REPUBLIKA E SHQIPËRISË UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANËS FAKULTETI I GJEOLOGJISË DHE I MINIERAVE DOKTORATA “Gjeoshkencat, Burimet Natyrore dhe Mjedisi” Rruga e Elbasanit, Tiranë, Shqipëri Tel/Fax: +355 4 375 246/6

DISERTACION

Përdorimi i Metodës Interferometrike SAR në Vlerësimin e Uljeve të Objekteve Inxhinierike. Shembull Zbatimi për Qytetin e Tiranës

(Për marrjen e gradës shkencore “Doktor”)

Disertanti: Spartak KUÇAJ

Udhëheqës shkencor: Prof. Asoc. Dr. Myslim PASHAJ

Tiranë, 2016 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

REPUBLIKA E SHQIPËRISË UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANËS FAKULTETI I GJEOLOGJISË DHE I MINIERAVE DOKTORATA “Gjeoshkencat, Burimet Natyrore dhe Mjedisi” Rruga e Elbasanit, Tiranë, Shqipëri Tel/Fax: +355 4 375 246/6

Disertacion i përgatitur nga: M.Sc. Inxh. Spartak KUÇAJ

Për marrjen e gradës shkencore: DOKTOR

Përdorimi i Metodës Interferometrike SAR në Vlerësimin e Uljeve të Objekteve Inxhinierike. Shembull Zbatimi për Qytetin e Tiranës

Mbrojtur me datë 17.03.2016 para Jurisë: 1. Prof. Dr. Thoma KORINI Kryetar 2. Akademik Prof. Dr. Neki FRASHËRI anëtar 3. Akademik Prof. Dr. Salvatore BUSHATI anëtar (oponent) 4. Prof. Dr. Vasil JORGJI anëtar 5. Prof. Asoc. Dr. Gëzim GJATA anëtar (oponent)

Tiranë, 2016

2 Spartak KUÇAJ

PARATHËNIE

Nëpërmjet këtij studimi kemi dashur të paraqesim një kontribut modest në fushën e evidentimit dhe parandalimit të fenomeneve të rrezikshme që lidhen me problemet e shfaqura në objektet e banimit. Duke qenë se një punim i kësaj natyre realizohet për herë të parë në vendin tonë dhe, për fushën tonë të interesit, vështrimi ynë nuk përqendrohet në objekte të veçanta, por është më gjithëpërfshirës.

Ky studim nuk do të realizohej pa mbështetjen dhe shkëmbimin e përvojës me një numër specialistësh dhe ekspertësh të fushave të ndryshme si në Fakultetin e Gjeologjisë dhe të Minierave, ashtu edhe jashtë tij. Falënderoj miqtë, kolegët dhe profesorët e mi, të cilët nuk përmenden specifikisht këtu, për mendimet dhe sugjerimet e tyre dashamirëse.

Mirënjohja ime shkon posaçërisht për:

- udhëheqësit e mi, Prof. Asoc. Dr. Skënder LIPO, Prof. Asoc. Dr. Myslim PASHAJ dhe Dr. Boris STRATI, të cilët më kanë inkurajuar, përkrahur, ndihmuar, mbështetur dhe udhëhequr pa u lodhur, qysh në hapat e para të ndërmarrjes së këtij studimi.

- profesorët e Departamentit të Inxhinierisë së Burimeve Minerare, të cilët me vërejtjet dhe sugjerimet, bisedat, konsultimet dhe përvojën e tyre kanë qenë dhe mbeten një mbështetje dhe inkurajim i madh për mua.

- kolegët italianë, duke filluar me Prof. Kiaradia, Rafaelen dhe Filomenën e të tjerë, ndihmesa e të cilëve ka qenë vendimtare për finalizimin e këtij punimi.

3 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Kjo fletë është lënë qëllimisht bosh

4 Spartak KUÇAJ

Dëshiroj t’ia dedikoj këtë punë familjes time, e cila më ka mbështetur gjatë gjithë kohës së punimit tim dhe më ka inkurajuar të vazhdoj studimet duke më demonstruar me jetën e tyre rëndësinë e punës së vështirë.

5 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

PËRMBAJTJA

PARATHËNIE ...... 3

PËRMBAJTJA ...... 6

INDEKSI I FIGURAVE ...... 9

INDEKSI I TABELAVE ...... 13

LISTA E SHKURTESAVE ...... 14

ABSTRAKT ...... 15

PJESA I - TË PËRGJITHSHME ...... 16

1. Shtrimi i problemit ...... 17

2. Qëllimi dhe objektivat ...... 18

2.1 Qëllimi ...... 18 2.2 Objektivat ...... 18

3. Organizimi i tezës ...... 19

KAPITULLI 1 - Të dhëna të përgjithshme për rajonin e Tiranës ...... 20

1.1 Ndërtimi gjeologjik ...... 21 1.1.1 Gjeomorfologjia ...... 21 1.1.2 Stratigrafia ...... 21 1.2 Kushtet hidrogjeologjike ...... 23 1.2.1 Veçoritë hidrologjike-hidrogjeologjike ...... 23 1.2.2 Kompleksi kuaternar ...... 24 1.2.3 Kompleksi mollasik ...... 24 1.3 Tektonika ...... 25 1.3.1 Rajonizimi gjeologo-inxhinierik i qytetit të Tiranës ...... 26 1.3.2 Vetitë fiziko-mekanike të truallit...... 26 1.3.3 Njësia kodrinore ...... 27 1.3.4 Vetitë elastike të trojeve ...... 27 1.3.5 Njësitë litologo-teknike (zonat gjeologo-inxhinierike) ...... 28 1.4 Demografia ...... 39

PËRFUNDIME ...... 40

PJESA II – BAZA TEORIKE ...... 41

6 Spartak KUÇAJ

KAPITULLI 2 - Telerilevimi SAR: Bazat teorike ...... 42

2.1 Hyrje ...... 43 2.1.1 Radari me hapje sintetike (SAR) ...... 43 2.1.2 Gjeometria e përftimit me shikim anash ...... 44 2.2 Chirp-i dhe ndërtimi i matricës së të dhënave bruto ...... 45 2.3 Rezolucioni i të dhënave SAR ...... 47 2.3.1 Rezolucioni në drejtimin range ...... 48 2.3.2 Rezolucioni në azimut ...... 50 2.4 Fokusimi dhe imazhet SLC ...... 53 2.4.1 Zhurma speckle ...... 54 2.4.2 Kontributi i fazës në përftimin e imazhit SAR ...... 56 2.4.3 Deformimet gjeometrike të një përftimi SAR ...... 57

KAPITULLI 3 - Interferometria SAR: Teori dhe përdorime ...... 59

3.1 Hyrje ...... 60 3.2 Faza interferometrike dhe burimet e zhurmës së fazës ...... 60 3.3 Koherenca interferometrike ...... 66 3.4 Përmbajtja e informacionit në fazën interferometrike ...... 68 3.4.2 Kontributi topografik në fazën interferometrike ...... 68 3.4.2 Vlerësimi i shkallës së deformimit të terrenit me anë të teknikave InSAR ...... 72 3.5 Përpunimi interferometrik ...... 74 3.5.1 Zgjedhja e imazheve SAR ...... 74 3.5.2 Zgjedhja e zonës së interesit dhe nxjerrja e parametrave ...... 75 3.5.3 Korregjistrimi i imazhit Slave mbi imazhin Master ...... 75 3.5.4 Filtrimi në bandat e zakonshme në drejtimin azimut dhe range ...... 77 3.5.5 Rikampionimi i imazhit Slave mbi imazhin Master ...... 77 3.5.6 Gjenerimi i interferogramës ...... 78 3.5.7 Heqja e fazës që lidhet me elipsin e referimit ...... 79 3.5.8 Vlerësimi i hartës së koherencës së interferogramës ...... 79 3.5.9 Zbërthimi i fazës interferometrike ...... 79 3.5.10 Simulimi fazës interferometrike topografike ...... 80 3.5.11 Gjenerimi i interferogramës diferenciale ...... 80 3.5.12 Nxjerrja e informacionit të kuotës topografike dhe Gjeokodifikimi ...... 80 3.5.13 Kthyesit e përhershëm ...... 81

7 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

3.6 Zinxhiri i përpunimit shumë kohor SPINUA ...... 83 3.7 Studim bibliografik ...... 85 3.7.1 Uljet në Xhakarta ...... 85 3.7.2 Uljet në Wieliczka ...... 85 3.7.3 Uljet në Emilia-Romagna ...... 88 3.7.4 Uljet në Gangwon-do, Kore e Jugut ...... 89 3.7.5 Uljet në Silezinë e Sipërme, Poloni ...... 91

PËRFUNDIME ...... 92

PJESA III - PJESA PRAKTIKE ...... 93

KAPITULLI 4 – Përpunimi i të dhënave ...... 94

4.1 Algoritmi SPINUA ...... 95

Përpunimi i të dhënave ERS...... 98

4.2 Satelitët ERS - 1 dhe 2 ...... 98 4.3 Faza e përpunimit...... 98 4.4 Lista e imazheve të përdorura ...... 99 4.5 Rezultatet e arritura ...... 101

Përpunimi i të dhënave ENVISAT/ASAR ...... 106

4.6 Karakteristikat e sensorit ENVISAT/ASAR ...... 106 4.7 Hapat e punës ...... 106 4.8 Lista e imazheve të përdorura ...... 107 4.9 Rezultatet e arritura ...... 109

Përpunimi i të dhënave COSMO-SkyMed ...... 113

4.10 Përshkrimi i karakteristikave të sistemit COSMO-SkyMed...... 113 4.11 Hapat e punës ...... 115 4.12 Lista e imazheve të përdorura ...... 116 4.13 Rezultatet e arritura ...... 118 4.13.1 Analiza e përgjithshme ...... 118

PËRFUNDIME ...... 130

REKOMANDIME ...... 132

BIBLIOGRAFIA ...... 132

8 Spartak KUÇAJ

INDEKSI I FIGURAVE

Figura 1.1. Ndërtimi gjeologjik i zonës ...... 22

Figura 1.2. Harta hidrogjeologjike e Tiranës...... 23

Figura 1.3. Harta tektonike e Shqipërisë ...... 25

Figura 2.1: Koeficienti i transmetimit të valëve në atmosferë...... 44

Figura 2.2: Skema e gjeometrisë tipike të përftimit me shikim anash e një sistemi SAR në mënyrën stripmap...... 45

Figura 2.3: Skema e llogaritjes së zhvendosjes Doppler për shkak të lëvizjes relative Tokë-satelit. .... 51

Figura 2.4: Pjesë e një imazhi SAR të përftuar nga sateliti CSK-Sat1 (zona Langnau)...... 55

Figura 2.5: Deformimet gjeometrike në imazhet radar: foreshortening, layover e shadow (Triani, 2006)...... 58

Figura 3.1: Gjeometria e përftimit interferometrik me anë të kalimeve të përsëritura të të njëjtit sensor mbi të njëjtën zonë...... 61

Figura 3.2: Faza interferometrike e përftuar nga një çift imazhesh COSMO-SkyMED (Langnau)...... 63

Figura 3.3: Faza interferometrike (pa ndikimin e sipërfaqes së rrafshët) e dy imazheve COSMO- SkyMED (Lombardia): ...... 65

Figura 3.4: Harta e koherencës ndërmjet dy imazheve COSMO-SkyMED (Lombardia): ...... 67

Figura 3.5: Gjeometria bazë e përftimit të imazheve SAR...... 69

Figura 3.6: Faza interferometrike para (a) dhe pas (b) kompensimit të fazës së sipërfaqes së sheshtë i një çifti imazhesh COSMO-SkyMED (Lombardia)...... 72

Figura 3.7: Funksioni i transferimit të kernelit kosinusi i ngritur (Cho et a., 2005)...... 78

Figura 3.8: Koherenca dhe gabimi i fazës për kernel të ndryshëm interpolimi (Cho et al., 2005)...... 78

Figura 3.9: Diagrama e zinxhirit SPINUA (Bovenga, 2005)...... 84

Figura 3.10: Sasia vjetore e ujit të nxjerrë nga nëntoka nga puset e regjistruara në Xhakarta (Sudibyo, 1999) ...... 85

Figura 3.11: Wieliczka...... 86

Figura 3.12: Paraqitja e zonave problematike:...... 87

Figura 3.13: Harta e shpejtësisë mesatare të tokës e marrë duke zbatuar teknikën DInSAR SBAS. Periudha kohore e mbulimit është nga 1992 deri më 2000...... 89

9 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 3.14: Harta e vendndodhjes së zonës së studimit, e marrë nga një imazh ETM Landsat të datës 7 korrik 2001. Katrori i zi në imazh pasqyron fushën e studimit...... 90

Figura 4.1: Diagrama e teknikës SPINUA...... 96

Figura 4.2: Paraqitja e një harte të prodhuar nga SPINUA me praninë e pikave në lëvizje përgjatë rrugës në rrethinat e Barriterit, Itali. Zhvendosjet kanë ndodhur si pasojë e paqëndrueshmërisë së skarpatës, siç raportohet nga matjet e kryera në kuadër të projektit IFFI...... 97

Figura 4.3: Fazat kryesore të përpunimit i të dhënave SAR për zonën e studimit...... 98

Figura 4.4: Shtrirja gjeografike e zonës së përpunuar...... 102

Figura 4.5: Zona e mbulimit dhe mbivendosja relative e imazheve që përbëjnë grupin e të dhënave ERS...... 102

Figura 4.6: Harta e shpejtësive mesatare të KQ të vlerësuara për të gjithë periudhën e monitorimit (gati 8 vite). Harta ka një shtrirje prej 91 km × 101 km. Ngjyra e KQ tregon vlerën e shpejtësisë mesatare e kodifikuar sipas shkallës së ngjyrave që tregohet në cepin e majtë lart të figurës...... 103

Figura 4.7: Harta e shpejtësive mesatare e KQ të vlerësuara për të gjithë periudhën e monitorimit (gati 8 vite) të zonës së studimit. Ngjyra e KQ tregon vlerën e shpejtësive mesatare e kodifikuar sipas shkallës së ngjyrave që tregohet në cepin e djathtë poshtë të figurës...... 104

Figura 4.8: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ pothuajse i palëvizshëm. Zhvendosja është matur në milimetra në boshtin e ordinatave, ndërsa në boshtin e abshisave paraqiten datat e përftimit të imazheve ERS të përpunuara. Koherenca për një periudhë të gjatë e KQ është 0.99 (parametri Coh)...... 104

Figura 4.9: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ pothuajse i palëvizshëm. Zhvendosja është matur në milimetra në boshtin e ordinatave, ndërsa në boshtin e abshisave paraqiten datat e përftimit të imazheve ERS të përpunuara. Koherenca për një periudhë të gjatë e KQ është 0.97 (parametri Coh)...... 105

Figura 4.10: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ me shpejtësi mesatare pothuajse zero, por me një lëvizje prej disa milimetrash në periudhën 1997÷2000...... 105

Figura 4.11: Hapat kryesore të përpunimit të të dhënave ASAR në zonën e studimit...... 106

Figura 4.12: Shtrija gjeografike e zonës së studimit...... 109

Figura 4.13: Mbulimi dhe mbivendosja relative e imazheve që formojnë të dhënat ASAR. Siç u tha më lart, imazhi i datës 5 Nëntor 2004 u eliminua nga përpunimi, sepse paraqiste një mbivendosje të vogël me imazhet e tjera të të dhënave...... 110

Figura 4.14: Harta e shpejtësive mesatare të KQ të vlerësuara për të gjithë periudhën e monitorimit (rreth 7.5 vite). Harta ka një shtrirje prej rreth 93 km × 105 km. Ngjyra e KQ paraqet vlerën e shpejtësisë mesatare e kodifikuar sipas shkallës së ngjyrave që jepet në cepin e majtë lart...... 111

Figura 4.15: Në figurë paraqitet shembulli i një KQ pothuajse të pa lëvizur. Zhvendosja jepet në milimetra në ordinatë, ndërsa në boshtin e abshisave janë shënuar datat e përftimit të imazheve ERS të përpunuara. Koherenca e gjithë periudhës për KQ është 0.97 (parametri Coh)...... 111

Figura 4.16: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ me shpejtësi mesatare shumë të ulët. Zhvendosja jepet në milimetra në ordinatë, ndërsa në boshtin e abshisave janë shënuar datat e përftimit

10 Spartak KUÇAJ

të imazheve ERS të përpunuara. Vihet re prania e një jo lineariteti në tendencën e zhvendosjes së KQ të zgjedhur...... 112

Figura 4.17: Sistemi COSMO-SkyMed në konfigurimin nominal orbital...... 113

Figura 4.18: Imazhi COSMO-SkyMed Enhanced Spotlight i qytetit Massaciuccoli: zonat ujore dhe sipërfaqet e përmbytura shfaqen të errëta, ndërsa rrugët, qyteti dhe toka e zhveshur paraqiten më të qarta. Në fund të imazhit vihet re një reflektor, i cili paraqet një konfigurim dy ose trifaqesh, gjë që e bën atë një një sinjal shumë të fuqishëm në rikthim (në formë kryqi)...... 114

Figura 4.19: Fazat kryesore të përpunimit të të dhënave COSMO-SkyMed për zonën e studimit...... 115

Figura 4.20: Mbulimi dhe mbivendosja relative e imazheve që formojnë të dhënat COSMO-SkyMed...... 119

Figura 4.21: Mbulimi në sipërfaqe i mesatares së imazheve amplitudë të SAR që formojnë të dhënat COSMO-SkyMed...... 119

Figura 4.22: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit është qendra e Tiranës...... 120

Figura 4.23: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit është aeroporti i Tiranës...... 121

Figura 4.24: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit përfshin disa liqene në veri të Tiranës...... 122

Figura 4.25: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit përfshin një pjesë të rrugës Tiranë-Durrës në veriperëndim të Tiranës...... 123

Figura 4.26: Harta e shpejtësive mesatare e KQ, e vlerësuar për të gjithë kohën e monitorimit (rreth tri vite)...... 124

Figura 4.27: Harta e shpejtësive mesatare e KQ, e vlerësuar për të gjithë kohën e monitorimit (rreth tri vite). Në hartë është paraqitur një zonë në verilindje të Tiranës, e cila dominohet nga objekte me paqëndrueshmëri të lartë...... 124

Figura 4.28: Zhvendosje të paraqitura në Babrru. Në pjesën e sipërme djathtas është paraqitur një shembull i zhvendosjes në kohë i një KQ; siç shihet zhvendosja nuk është lineare dhe ka një shpejtësi mesatare prej 7 mm/vit...... 125

Figura 4.29: Zhvendosje të paraqitura në Yzberish...... 125

Figura 4.30: Shembuj të zhvendosjeve në kohë që lidhen me uljet e evidentuara në Yzberish. Bien në sy lëvizje me një shpejtësi mesatare më të larta se 1 cm/vit dhe me një ligjshmëri jo lineare...... 126

