écart orbital est passé à 208 m, et entre les dates 2 et 3, la perte de cohérence peut s'expliquer par les précipitations du 22/09, veille de la date d'acquisition de la troisième donnée, et faisant suite à une période de 3 mois de sécheresse. fin de s'affranchir de ces effets rhédibitoires de perte de cohérence, nous avons restreint la présentation de notre étude à la période juillet/août (fig. 5). L'interférogramme différentiel proposé figure 6 a été établi à partir des données du 15 juillet et 19 août 1992 et ajusté dans la géométrie cartographique du MNT. Une carte des pentes calculée d'après le M N T a été introduite afin d'obtenir un interférogramme masqué des forts reliefs. Une telle image permet non seulement de vérifier sur les régions à faible modelé Rapport BRGM R

10 qu'aucune frange orbitale ne subsiste, mais aussi de s'affranchir d'éventuelles franges de relief qui pourraient résulter d'un calage orbital imparfait ou d'erreur induite par le M N T utilisé. i Flg. 6 - Interférogramme S R différentiel issu des données 1 et 2, en géométrie cartographique, masqué d'une carte des pentes (pentes > 10%). Echelle 1/ U n cycle de couleurs correspond à un mouvement relatif de surface de 28 m m suivant l'axe du satellite. Sur la figure 7 est représentée la partie du gisement en exploitation depuis 1990 qui s'étend sur une zone d'environ 5 km N/S et 2 km E/O et répartie en trois pôles d'activité. Chaque bloc correspond à l'avancée mensuelle du front de taille, en rouge ceux exploités au cours des 6 mois précédents l'acquisition des images E R S-1, en vert, ceux dont l'exploitation s'est faite simultanément aux dates de prise de vue. La base de données disponible est constituée de 2 réseaux de points cotés : le premier, environ 160 points relevés 2 fois par an (non représenté fig. 7), et le second, localisé sur la partie Nord en exploitation, constitué de 36 points cotés mensuellement et distants d'en moyenne 50 m. Rapport BRGM R

11 DVNCE IN THE VRIOUS COL DRIFTS ^ LEGEND : bvfora r*j 1931 Jannry - Juw V332 JiJy - atpimtv 1932 after npt.1992 Fig. 7 - L'exploitation minière depuis 1990 (doc. H B C M) Rapport BRGM R

12 4. RESULTTS ET DISCUSSION E n superposant à notre interférogramme différentiel ce schéma d'exploitation (fig. 8), on constate un impact à l'aplomb de chacun des trois fronts. Il apparaît ainsi que le produit interférométrique différentiel détecte effectivement des changements de surface à l'aplomb de la zone d'activité minière souterraine, et ce sans qu'il ait été nécessaire de disposer au sol de cibles artificielles particulières. Fig. 8 - Détection de trois impacts significatifs d'activité minière par interférométrie S R différentielle (15/07/92 et 19/08/92) Rapport BRGM R

13 aux mouvements de tenrains Deux types de comparaison ont été menées : (i) la première est réalisée sur le jeu de données du réseau Nord entre les mesures interférométriques et les relevés topométriques disponibles ; (ii) la seconde est réalisée sur le secteur Sud. Un modèle prédictif a été établi pour évaluer les mouvements attendus sur la zone en activité plus au Sud, où l'impact est le plus conséquent, avant de les comparer aux valeurs interférométriques. La partie Nord de la mine dispose d'un réseau de points d'observation géographique très dense. Entre juillet et août 1992, des affaissements importants ont été enregistrés, comme le montre la figure 9 sur laquelle les différences altimétriques mesurées entres ces 2 mois sont représentées en fonction de la distance au front projeté sur la surface. Ce graphe montre par ailleurs que la proximité au front d'exploitation est loin d'être le seul paramètre influençant les affaissements de surface. Ceux-ci sont aussi conditionnés par la nature des terrains susjacents, par la proximité d'une autre faille ou encore par la vitesse d'avancée du front. De tels mouvements devraient se traduire par trois franges sur l'interférogramme différentiel dans la mesure où un mouvement relatif de 28 mm, soit une frange, le long de l'axe sol/satellite correspond en réalité à un mouvement vertical de 30 mm. Néanmoins, la comparaison entre les deux profils extrait de l'interférogramme différentiel et celui extrait du réseau de points cotés n'est pas exploitable. Le problème est vraisemblablement lié aux caractéristiques même du mouvement. 0,08-0,06 ~ 0,04 ; : 0,02 ; 3 s : 1 «i 0.2 0,4 * 0, ,2 1,4-0,02 : a 3 " -0,04 ; -0,06-0,08 ; * *. * Distance horizontale du réseau de points au front de taille (Juillet 1992) (km) Fig. 9 - Ecarts altimétriques mesurés entre Juillet et oût, en fonction de la distance au front d'exploitation projeté à la surface Le diagramme 9 montre que les variations mensuelles d'élévation entre 2 points cotés consécutifs, distants d'en moyenne 50 m, sont aléatoires et peuvent varier de plus d'une frange. Ceci signifie que non seulement un pixel peut contenir l'information de plusieurs de ces points, mais qu'il existe une incapacité à restituer le mouvement réel dans la mesure où celui-ci intervient avec une amplitude et une extension spatiale incompatibles avec les unités interférométriques. Rapport BRGM R

