Slope Movement Monitoring of The Ciloto Landslides Area Using InSAR Techniques

Hayati, Noorlaila

doi:10.24355/dbbs.084-202002250845-0

published

Slope Movement Monitoring of The Ciloto Landslides Area Using InSAR Techniques

English
German

In this doctoral thesis, the InSAR techniques are applied to detect the ground movement phenomenon and to assess the InSAR result geometrically in the Ciloto area, Indonesia. Mainly, one of those techniques, the SB-SDFP algorithm, overcomes the limitations of conventional InSAR in monitoring rural and agricultural areas and can observe extremely slow landslides. The InSAR strategy is positively known as a promising option to detect and quantify the kinematics of active landslides on a large areal scale.

To minimize the bias of the InSAR displacement result, the correction of the tropospheric phase delay was carried out in a first step. This procedure is demonstrated in experiments both in the small study area in Ciloto and in a larger area. The latter is an area located in Northern Baja California, Mexico and is dominated by tectonic activity as well as groundwater-induced subsidence. A detailed investigation of the slope movement's behavior in the Ciloto district was conducted utilizing multi-temporal and multi-band SAR data from ERS1/2 (1996-1999), ALOS PALSAR (2007-2009) and Sentinel-1 (2014-2018) satellites. The region was successfully identified as a permanent active landslide prone area, especially in the vicinity of the Puncak Pass and Puncak Highway. The full 3D velocity field and the displacement time series were estimated using the inversion model. The velocity rate was classified from extremely slow to slow movement.

To comprehend the landslide's behavior, a further examination of the relationship between InSAR results and physical characteristics of the area was carried out. For the long period of a slow-moving landslide, the relationship between precipitation and displacement trend shows a weak correlation. It is concluded that the extremely slow to slow deformation is not directly influenced by the rainfall intensity, yet it effectuates the subsurface and the groundwater flow. The run-off process with rainfall exceeding a soil's infiltration capacity was suspected as the main driver of the slow ground movement phenomenon. However, when analyzing rapid and extremely rapid landslide events at Puncak Pass, a significant increase in the correlation coefficient between precipitation and displacement rate could be observed.

In dieser Doktorarbeit wird die Anwendung von erweiterten Verarbeitungsstrategien von InSAR Daten zur Erkennung und geometrischen Bewertung der Bodenbewegungen im Ciloto - Indonesien dargestellt. Dieser Ansatz überwindet die Beschränkungen konventioneller SAR-Interferometrie und ermöglicht sowohl ein kontinuierliches Monitoring dieses landwirtschaftich geprägten Gebietes als auch die Erfassung extrem langsamer Hangrutschungen.

Um eine Verzerrung der InSAR Deformationsergebnisse zu minimieren, wurde zunächst eine Korrektur der troposphärischen Phase durchgeführt. Diese neuartige Strategie wird sowohl im Forschungsgebiet Ciloto als auch an einem größeren Gebiet demonstriert. Bei letzterem handelt es sich um einen Küstenstreifen im nördlichen Niederkalifornien, Mexiko, welcher durch hohe tektonische Aktivität und grundwasserinduzierte Landsetzungen charakterisiert ist. Die detaillierte Untersuchung des Verhaltens von Hangrutschungen im Ciloto erfolgte durch die Verarbeitung multi-temporaler SAR-Daten unter Nutzung verschiedener Frequenzbänder, darunter ESR1/2 (1996-1999), ALOS PALSAR (2007-2009) und Sentinel-1 (2014-2018) Daten. Die Region konnte erfolgreich als permanent aktives Hangrutschungsgebiet identifiziert werden, wobei der Puncak Pass und der Puncak Highway ein erhöhtes Gefahrenpotential aufweisen. Ein 3D- Geschwindig-keitsfeld der Deformation und die zugehörigen Zeitreihen wurden mit dem Inversionsmodell berechnet. Die Geschwindigkeitsrate wurde als langsam bis extrem langsam klassifiziert.

Um das dynamische Verhalten der Hangrutschung zu verstehen wurde, in einer weiteren Untersuchung die Beziehung zwischen dem InSAR-Ergebnis und den physikalischen Begebenheiten im Forschungsgebiet analysiert. Es wird der Schluss gezogen, dass die langsame bis extrem langsame Verformung nicht direkt von der Niederschlagsintensität beeinflusst wird, diese sich aber auf den Untergrund und die Grundwasserströmung auswirkt. Es wird vermutet, dass der Oberflächenablauf, welcher die Infiltrationskapazität des Bodens übersteigt, ausschlaggebend für das Phänomen der langsamen Bodenbewegung ist. Für die schnellen und extrem schnellen Hangrutschungen jedoch konnte eine signifikante Erhöhung des Korrelationskoeffizienten zwischen Niederschlag und Verschiebungsrate bei Untersuchungen der Hangrutschung am Puncak-Pass nachgewiesen werden.