Figura 4.31: Uljet e shfaqura në zonën e Laknasit...... 127

11 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.32: Shembuj të zhvendosjeve në kohë që lidhen me uljet e evidentuara në Laknas. Bien në sy lëvizje me një shpejtësi mesatare më të vogla ose të barabarta me 1 cm/vit...... 127

Figura 4.33: Ulje të evidentuara në zonën e Lundrës dhe një shembull i zhvendosjes jo lineare të njërit prej KQ në këtë zonë...... 128

Figura 4.34: Zhvendosje milimetrike jo lineare të strukturave në afërsi të aeroportit...... 128

Figura 4.35: Ulje të evidentuara në Gjokaj...... 129

Figura 4.36: Shembuj të zhvendosjeve milimetrike jo lineare në zonën e uljeve në Gjokaj...... 129

12 Spartak KUÇAJ

INDEKSI I TABELAVE

Tabela 4.1. - Lista e imazheve ERS të përdorura në këtë studim...... 99

Tabela 4.2. - Parametrat e përftimit të imazheve ERS të përdorura në këtë studim (pjesa 1)...... 100

Tabela 4.3. - Parametrat e përftimit të imazheve ERS të përdorura në këtë studim (pjesa 2)...... 100

Tabela 4.4. - Lista e imazheve ASAR të përpunuara. Përveç imazheve të listuar në këtë tabelë, ishte në dispozicion edhe imazhi i datës 4 Nëntor 2004, i cili u skualifikua për shkak të një mbivendosjeje të pjesshme me imazhet e tjera e që do të ndikonte shumë në shtrirjen e zonës së studimit...... 107

Tabela 4.5. - Parametrat e përftimit të imazheve ASAR të përdorura në këtë studim (pjesa 1)...... 108

Tabela 4.6. - Parametrat e përftimit të imazheve ASAR të përdorura në këtë studim (pjesa 2)...... 108

Tabela 4.7. - Lista e imazheve COSMO-SkyMed të përdorura në këtë studim (me ngjyrë të kuqe është shënuar data e imazhit të zgjedhur si Master: 26 qershor 2012)...... 116

Tabela 4.8. - Parametrat e përftimit të imazheve COSMO-SkyMed të përdorura në këtë studim (pjesa 1)...... 117

Tabela 4.9. - Parametrat e përftimit të imazheve COSMO-SkyMed të përdorura në këtë studim (pjesa 2)...... 117

13 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

LISTA E SHKURTESAVE

APS Atmospheric Phase Screen COSMO SkyMed COnstellation of small Satellites for the Mediterranean basin Observation DEM Digital Elevation Model DFT Discrete Fourier Transform DInSAR Differential SAR Interferometry ENVISAT/ASAR ENVIronmental SATellite/Advanced Synthetic Aperture Radar ERS-1/-2 European Remote Sensing Mission 1 and 2 GPS Global Positioning System InSAR Interferometric Synthetic Aperture Radar INSTAT Instituti i Statistikave KQ Kthyesit të Qëndrueshëm LOS Line Of Sight LOS Line Of Sight MTI Multi Temporal Interferometry PRF Pulse Repetition Frequency PS Persistent Scatterer PSC Persistent Scatterer Candidates PS-InSAR Persistent Scatterers Interferometric SAR technique Radar Radio detection and ranging RAR Real Aperture Radar RCS Radar Cross Section SAR Synthetic Aperture Radar SLAR Side-Looking Airborne Radar SLC Single Look Complex SNR Signal to Noise Ratio SPINUA Stable Point INterferometry over Unurbanised Areas

14 Spartak KUÇAJ

ABSTRAKT

Ndryshimi i sistemit në fillimin e viteve ’90 u shoqërua, përveç të tjerave, edhe me një rikonceptim të funksionit, për të cilin ishin ndërtuar, të objekteve të banimit. Katet e para, më gjerësisht, dhe jo vetëm, ndryshuan qëllimin fillestar të tyre, banimin, dhe u përshtatën, në rastin më të mirë, në objekte shërbimi; lokale, në të shumtën e rasteve. Ky ndryshim, fatkeqësisht, u shoqërua me ndërhyrje në konstruksionin e këtyre banesave brenda hapësirave personale. Duke qenë se shumica e banesave të ndërtuara para viteve ’90 janë ndërtuar vetëm me tulla, pa kolona mbajtëse, një ndërhyrje e tillë u pasua me dëmtimin e tyre. Ndonëse shpejtësia e uljeve të tyre nuk është e madhe në njësinë e kohës rezultantja e saj për një periudhë kohore të gjatë në disa raste është shoqëruar me dëmtime serioze.

Dëmtime të objekteve të banimit e atyre industriale dhe minerare kanë ndodhur edhe si pasojë ndërtimit të tyre në zonat e shfrytëzuara minerare. Në këtë rast dëmi është më i madh dhe më i shpejtë edhe si pasojë e hapësirave minerare, tashmë të lëna në mëshirën e fatit në shumicën e rasteve.

Qyteti i Tiranës është më i rrezikuari krahasuar me qytetet e tjera, kjo në kuadrin e lëvizjeve të mëdha demografike dhe orientimit të ekonomisë nga sektori i ndërtimit. Kjo edhe për faktin se tashmë objektet e banimit dhe ato të shërbimeve të ndërtuara pas viteve ’90 janë shumë më të larta dhe më të mëdha në sipërfaqe sesa ato ekzistueset. Ndërtimi i këtyre ndërtesave në një zonë të tillë si dhe në zona, të cilat sipas studimeve gjeologjike, janë të paqëndrueshme dhe të papërshtatshme për ndërtime shumëkatëshe e bën edhe më të domosdoshëm një studim të tillë. Shqyrtimi me seriozitet i këtij problemi do të bëjë të mundur evidentimin e zonave apo ndërtimeve të rrezikuara dhe parandalimin rrezikut që e shoqëron këtë fenomen.

Teknikat e serive shumë kohore InSAR janë ndërtuar për të vlerësuar karakteristikat kohore të deformimit të sipërfaqes duke kombinuar informacionin e shumë imazheve SAR të përftuara në kohë të ndryshme. Në shumë raste, këto teknika na ndihmojnë të matim sinjalet e deformuara në zona ku me teknikën e zakonshme InSAR nuk është e mundur dhe gjithashtu të minimizojmë gabimin që lidhet me matjet e deformuara. Ndërmjet këtyre metodave, metoda e Kthyesve të Qëndrueshëm (KQ) punon duke identifikuar elementet e rezolucionit në tokë që dominohen nga një kthyes i vetëm. Një kthyes i qëndrueshëm paraqet një dekorrelacion të vogël të bazës dhe kohës për shkak të qëndrueshmërisë së tij, mekanizmi i kthyesit pikë. Në zonat urbane, ndërtesat dhe strukturat e tjera të ndërtuara nga njeriu shpesh veprojnë si KQ për shkak të sjelljes kthyese të cepave si reflektor dhe reflektimit të lartë radar. Prandaj, teknikat PS-InSAR të bazuara në amplitudë kanë rezultuar të jenë shumë efektive në zonat urbane. Në terrenet natyrore, mungesa e strukturave të shndritshme të ndërtuara nga njeriu e bën vlerësimin e deformimit duke përdorur teknikat PS-InSAR një sfidë më vete. Pengesa kryesore ndeshet në hapin e zbërthimit të fazës, ku zgjidhjet varen drejtpërdrejt në densitetin e rrjetit të pikave PS.

Fjalë kyçe: InSAR, PS-InSAR, radar, MTI, lëvizjet e sipërfaqes, zhvendosjet e terrenit.

15 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

PJESA I - TË PËRGJITHSHME

16 Spartak KUÇAJ

1. Shtrimi i problemit

Qëndrueshmëria e objekteve të banimit ka qenë dhe është një sfidë e madhe për arkitektët, projektuesit, ndërtuesit dhe konstruktorët. Kjo paqëndrueshmëri lidhet me të dy shkaktarët përgjegjës si ato natyrorë, ashtu edhe ato njerëzorë.

Fenomenet natyrore që ndikojnë në qëndrueshmërinë e objekteve të banimit mund ti ndajmë në dy grupe: në fenomene me dinamikë të avashtë dhe në ato me dinamikë të shpejtë. Në grupin e parë përfshihen rrëshqitjet, zhytjet dhe mbihipjet, ndërsa grupi i dytë përfaqësohet më së miri nga tërmetet. Duke qenë se tërmetet kanë një dinamikë shumë të shpejtë dhe është e pamundur të ndiqet një dinamikë e tyre, në këtë punim jemi përqendruar në grupin e parë të fenomeneve natyrore.

Fenomenet e shfaqura nga aktiviteti njerëzor mund ti ndajmë në dy grupe: në fenomene që lidhen kryesisht me prishjen e ekuilibrave natyrorë të terrenit, si dhe në fenomene që lidhen me prishjen e ekuilibrave fizikë të ndërtimeve. Në grupin e parë përfshihen të gjitha punimet nëntokësore dhe ato sipërfaqësorë që kryhen në afërsi ose direkt nën zonën e interesit, ndërsa në grupin e dytë hyjnë të gjitha ndërhyrjet e kryera në strukturën e objekteve ekzistuese.

Dhe, pikërisht, këto të fundit u bënë shkas i këtij punimi. Siç dihet, objektet ekzistuese të banimit dhe më konkretisht bodrumet dhe katet e para të tyre në shumicën e rasteve ndryshuan qëllimin përfundimtar të tyre. Ato u përshtaten në ambiente biznesi, gjë e cila u shoqërua me ndërhyrje në strukturën e ndërtimit. Kjo gjë ka sjellë, diku më shumë e diku më pak, një prishje të ekuilibrit fizik të ndërtesave. Këto lëvizje kanë qenë të madhësive të ndryshme, vlera këto që lidhen në mënyrë të drejtpërdrejtë më shkallën e ndërhyrjes si dhe me qëndrueshmërinë e strukturës. Për këtë arsye janë evidentuar lëvizje deri në rendin e disa centimetrave.

Një problematikë tjetër që solli nevojën e këtij punimi janë edhe ndërtimet e pas viteve ’90. Kjo gjë lidhet me disa faktorë, por më kryesorët janë cilësia e ndërtimeve dhe mosnjohja e mirë e trojeve të ndërtimit (mungesa e një studimi të mirëfilltë gjeologjik). Duke qenë se kërkesat për banesa u rritën në mënyrë të shpejtë dhe tregu ishte i siguruar, ndërtuesit në heshtje, në rastin më të mirë, i neglizhuan kriteret teknike të ndërtimit. Gjatë ndërtimit të objekteve u anashkaluan kushtet teknike duke mos ruajtur kohën e duhur për ndërtim, po ashtu nuk u ruajt edhe lartësia e kateve të pranueshme për zonën e ndërtimit. Duke qenë se mungonte studimi gjeologjik dhe jo vetëm, nuk u mor parasysh ngarkesa e lejuar në këto zona. Si rrjedhojë, këto dy faktorë u bënë shkak edhe për një cilësi të dobët të ndërtimeve si dhe shfaqjen e problemeve të dukshme dhe të padukshme në këto ndërtime.

Për arsyet që u thanë më sipër dhe duke qenë se një studim i tillë nuk është kryer asnjëherë në vendin tonë lindi nevoja e një vlerësimi të tillë. Duke qenë se metodat tradicionale nuk japin një vlerësim të plotë për sipërfaqe të mëdha si dhe duke qenë se përdorimi i tyre ka një kosto të madhe, u mendua që të përdoren metoda më të avancuara. Këto metoda lidhen me ekzistencën e një arkivi të imazheve satelitore, gjë e cila bën të mundur shfrytëzimin e tyre në kohë të ndryshme dhe për sipërfaqe të mëdha.

17 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Duke qenë se një studim i tillë jep një tendencë të lëvizjeve të objekteve të banimit (sigurisht që flitet për ato objekte që kanë) në kohë (Prati et al., 1992), bëhet i mundur evidentimi dhe përcaktimi i saktë i zonave dhe objekteve të rrezikuara. Gjithashtu, në fund, jepen edhe hartat e zhvendosjeve për të gjitha objektet.

Matjet e deformimit të sipërfaqes janë kritike për studim. Matjet gjeodezike japin informacion të paçmueshëm, dhe, gjithashtu, luajnë një rol të rëndësishëm në monitorimin e rrëshqitjeve aktive duke siguruar një informacion të rëndësishëm në kinetikën e tyre. Rrjetet e sistemeve globale të pozicionimit (GPS) dhe interferometria e radarit me hapje sintetike (SAR) janë dy teknikat më të njohura që përdoren për matjen e deformimit të sipërfaqes. InSAR-i ka një përparësi unike në aftësinë e tij për matur deformimet në një saktësi prej disa centimetrash për një zonë shumë të madhe (disa qindra kilometra). Megjithatë, pothuajse çdo interferogramë përfshin zona të gjëra ku sinjalet nuk korrelojnë për shkak të gjeometrisë së imazhit, bimësisë ose ndryshimeve të cilësisë reflektuese të sipërfaqes dhe ku nuk ka mundësi të kryhen matje të besueshme. Për më tepër, matjet e deformimit me anë të një interferograme ndikohen nga luhatjet e vetive atmosferike. Kthyesit e përhershëm (PS) i përkasin një familjeje të teknikave shumë kohore SAR, të cilat merren me problemet e dekorrelacionit dhe të atmosferës të InSAR- it tradicional.

Në fillim, teknikat PS-InSAR u ndërtuan të identifikonin kthyesit shumë të shndritshëm, vetitë reflektuese të të cilëve ndryshonin shumë pak në kohë dhe në gjeometrinë e shikimit. Teknika të tilla punojnë mirë në zonat urbane, ku strukturat e ndërtuara nga njeriu sillen si cepa të fuqishëm reflektues, por ato nuk japin rezultate të kënaqshme në terrenet e mbuluara me bimësi.

2. Qëllimi dhe objektivat

2.1 Qëllimi

Qëllimi i parë i këtij studimi është evidentimi i pranisë së uljeve në objektet dhe blloqet e ndërtimit, shkaqet, ndikimi dhe rreziku që shfaqet nga këto ulje.

Qëllimi i dytë i këtij studimi lidhet me ndërgjegjësimin e organeve përkatëse lokale dhe qendrore për rëndësinë e këtij studimi në lidhje me parandalimin fatkeqësive të mundshme që rrjedhin nga evidentimi i objekteve dhe zonave problematike.

2.2 Objektivat

Për të arritur këto qëllime, objektivat, gjatë realizimit të këtij punimi, kanë qenë:

 Përdorimi i një arkivi imazhesh për një periudhë prej 22 vitesh (1992-2014);

 Ruajtja e rezultateve;

 Përpunimi i rezultateve;

18 Spartak KUÇAJ

 Ndërtimi i hartave të zhvendosjeve për të gjitha objektet.

3. Organizimi i tezës Ky punim është konceptuar të paraqitet në tri pjesë kryesore të cilat janë: Pjesa e përgjithshme, Pjesa teorike dhe Pjesa praktike.

Në Pjesën e përgjithshme janë paraqitur shtrimi i problemit, qëllimi, objektivat dhe të përgjithshme mbi rajonin e Tiranës (zonës tonë të studimit).

Në Pjesën teorike janë dhënë bazat teorike të telerilevimit SAR dhe interferometrisë SAR, si dhe është paraqitur një studim bibliografik me anën e disa zbatimeve praktike të kësaj metode ne vende të ndryshme të botës.

Në Pjesën praktike është paraqitur algoritmi i përdorur për të përpunuar imazhet satelitore. Janë dhënë tre llojet sensorëve dhe të imazheve të përdorura për këtë punim, ERS-1/-2, ENVISAT/ASAR dhe COSMO SkyMed.

Në fund jepen edhe përfundimet dhe rekomandimet.

19 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

KAPITULLI 1 - Të dhëna të përgjithshme për rajonin e Tiranës

20 Spartak KUÇAJ

1.1 Ndërtimi gjeologjik

Zona e studimit lokalizohet në qytetin e Tiranës, i cili ndodhet në pjesën juglindore të Sinklinalit të Tiranës.

Sinklinali i Tiranës bën pjesë në Ultësirën Pranadriatike, ai ndodhet në lindje të saj. Ai përbën një element struktural me gjatësi për rreth 60 km në drejtimin VP-JL, midis ballit të strukturave të Albanideve dhe linjës së formuar nga antiklinali i Paprit dhe monoklinali i Prezës.

Marrëdhëniet e sinklinalit të Tiranës me strukturat përreth janë tektonike. Tektonika që ndan sinklinalin e Tiranës me strukturën e Dajtit shtrihet në rrëzë të vargut Krujë-Dajt dhe ka rënie lindore. Thyerja që ndan sinklinalin e Tiranës nga monoklinali i Prezës është një thyerje kundërhypse dhe si e tillë ka bërë që sinklinali i Tiranës të ketë një asimetri të theksuar perëndimore.

1.1.1 Gjeomorfologjia

Nga pikëpamja gjeomorfologjike, qyteti i Tiranës ndodhet në një rrafshinë me rënie të lehtë në drejtim të veri-perëndimit, e cila është formuar nga mbushja me depozitime aluviale e strukturës sinklinale në fund të Neogjenit dhe fillim të Pleistocenit.

Forma e rrafshinës është e kushtëzuar nga forma e zgjatur e strukturës ku kanë formuar rrjedhjet e tyre lumenjtë që përshkojnë qytetin e Tiranës: Lumi i Tiranës dhe ai i Lanës. Duke gjykuar nga trashësia e depozitimeve kuaternare dhe mënyra e vendosjes së tyre në këtë territor rezulton se gjatë kuaternarit kanë mbizotëruar lëvizjet ulëse. Më vonë si rezultat i ngritjes së krahut lindor të Sinklinalit Tiranë-Ishëm ka ndodhur një rritje e procesit të erozionit gjë që vihet re me thellimin e shtretërve të lumenjve dhe trashësinë e vogël të zhavorreve në shtrat.

Zona e interesit ndodhet në kufirin midis njësisë fushore dhe njësisë kodrinore të qytetit të Tiranës.

1.1.2 Stratigrafia

Pjesa e depozitimeve që paraqesin interes përbëhet nga shkëmbinjtë rrënjësorë, të përfaqësuar nga depozitimet Miocenit të Sipërm (Tortonian-Messinianit) dhe depozitimet e Kuaternarit, të përfaqësuar nga depozitimet aluviale.

3 Mioceni i Sipërm (N1 ) Në depresionin e Tiranë-Ishmit takohen depozitimet e Miocenit të Sipërm të pandara. Nga ana litologjike depozitimet e këtij nënseksioni përfaqësohen nga alternime të njëpasnjëshme midis pakove të trasha ranore dhe atyre argjilo-alevrolitore. Ranoret paraqiten në trajtë pakosh të trasha 4 ÷ 5 m deri 15 ÷ 20 m. Janë më ngjyrë gri të errët deri kafe e çelur, kokërrmëdhenj deri kokërr mesëm të çimentuar dobët.