14 Fig Champ de mesures des variations d'élévation enregistrées le long du réseau Nord en fonction de la distance au Front d'exploitation Parmi les 3 pôles d'activités, seul le plus au Nord offre un outil de validation direct pendant la période d'intérêt. Néanmoins, les relevés topométriques effectués sur une période d'environ 18 mois sur cette partie de la concession fournissent une chronique des événements dont on peut déduire le bilan statistique des mouvements en tenant compte de la distance au front de taille à chaque date de mesure. Il s'en dégage les caractéristiques dominantes de la subsidence au cours du temps (fig. 10). partir de ces courbes est établi un modèle prédictif pour estimer les mouvements attendus sur la partie Sud du gisement et ce, en fonction de la position du front de taille à un moment donné. Selon le modèle établi pour cette période, la variation topométrique attendue sur le site localisé au centre de l'auréole visible sur l'interférogramme est comprise entre -72 mm et +22 mm. On observe sur l'interférogramme un impact constitué d'une frange et demie, ce qui signifie un affaissement vertical de 45 m m (fig. 8). L'imprécision sur l'estimation des mouvements attendus dans cette région s'explique outre le fait que les données de validation sont inexistantes sur cette zone, par le fait que nous avons extrapolé des résultats acquis d'une région à l'autre alors que celles-ci présentent des conditions géologiques sensiblement différentes. Mais nous retenons que les ordres de grandeur de la subsidence effective sont tout-à-fait comparables. Rapport BRGM R

15 5. CONCLUSION En parallèle de cette étude sur le site de Gardanne, des travaux identiques ont été conduits sur le site de Boule en Diois qui subit un mouvement de terrain permanent par écoulement gravitaire. Nous avons utilisé les mêmes orbites et les mêmes dates correspondant également à des mouvements significatifs sur ce site. Les résultats se sont dans ce cas avérés décevants, aucune frange de mouvements n'ayant pu être constatée. La cause de cet échec est pour l'instant imputée à la dynamique de ce mouvement de terrain, dont la vitesse de déplacement est de plusieurs centimètres par mois et qui a sans doute été incompatible avec l'intervalle de temps de 35 jours utilisé pour le couple ERS1. Par contre, l'application de l'interférométrie SR différentielle au phénomène de subsidence péri-industriel offre des perspectives très intéressantes. L'étude a révélé le potentiel de la technique en matière de détection d'impact minier à partir d'un couple d'images radar prises à 35 jours d'intervalle et s'appuyant sur un M N T. La mesure de ces déformations par les techniques interférométriques présentent de nombreux avantages par rapport aux nivellements de haute précision classiques : rapidité de mise en oeuvre, surveillance régulière dans le temps de zones étendues, économie de coût. En outre, la spécificité du radar réduit les contraintes climatiques par rapport aux autres techniques satellitaires. Le phénomène de subsidence lié à l'activité humaine, et caractéristique des situations rencontrées dans les régions d'exploitation minière souterraine (charbon, fer, sel,...), de pompage de fluides ou de gaz est généralement très difficile à appréhender. La technique d'imagerie satellitaire explorée dans ce travail offre l'intérêt tout particulier d'une perception synoptique des mouvements effectifs. Si elle ne peut en aucun cas remplacer l'information ponctuelle des réseaux de surveillance, elle peut par contre orienter leur implantation sur les zones effectivement en mouvement. Enfin, comme nous l'a montré cette étude, l'interférométrie différentielle permet la détection de variations topométriques dans des zones où les systèmes de surveillance ne sont pas implantés. REMERCIEMENTS Nous tenons à remercier la société des Houillères de Bassin du Centre et du Midi et l'unité d'exploitation Provence basée à Meyreuil dans les Bouches-du-Rhône, pour leur précieuse collaboration et l'excellent accueil qu'ils ont réservé à ce projet. Rapport BRGM R