Argjilat formojnë paketa me trashësi 2 ÷ 3 m deri 6 ÷ 7 m dhe përgjithësisht janë alevritike. Kanë ngjyre gri hiri deri jeshile të hapur, herë-herë me ndërtim guaskor.

21 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Kuaternari Këto depozitime janë shumë të zhvilluara në Depresionin e Tiranës dhe formojnë një mbulesë gati horizontale me trashësi nga 20 deri ne 100 m, trashësi, e cila rritet shumë duke shkuar në drejtim të veri-perëndimit. Depozitimet përfaqësohen në pjesën më të madhe të tyre nga depozitimet e tarracave aluviale të lumenjve Tirana, Lana, Erzeni dhe degëve të tyre. Nga pikëpamja litologjike janë suargjila, surëra, rëra, zhavorre dhe rrallë argjila.

Figura 1.1. Ndërtimi gjeologjik i zonës Depozitimet deluviale shfaqen në zonat kodrinore që rrethojnë fushën. Kufijtë midis tyre nuk janë të qartë dhe kalimet nga njëri tip tek tjetri dallohen me shumë vështirësi. Trashësia e tyre është e vogël nga 1 deri në 5 m, por që arrin deri në 15 m në zona të veçanta (Liqeni Artificial i Tiranës). Litologjikisht ata janë të ndryshueshëm në funksion të formacionit bazë. Në këto depozitime vërehen fenomene të bymim-tkurrjes dhe fenomene gjeodinamike si rrëshqitje etj.

Depozitimet e dobëta përfaqësohen nga lentet lymore, veçanërisht në disa zona të tarracave të para të lumenjve Tirana dhe Lana pozicioni i të cilave është vështirë për t’u përcaktuar.

Depozitimet antropogjenë të lidhur me veprimtarinë njerëzore përfaqësojnë një gamë të gjerë dherash nga mbetjet e industrisë së ndërtimit deri tek mbetjet urbane. Këto depozitime janë të papërshtatshme nga ana gjeoteknike dhe nuk mund të shërbejnë si bazament për industrinë e ndërtimit.

22 Spartak KUÇAJ

1.2 Kushtet hidrogjeologjike

Në sinklinalin e Tiranës, i favorizuar edhe nga morfologjia, takohet edhe një rrjet i zhvilluar hidrografik i përfaqësuar nga Lumi i Tiranës, Lumi i Lanës dhe Lumi i Tërkuzës. Vlen të theksohet se këta lumenj kanë luajtur rolin kryesor në mbushjen e fushës së Tiranës me sedimente të reja. Këto sedimente sot takohen në tarracat që shoqërojnë luginat e lumenjve të përmendur më sipër.

1.2.1 Veçoritë hidrologjike-hidrogjeologjike

Qyteti i Tiranës përshkohet nga dy lumenj, njëri mban emrin e vetë qytetit dhe tjetri është Lumi i Lanës.

Figura 1.2. Harta hidrogjeologjike e Tiranës

Lumi i Tiranës përfaqëson arterien kryesore hidrografike të qytetit dhe të zonës së Tiranës. Ky lum pret masivin gëlqeror të Dajtit duke formuar kështu një luginë në formë V në zonën e Tujanit, e cila më poshtë kalon në një formë trapezoidale.

Lumi i Lanës është më i ri në moshë dhe e ka burimin në zonën e Lanabregasit që gjendet në rrëzën e masivit gëlqeror të Dajtit. Lugina është në formë V në pjesën e sipërme, ndërsa në brendësi të qytetit një pjesë e mirë është e sistemuar. Në fillimet e tij ky lum ishte një degë e Lumit të Tiranës, por që më vonë u nda si një lum më vete si rezultat i veprimtarisë së lartë erozive.

Duke analizuar të dhënat gjeomorfologjike kuptohet që në të kaluarën lumi i Tiranës derdhej në Lumin Erzen në afërsi të Urës së Beshirit. Zhvendosja e tij në veri-perëndim, në rrjedhjen e sotme është shkaktuar nga lëvizjet neotektonike.

23 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Fusha e Tiranës përbën pjesën jugore të pellgut ujëmbajtës subartezian Tiranë-Ishëm i mbushur me depozitime kuaternare aluviale, eluviale e deluviale me potencë nga disa metra në lindje deri në mbi 40 m në perëndim dhe jug-perëndim të fushës.

Horizonti i ujërave freatike lidhet me konglomeratet me çimentim të dobët të tarracave të mbizallishtores. Ujëmbajtja e këtij horizonti rritet nga lindja në perëndim. Në zonat e thellimeve erozionale këto ujëra freatike drenojnë në sipërfaqen e tokës në nivelin e tarracës së parë duke krijuar zona moçalore (Uzina Dinamo, ish-Shkolla e Partisë, Kombinati). Niveli maksimal arrihet në muajt Shkurt dhe Mars, ndërsa ai minimal në Shtator-Tetor me një amplitudë që luhatet nga 3 m në zonën qendrore deri në 5 m në zonat lindore dhe perëndimore. Zona me nivel më të thellë është zona lindore (Rrapi i Treshit, Kinostudio nën 10 m), zona me nivel më të cekët është zona qendrore e perëndimore (Yzberisht deri në Rrugën e Durrësit). Drejtimi i lëvizjes është nga lindja në perëndim ose paralel me rrjedhjen e Lumit të Tiranës.

Dallohen dy komplekse ujëmbajtës: kompleksi kuaternar dhe kompleksi mollasik.

1.2.2 Kompleksi kuaternar

Horizonti i ujërave freatike lidhet me zhavorret dhe konglomeratet me çimentim të dobët të tarracave të mbi zallishtores. Ujë mbajtja e këtij horizonti rritet nga lindja në perëndim. Në zonat e thellimeve erozionale këto ujëra freatike drenojnë në sipërfaqen e tokës në nivelin e tarracës së parë duke krijuar zona moçalore (Uzina Dinamo, Kombinati etj.). Niveli maksimal arrihet në muajt Shkurt dhe Mars, ndërsa ai minimal në Shtator-Tetor me një amplitudë që luhatet nga 3 m në zonën qendrore deri në 5 m në zonat lindore dhe perëndimore. Zona me nivel më të thellë është zona lindore (Rrapi i Treshit, Kinostudio nën 10 m), zona me nivel më të cekët është zona qendrore e perëndimore (Yzberisht deri në Rrugën e Durrësit). Drejtimi i lëvizjes është nga lindja në perëndim, ose paralel me rrjedhjen e Lumit të Tiranës.

1.2.3 Kompleksi mollasik

Ky kompleks është i përhapur në të gjithë pellgun ujëmbajtës Tiranë - Ishëm. Ai ndërton zonën kodrinore të qytetit të Tiranës, Kodrat e Saukut, Liqenit Artificial, Yzberishtit, Mëzez - Kashar, kodra e Domjes, kodrat e Bërxullit e në vazhdim ato të Prezës etj. Gjithashtu ky kompleks përhapet nën depozitimet kuaternare duke shërbyer si taban i këtyre depozitimeve. Ky kompleks përfaqësohet nga ndërthurja e ranoreve, argjilave dhe alevroliteve.

Ky kompleks ka përhapje në të gjithë zonën. Trashësia e këtyre formacioneve është e madhe, ajo arrin nga disa metra deri në qindra metra. Në këtë kompleks takohen disa shtresa ranore, të cilat paraqesin interes në pikëpamje hidrogjeologjike, për sasi relativisht të vogla të ujërave nëntokësore. Në përgjithësi kompleksi ujëmbajtës i ranorëve të Miocenit të Sipërm në zonën e Tiranës ka veti filtruese e ujëmbajtëse të vogla. Takohen disa shtresa ranore me trashësi nga 2 ÷ 3 m deri në 5 ÷ 10 m, rrallë herë më shumë. Prurja specifike luhatet nga 0.001 deri në 0.02 l/sek/m.

24 Spartak KUÇAJ

Ujërat nëntokësore të këtyre depozitimeve në përgjithësi kanë veti të mira fiziko-kimike. Ato janë pa ngjyrë, pa erë, pa shije. Treguesit e përbërjes kimike janë të mirë, ato përdoren kryesisht për ujë teknologjik dhe në disa shpime edhe për ujë të pijshëm. Në këto depozitime janë kryer disa shpime me thellësi nga 100 ÷ 150 m. Këto shpime kanë dhënë sasi të vogla uji deri në 0.1 ÷ 0.5 l/sek.

1.3 Tektonika

Gropa e Tiranës përfshihet në një strukturë regjionale thyerjesh inverse dhe mbihipjesh postpliocenike që përbën stilin tektonik të Albanideve të jashtme (Hyseni et al.,1985). Ajo formon një element strukturor të zgjatur që ndiqet për një distancë prej 60 km nga Elbasani deri në Kepin e Rodonit. Aksi i kësaj strukture zhytet në drejtim të veri-perëndimit.

Figura 1.3. Harta tektonike e Shqipërisë Në veri të Tiranës të dhënat ekzistuese tregojnë për një strukturë të gjerë sinklinale me ondulime të brendshme, të formuar nga një seri depozitimesh të Tortonian-Pliocenit në pjesën më të madhe të mbuluar nga depozitimet aluviale të Lumit Ishëm.

25 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Një thyerje regjionale e varrosur, me zhytje perëndimore pret krahun perëndimor të strukturës duke e kufizuar atë nga strukturat me vergjencë lindore (Antiklinali në veri të Kepit të Rodonit dhe Monoklinali i Prezës më në Jug).

Krahu lindor paraqet një kënd zhytje rreth 50° në bazë, i cili zvogëlohet gradualisht dhe herë- herë pritet nga balli i mbihipjes i Zonës Kruja.

Këndi i madh i zhytjes së krahut perëndimor të strukturës kushtëzohet nga struktura antiklinale e Papër-Roves me orientim VP-JL (H.GJ.R.P.S.SH, 1983), i cili më në veri ndiqet nga Monoklinali i Prezës.

Duke ballafaquar të dhënat e nëntokës me të dhënat e terrenit arrihet në përfundimin se nënshtresa Mz-Pg formon një sekuencë porcionesh me vergjencë perëndimore në ballin e zonës Kruja, të vulosura depozitimet neogjenike të gropës, ndërkohë që strukturat e vetë gropës lidhen me linjën me vergjencë lindore të atiklinalit të Paprit dhe monoklinalit të Prezës. Këto struktura interpretohen si “back-thrusts” duke pasur parasysh vergjencën dominuese të Albanideve.

1.3.1 Rajonizimi gjeologo-inxhinierik i qytetit të Tiranës

Kushtet gjeologo-inxhinierike të qytetit të Tiranës jepen në bazë të përgjithësimit të materialit të përftuar nga puna kërkimore, shkencore, projektuese e ndërtuese dhe vrojtimeve gjeologjike, rilevimeve, sondimeve gjeofizike, shpimeve e gërmimeve dhe punimeve hidrogjeologjike mbi bazën e së cilës u përpilua Harta Gjeologo-Inxhinierike në shkallën 1:10000 (Grup autorësh, 1985), e cila përbën bazën mbështetëse të Hartës së Mikrozonimit Sizmik për qëllim të planifikimit urbanistik, projektimit të ndërtimeve me masa antisizmike sipas llojit të truallit.

Kriteret e rajonizimit gjeologo-inxhinierik janë:

 kriteri morfologjik  trashësia e depozitimeve kuaternare  bazamenti (ranor ose argjio-alevrolitor)  vetitë fiziko-mekanike të shtresave

1.3.2 Vetitë fiziko-mekanike të truallit

Në bazë të rajonizimit gjeologo-inxhinierik të qytetit të Tiranës, depozitimet kuaternare ndahen në shtate zona me nënzonat përkatëse dhe në sheshe gjeologo-inxhinierike me shtresat që i përbëjnë.

Në njësinë fushore veçohen pesë zona gjeologo-inxhinierike:

Zona I - Zallishtorja e Lumit të Tiranës.

26 Spartak KUÇAJ

Zona II - Tarraca e parë e Lumit të Tiranës.

Zona III - Tarraca e parë e Lumit të Tiranës me mbulesë kënetore.

Zona IV - Tarraca e parë e Lumit të Lanës.

Zona V - Tarraca e dytë e Lumit të Tiranës.

1.3.3 Njësia kodrinore

Zona VI - Shkëmbinj rrënjësorë me ose pa mbulesë

Zona VII - Tarraca erozionalo-akumulative.

Shtresat më karakteristike që ndërtojnë zonat e lartpërmendura janë:

1. Suargjilat e verdha pa guriçka. 2. Suargjila të mesme kafe në të kuqërremtë pa guriçka. 3. Suargjila kafe në të kuqërremtë me 30÷40 % zaje zhavorri ranor. 4. Suargjila të verdha në të kaltër-lymore. 5. Zhavorre gëlqerorë të Lumit të Tiranës.

1.3.4 Vetitë elastike të trojeve

Qyteti i Tiranës ndahet në disa zona për sa i përket shpërndarjes së shpejtësive të valëve tërthore (Vs) për shtresën sipërfaqësore:

- Zona me shpejtësi të lartë (Vs=350÷400 m/s)

Përfshin kryesisht trojet kodrinore të përbëra prej ranoreve të prejardhur të Tortonianit me trashësi deri në 0.5 m. Sipas matjeve të shpejtësive në pikën etalon që korrespondon me këto lloj depozitimesh duhet theksuar se këta ranorë e kanë këtë shpejtësi karakteristike deri në thellësinë 2 m. Më poshtë rezulton një shtresë e ranorëve më të dobët me shpejtësi deri në 540 m/s dhe vetëm në thellësinë 5 m arrihet vlera 800 m/s karakteristike për ranoret e freskët.

- Zona me shpejtësi Vs = 300 m/s

Kap kryesisht depozitimet aluviale të tarracës së dytë të Lumit të Tiranës të përbëra prej argjilash të kuqe të forta. Një pjesë e tyre shtrihen edhe në zonën e Alliasit. Po këtu futen edhe aluvionet e sotme zhavorrore me mbushje zhuri dhe rëre, të cilat në rrjedhën e sipërme të Lumit të Tiranës arrijnë vlerat deri 350 m/s, kurse më poshtë luhaten nga 200 në 250 m/s.

- Zona me shpejtësi Vs = 250 m/s

27 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Kap në përgjithësi depozitimet aluviale të Kuaternarit të Vonshëm të përbërë prej argjilash, suargjilash dhe surërash me trashësi mbi 3 m të tarracës së parë të Lumit të Tiranës. Duhet theksuar se në rrjedhjen e poshtme të këtij lumi mbizotërojnë vlerat Vs = 200 m/s dhe më të ulëta, gjë që tregon se tarraca e parë e Lumit të Tiranës në pjesën e sipërme të saj është e ndikuar ose e transformuar direkt nga Lumi i Lanës.

Po në këtë zonë futen edhe depozitimet aluviale-deluviale të trojeve kodrinore me bazament ranor të kodrave të Babrrusë dhe Linzës.

- Zona me shpejtësi Vs = 200 m/s

Në këtë zonë futen depozitimet aluviale-deluviale të trojeve kodrinore me bazament alevrolitik të kodrave të Babrrusë, Linzës dhe Saukut.

Po këtu mund të futen edhe depozitimet kënetore në zonën e Alliasit, të cilat interferohen shumë nga suargjilat e kuqe të tarracës së dytë të Lumit të Tiranës.

- Zona me shpejtësi Vs = 150÷200 m/s

Paraqesin trojet më të dobëta të qytetit të Tiranës siç janë:

Depozitimet aluviale të Lumit të Lanës, të përbëra nga argjila e suargjila kafe me çarje me trashësi mbi 3 m;

Depozitimet deluviale me trashësi mbi 3 m në zonën e kodrave të Babrrusë dhe Saukut;

Depozitimet kënetore, argjilat lymore, surërat lymore me ngjyrë blu deri në gri të errët me trashësi deri në 3 m.

Po këtu mund të futen edhe zonat e mbushura me dhera artificiale në qytetin e Tiranës.

1.3.5 Njësitë litologo-teknike (zonat gjeologo-inxhinierike)

- Zona I: përhapet në zallishtoren e Lumit të Tiranës nga lindja në perëndim sipas rrjedhjes së sotme të lumit dhe karakterizohet nga prerja e mëposhtme:

0 m ÷ 17 m - zhavorre gëlqerorësh, 17 m - bazamenti ranor ose argjilo-alevrolitor,

Niveli i ujit nëntokësor lëviz nga 1 m deri në 2 m nën sipërfaqen e tokës,

a - Sheshi I1 : ndodhet në verilindje të qytetit (Rrapi i Treshit, Babrru)

Prerja: 0 m ÷ 5 m - zhavorre, 5 m - bazamenti ranor,

28 Spartak KUÇAJ

Niveli i ujit nëntokësor 0.6 m ÷ 0.8 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi I2 : Babrru

Prerja: 0 m ÷ 10 m - zhavorre, 10 m - bazamenti ranor,

Niveli i ujit nëntokësor 1 m ÷ 2 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi I1 : ndodhet në verilindje të qytetit (serat Allias)

Prerja: 0 m ÷ 5 m - zhavorre, 5 - bazamenti argjilo-alevrolitor,

Niveli i ujit nëntokësor më se 1 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi I2 : ndodhet në verilindje (Allias) dhe në veriperëndim (Instituti Bujqësor) të qytetit.

Prerja: 0 m ÷ 10 m - zhavorre, 10 m - bazamenti argjilo-alevrolitor,

Niveli i ujit nëntokësor 1 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi I3 : zë pjesën e sipërme të zallishtores (Babrru, Instituti Bujqësor, Kamëz).

Prerja: 0 m ÷ 20 m - zhavorre 20 m - bazamenti argjilo-alevrolitor

Niveli i ujit nëntokësor 1 m ÷ 2 m nën sipërfaqen e tokës.

- Zona II: Tarraca e parë e Lumit të Tiranës. Shtrihet në bregun e majtë të rrjedhjes së lumit (Zona industriale e qytetit) dhe ndahet në 8 sheshe.

Prerja e përgjithshme: suargjila të lehta deri në të mesme, zhavorre, bazamenti ranor ose argjilo- alevrolitor. Trashësia e depozitimeve kuaternare rritet në drejtim të ish-Kombinatit të Tekstileve deri në 40 m. Niveli i ujit nëntokësor lëviz nga 2 deri në 3 m.

a - Sheshi II1 : ndodhet në verilindje të qytetit në të 2 anët e lumit (ish-Uzina e tankeve, Rrapi i Treshit, Babrru).

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të lehta deri në mesme, 3 m ÷ 5 m - zhavorre gëlqerorësh, 5 m - bazamenti ranor.

29 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Niveli i ujit nëntokësor më pak se 2 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi II2 : Rrapi i Treshit, Babrru.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 5 m ÷ 10 m.

Prerja: 0 m ÷ 4 m - suargjila të lehta deri në të mesme me ndërthurje surërash, 4 m ÷ 8 m - zhavorre gëlqerorësh, 8 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 2 m ÷ 3 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi II3 : Antibiotiku, Yzberishti, Parku i autobusëve.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 10 m ÷ 20 m.

Prerja: 0 m ÷ 3.5 m - suargjila të lehta deri në të mesme, 3.5 m ÷ 12 m - zhavorre gëlqerorësh, 12 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 2 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi II1 : Babrru

Trashësia e depozitimeve kuaternare deri 5 m.

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të lehta, të mesme deri të rënda, 3 m ÷ 5 m - zhavorre gëlqerorësh ujëmbajtës, 5 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 2 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi II2 : Allias, Kombinati i mishit, Stacioni i Trenit, Instituti Bujqësor

Trashësia e depozitimeve kuaternare 5 m ÷ 10 m.

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të lehta, të mesme deri të rënda, 3 m ÷ 9.5 m - zhavorre gëlqerorësh ujëmbajtës, 9.5 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi II3 : Instituti Bujqësor, ish-Serat, Rruga e Durrësit, Yzberisht.

Trashësia e depozitimeve kuaternare deri 10 m ÷ 15 m.

30 Spartak KUÇAJ

Prerja: 0 m ÷ 5 m - suargjila të lehta, të mesme me ndërthurje surërash, 5 m ÷ 15 m - zhavorre gëlqerorësh ujëmbajtës, 15 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m ÷ 4 m nën sipërfaqen e tokës.

b Sheshi II4 : ish-Serat, Rruga e Durrësit, Kamëz.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 20 m ÷ 30 m.

Prerja: 0 m ÷ 4 m - suargjila të lehta, të mesme me ndërthurje të rralla surërash, 4 m ÷ 23 m - zhavorre gëlqerorësh ujëmbajtës, 23 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m ÷ 4 m nën sipërfaqen e tokës.

- Zona III: Me mbulesë kënetore përfshin: ish-Kombinatin e Tekstileve, ish-Fusha e Sportit, ish-Uzina Dinamo, ish-Uzina Dajti, ish-Stacioni i Trenit, ish-Qendra Sizmologjike, ish- Politeknikumi, ish-Fabrika e Çokollatave, ish-Shkolla e Partisë.

Prerja e Kombinatit të tekstilit: Suargjila plastike të mesme deri në të rënda, suargjila të rënda, kafe e çelët deri në verdhë me përzierje zhavorri ranorik, argjila të kaltra lymore, zhavorr i pastër gëlqerorësh ujëmbajtës. Niveli i ujit nëntokësor luhatet nga 2 deri në 8 m.

Prerja e ish-Stacionit të Trenit, ish-Uzinës Dajti, ish-Politeknikumit dhe ish-Shkollës së Partisë: suargjila të mesme, kafe pa cipa zhavorri; suargjila plastike të kaltra lymore; zhavorr gëlqerorësh; bazamenti argjilo-alevrolitor. Në verilindje të kësaj zone mungojnë suargjilat kafe dhe prerja vijon me lymet dhe zhavorret e pastër.

- Nënzona IIIa me bazament ranor

a - Sheshi III3 : Në veri të ish-Kombinatit të Tekstileve dhe ish-Kombinatit Ushqimor.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 10 ÷ 20 m.

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të mesme, plastike të buta, kafe në të kuqërremtë, 3 m ÷ 6 m - suargjila të rënda, kafe me përzierje zhavorri ranorik, 6 m ÷ 12 m - suargjila të kaltra lymore, 12 m ÷ 20 m - zhavorre të pastra ujëmbajtës, 23 m - bazamenti.

Niveli i ujit nëntokësor 2 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi III4 : ish-Kombinati Ushqimor.

31 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Trashësia e depozitimeve kuaternare 20 ÷ 30 m.

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të mesme, plastike të buta me ndërthurje argjilash të kaltra lymore, 3 m ÷ 6 m - suargjila të rënda, kafe me 30 ÷ 40 % përzierje zhavorri ranorik, 6 m ÷ 13 m - zhavorre gëlqerorësh ujëmbajtës, 13 m - bazamenti ranorik.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m ÷ 4 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi III5 : Në veri të ish-Kombinatit Ushqimor.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 30 m ÷ 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të mesme, plastike të buta, 3 m ÷ 5.5 m - suargjila të rënda, kafe me përzierje zhavorri ranorik, 5.5 m ÷ 13.5 m - argjila plastike, të kaltra lymore, 13.5 m ÷ 33 m - zhavorre gëlqerorësh të pastër ujëmbajtës, 33 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 4 m ÷ 5 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi III6 : Në veri të fushës së ish-Kombinatit Ushqimor.

Trashësia e depozitimeve kuaternare mbi 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 4 m - suargjila të mesme, plastike të buta, 4 m ÷ 7 m - suargjila të rënda, kafe me 30 ÷ 40 % përzierje zhavorri ranorik, 7 m ÷ 14 m - argjila plastike, të kaltra lymore, 14 m ÷ 43 m - zhavorre të pastër gëlqerorësh ujëmbajtës, 43 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor mbi 5 m nën sipërfaqen e tokës.

- Nënzona IIIb me bazament argjilo-alevrolitor

b - Sheshi III2 : ish-Serat Allias, ish-Uzina Dajti, ish-Stacioni i Trenit, ish-Politeknikumi deri tek ish-Shkolla e Partisë.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 5 m ÷ 10 m.

Prerja: 0 m ÷ 2 m - suargjila të mesme, kafe të kuqërremta, 2 m ÷ 5 m - argjila plastike të buta, të kaltra lymore, 5 m ÷ 9 m - zhavorre kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh ujëmbajtës, 9 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 1 m nën sipërfaqen e tokës.

32 Spartak KUÇAJ

b - Sheshi III3 : ish-Kombinati i Tekstileve, ish-Stacioni i Trenit.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 10 m ÷ 20 m.

Prerja: 0 m ÷ 2 m - suargjila të mesme, plastike të buta, kafe të kuqërremta, 2 m ÷ 10 m - suargjila kafe me 20 ÷ 30 % përzierje zhavorri ranorik, 10 m ÷ 18 m - argjila të rënda, të kaltra lymore, 18 m ÷ 20 m - zhavorre të pastër gëlqerorësh kokërrmesëm-kokërrmadh, ujëmbajtës, 20 m ÷ bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 1 m ÷ 2 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi III4 : Në qendër të ish-Kombinatit të Tekstileve.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 20 m ÷ 30 m.

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të mesme, plastike të buta, kafe, 3 m ÷ 6 m - suargjila të rënda, kafe e çelët me përzierje zhavorri, 6 m ÷ 16 m - argjila të kaltra lymore, 16 m ÷ 26 m - zhavorre gëlqerorësh, ujëmbajtës dhe rërë, 26 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor mbi 6 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi III5 : Në qendër të Ultësirës së ish-Kombinatit të Tekstileve.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 30 m ÷ 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 2.5 m - suargjila të mesme, plastike të buta, kafe, 2.5 m ÷ 5.5 m - suargjila kafe të mesme me përzierje zhavorri ranorik, 5.5 m ÷ 15 m - argjila të kaltra lymore, 15 m ÷ 33 m - zhavorre plus rërë, ujëmbajtës, 33 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 6 m ÷ 7 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi III6 : Në qendër së Ultësirës së ish-Kombinatit të Tekstileve.

Trashësia e depozitimeve kuaternare mbi 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 3.5 m - suargjila të mesme, plastike të buta, kafe. 3.5 m ÷ 6.5 m - suargjila të rënda me 20 ÷ 30 % përzierje zhavorri. 6.5 m ÷ 16.5 m - argjila të kaltra lymore. 16.5 m ÷ 41 m - zhavorre plus rërë, ujëmbajtës. 41 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

33 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Niveli i ujit nëntokësor mbi 6 m nën sipërfaqen e tokës.

- Zona IV: Tarraca e parë e Lumit Lana me shtrirje gjatë rrjedhjes së sotme të lumit me prerje të përgjithshme si më poshtë:

Mbushje - suargjila të lehta deri në të mesme me ndërthurje surërash, suargjila të lehta me 20 ÷ 30 % përzierje zhavorri ranorik, zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës; bazamenti ranor ose argjilo-alevrolitor. Thellësia e ujit nëntokësor luhatet nga 3 m deri në 9 m.

- Nënzona IVa me bazament ranor

a - Sheshi IV2 : Zona fushore e kodrave të Liqenit Artificial.

Trashësia e depozitimeve kuaternare deri në 10 m.

Prerja: 0 m ÷ 6 m - suargjila të lehta, të mesme, kafe me ndërthurje surërash, 6 m ÷ 8 m - suargjila të lehta me 10 ÷ 30 % përzierje zhavorri ranorik, 8 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 8 m ÷ 9 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi IV3 : Pranë ish-Laboratorit të Modelimeve Hidraulike.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 10 m ÷ 20 m.

Prerja: 0 m ÷ 5 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe me ndërthurje surërash. 5 m ÷ 7 m - suargjila të lehta me 10 ÷ 30 % përzierje zhavorri ranorik, 7 m ÷ 15 m - zhavor kokërrmesëm÷kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës, 15 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 8 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi IV4 : Tirana e Re, Stadiumi Dinamo, ish-Uzina Enver dhe ish-Parku i Autobusëve.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 20 m ÷ 30 m.

Prerja: 0 m ÷ 1 m - mbushje 1 m ÷ 4 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe. 4 m ÷ 10 m - suargjila të lehta me 20 ÷ 30 % përzierje zhavorri ranorik. 10 m ÷ 26 m - zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës. 26 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 6 m nën sipërfaqen e tokës.

34 Spartak KUÇAJ

a - Sheshi IV5 : Blloku Vasil Shanto, 21 Dhjetori, ish-Uzina Enver.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 30 m ÷ 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 5 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe, 5 m ÷ 8 m - suargjila kafe me 20 ÷ 30 % përzierje zhavorri ranorik, 8 m ÷ 33 m - zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh, ujëmbajtës me ndërthurje argjilash, 33 - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 6 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi IV6 : Blloku Vasil Shanto, 21 Dhjetori, ish-Uzina Enver.

Trashësia e depozitimeve kuaternare mbi 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 4.5 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe, 4.5 m ÷ 7.5 m - suargjila kafe me përzierje zhavorri, 7.5 m ÷ 42 m - zhavorr i pastër, ujëmbajtës me ndërthurje argjilash, 42 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m nën sipërfaqen e tokës.

- Nënzona IVb me bazament argjilo-alevrolitor

b - Sheshi IV2 : Lagjja Ali Demi, ish-Uzina Gjeologjike, ish-Poligrafiku.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 5 m ÷ 10 m.

Prerja: 0 m ÷ 1 m - mbushje, 1 m ÷ 6 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe të kuqërremta me ndërthurje surërash, 6 m ÷ 8.5 m - suargjila me përzierje zhavorri ranorik në masën 10 ÷ 30 %, 8.5 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi IV3 : Sheshi Ali Demi, ish-Blloku, Stadiumi Q. Stafa, Rektorati i UPT.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 10 m ÷ 20 m.

Prerja: 0 m ÷ 2 m - mbushje, 2 m ÷ 4 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe të kuqërremta me ndërthurje surërash, 4 m ÷ 6 m - suargjila të lehta kafe me përzierje zhavorri ranorik, 6 m ÷ 13 m - zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës,

35 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

13 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi IV4 : Pranë ish-Uzinës Enver, 21 Dhjetori, ish-Blloku Vasil Shanto, ish- Ekspozita Shqipëria Sot.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 20 m ÷ 30 m.

Prerja: 0 m ÷ 1 m - mbushje, 1 m ÷ 5 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe të kuqërremta me ndërthurje surërash, 5 m ÷ 12.5 m - suargjila të lehta, kafe me ndërthurje argjilash plastike dhe 20 - 30 % përzierje zhavorri ranorik, 12.5 m ÷ 25 m - zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës, 25 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi IV5 : Blloku Vasil Shanto, ish-Ekspozita Shqipëria Sot.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 30 m ÷ 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 1 m - mbushje, 1 m ÷ 4 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe të kuqërremta me ndërthurje surërash, 4 m ÷ 7 m - suargjila të lehta, kafe me ndërthurje brezash zhavorri e rëre, 7 m ÷ 32 m - zhavorr i pastër kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës me ndërthurje shtresash argjilore, 32 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi IV6 : Blloku Vasil Shanto, ish-Ndërmarrja Gjeofizike.

Trashësia e depozitimeve kuaternare mbi 40 m.

Prerja: 0 m ÷ 1.5 m - mbushje, 1.5 m ÷ 6 m - suargjila të lehta deri në të mesme, kafe të kuqërremta me ndërthurje surërash, 6 m ÷ 10 m - suargjila të lehta plastike, kafe me ndërthurje brezash zhavorri e rëre, 10 m ÷ 42 m - zhavorr i pastër kokërr mesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës me ndërthurje shtresash argjilore, 42 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

36 Spartak KUÇAJ

Niveli i ujit nëntokësor 3 m ÷ 4 m nën sipërfaqen e tokës.

Zona V: Rrapi Trishit, ish-Kinostudio, QSUT, Rr. Q. Stafa, Rr. Hoxha Tasim, Rr. Tefta Tashko, Sheshi Skënderbej, Pallati i Kulturës, Muzeu Historik, deri në ish-Kombinatin ushqimor. Prerja e përgjithshme është si më poshtë: mbushje - suargjila të lehta deri në të mesme, të kuqe me ndërthurje surërash, suargjila të mesme me përzierje zhavorri ranorik, zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës, bazament ranor (a) ose argjilo-alevrolitor (b). Thellësia e ujit nëntokësor luhatet nga 1 m deri në 8 m.

- Nënzona Va me bazament ranor

a - Sheshi V1 : VL e qytetit, Shishtufinë, Rrapi Trishit.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 5 m.

Prerja: 0 m ÷ 1.5 m - suargjila të mesme, të kuqe, 1.5 m ÷ 4.5 m - suargjila të mesme me përzierje zhavorri ranorik në masën 20 ÷ 30 %, 5 m bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor mbi 8 m nën sipërfaqen e tokës.

a -Sheshi V2 : ish-Kinostudio, pjesërisht Jugu i ish-Kombinatit ushqimor.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 5 m ÷ 10 m.

Prerja: 0 m ÷ 7 m - suargjila të mesme, të kuqe, 7 m ÷ 9 m - suargjila të mesme, kafe me ndërshtresa surëre dhe copa zhavorri, 9 m bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor mbi 7 m nën sipërfaqen e tokës.

a - Sheshi V3 : ish-Lagjja. nr.5, ish-Stabilimenti M. Duri, ish-Fusha e Aviacionit etj.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 10 m ÷ 20 m.

Prerja: 0 m ÷ 1.5 m - mbushje, 1.5 m ÷ 4 m - suargjila të mesme, të kuqe me ndërthurje surëre, 4 m ÷ 12 m - suargjila të mesme, kafe me përzierje zhavorri ranorik në masën 20 ÷ 30 %, 12 m ÷ 18 m - zhavorr i pastër kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, 18 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 1 m ÷ 5 m nën sipërfaqen e tokës.

37 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

a - Sheshi V3 : 21 Dhjetori, Fakulteti i Ndërtimit, Universiteti i Sporteve dhe në periferi të ish-Fushës së Aviacionit.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 20 m ÷ 30 m.

Prerja: 0 m ÷ 1 m - mbushje, 1 m ÷ 3.5 m - suargjila të mesme, të kuqe me ndërthurje surëre, 3.5 m ÷ 14 m - suargjila të mesme, kafe me përzierje zhavorri ranorik në masën 20 ÷ 30 %, 14 m ÷ 20 m - zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh, ujëmbajtës, 20 m - bazamenti ranor.

Niveli i ujit nëntokësor 1 m ÷ 7 m nën sipërfaqen e tokës.

- Nënzona Vb me bazament argjilo-alevrolitor.

b - Sheshi V2 : ish-Kinostudio, ish-Fabrika e Porcelanit, zona e Vorrit të Bamit, Medreseja, Blloku M. Peza.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 5 m ÷ 10 m.

Prerja: 0 m ÷ 3 m - suargjila të lehta deri në të mesme, të kuqe me ndërthurje surëre, 3 m ÷ 6 m - suargjila të mesme, kafe me përzierje zhavorri ranorik, 6 m ÷ 8.5 m - zhavorr i pastër kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, 8.5 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 3 m ÷ 7 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi V3 : QSUT, ish-Shkolla e Bashkuar, Rr. Q. Stafa, Pazari i Ri, Sheshi Skënderbej, Pallati i Kulturës deri në ish-Kombinatin Ushqimor.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 10 m ÷ 20 m.

Prerja: 0 m ÷ 1.5 m - mbushje, 1.5 m ÷ 3.5 m - suargjila të lehta deri në të mesme, të kuqe me ndërthurje surëre, 3.5 m ÷ 9 m - suargjila të mesme, kafe me përzierje zhavorri ranorik në masën 20 ÷ 30 %, 9 m ÷ 17.5 m - zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës, 17.5 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 1 m ÷ 7 m nën sipërfaqen e tokës.

b - Sheshi V4 : Banka e Shtetit, Ministritë, dhe Muzeu Historik.

Trashësia e depozitimeve kuaternare 20 m ÷ 30 m.

38 Spartak KUÇAJ

Prerja: 0 m ÷ 1.5 m - mbushje, 1.5 m ÷ 3.5 m - suargjila të lehta deri në të mesme, të kuqe me ndërthurje surëre, 3.5 m ÷ 12 m - suargjila të mesme, kafe me përzierje zhavorri ranorik, 12 m ÷ 22 m - zhavorr kokërrmesëm-kokërrmadh gëlqerorësh, ujëmbajtës, 22 m - bazamenti argjilo-alevrolitor.

Niveli i ujit nëntokësor 4 m nën sipërfaqen e tokës.

1.4 Demografia

Tirana është qyteti me prurjet më të mëdha demografike. Lëvizja e lirë dhe e pakontrolluar e popullsisë ka shkaktuar mbipopullimin e qytetit dhe të zonave periferike, rritjen e numrit të aktiviteteve prodhuese në fushën e industrisë dhe bujqësisë (figura 1.4). Të gjitha këto procese kanë ndikuar në mënyrë të drejtpërdrejtë në rritjen e kërkesave për strehim, gjë e cila është shoqëruar në mënyrë të pashmangshme me rritjen e numrit të ndërtimeve. Në vitin 2009, popullsia urbane e qytetit të Tiranës zyrtarisht është vlerësuar 650837 banorë, me një dendësi 586 banorë për km2, ndërsa numri i popullsisë së rrethit të Tiranës vlerësohet 800986 banorë (INSTAT 2015).

Figura 1.4. Etapat e shtrirjes urbane të Tiranës.