16 BIBLIOGRPHIE [1] Massonnet, D. et al., The displacementfield of the Landers earthquake mapped by Radar Interferometry, Nature, vol. 364, n 6433, 8 July [2] Massonnet, D., Feigl, K., Rossi, M., dragna, F., Radar interferometric mapping of deformation in the year after the Landers earthquake, Nature, vol. 369, , 19 May [3] Rossi, M., Potential of SR Interferometry in assessment and prediction of natural hazards, Proceedings of "Natural Hazard ssessment and Mitigation : the Unique Role of Remote Sensing", Royal Society, London, 8/9 March [4] Massonnet, D., Briole, P., rnaud,., New insight on Mount Etna from an 18 months interferometric monitoring, to be published in Nature, submitted in Dec [5] Massonnet, D., Giving on Operational Status to SR Interferometry, First Workshop on ERS-1 Pilot Projects Proceedings, Toledo, Spain, june [6] Carnee C, Massonnet D., Villain J.P., King C, Potential application of differential SR interferometry for monitoring impact of underground mining. 1st International Workshop on SR interferometry - NSD - Tokyo. December 1994, proceedings to be published. Rapport BRGM R

17 NNEXE Communication présentée au 1er Workshop International sur l'interférométrie SR Rapport BRGM R

18 LE GISEMENT DE L'RC iow Victo'"* ^ Bettln de l'rc m Limite connssian Partie exploitée ou en exploitation figure 1. Localisation of the study area (from H B C M*) I figure 3. ERS-1 SR scene acquired the 23 September (orbit 6222, frame 2727). Dimensions : 60 k m in ground range (horizontal), 30 k m in azimuth (vertical). Pixel size 40 x 4 0 m. predicted subsidence related to the mining. This possibility of objective validation made the site into an ideal location for our test, as a reference library of movements is readily accessible. One of the main limitations of conventional monitoring techniques, lies in the fact that it is economically impossible to estimate the real extent of such topometric modifications. The possibility to have a spatial view of the surface extension of the monitored phenomena, thus reinforced our expectations that were based on the theory of differential interferometry techniques. figure 4. Simulated image of amplitude computed from 50m resolution D E M. Dimensions:60 x 30km. 3. METHOD The operational differential-interferometry method was designed in the C N E S data-processing facility, based on the digital elevation model elimination method-denle [B]. This method consists in simulating and subtracting the relief fringes from the interferogram, in order to highlight any soil movement that took place between the dates the mages were taken, or, if necessary, to show up topographical errors inherent in the D E M used for data processing and 2709 figure 5. Coherence image from the combination of the ERS-1 data 1 15/07/92) and 2 (19/08/92). The coherence value ranges between 0 (black in the image) and 1 (white). cquliltlon Imigi 1 16/07/91 Imigi 2 higi 3 1B/DBIB2 IVOBfBJ Binlln î ESS-1 DT orbit * I Id«! The technique was applied to raw data from the ERS-1 SR, which were acquired during a 3-day orbital cycle of winter 1992 and a 35-day summer cycle in the same year. total of nine images was involved, of which only three had the correct lit m combination of orbital parameters (fig.2). Figure 3 shows the low-resolution image of 15 July 1992, (20 looks), which gave a square pixel of about 40 m with ERS-1 data. Two DEMs by IGN, the French Topographical Survey, were available for this area. The first covers ali of image 2727, or a surface area of about 110,000 km 2. The second covers about 220 km 3 of the southeastern part of this mage, with a mesh of 50 m. simulated SR Image was then calculated from the DEM and orbital data, in order to evaluate the fringe patterns related to topographic relief and the orbital trajectories (fig.4). The coregistration between the two images, obtained from a