39 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

PËRFUNDIME

Si përfundim, në bazë të rajonizimit gjeologo-inxhinierik të qytetit të Tiranës depozitimet aluviale, që shtrihen kryesisht përgjatë tarracës së lumit të Lanës së bashku më ato deluviale kënetore, argjilat lymore, surërat lymore paraqesin trojet me qëndrueshmërinë më të ulët të qytetit të Tiranës.

Depozitimet e dobëta përfaqësohen nga llumrat (lentet lymore), veçanërisht në disa zona të tarracave të para të lumenjve Tirana dhe Lana, pozicioni i të cilave është vështirë për t’u përcaktuar, por një informacion mund të merret nga hartat e vjetra hidrogjeologjike dhe krahasimi i tyre me ato të sotmet.

Zonat përreth Liqenit Artificial, ku trashësia e depozitimeve deluviale (sipas Hartës Gjeologjike te Shqipërisë) shkon deri 15 m, në të cilat janë vërejtur fenomene të ndryshme gjeodinamike (rrëshqitje etj.) paraqesin rëndësi të veçantë studimi lidhur me rrezikshmërinë që ato paraqesin.

Të gjitha llojet e litologjive të sipërpërmendura janë njëkohësisht pjesë e mbulesës së depozitimeve të Kuaternarit.

Duke qenë se depozitimet antropogjenë të lidhura me veprimtarinë njerëzore nuk janë të përshtatshme nga ana gjeoteknike dhe nuk mund të shërbejnë si bazament për industrinë e ndërtimit duhet pasur parasysh klasifikimi i shesheve sipas njësive litologo-teknike (zonat b gjeologo-inxhinierike) ku trashësia e kësaj mbushje shkon deri 2m (psh. sheshi IV3 ).

40 Spartak KUÇAJ

PJESA II – BAZA TEORIKE

41 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

KAPITULLI 2 - Telerilevimi SAR: Bazat teorike

42 Spartak KUÇAJ

2.1 Hyrje

Telerilevimi ka pasur një zhvillim të madh në tridhjetëvjeçarin e fundit falë përdorimit të sensorëve aktivë, të cilët emetojnë impulse radar në zonën e valëve të shkurtra dhe regjistrojnë rrezatimin e rikthyer nga objektet në sipërfaqen e tokës. Një zhvillim i tillë u verifikua në mënyrë të veçantë me ardhjen e një klase të sistemeve radar që synonte në mënyrë specifike të ashtuquajturin imaging, të njohur ndryshe si SLAR (Side Looking Aperture Radar) dhe SAR (Synthetic Aperture Radar). Gjeometria e skanimit anash (side looking) e një radari të montuar në avion ose satelit garanton mungesën e ambiguitetit në drejtimin range për shkak të origjinës së burimit të sinjalit të reflektuar, i cili, në fakt, do të ekzistonte në rast se tufa radar do të drejtohej sipas nadirit. Rezolucioni përgjatë drejtimit të fluturimit, që njihet si azimut, përcaktohej, para përdorimit të SAR, duke përdorur antena shumë të gjata (Real Aperture Radar) dhe ka qenë kjo madhësi fizike e antenës një e metë. Rezolucioni në këtë drejtim ishte shumë i madh dhe përkeqësohej me rritjen e lartësisë së fluturimit, duke vepruar në frekuenca gjithnjë e me të larta.

Pikërisht për të përmirësuar rezolucionin në azimut, në vitin 1951, Carl Wiley (Curlander et al., 1991) i Korporatës Ajrore Goodyear zhvilloi idenë sipas së cilës një antenë me gjatësi artificiale mund të sintetizohet nga një antenë shumë më e shkurtër në lëvizje, duke kombinuar informacionin e më shumë impulseve mbërritëse në antenë. Sistemi SAR bazohet pikërisht mbi këtë princip dhe kjo është e mundur falë përdorimit të radarëve koherente, duke qenë se këto janë në gjendje të marrin nga valët radar si informacionin mbi madhësinë, ashtu edhe mbi fazën duke dhënë një rezolucion në azimut deri në tri herë më të lartë.

Sateliti i parë që transportoi në bordin e tij një sistem SAR ishte Seasat (banda L), në vitin 1978, dhe që nga ai moment shumë misione i janë dedikuar studimit të Tokës. Në këtë punim janë përdorur të dhëna SAR të përftuara nga ESA, EnviSat dhe nga satelitët COSMO-SkyMED, të cilët veprojnë në bandën X.

2.1.1 Radari me hapje sintetike (SAR)

Një sistem SAR punon në zonën e valëve të shkurtra të spektrit elektromagnetik, kryesisht në bandat L [gjatësia e valës = 23.5 cm], C [5.6 cm], X [3 cm] ose K [1 cm]. Në figurën 2.1 është paraqitur grafiku i koeficientit të transmetimit të valëve elektromagnetike në atmosferën tokësore. Vihet re, qartësisht, avantazhi i përdorimit të valëve të shkurtra krahasuar me zonën e dukshme: valët e shkurtra kanë gjatësi vale miliona herë më të mëdha se ato në zonën e dukshme, prandaj, në ndryshim nga drita arrijnë të penetrojnë mjegullën, retë dhe të tjera pengesa atmosferike duke na dhënë imazhe radar të Tokës si ditën ashtu edhe natën.

43 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 2.1: Koeficienti i transmetimit të valëve në atmosferë.

2.1.2 Gjeometria e përftimit me shikim anash

Antena radar me përmasa Lr La , e montuar në një satelit apo aeroplan, lëviz në lidhje me terrenin përgjatë drejtimit azimut, me shpejtësi Va dhe kuotë H. Drejtimi i shikimit në tokë (LOS: Line Of Sight) i antenës quhet distanca e pjerrët (slant range) dhe formon me pingulen e hequr mbi tokë një kënd θ, i cili quhet këndi i shikimit ose këndi nën nadir. Projeksioni në sipërfaqe i distancës së pjerrët njihet si drejtimi ground range (distanca në tokë).

Gjatë lëvizjes në orbitë, sensori transmeton impulse drejt tokës në drejtimin slant range (distancë e pjerrët) me një ritëm të përcaktuar nga PRF (Pulse Repetition Frequency), e më pas duke shfrytëzuar të njëjtën antenë me anë të së cilës transmeton, sensori regjistron sinjalet që vijnë nga çdo impuls, i rimodulon në banda bazë dhe i rikampionon në dy kanale për të gjeneruar një sinjal kompleks, i cili përfaqësohet nga të dhënat bruto (raw data).

Gjeometria më e thjeshtë e përftimit të një sistemi SAR ilustrohet në figurën 2.1. Tufa e valëve të shkurtra që transmetohet mbi Tokë është një formë konike me bazë eliptike, me hapje këndore ηa  λ La përgjatë drejtimit azimut dhe ηr  λ Lr përgjatë drejtimit range, ku λ përcakton gjatësinë e valës radar; R është lartësia e konit dhe është distanca mesatare ndërmjet sipërfaqes dhe sensorit, elipsi i bazës karakterizohet nga madhësia e dy akseve të tij Wa ηa R

Wr (ηr R cosθ) respektivisht në drejtimin azimut dhe range duke përcaktuar të ashtuquajturën gjurmën (footprint) e satelitit në tokë. Një mënyrë e tillë përftimi njihet si stripmap, e cila konsiston në përftimin e të dhënave në mënyrë të vazhdueshme përgjatë orbitës së pajisjes hapësinore, duke përftuar kështu shirita (strip) të gjatë të dhënash.

44 Spartak KUÇAJ

Figura 2.2: Skema e gjeometrisë tipike të përftimit me shikim anash e një sistemi SAR në mënyrën stripmap.

2.2 Chirp-i dhe ndërtimi i matricës së të dhënave bruto

Sinjali tipik SAR është një impuls i shkurtër elektromagnetik i modeluar linearisht në frekuencë, i njohur si chirp:

  μ 2  st  exp j2π f0t  t rect(t,τ p ) (2.1)   2  ku f0 është frekuenca e transmetimit, τp është kohëzgjatja e impulsit, BR  μτp është gjerësia e bandës dhe në fund μBR τp është shpejtësia e chirp-it dhe është ky parametër që merr parasysh shpejtësinë e modulimit.

Frekuenca, fs , e kampionimit të impulsit chirp është më e madhe se banda e sinjalit (për të shmangur fenomenin aliasing (mos identifikimi i frekuencës së sinjalit)) dhe përcakton kampionimin në range të imazhit përfundimtar. Për vlera të larta të të ashtuquajturës shkallë e ngjeshjes, BRτp , spektri i amplitudës së chirp-it i përafrohet një funksioni drejtkëndor, i gjatë

BR dhe me qendër në (Curlander et al., 1991).

45 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

I njëjti objekt në sipërfaqe goditet nga shumë impulse chirp e kjo bëhet me një frekuencë që tashmë është përcaktuar si PRF, kështu që sinjali total që godet një objekt të vetëm mund të përcaktohet si më poshtë:

 n  ptst   (2.2) n  PRF

Po të shënojmë me τ kohën që i duhet impulsit nga burimi i valës për të plotësuar itinerarin radar-objekt-radar, sinjali i regjistruar është ai i reflektuar nga sipërfaqja e tokës dhe është:

r(t) a p(t τ) (2.3) ku a është një faktor lokal konstant. Për më tepër, për shkak të lëvizjes së satelitit, mund të supozojmë se distanca radar-objekt vlen R(t τ) në momentin e gjenerimit të impulsit dhe  Rt në momentin regjistrimit të tij, kështu që koha rezulton të jetë:

   2RtRt Rt Rt   2Rt 2Rt (2.4)       c c cRt c  

 duke pasur parasysh që shpejtësia e dritës, c, është në çdo rast shumë më madhe se R . Duke zëvendësuar (2.4) tek (2.2) kemi:

 n  rtan st  2Rt c (2.5) n  PRF  ku an është faktori shumëzues që lidhet me impulsin n.

Ky barazim mund të riformulohet në funksion të dy koordinatave të reja të përkohshme:

n n fast_timet  , slow_time (2.6) PRF PRF

Koha e shpejtë1 (fast _time) ndjek ndryshimin e përkohshëm të një eko-je të vetme dhe i referohet gjithmonë impulsit që e ka gjeneruar; ndërsa koha e ngadaltë (sloë _time) ndjek

1 Gjatë lëvizjes së sensorit, është e mundur të regjistrohen, përgjatë drejtimit të lëvizjes, sinjalet e kthyera. Radari emeton një impuls me një ritëm të diktuar nga PRF, dhe fill pas kësaj (shkalla e kohës është “e shpejtë” në kuptimin përhapja diktohet nga shpejtësia e valës elektromagnetike, c) regjistron energjinë e rikthyer nga zona nën vrojtim në sipërfaqe. Shpesh llogaritet, në modelimin e funksionimit në azimut të SAR-it, i ashtuquajturi përafrimi stop-start: që është supozimi i qëndrimit i palëvizur i platformës gjatë kohës së nevojshme për të transmetuar e regjistruar impulsin, e që zhvendoset menjëherë në pozicionin tjetër pas një kohe 1/PRF.

46 Spartak KUÇAJ

mbërritjen e eko-ve të ndryshme duke iu referuar çastit fillestar të gjenerimit të impulsit të parë, dhe kampionohet së bashku me PRF.

Kështu që sinjali regjistrohet në formë matricore sipas metodës së mëposhtme:

 në rresht çdo regjistrohet ndryshimi i të njëjtit impuls në kthim, zakonisht për shkak të mbivendosjes së shumë eko-ve.  në kolona ruhet kalimi nga një impuls tek pasardhësi. Rezultati është një matricë më numra kompleks që përfaqëson të dhënat bruto e që pas një zinxhiri të komplikuar përpunimi na jep të ashtuquajturin imazhi SLC (Single Look Complex), një matricë e re përfaqësuese e imazhit të rindërtuar.

2.3 Rezolucioni i të dhënave SAR

Sensori SAR është rezultat i evoluimit teknologjik i radarit konvencional me hapje reale. Përpjekjet teknologjike u drejtuan, në mënyrë të veçantë, në dy drejtime:

 në teknikat inovative dhe efikase të përpunimit të sinjalit;  në përmirësimin e rezolucionit të sistemit. Mundësia për të pakësuar kohën e përpunimit lidhet në thelb me teknikat e llogaritjes numerike dhe pajisjeve që përdoren. Ndërsa për sa i përket rezolucionit, ky është çelësi për të kuptuar zgjidhjet inovative të teknikës SAR krahasuar me radarin konvencional dhe me nevojën e një efikasiteti të lartë kompjuterik.

Është përcaktuar me rezolucion gjeometrik aftësia e sistemit për të evidentuar dy objekte afër njëri-tjetrit, ndërsa rezolucioni radiometrik është ndryshimi minimal i intensitetit që një sensor mund të vlerësojë ndërmjet dy vlerave të veçanta të energjisë së rrezatuar.

Hapi i parë i përmirësimit të rezolucionit gjeometrik është zëvendësimi i sinjalit të vazhdueshëm me një vazhdimësi të valëve të gjeneruara me një PRF të përshtatshëm (shiko paragrafin 2.2), duke marrë në këtë mënyrë një rezolucion që lidhet vetëm me kohëzgjatjen e impulsit. Përmirësime të mëtejshme kanë ndodhur duke moduluar në mënyrën e duhur formën e valëve të impulseve, përkatësisht në sajë të përdorimit të sinjaleve chirp dhe, për sa i përket rezolucionit në drejtimin azimut, duke zhvilluar teknikat e hapjes sintetike.

Një parametër thelbësor për karakterizimin e një sistemi telekomunikimi e gjithashtu të një sistemi SAR, është raporti sinjal-zhurmë (SNR, Signal to Noise Ratio). Ai arrin të japë një vlerësim të eko-s së kthyer duke e krahasuar me zhurmën e jashtme dhe të brendshme të instrumentit. Formalisht, i ashtuquajturi ekuacioni radar, shkruhet në trajtën: P PGσA SNR s  t (2.7) 2 2 Pn 4πR  FkTB

47 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

ku me Pt shënohet fuqia mesatare e transmetuar gjatë impulsit, me G shënohet fitimi i drejtimit të antenës (që varet nga forma e lobit në diagramën e transmetim/regjistrimit), me σ shënohet seksioni tërthor radar (RCS, Radar Cross Section) dhe është parametri që merr parasysh materialin, përmasat, formën dhe pozicionin relativ të objektit në lidhje me antenën

2 radar ( m ) dhe me A sipërfaqen efektive të antenës. Termi FkTB është fuqia e zhurmës Pn dhe shprehet në funksion të F që është faktori i zhurmës, B është banda e matjes së radarit, kT që është densiteti spektral i fuqisë së zhurmës me k që është konstantja e Boltzmann-it dhe T që është temperatura (në gradë Kelvin).

Një sistem SAR, si çdo sistem tjetër radar, është i vështirë të përcaktohet, mbi të gjitha nga pikëpamja energjetike duke qenë se fuqia mbërritëse nga reflektimi i sipërfaqes së Tokës ndryshon me katërfishin e katrorit të distancës, siç shihet qartë nga ekuacioni (2.7), e për pasojë SNR nuk merr vlera optimale. Ekuacioni (2.7) mundëson përcaktimin e sistemit në funksion të besueshmërisë që dëshirohet të arrihet. Është e qartë se teorikisht qëllimi përfundimtar duhej të ishte realizimi i një radari të aftë për të rilevuar çdo lloj objekti në çfarëdo distance, por ekzistojnë kufizime të dukshme praktike për këtë, kështu që mund të flitet vetëm për besueshmëri të sistemit, ose për probabilitetin e dallimit të sinjalit të një objekti nga sinjalet e objekteve që lidhen me burime të padëshiruara dhe gjithçka brenda një distance të caktuar nga radari e që saktësisht është përcaktuar si distanca radar.

Siç do të bëhet më e qartë edhe më poshtë, nëse është e vërtetë se mënyra më e drejtpërdrejtë për të përmirësuar rezolucionin hapësinor është ulja e kohëzgjatjes së impulsit të transmetuar, është gjithashtu e vërtetë se kjo nënkupton një përkeqësim të SNR.

Nga sa më sipër, si përfundim mund të themi se duhet zvogëluar pamundësia e optimizimit të njëkohshëm të rezolucionit gjeometrik dhe atij radiometrik. Këto dy parametra të projektueshëm duket sikur janë në kundërshtim me njëri-tjetrin. Më poshtë do shohim se si përdorimi i chirp-it si formë vale për impulsin radar sjell një përmirësim të rezolucionit gjeometrik pa pasur një ndikim në raportin sinjal-zhurmë.

2.3.1 Rezolucioni në drejtimin range

Siç kemi thënë më sipër, një sistem radar është i ndërtuar një antenë dhe, nëpërmjet saj transmeton një tufë impulsesh, në drejtim të sipërfaqes së tokës. Një pjesë e energjisë së rrezatuar reflektohet nga objekti në sipërfaqe, duke ndërtuar echo-n e kthimit të rrezatimit të transmetuar.

Rezolucioni në range varet nga kohëzgjatja e impulseve elektromagnetike që godit sipërfaqen e më saktësisht nga mundësia që impulset e reflektuara nga dy objekte të afërta në drejtimin range të mbivendosen mbi njëra-tjetrën ose jo.

Rezolucioni në slant range dhe në ground range, respektivisht, merr këto vlera:

48 Spartak KUÇAJ

cτ cτ ΔR  p ΔR  p (2.8) slant 2 ground 2si nθ ku τp është kohëzgjatja e impulsit dhe faktori 2 merr në konsideratë faktin që diferenca në slant range ndërmjet sy objekteve përshkohet nga impulsi si gjatë rrugës në vajtje, ashtu edhe në rrugën e kthimit.

Kështu që është e qartë se për të përmirësuar rezolucionin do të ishte e mjaftueshme ulja e kohëzgjatjes së sinjalit në mënyrë që të minimizohet mbivendosja ndërmjet impulseve, por një veprim i tillë do të përkeqësonte raportin sinjal-zhurmë e për pasojë edhe rezolucionin radiometrik. Në fushën e frekuencave kjo është e njëjtë si të thuash se rezolucioni radiometrik kërkon sinjale në banda të ngushta, ndërsa ai gjeometrik kërkon spektër sa më të gjerë të jetë e mundur. Problemi zgjidhet me anën e sinjaleve chirp. Konsideroni sinjalin që mbërrin në radar si një mbivendosje e pjesshme e shumë impulseve që vijnë nga objekti i vendosur në Tokë brenda kufirit të përcaktuar nga barazimi (1.8). Duke qenë se chirp janë sinjale të modeluar linearisht në frekuenca rezulton se në çdo çast kjo mbivendosje do të ndodhë me frekuenca të ndryshme, dhe më pas, falë një filtrimi të përshtatshëm në përftim do të jetë i mundur rikuperimi i impulseve individuale duke kryer një korrigjim faze të përbërësve spektralë në një çast të caktuar (Curlander et al., 1991). Në këtë çast rezultati nga filtri i përputhur do të jetë maksimal dhe ka vlerën maksimale të SNR-së.

Si përfundim, duke përdorur në transmetim sinjale chirp dhe filtruar echo-n mbërritëse me një filtër të përputhur, realizohet i ashtuquajturi proces i ngjeshjes së chirp-it, pra ulja e kohëzgjatjes së impulseve gjatësia efektive e të cilëve është afërsisht:

1 τ'  (2.9) p B dhe që është më e vogël se sa gjatësia efektive e saj me një faktor ngjeshjeje:

τp '  Bτp (2.10) τp në përgjithësi shumë më i madh në aplikimet e zakonshme ( Bτp 100) (A. Papoulis, 1984.).

Duke zëvendësuar gjatësinë efektive në barazimin (2.8), rezolucioni në drejtimin range bëhet:

cτp c cτ c ΔR   ΔR  p  (2.11) slant 2 2B ground 2sinθ 2Bsinθ

Vihet re se rezolucioni nuk varet më nga kohëzgjatja e impulsit të transmetuar, por më tepër vetëm nga gjerësia e bandës së tij. Filtrimi i përputhur jep një përmirësim të rezolucionit gjeometrik, pa prekur rezolucionin radiometrik, duke pasur parasysh se sinjali radar i transmetuar ka akoma të njëjtën energji përderisa nuk kemi një rritje të fuqisë.

49 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

2.3.2 Rezolucioni në azimut

Së rastin e një sistemi tradicional radar, me hapje sintetike, rezolucioni në drejtimin azimut përputhet me përmasat e gjurmës së antenës përgjatë këtij drejtimi. Për një sistem satelitor një rezolucion i pranueshëm do të kërkonte një antenë të një madhësie prej disa kilometrash, gjë kjo praktikisht e parealizueshme. Janë dy metoda, ndërmjet tyre të njëjta, që e shmangin këtë problem: njëra lidhet me të punuarit me një grup antenash, ose më mirë me një seri antenash me përmasa të njëjta dhe, mënyra tjetër është teknika e përdorur nga sistemet SAR e që merr parasysh përdorimin e një grup sintetik i realizuar me anën e një antene të vetme, e cila, duke u zhvendosur, mbulon të gjitha pozicionet e zëna nga secila antenë në grupin real të tyre.

Pra, siç shihet, për sistemet SAR, distanca sensor-objekt nuk ndikon drejtpërdrejtë në rezolucionin e instrumentit. Megjithatë, rikujtojmë se hapja këndore e tufës radar në drejtimin paralel me trajektoren është në përpjesëtim të zhdrejtë me përmasat e antenës La dhe në përpjesëtim të drejtë me gjatësinë e valës λ:

ηa  λ La (2.12) kështu që gjerësia e gjurmës në një distancë R është: λR Leff Wa ηa R (2.13) La

Dhe kjo gjerësi mat shtrirjen e terrenit të ndriçuar nga çdo impuls SAR. Pika kyçe lidhet me marrjen në konsideratë të faktit se Leff përfaqëson edhe hapjen efektive të radarit në lëvizje, d.m.th. distanca e përshkuar nga antena brenda së cilës objekti gjendet akoma nën tufën radar, në mënyrë që të gjitha impulset e emetuara gjatë këtij intervali (1000 impulse për satelitët ERS- 1/ERS-2) japin një kontribut të vlefshëm në informacionin mbi objektin.

Fizikisht, kjo është e njëjtë me emetimin e një impulsi të vetëm dhe marrjen e sinjalit të kthyer nga objekti nga një grup prej 1000 antenash me përmasa , duke korrigjuar për çdo antenë fazën e sinjalit për kohën përshkimit të distancës së dyfishtë antenë-objekt dhe kthim. Siç shihet ky lloj korrigjimi, në fakt, e dyfishon hapjen efektive të grupit sintetik krahasuar me grupin real të antenave, prandaj, si përfundim, gjerësia efektive e tufës së sintetizuar radar është e barabartë me: λ ηeff  (2.14) 2Leff

Në këtë pikë mund të llogarisim rezolucioni në azimut Δxazimuth si gjurmë të hapjes efektive, e cila arrin terrenin në një distancë R:

50 Spartak KUÇAJ

λR λR L Δx η R   a (2.15) azimuth eff λR 2Leff 2 2 La

Figura 2.3: Skema e llogaritjes së zhvendosjes Doppler për shkak të lëvizjes relative Tokë-satelit.

Prandaj, zgjidhja teorike varet vetëm nga përmasat fizike të antenës e jo nga distanca sensor- objekt. Në rastin e një antene sintetike, ndryshe nga rasti i një antene reale, sa më e vogël të jetë përmasa fizike e antenës aq më i mirë është rezolucioni arritshëm në azimut. Në fakt, madhësia fizike e antenës SAR nuk mund të reduktohet në mënyrë arbitrare pasi duhen marrë parasysh kërkesat e tjera të projektimit, të cilat lidhen me kapacitetin e një antene për të përballuar një nivel të caktuar të fuqisë hyrëse.

Është e mundur të arrihet në barazimin (2.15) duke përdorur edhe konceptin e efektit Doppler, i cili merr parasysh që antena dhe objekti nuk janë pozicion statik, situatë e cila jepet skematikisht në figurën e mësipërme. Duke përdorur Teoremën e Pitagorës, mund të shprehim distancën R sensor-objekt në funksion të kohës:

2 2 R R0  x (2.16)

ku R0 është distanca minimale midis objektit dhe sensorit në çastin t 0, dhe x vRt është termi i ndryshimit të distancës R. Duke qenë se objekti, zakonisht, qëndron i dukshëm fare pak e që është vetëm një pjesë të vogël e distancës nga sensori, mund të arrihet në përafrimin e mëposhtëm:

2 2 2 2 x R0 x x RR0 2  2 R0 1 2 R0  xR0 (2.17) R0 R0 R0 2R0 ku barazimi i përafërt korrespondon me zhvillimin në seri të shprehjes me terma të gradës së dytë. Prandaj, në këtë pikë është e qartë se vonesa do të jetë:

51 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

2R 2R x2 τ(x)   0  (2.18) c c R0c që faza e echo-ve të kthimit do të jenë funksion i kohës për shkak të varësisë së tyre nga distanca R. Kështu që faza e echo-ve do të jetë:

 2  2 2πR 2π x 4πR0 2πx (2.19) φ(x) 2 2 R0     λ λ  2R0  λ λR0 ku termi 4πR0 λ është një konstante dhe mund të neglizhohet për shkak të interesit të vogël 2 për fazën, ndërsa termi 2πx λR0 tregon lidhjen kuadratike ndërmjet fazës dhe kohës. Barazimi (1.19) mund të rishkruhet në formën:

2 2 2 2 φ(x)k1 k2 x k1 k2v t kt (2.20) ku është supozuar një shpejtësi konstante e sensorit e barabartë me v, është anashkaluar termi 2 konstant dhe është përdorur shënimi k 2πν λR0 që qartësisht është një konstante. Sjellja kuadratike e fazës korrespondon me kalimin linear të frekuencës së sinjalit të rikthyer e që njihet si efekti Doppler. Po të shënojmë me f0 c λ frekuencën e sinjalit sinusoidal të transmetuar nga radari në tokë, atëherë vetë sinjali i marrë pas reflektimit nga toka do të shprehej si më poshtë:

  2R 2   2 2   2 2    0 x   2R0 v t  c 4πR0 2πv t  j2πf0t   j2πf0    j    j2πf tτ(t) c Roc j2πf t c R0c j2πf λ c R0c j2πf jφ e 0 e    e 0 e   e 0 e   e 0 e ku është e qartë se eksponenciali i parë, pikërisht ai me frekuencë f0 është moduluar nga eksponenciali i dytë i quajtur frekuenca Doppler fD , e cila rrjedh nga derivati i fazës:

2 1 dφ 1 d 2 kt 2v t fD(t)   kt   (2.21) 2π dt 2π dt π λR0

Në përfundim, themi se në drejtimin azimut, për shkak të lëvizjes relative ndërmjet Tokës dhe sensorit, sinjali i rikthyer nuk do të jetë në frekuencën f0 , por do të jetë i moduluar linearisht në frekuencë sipas barazimit: f  f0  fD. Sinjali në azimut përshkruhet me anën e një chirp-i dhe mund të përpunohet me të njëjtën teknikë filtrimi siç u pa në drejtimin range (ngjeshja në drejtimin azimut) (Papoulis, 1984).

Në këtë pikë llogaritja e rezolucionit në azimut (ose rezolucioni hapësinor) mund të bëhet, referuar figurës 1.3, duke parë se koha maksimale e ndriçimit të një objekti është përcaktuar

52 Spartak KUÇAJ

nga shtrirja në azimut i tufës radar të antenës (e barabartë me hapjen sintetike të antenës) dhe mund të shprehet si më poshtë:

ηaR0 λR0 tmax  (2.22) v Lav ku është marrë parasysh se zhvendosja maksimale Doppler ndodh për α  ηa 2.

Banda e sinjalit në azimut, e njohur edhe si banda Doppler, do të jetë:

BD  fD(tmax 2) fD(tmax 2) (2.23) dhe duke zëvendësuar aty barazimet (2.21) dhe (2.22) marrim:

2ηav 2v BD   (2.24) λ La e cila përfaqëson gjerësinë e bandës së fazës së objektit. Në këtë pikë, dukë marrë parasysh faktin se procesi i ngjeshjes lejon arritjen e rezolucioneve kohore të lidhura vetëm me bandën Doppler të sinjalit, vihet re se:

1 La La Δtazimuth  ΔxazimuthvΔtazimuth (2.25) BD 2v 2

Është me vend të theksohet se faza e objektit natyrisht do të ndërtohet kampione që sistemet SAR të funksionojnë me impulse, kështu që do të kemi një kampion për çdo impuls e derisa të ruhet i gjithë informacioni i nevojshëm për të kënaqur teoremën e Nyquist. Pra, po themi që banda Doppler imponon, me anë të teoremës së kampionimit, një limit më të vogël se PRF, i cili, siç kemi thënë edhe më parë, është frekuenca e përsëritjes së impulseve: 2η v 4η v PRF  f 2B 2 a  a (2.26) min Nyquist D λ λ

2.4 Fokusimi dhe imazhet SLC

Siç kemi parë më sipër, sinjalet e mbërritura në sensorin SAR regjistrohen në një matricë të të dhënave bruto, e cila ruan në çdo rresht kampione të echo-ve të ndryshme të rikthyera nga Toka, të cilat korrespondojnë me një impuls të mirë përcaktuar.

Për shkak të lëvizjes relative midis objektit dhe radarit, sinjali i kthyer i një objekti të vetëm përmban kthimin e shumë impulseve, kështu që informacioni shpërndahet dhe mbivendoset në informacionin e objekteve të tjera dhe gjendet i shpërndarë në shumë elemente të matricës, pra thuhet se sinjali SAR nuk është i fokusuar. Procesi i fokusimit të imazhit lejon, përmes algoritmeve të përshtatshme të ngjeshjes (Papoulis, 1984), të përqendrohet e gjithë energjia e

53 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës rikthyer nga i njëjti objekt në një element të vetëm (single look) të matricës, që për këtë arsye bëhet përfaqësuesi një zone të mirë përcaktuar në sipërfaqe. Kjo zonë që mund ta quajmë “qeliza e sipërfaqes” (ground resolution cell) është projeksioni korrespondues në tokë i të ashtuquajturës qelizë rezolucioni; procesi i fokusimit përcakton një lloj korrespondence të dyanshme, megjithëse të përafërt, midis çdo elementi të matricës dhe çdo qelize rezolucioni. Vlen të theksohet se, edhe pse dallimi është minimal në drejtim të zgjerimit të dy qelizave, dhe për këtë në vazhdim nuk do të ketë dallim ndërmjet dy emërtimeve, megjithatë, konceptualisht ato kanë dy kuptime shumë të ndryshme. Me termin qelizë rezolucioni synohet të përcaktohet thjesht një drejtkëndësh me përmasa ΔRgroundΔxazimuth pa ndonjë referim të veçantë të zonës që ajo mbulon, ndërsa me qelizë në sipërfaqe nënkuptohet në përgjithësi pikërisht zona në sipërfaqe korresponduese me një element të matricës dhe varet nga frekuenca e kampionimit të sinjalit radar. Në veçanti duke ditur se sateliti udhëton me shpejtësi v dhe sinjali kampionohet në frekuencën fs në drejtimin range e në frekuencën e përsëritjes së impulseve PRF në drejtimin azimut, thuhet se zona korresponduese e një elementi të matricës ka përmasat v PRF në azimut dhe c 2fss e nθ në ground range; kjo zonë është më e vogël se qeliza e rezolucionit, dhe kjo nënkupton që kontributi i një objekti të vetëm nuk kufizohet në një element të vetëm të matricës. Prandaj, në përgjithësi, qelizat e rezolucionit kanë gjithmonë një mbivendosje të vogël si në azimut, ashtu edhe në slant range. Në rastin e satelitëve COSMO-SkyMED, për shembull, përmasat e qelizës së rezolucionit në sipërfaqe është rreth 3 m si në azimut ashtu edhe në range, në rastin e përftimit në mënyrën stripmap. Distanca midis qelizave fqinje (ose, siç thuhet, pixel spacing) luhatet rreth vlerave 2÷2.5 m. Duke përmbledhur, atëherë, fokusimi përdor filtrimin e përputhur si në drejtimin range, ashtu edhe në ground range duke dhënë një imazh kompleks. Në këtë mënyrë bëhet kalimi nga matrica e të dhënave bruto në një imazh real të sipërfaqes, i njohur si SLC dhe i organizuar në mënyrë të tillë që çdo rresht të përshkruajë një pozicion të ndryshëm në drejtimin azimut dhe çdo kolonë të përcaktojë pozicione të ndryshme në drejtimin slant range. Çdo pikë e imazhit SLC njihet si piksel ose qelizë dhe secilës i jepet një vlerë komplekse, d.m.th. një vlerë amplitude dhe një vlerë faze. Procesi i fokusimit është shumë delikat dhe ka një kosto të konsiderueshme llogaritëse. Në përgjithësi, i referohemi termit SLC kur flitet për imazhe ose frame (kornizë) SAR dhe për ta interpretuar siç duhet është i nevojshëm një kuptim i detajuar i karakteristikave të tyre. Çdo kornizë e përshkruar nga një matricë me të dhëna komplekse sjell me vete një informacion të dyfishtë, një mbi amplitudën dhe një mbi fazën.

2.4.1 Zhurma speckle

Qeliza elementare e rezolucionit të një të dhëne satelitore SAR në mënyrën stripmap ka përmasa të rendit të disa metrave. Brenda saj, megjithatë, gjenden shumë objekte elementare, të krahasueshme në përmasa me gjatësinë e valës së rrezatimit rënës që dihet se janë të rendit të disa centimetrave, kështu që secili prej tyre ndihmon në formimin e sinjalit të reflektuar nga

54 Spartak KUÇAJ

qeliza. Sasia komplekse që shoqëron një piksel të përgjithshëm të imazhit SAR mund të përcaktohet si më poshtë:

p arctan imm 2 2 pre Jφ(p) p pre  jpimm  pre  pimme M(p)e (2.27) e për pasojë sinjali i rikthyer nga qeliza e vetme do të jetë i formës:

jφk (p) s(p)  Mk (p)e (2.28) kcella

Ku shuma shtrihet në të gjithë reflektorët, ose scatterer, brenda qelizës p. Secili reflektor karakterizohet nga cilësi të ndryshme gjeometrike dhe radiometrike, ku më i dukshmi është ndryshimi i distancës nga antena për shkak të vrazhdësisë së sipërfaqes së tokës. SAR-i është një sistem koherent dhe është kjo arsyeja që përgjigjet e reflektorëve të veçantë mblidhen vektorialisht dhe jo vetëm në modul, duke dhënë kështu një përgjigje jo gjithmonë të pranueshme. Si pasojë vlera fazore përfundimtare, që përfaqëson fushën elektromagnetike komplekse të reflektuar nga qeliza elementare e që do të japë sinjalin s(p), do të ndryshojë në mënyrë rastësore ndër pikselat ngjitur me njëri-tjetrin (Hanssen, 2001). Për këtë arsye flitet për një fenomen dekorrelacioni midis pikselave dhe jep të ashtuquajturën zhurmën speckle (zhurma me pikla).

Figura 2.4: Pjesë e një imazhi SAR të përftuar nga sateliti CSK-Sat1 (zona Langnau).

55 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Për shembull, në figurën 2.4 jepet një prerje e marrë nga imazhi i amplitudës i një SLC COSMO-SkyMED, mbi zonën Langnau im Emmental (Zvicër). Drejtimi horizontal përputhet me atë range, ai vertikal përputhet me drejtimin azimut, dhe është një imazh në ngjitje e kështu që trajektorja e ndjekur nga sateliti përgjatë orbitës shkon nga Jugu drejt Veriut. Shpërndarja e çrregullt e pikave të shndritshme dhe të errëta të dukshme në imazhin e prerë është efekt i zhurmës me pikla.

Një teknikë e përdorur për kompensuar këtë fenomen është metoda multilook, e cila konsiston në filtrimin e modulit të imazhit me një filtër të medias së lëvizshme, d.m.th. llogaritet vlera e çdo elementi të matricës SAR si mesatare e dritareve të vlerësimit duke ndikuar në pikselat fqinj të imazhit fillestar. Duke mesatarizuar sa më shumë piksel, amplituda e imazhit duket më e pastër, por kjo bëhet në kurriz të rezolucionit të përgjithshëm që rezulton padyshim i penalizuar. Një metodë tjetër më shpesh e përdorur për të filtruar zhurmën me pikla është mesatarizimi i sa më shumë imazheve SAR të përftuara në kohë të ndryshme nga kalime të ndryshme të sensorit mbi zonën e interesit.

Një metodë e tillë, është më e komplikuar pasi kërkon lidhjen e imazheve në të njëjtën gjeometri reference si dhe llogaritjen e konstanteve të kalibrimit të cilat lejojnë barazimin e modulit të përftimeve të ndryshme, dhe kjo metodë ka avantazhin e madh se lejon një filtrim pa pasur humbje një rezolucion hapësinor (Ferretti et al., 2007).