19 deformation model that integrates DEM and radar (orbital and raw) data, directly produces so-called Single Look Complex data in the same slant-range geometry. Finally, the D E M, with locked orbital positions, was used with each of the three pairs of co-registered complex images, to compute the coherence image and phase differences [8]. interferometric techniques. Secondly, although the coherence values are high for the 1/2 dates, a degradation can be seen for the 1/3 and 2/3 dates. Between dates 1 and 3, not only did the time interval change from 35 to 70 days, but the orbitai deviation grew to 208 m. Between dates 2 and 3, the coherence loss could be explained by the precipitation of 22 September, just before the third data set was acquired, and following upon a 3-month drought. In order to liberate ourselves from these latent effects of coherence loss, we restricted the presentation of our study -to the period July/ugust (fig-5). DVNCE IN THE VRIOUS COL DRIFTS LEGEND i figures. Differential S R nterferogram of data 1 and 2 in m a p geometry masqued with a slope m a p (>10%). color cycle corresponds to a relative move of the land surface of 28 m m toward the satellite. Scale 1:100,000. The quality of the nterferogram depends both on the superposition between complex data and on the conservation of coherence over the region. The coherence image defines the amplitude of the complex mage, averaged over 20 pixels, whereas the nterferogram is just the phase mage. It provides qualitative information on the temporal decorrelation and thus serves for detecting areas where the interferometnc phase is significant. These results call for two remarks : first, especially good coherence occurs for urban sites along the Mediterranean coastline, industrial areas around the Etang de Berre, and artificial targets. This type of landscape, where agriculture is little developed and where the Mediterranean vegetation shows little seasonal variation, offers favourable conditions for using Wora «vi 1931 jaruary - Juns 1992 July - wptembw 1992 ofur sept figure 7. The coal mining since 1990 (from H B C M*) and the benchmark network. The differential nterferogram of figure 6 was drawn up from the data of 15 July and 19 ugust 1992, after which it was adjusted within the cartographic geometry of the D E M. slope map, calculated from the DEM, was then introduced to obtain an interferogram in which steep slopes were masked. This type of image not only enables the verification that no orbital fringe remains in areas with low relief, but it also helps in eliminating any remaining relief fringes that might have resulted from imperfect orbital calibration or errors induced by the D E M used. Figure 7 shows a part of the coal deposit that has been mined since It covers an area of about 5 km N-S and 2 km E-W, and is divided into three

20 poles of activity. Each block shows the monthly advance of the coal front, the red ones being blocks that were mined 6 months before the E R S-1 images were taken. In the green blocks mining took place on the dates the images were taken. The base of available data derives from two benchmark networks, the first consisting of 160 points that are measured twice a year (not represented fig.7), the second, in the north of the exploitation, consisting of 36 benchmarks that are measured monthly and which are spaced at about 50 m. 4. RESULTS ND DISCUSSION By superimposing the exploitation schedule on our nterferogram (fig.8), an impact can be seen directly above each of the fronts. pparently, the differential interferometric result effectively detects any changes in the surface above the area where underground mining takes place, and this without having to use any artificial targets on the ground. Two types of comparison were carried out : (1) The topometric data from the northern network were compared with the interferometric measurements. (2) In the southern area, a predictive model was drawn up for evaluating the expected movements above the southern mining area, before comparing them with the actual interferometric values, The northern part of the mine has a very dense network of geographical observation points. Between July and ugust 1992, strong subsidence was registered here ; Figure 9 shows the elevation differences measured for the two months, plotted against the distance to the coal front as projected on the surface.this graph also shows that the proximity to the coal front is but one of several parameters that influence subsidence ; others are the type of underlying ground, the distance to an adjacent coal front, or the speed with which the front advances. Such movement should be expressed as three fringes on the differential nterferogram, as a relative movement, or fringe, of 26 mm along the soil/satellite axis, in reality is a vertical movement of 30 mm. Nevertheless, no direct comparison can be made between the profile from the differential interferogram and that deriving from the benchmark network. This problem is probably related to the characteristics of the movements themselves. UN IM QJ1« fl«4.d4 Hf.t. Brw^llP amfifk««pibtfuari I W M Jifv j^uflhl fllttmi«mril fhhuih E*» p^f*(m fmne P-t 0.4 * 0.«* H,1 * * > * l «I»» Im-»«> u -d I Figure 9 shows that the monthly elevation variations between two consecutive benchmarks 50 m apart, are random and can vary by more than one fringe. This means not only that a pixel can contain information on several benchmark points, but also that it is impossible to restitute the real movement. The reason for this last point is that such movement occurs with an amplitude and spatial extension that are incompatible with the interferometric units. ii JMIMMal riwi«ot vmwoarmäcrq ir» W f w n riman pira! tolva churn to tt» pntnud am from figure 8. Three significant impact of underground activity detected by differential SR interferometry between 15/07/92 and 19/08/92. Scales : 1:500,000 and 1:100,000 mong the three mining areas, only the northern one provides a tool for direct validation of the interferometric results during the test period. However, the topometric measurements made over a period of about 18 months, covering this part of the concession, provide a chronicle of events from which a statistical evaluation can be made of movements, taking into account the distance to the coal front at every measuring, date. This shows dominant characteristics of the subsidence with time (fig.10). The curves then served to establish a predictive

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