2.4.2 Kontributi i fazës në përftimin e imazhit SAR

Termi i fazës për një piksel të çfarëdoshëm p mund të shkruhet si më poshtë:

4π φ(p) ψ(p) R(p)φ α(p)φ (p)n (p) (2.29) λ foc clk qT dhe secili kontribuues në këtë barazim shume ka një kuptim saktë:

1. ψ(p): varet si nga natyra e objektit, ashtu edhe nga gjeometri lokale, dhe do të jetë rezultat i shumës vektoriale të përgjigjeve të të gjithë reflektorëve të përfshirë në qelizën e rezolucionit; 2. 2(2π) λR(p): përfaqëson ndryshimin e fazës për shkak të përhapjes së valës elektromagnetike gjatë rrugës vajtje-ardhje (gjë që justifikon faktorin 2 në numërues) nga objekti i vendosur në distancën R(p) nga sensori. Në qoftë se qëllimi do të ishte rilevimi i lëvizjeve të terrenit, ndër të gjithë ky do të ishte termi me interesin më të madh për sa kohë që do jepte informacion për largimin apo afrimin e objektit në kohë;

3. φfoc: paraqitet nga procesi i fokusimit; përgjithësisht mbahet konstant për të gjithë imazhin dhe është kjo arsyeja që nuk është shprehur në funksion të p; 4. α(p) : është për shkak të jouniformitetit të transmetimit të bandave të frekuencave të ulëta dhe paraqitet si një vonesë faze. Sinjali përgjatë rrugës nëpër shtresa të ndryshme

56 Spartak KUÇAJ

atmosferike pëson një ndryshim në indeksin e thyerjes; ky ndryshim ndodh në jonosferë për shkak të pranisë së elektroneve të lira me densitete të ndryshme, në troposferë në prani të avujve të ujit dhe temperaturës. α(p) , në përgjithësi, rezulton e ndryshme nga pika në pikë në funksion të kushteve atmosferike në momentin e përftimit dhe karakterizohet si një kontribut i frekuencave të ulëta hapësinore të pranishme në imazh (Ferretti et al., 2007);

5. φclk(p): është për shkak të paqëndrueshmërisë së oshilatorit në bord. Në përgjithësi, krijon një çrregullim në imazh të fazës lineare në drejtimin azimut;

6. nqT(p): për shkak të mos përsosmërisë së sistemit të përftimit i mbivendoset sinjalit një zhurmë termike (e pranishme në çdo pajisje elektronike) duke u përmbledhur në një term të vetëm. Ajo paraqitet në të gjithë imazhin si një zhurmë e bardhë shtesë e pakorreluar me sinjalin.

Më poshtë do të flitet për interferometrinë SAR dhe do të shohim rolin e secilit përbërës të fazës të paraqitur më lart.

2.4.3 Deformimet gjeometrike të një përftimi SAR

Sensori SAR i vendos objektet e ndryshme elementare të secilës qelizë rezolucioni mbi bazën e kohës së rikthimit të valës; për shkak të gjeometrisë së veçantë të shikimit gjatë skanimit anash, imazhet radar në kushte të veçanta mund të paraqesin çrregullime gjeometrike (Curlander et al., 1991; Triani, 2006; Ferretti et al., 2007).

Në figurën 1.5 jepet një skematizim i tri formave më të zakonshme deformimeve perspektive të takuara në radar: fenomeni foreshortening, layover, dhe zona në hije ose shadow (për shkak të formës së terrenit).

Le ti analizojmë tani një nga një:

- Deformimet perspektive (foreshortening): zonat në sipërfaqe me shpatin e drejtuar nga sensori SAR shfaqen të ngjeshura për shkak të faktit se radari i mat distancat në slant range. Ngjeshja do të jetë pak a shumë e theksuar sipas këndit që formon zona e pjerrët me drejtimin e shikimit (Line Of Sight, LOS) të sensorit; deformimi është më i madh kur zona e pjerrët është pingul në lidhje me drejtimin e tufës radar. Me fjalë të tjera mund të thuhet se ky efekt është i tillë kur një reliev rezulton me pjerrësi të madhe në faqen e drejtuar nga tufa radar dhe i shtrirë në drejtimin e kundërt; zonat e ‘ngjeshura’ ose të shkurtuara shfaqen shumë të shndritshme në imazh, sepse në to mbivendosen sinjalet e kthyera nga një numër kthyesish shumë më i madh krahasuar me ato që do të ishin në një zonë të sheshtë.

- Layover: shfaqet kur tufa e radarit arrin në fillim majën e një terreni të pjerrët e më pas bazën e tij; shpati tregohet në imazh me pjesën e sipërme më afër krahasuar me pjesën e poshtme dhe pastaj duket sikur maja e malit ka lëvizur në drejtim të radarit deri në atë pikë sa ka kaluar

57 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës edhe bazën e vet, sipas kësaj logjike ka marrë dhe emrin. Edhe në këtë rast zonat e tilla shfaqen shumë të shndritshme (Ferretti et al., 2007); ky fenomen është forma ekstreme e deformimeve perspektive.

- Zona në hije (shadow): ndodh sepse rrezja radar nuk arrin të ndriçojë shpatet e maleve që shohin në drejtimin e kundërt me sensorin dhe pastaj, në mungesë të energjisë kthyese në sensor zona të tilla qëndrojnë në hije për sa kohë nuk arrihen nga rrezatimi elektromagnetik.

Figura 2.5: Deformimet gjeometrike në imazhet radar: foreshortening, layover e shadow (Triani, 2006).

58 Spartak KUÇAJ

KAPITULLI 3 - Interferometria SAR: Teori dhe përdorime

59 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

3.1 Hyrje

Në këtë pjesë do jepen teoritë bazë të interferometrisë SAR si dhe aplikimet kryesore të saj. Në veçanti, do të tregojmë fuqinë dhe faktorët kufizues të kësaj metode. Do të flitet për burimet e dekorrelacionit ndërmjet dy imazheve radar dhe do prezantohet koncepti i koherencës interferometrike si matje e këtij dekorrelacioni dhe më pas si një meritë për vlerësimin e cilësisë së fazës interferometrike. Do të analizohen në detaje kontributet individuale në fazën interferometrike duke shpjeguar natyrën e secilit nga përbërësit dhe përmbajtjen e tyre. Më pas do të shihet hap pas hapi përpunimi standard interferometrik për nxjerrjen e informacionit mbi lartësinë dhe të një deformimi të mundshëm në zonën e studimit duke u nisur nga një interferogramë e vetme.

Në fund do të përmenden teknikat shumë kohore të projektuara dhe zhvilluara për të izoluar në mënyrë të besueshme terma të veçantë që kontribuojnë në fazën interferometrike, duke futur në këtë drejtim konceptin e kthyesit të vazhdueshëm (persistent scatterer).

3.2 Faza interferometrike dhe burimet e zhurmës së fazës

Siç kemi parë më lart, faza (2.29) e një kuadri të vetëm SAR në pikselin e përgjithshëm p është shuma e shumë termave që i përmbledhim si më poshtë:

a. termi i reflektimit lokal për shkak të ndërveprimit të valës rënëse me kthyesit e shumtë brenda qelizës së rezolucionit; b. vonesa e fazës për shkak të rrugës së dyfishtë sensor-Tokë-sensor; c. vonesa e fazës e formuar nga shtresat më të ulëta të atmosferës; d. kontributet e rreme të shkaktuara nga fokusimi, paqëndrueshmëria e oshilatorit në bord dhe zhurma termike: e që, gjithsesi, më poshtë do të anashkalohen.

Mbivendosja e kontributit individual të kthyesve të rrezatimit brenda një qelize të vetme rezolucioni e bën fazën e një përftimi të vetëm SAR të shpërndahet në mënyrë uniforme nga 0 në 2π; duke bërë të pamundur rikuperimin e përbërësit të fazës që lidhet me distancën sensor- objekt në sipërfaqe.

Interferometria SAR është kombinimi koherent i dy imazheve të veçanta SLC të përftuara nga pozicione të ndryshme këndore. Interferograma komplekse merret nga prodhimi Hermitian i dy imazheve SLC, të vendosura në të njëjtën gjeometri referimi (në të njëjtin sistem referimi), dhe faza interferometrike përftohet nga diferenca piksel për piksel të fazave të dy përftimeve që formojnë të ashtuquajturën çifti interferometrik (Ferretti et al., 2007).

Duke supozuar se kontributi i reflektimit të sipërfaqes qëndron në thelb i pandryshuar ndërmjet dy përftimeve SAR, ky kontribut eliminohet në fazën elektromagnetike duke bërë që të dalë në pah kontributi përcaktues që lidhet me diferencën e kalimeve dyshe të objektit në sipërfaqe dhe pozicioneve të sensorëve në dy përftimet.

60 Spartak KUÇAJ

Një zonë mund të shihet nga pozicione paksa të ndryshme në dy mënyra të ndryshme. Në rastin e sistemeve interferometrike bistatike të dy imazhet mund të përftohen njëkohësisht me anën e dy radarëve të montuar në të njëjtën platformë satelitore, nga të cilat njëra transmeton/regjistron (Tx/Rx) dhe tjetra vetëm regjistron.

Megjithatë, në rastin e sistemeve interferometrikë monostatikë, të vetmit që tani e tutje do marrim në konsideratë, siç janë edhe sensorët e sistemit COSMO-SkyMED, kemi të bëjmë vetëm me sensor Tx/Rx që regjistron të njëjtën zonë në sipërfaqe në çaste të ndryshme kohore duke shfrytëzuar kalimet e përsëritura mbi të njëjtën zonë interesi.

Figura 3.1: Gjeometria e përftimit interferometrik me anë të kalimeve të përsëritura të të njëjtit sensor mbi të njëjtën zonë.

Në çdo çift interferometrik njëri nga imazhet përdoret si referencë gjeometrike për të identifikuar koordinatat në drejtimet range dhe azimut dhe për këtë arsye njihet si imazhi master (M), ndërsa imazhi tjetër mbivendoset mbi master derisa pikselat e njëjtë të të dy imazheve të korrespondojnë në të njëjtën qelizë rezolucioni në sipërfaqe dhe njihet si imazhi slave (S). Procesi i shtrirjes së imazhit slave mbi imazhin master njihet me emrin koregjistrim (Ferretti et al., 2007).

Intervali kohor ndërmjet dy kalimeve të satelitit mbi të njëjtën pikë njihet bazë kohore ( BT ), ndërsa me termin bazë gjeometrike ( B) tregon distancën ndërmjet pozicioneve të ndryshme të sensorit mes dy kalimeve të njëpasnjëshme, siç jepet në figurën 3.1. Baza gjeometrike, në përgjithësi, ndahet në përbërësen pingule dhe atë paralele me drejtimin e shikimit të sensorit

(LOS), të quajtura përkatësisht baza pingule B dhe baza paralele B// .

61 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Bazuar në koregjistrimin e imazhit slave mbi master, interferograma komplekse përftohet duke shumëzuar piksel për piksel imazhin master me të konjuguarën e imazhit slave:

I MS*  M  SeφMφS  M  Seφint (3.1)

Atëherë, faza interferometrike është e barabartë me diferencën e fazës piksel për piksel ndërmjet imazheve master dhe slave:

φint(p)φM(p)φS(p) (3.2)

Në këtë pikë, duke kujtuar barazimin (2.29), dhe pastaj kontributet e ndryshme të fazës së një kuadri të vetëm, faza interferometrike mund të shkruhet me anën e përbërësve të mëposhtëm: 4π φ (ψ ψ ) (R R )(φ φ ) int M S λ M S foc,M foc,S (3.3)

(αM αS )(φclk,M φclk,S )(nqT,M nqT,S ) ku secili element ka kuptimin e dhënë në nënparagrafin 2.4.2. Në kushtet ideale të kompensimit perfekt të termit të reflektimit dhe në mungesë të zhurmës e të johomogjenitetit atmosferik barazimi (3.3) reduktohet vetëm në termin e diferencës së rrugës:

4π 4π φ  (R R ) ΔR (3.4) int λ M S λ

ku ΔR mund të shprehet si shumë e dy përbërëseve, ΔR1 krijohet nga deformimet e sipërfaqes që mund të shfaqen në drejtimin slant range në intervalin kohor gjatë dy kalimeve të satelitit ( përfaqëson një lëvizje koherente, të përbashkët për të gjithë kthyesit elementarë të pranishëm në brendësi të secilës qelizë rezolucioni), dhe ΔR2 që do ishte zero nëse edhe baza gjeometrike do të ishte gjithashtu zero dhe në qoftë se sensori slave në kthim të kalonte saktësisht mbi të njëjtën pikë dhe orbitë të përshkuar më parë nga sensori master, gjë e cila përjashtohet pikërisht nga kushtet fizike në të cilat kryhet përftimi i imazheve.

Për shembull, në figurën 3.2 jepet faza interferometrike e formuar nga një çift imazhesh të marra nga sateliti CSK-Sat1 në një distancë kohore prej 8 ditësh në zonën Langnau im Emmental (Zvicër). Nga vëzhgimi i imazhit të fazës mund të themi se:

I. nga faza interferometrike vërehet vetëm një vlerë kryesore, e përfshirë brenda intervalit π,π. Për të nxjerrë vlerën e fazës absolute, është e nevojshme të nxirret piksel për piksel numri i saktë i ciklit të fazës, duke kaluar nga faza kryesore në atë absolute, me anë të veprimit të “zbërthimit të fazës (phase unwrapping);

62 Spartak KUÇAJ

Figura 3.2: Faza interferometrike e përftuar nga një çift imazhesh COSMO-SkyMED (Langnau).

II. çdo përsëritje e ngjyrës në figurën 3.2 korrespondon me një shirit interferometrik dhe një kapërcim faze të barabartë me 2π;

III. cilësia e shiritave interferometrik nuk është konstante në brendësi të imazhit; janë të dukshme zonat në të cilat raporti sinjal-zhurmë është shumë i ulët (për shembull në zonat e gjelbra). Bëhet fjalë për zona në të cilat nuk është e mundur të anashkalohet luhatja e fazës për shkak të reflektimit të sipërfaqes midis imazheve master dhe slave.

Duke përmbledhur atë që është thënë deri tani është e qartë se në ndryshim me fazën e një imazhi të vetëm SAR, në rastin e një interferograme jemi në gjendje të rifitojmë informacionin me kusht që të mbahet i papërfillshëm ndryshimi i kontributit të fazës për shkak të reflektimit të sipërfaqes midis imazheve master dhe slave.

Megjithatë, të shumta janë burimet e dekorrelacionit të fazës interferometrike, të cilat përjashtojnë kompensimin perfekt të kontributeve të kthyesve ndërmjet master dhe slave (Hanssen., 2001). Para së gjithash, ndryshimet në këto kontribute mund të shfaqen në intervalin kohor që përfshin të dy përftimet. Imazhi master dhe ai slave duhet të jenë afër njëri-tjetrit në

63 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës kohë dhe kjo vërehet tek madhësia sa më e vogël e bazës kohore, në mënyrë që të minimizohet dekorrelacioni kohor. Vlen të theksohet, megjithatë, se në qoftë se qëllimi i marrjes së imazhit është monitorimi i lëvizjeve të vogla dhe konstante të sipërfaqes tokësore në një zonë të caktuar interesi, atëherë do të bëhej e nevojshme dhe e pashmangshme edhe përpunimi i çifteve interferometrike me BT të mëdha. Përgjithësisht, ky lloj dekorrelacioni shfaqet në zona të mbuluara me bimësi të dendur dhe merret parasysh në pjesën më të madhe të përftimeve SAR në frekuenca të lartë, siç është COSMO-SkyMED (në bandën X), ku vërehet në ndjeshmëri e lartë edhe në ndryshimet e vogla në karakteristikat e kthyesve të sinjalit nga sipërfaqja.

Një burim tjetër i zhurmës së fazës është edhe dekorrelacioni gjeometrik; ky ndodh për shkak të ndryshimit të këndit të rënies së tufës radar nga e cila shikohen objektet elementare të pranishme në qelizën e rezolucionit në tokë. Ky ndryshim gjeometrik përcakton një zhvendosje spektrale ndërmjet spektrave të dy sinjaleve (Zebker &Villasenor, 1992), e cila është në përpjesëtim të drejtë me të ashtuquajturën bazë efektive gjeometrike ose pingule B . Dy sinjalet janë plotësisht të palidhur me njëri-tjetrin kur zhvendosja spektrale barazohet me gjerësinë e bandës së sinjalit, në këtë rast baza pingule merr trajtën e mëposhtme:

c BRR0 tan(θα) B  (3.5) f0 ku α është pjerrësia lokale e terrenit, ndërsa të gjithë simbolet e tjera kanë të njëjtin kuptim siç c janë përshkruar më herët. B njihet si baza kritike dhe është pragu i kapërcyer pas të cilit nuk është më e mundur të formohen shiritat e interferencës dhe ku dekorrelacioni gjeometrik është i plotë.

Zhurma e fazës e shkaktuar nga dekorrelacioni gjeometrik mund të reduktohet në mënyrë të konsiderueshme duke eliminuar me një filtrim të përshtatshëm pjesë të bandave spektrale që rezultojnë të mbivendosura; gjë e cila, pashmangshmërisht, do të jetë në dëm të rezolucionit hapësinor.

Një zhvendosje spektrale mund të vërehet edhe në drejtimin azimut dhe në këtë rast flitet për dekorrelacion që lidhet me ndryshimet e frekuencës në qendrën Doppler, fDC, midis master dhe slave, duke kuptuar me frekuencën e një kthyesi që ndodhet në qendër të tufës radar.

Drejtimi i shikimit të tufës radar nga platforma formon me drejtimin e fluturimit të ashtuquajturin kënd i shikimit; po të ishte ky kënd i barabartë me 90° do të kishim fDC 0. Pikërisht, fakti që këto dy drejtime nuk janë plotësisht pingule midis tyre, bën që qendra Doppler të mos jetë zero dhe që sinjali të jetë i zhvendosur përgjatë drejtimit në azimut (Zebker & Villasenor, 1992), duke qenë se banda Doppler është pikërisht përreth . Kjo zhvendosje ndryshon nga përftimi në përftim dhe duke i dhënë secilit imazh një qendër të ndryshme; është e qartë, pra, që bandat Doppler të të dy imazheve, master dhe slave, do të jenë të zhvendosura ndaj njëra-tjetrës sipas drejtimit në azimut.

64 Spartak KUÇAJ

Si në rastin e interferogramave ERS-1/ERS-2, edhe në rastin sensorit COSMO-SkyMED, një burim i tillë dekorrelacioni është shumë e pranishme në interferogramat e nxjerra duke u nisur nga imazhe të përftuara nga sensorë të ndryshëm të së njëjtit sistem.

Së fundi, një shkak i rëndësishëm i problemeve në vështirësisë e kapjes dhe eliminimit të problemeve gjatë një përpunimi interferometrik standard mbi një interferogramë të vetme, është ndryshimi i kushteve atmosferike në çastin e përftimit të imazheve master dhe slave, të cilat përcaktojnë një vonesë të ndryshme në rrugën e përshkuar nga vala elektromagnetike në shtresat më të poshtme atmosferike (jonosfera, troposfera) (Hanssen, 2001) duke çuar në humbje të saktësisë si në matjen e deformimit ashtu edhe në kuotë.

Figura 3.3: Faza interferometrike (pa ndikimin e sipërfaqes së rrafshët) e dy imazheve COSMO- SkyMED (Lombardia):

a) referuar një çifti imazhesh me BT 96 dite dhe B490.4 m;

b) referuar një çifti imazhesh me BT 32 dite dhe B122.9 m. Për ta plotësuar sa më mirë këtë kuadër, duhet të përmenden edhe shkaqe të tjera të dekorrelacionit pasi, pavarësisht se janë të një rëndësie më të vogël nuk duhen anashkaluar gjatë vlerësimit të përgjithshëm të cilësisë së interferogramës:

65 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

o dekorrelacioni vëllimor; është një burim i dekorrelacionit që ndeshet më shumë në rastin e zonave të gjelbra, ku mekanizmi i kthimit është kryesisht i llojit vëllimor, dhe me zvogëlimin e gjatësisë së valës ulet aftësia e depërtimit në bimësi e sinjalit radar në frekuenca të larta. Prandaj është një lloj dekorrelacioni ku banda X është shumë më e ndjeshme se bandat L dhe C (Zebker &Villasenor, 1992); o dekorrelacioni i përpunimit, shfaqet për shkak të një përpunimi jo të mirë interferometrik, në veçanti gjatë hapave të korregjistrimit dhe interpolimit të imazheve (Hanssen, 2001); o dekorrelacioni termik, përfshin të gjithë efektet e zhurmës termike të sensorit.

Në figurën 3.3 a) jepet faza interferometrike e një çifti imazhesh COSMO-SkyMED të përftuara me BT 96 di t e dhe B490.4 m, ndërsa në figurën 3.3 b) jepet e njëjta fazë e përftuar po nga dy imazhe CSK, por me një BT 32 ditedhe B122.9 m; dhe nga të dyja është hequr ndikimi i sipërfaqes së rrafshët. Një krahasim i tillë na lejon të vëmë re se si dekorrelacioni kohor dhe gjeometrik ndërmjet dy imazheve reflektohet në cilësinë e shiritave interferometrikë. Cilësia e interferogramës e paraqitur në figurën 3.3 a) është qartësisht më e keqe se ajo në figurën 3.3 b) dhe do të dukej se informacioni i gjendur në të do të ishte pothuajse plotësisht i pavlefshëm; megjithatë më poshtë do të shohim se duke shfrytëzuar teorinë e objekteve të përhershme ose të kthyesve të përhershëm do të jetë e mundur nxjerrja e informacionit edhe nga kjo interferogramë.

3.3 Koherenca interferometrike

Siç u fol më sipër, cilësia e shiritave interferometrikë varet nga korrelacioni ndërmjet dy imazheve SAR. Korrelacioni mund të vlerësohet në aspektin e koherencës interferometrike γ, përkufizimi dhe trajtimi statistikor i së cilës është përshkruar në (Papoulis, 1991).

Llogaritja e koherencës së një zone nënkupton vlerësimin lokal të shkallës së korrelacionit midis imazheve master dhe slave, pra, vlerësimi sasior i cilësisë së shiritave interferometrikë; është koeficienti i korrelacionit kryq midis çifteve të imazheve SAR dhe vlerësohet mbi dritare të vogla pas kompensimit të termave përcaktues të fazës. Koherenca lokale mund të marrë vetëm vlerat 0γ1; γ 0 do të thotë se zona është prekur rëndë nga zhurma dhe kjo gjë ndeshet, përgjithësisht, në zona me shumë bimësi ose mbi sipërfaqe të mëdha ujore, të cilat shfaqen shumë të errëta, ndërsa γ 1 tregon mungesën pothuajse të plotë të zhurmës dhe zona të tilla shfaqen të qarta dhe të shndritshme. Barazimi që lidh koherencën interferometrike me raportin sinjal-zhurmë (SNR) të një përftimi të vetëm jepet (Zebker &Villasenor, 1992):

SNR   (3.6) 1SNR dhe paraqet të ashtuquajturën hartë e koherencës së zonës së vrojtuar.

66 Spartak KUÇAJ

Mund të tregohet se  është e përbërë nga shumë terma (Zebker &Villasenor, 1992), ku secilit i atribuohet një burim specifik dekorrelacioni si më poshtë:

 T G DCV termikP (3.7)

ku me γT shënohet dekorrelacioni kohor, me γG ai gjeometrik, me γDC ai që lidhet me qendrën

Doppler, me γV ai vëllimor, me termik ai termik dhe në fund me γP dekorrelacioni i përpunimit.

Figura 3.4: Harta e koherencës ndërmjet dy imazheve COSMO-SkyMED (Lombardia):

a) referuar një çifti imazhesh me BT 96 dite dhe B490.4 m;

b) referuar një çifti imazhesh me BT 32 dite dhe B122.9 m.

Në figurën 3.4 janë dhënë hartat e koherencave të figurave 3.3 a) dhe b); shihet qartë humbja e koherencës në zonat me bimësi dhe në liqene (zona me SNR të vogël) dhe, gjithashtu, nga krahasimi i dy hartave vihet re tashmë se në një distancë kohore prej 60 ditësh koherenca pëson një degradim të konsiderueshëm.

67 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

3.4 Përmbajtja e informacionit në fazën interferometrike

Duke iu referuar asaj që kemi thënë më lart, faza interferometrike mund të rishkruhet me anën e barazimit:

4π 4π φ  ΔR  ΔR Δα' n (3.8) int λ 1 λ 2

ku (4π λ)ΔR1 është kontribut i deformimit dhe varet nga zhvendosja e objektit në drejtimin range në intervalin kohor ndërmjet dy përftimeve master dhe slave; (4π λ)ΔR2 është, siç do ta shohim më mirë më vonë, i lidhur me kontributin topografik dhe është funksion i gjeometrisë së përftimit interferometrik; Δα' përfshin brenda saj përveç kontributit të fazës për shkak të ndryshimit të kushteve atmosferike ndërmjet dy përftimeve edhe ato që lidhen me paqëndrueshmërinë e oshilatorit në bord dhe ato që lidhen me procesin e fokusimit; dhe n përfaqëson zhurmën e bardhë për shkak të dekorrelacionit kohor dhe gjeometrik dhe përfshin edhe zhurmën termike.

3.4.2 Kontributi topografik në fazën interferometrike

Le të analizojmë më në detaje kontributin e fazës interferometrike që ndodh për shkak të diferencës së lëvizjes së dyfishtë sensor-objekt-sensor të valës radar gjatë përftimit të imazheve master dhe slave për një objekt të caktuar në sipërfaqe.

Duke supozuar që do përdorim imazhe me bazë kohore të shkurtër, në mënyrë që të jetë me sa më pak ndikim termi i fazës që lidhet me zhvendosjen e terrenit, kërkojmë të izolojmë termin , gjithmonë duke marrë të papërfillshme si kontributin e zhurmës po ashtu edhe atë atmosferik.

Siç u vu re në barazimin (3.4) dhe duke iu referuar figurës 3.5, ku orbitat janë pingul me planin e figurës dhe aksi i shënuar me n është pingul me drejtimin range, fazën interferometrike që lidhet me objektin e shënuar me pikën P mund ta shkruajmë me anën e barazimit të mëposhtëm:

4π 4π φ (P) (R R ) ΔR (3.9) int λ M S λ

68 Spartak KUÇAJ

Figura 3.5: Gjeometria bazë e përftimit të imazheve SAR. dhe kështu që mund të themi se faza interferometrike e çdo pikseli të imazhit SAR do të varet vetëm nga diferenca e rrugës së përshkuar nga vala elektromagnetike duke u nisur, respektivisht, nga sensori në pozicionin master e më pas në pozicionin slave për të arritur të vetmin kthyes të vendosur në pikën P.

Ajo që na intereson është vlerësimi i ndryshimi i diferencës ΔR në kalim, këtë herë, nga një qelizë rezolucioni që do të shërbejë si referencë, në një tjetër

Fillojmë me vlerësimin e ; marrim si referim objektin e pozicionuar në pikën P0 , e që është në distancën R0 nga sensori në pozicionin master. Në këtë pikë duke e zhvendosur sensorin në pozicionin slave dhe duke marrë në konsideratë objektin në P, distanca mund të shkruhet duke përdorur elementet e thjeshtë të gjeometrisë:

2 2 RS  (R0 rP B// ) (nP B) (3.10)

do të jetë pikërisht ndryshimi i RS që ndodh për shkak të zhvendosjes së antenës nga M në S, e kështu që do të ketë një kontribut që lidhet me B dhe një tjetër që lidhet me B// :

RS RS R  B  B// (3.11) B rPB//0 B// rPB//0 nPB0 nPB0 dhe pastaj ndryshimi i për të cilin interesohemi do të jetë i varur sipas së njëjtës mënyrë nga nP dhe rP sipas barazimit të mëposhtëm:

69 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

R R (R)  nP  rP  nP rP B//0 rP rP B//0 nP B0 nP B0 2 2  RS  RS  BnP  BrP  nPB rP B//0 rPB rP B//0 nP B0 nP B0 (3.12) 2 2  RS  RS  B// rP  B// nP rP B// rP B//0 nP B// rP B//0 nP B0 nP B0 B n  2  P R0

Ia vlen të theksohet se barazimi (3.12) është një shprehje përafruese, pasi ajo është mbështetur në hipotezat sipas të cilave baza konsiderohet e vogël dhe dy qelizat e rezolucionit konsiderohen shumë pranë njëra-tjetrës, dhe gjithashtu pikës P0 i atribuohet roli i referencës unike në sipërfaqe, gjë e cila nuk do të ishte plotësisht e drejtë, pasi do të ishte më mirë që të merrej një

reference për çdo qelizë dhe si pasojë do kishim edhe një R0 të ndryshme për çdo pikë në imazh.

Ndryshimi i fazës interferometrike që lidhet me këtë pohim do të ishte:

R 2πΔ(ΔR) 4π BnP Δφint   (3.13) λ λ R0 dhe mund të lidhet me matjen e kuotës të objektit duke vënë në dukje se:

r q n  p  (3.14) P tanθ sinθ përftohet duke aplikuar teoremat e thjeshta trigonometrike dhe duke marrë në konsideratë hipotezën e ekzistencës së një sipërfaqeje perfekte të sheshtë reference. Megjithatë, duke zëvendësuar barazimin (3.14) tek barazimi (3.13) marrim:

R 4π Bq 4π BrP Δφint   (3.15) λ R0 sinθ λ R0 tanθ në të cilën vërehen dy terma:

1. një ndryshim faze në përpjesëtim të drejtë me diferencën e lartësisë q të objektit në lidhje me një plan horizontal referimi; 2. një ndryshim faze në përpjesëtim të drejtë me distancën në drejtimin slant range midis objekteve.

70 Spartak KUÇAJ

Nga barazimi (3.15) vëmë re se po të marrim q 0 ( P në të njëjtën lartësi me pikën e referimit R P0 ) termi Δφi n t rritet linearisht me distancën në drejtimin slant range; për të eliminuar këtë problem aplikohet i ashtuquajturi korrigjimi i sipërfaqes së sheshtë, i cili konsiston pikërisht në heqjen e termit të varur rP nga faza interferometrike duke arritur në krijimin e një harte të fazës në të cilën çdo shiriti do i korrespondojë një kuotë e ndryshme (përpunimi interferometrik i përdorur këtu përdor si sipërfaqe referimi për përcaktimin e kuotave topografike modelin elipsoidal WGS-84).

Duke vepruar në këtë mënyrë merret e ashtuquajtura interferograma e sheshtë dhe barazimi (3.15) merr trajtën:

R 4π Bq Δφint  (3.16) λ R0 si nθ

Në figurën 3.6 është pasqyruar faza interferometrike e sheshtë e një mali (a) dhe e një lugine (b), marrë nga dy imazhe COSMO-SkyMED. Në figurën 3.6 a) faza e sipërfaqes së sheshtë është e dallueshme mirë në shiritat pothuajse paralel dhe të baraslarguar nga njëri-tjetri të paraqitur në pjesën qendrore të imazhit; pas heqjes së këtij kontributi, përftohet faza e figurës 3.6 b).

Nga barazimi (3.16) mund të shpjegojmë kuotën e pikës :

R λR0 sinθ q Δφint (3.17) 4πB e cila vlerësohet duke u varur nga madhësi të njohura dhe lehtësisht të llogaritshme kjo falë edhe të dhënave precize orbitalë, çka bën të mundur vlerësimin e kuotës së pikës .

Në fakt, le të kujtojmë se faza interferometrike është e njohur vetëm në vlera të përgjithshme dhe përcaktohet si kuota e ambiguitetit diferenca e kuotës që i korrespondon një kalim faze e barabartë me në interferogramën e sheshtë. Duke zëvendësuar një vlerë të tillë të fazës në barazimin (3.17) marrim:

λR0 sinθ ha  (3.18) 2B një parametër i tillë është i një rëndësie themelore, pasi nga ai do të varet ndjeshmëria e interferogramës në vlerat e kuotës, në kuptimin që sa më e vogël të jetë lartësia e ambiguitetit aq më e madhe do të jetë ndjeshmëria e instrumentit për ndryshime të vogla të kuotës. Një tjetër konstatim që bëhet lidhet me përpjesëtimin e zhdrejtë që ekziston ndërmjet ha dhe bazës normale; nga diskutimi i mësipërm merret me mend se, nëse interesohemi të marrim nga faza interferometrike informacionin mbi kuotën që gjendet brenda saj, preferohet të kemi vlera të ulëta të kuotës së ambiguitetit, kështu që do të ishte e përshtatshme zgjedhja e çifteve

71 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës interferometrike me baza normale të mëdha, por, duke u kujdesur që, për shkak të dekorrelacionit gjeometrik, të mos kaloheshin limitet e përcaktuara për bazën kritike. Përdorimet fizike të interferometrisë SAR janë:

Figura 3.6: Faza interferometrike para (a) dhe pas (b) kompensimit të fazës së sipërfaqes së sheshtë i një çifti imazhesh COSMO-SkyMED (Lombardia).

 ndërtimi i hartave altimetrike (DEM) me rezolucion të lartë. Për këtë lloj përpunimi, megjithatë, është e rëndësishme të dihet në mënyrë të saktë orbita e satelitit, për shkak se gabimet në vlerësimin e pozicionit të tij japin gabime në vlerësimin e kuotave topografike;  përcaktimi i orbitave precize duke u nisur nga një DEM referimi i njohur apriori.

3.4.2 Vlerësimi i shkallës së deformimit të terrenit me anë të teknikave InSAR

Le të supozojmë se në distancën kohore midis përftimeve të imazheve master dhe slave të një zone të caktuar interesi është vërejtur një ndryshim i pozicionit relativ i kthyesve: zhvendosje të tilla mund të kenë origjina shumë të ndryshme nga njëri-tjetri. Në këtë rast, në barazimin

(2.8) termi (4π λ)ΔR1 nuk mund të anashkalohet më.

72 Spartak KUÇAJ

Mundësia për të vlerësuar formën e deformimit në sipërfaqe duke u nisur një interferogramë diferenciale i bën teknikat DInSAR një instrument shumë të fuqishëm në fushat e kërkimit si sizmologjia për monitorimin e tërmeteve, lëvizjet tektonike dhe në përgjithësi të gjitha fushat e gjeofizikës duke filluar nga analiza e zonave vullkanike dhe studimi i fenomeneve të rrëshqitjeve dhe më tej me monitorimin e uljeve me origjinë si natyrore ashtu edhe njerëzore, që lidhen me punimet minerare, e deri tek studimi i lëvizjeve të akujve. Disponueshmëria e tanishme e të dhënave me rezolucion të lartë në bandën X (sensorët COSMO-SkyMED, TerraSAR-X etj.) i bëjnë ato potencialisht një mjet shumë të dobishëm për lokalizimin e uljeve strukturore të objekteve të veçanta dhe komplekseve.

Për shkak të lëvizjes (displacement) së shfaqur duhet marrë parasysh një ndryshim i fazës që nuk do të varet nga gjeometria e përftimit (baza) dhe do të varej vetëm nga shkalla e deformimit dhe nga gjatësia e valës së rrezatimit.

Pas aplikimit të korrigjimit të terrenit të sheshtë, faza interferometrike mund të shkruhet në trajtën:

D 4π Bq 4π Δφint   d (2.19) λ R0 sinθ λ ku d është zhvendosja relative midis kthyesve të projektuar në drejtimin range dhe ku akoma supozohet se si termi atmosferik ashtu edhe ai i zhurmës janë të papërfillshëm.

Në këtë pikë, duke supozuar se kemi në dispozicion një DEM e më pas të jemi në gjendje të heqim nga barazimi (2.19) kontributin që lidhet me kuotën topografike, do të marrim të ashtuquajturën interferograma diferenciale (differential interferogram) dhe mund të llogarisim (vetëm në vlerë të përgjithshme) termin e vetëm të deformimit:

4π ΔφD  d (2.20) int λ

Ka disa metoda për të ndërtuar interferogramën diferenciale; këtu kemi përdorur metodën me dy kalime (2-pass), sipas së cilës interferograma është ndërtuar duke u nisur nga dy imazhe të vetme SLC dhe është përdorur një DEM i jashtëm për të nxjerrë termin gjeometrik të fazës.

Barazimi (2.19) thekson se interferometria SAR është më e ndjeshme ndaj lëvizjeve të terrenit se ndaj ndryshimeve në lartësi dhe varësia nga gjatësia e valës bën që të kemi një saktësi të matjes së deformimit të rendit të centimetrit, duke supozuar një heqje të mirë të kontributit topografik dhe mungesë të atij atmosferik, si dhe një koherencë të lartë të interferogramës. Për më tepër, në varësi të saktësisë së DEM-it të përdorur, do të shfaqen mbetje topografike të pranishme në varësi të madhësisë së bazës normale. Pra, në kundërshtim me rastin e përshkruar më sipër, vlerësimi i deformimit në vend do të jetë më i saktë kur baza normale të jetë më e vogël, madje edhe, në fund, duke bërë të papërfillshëm dekorrelacionin gjeometrik. Baza kohore duhet të jetë aq e madhe sa të lejojë rilevimin e lëvizjeve dhe aq e vogël sa të reduktojë zhurmën e fazës që lind si shkak i dekorrelacionit kohor.

73 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Një nga kufizimet në përdorim të interferometrisë diferenciale standarde SAR në vlerësimin e lëvizjeve në sipërfaqe është prania e mbetjeve topografike dhe objekteve atmosferike. Për vlerësimin dhe heqjen e tyre duhen përdorur teknika shumë kohore, që do të sqarohen më poshtë, e që do të na lejojnë të rilevojmë objektet të njohura si të vazhdueshme, madje me një saktësi të madhe edhe lëvizjet milimetrike të sipërfaqes dhe duke përmirësuar njohjen e kuotës së tyre.

Duhet theksuar, më në fund, se në përdorimet e diskutuara deri tani është parë gjithmonë kontributi atmosferik Δα' në fazën interferometrike si një sinjal i dëmshëm. Një përdorim i tillë nuk është për aplikime të tjera të tilla si radiometeorologjia. Për këto lloj matjesh do të ishte mirë të përdoreshin çifte imazhesh me një bazë gjeometrike të vogël, në mënyrë që të zvogëlohet dekorrelacioni gjeometrik si dhe prezenca e mbetjeve topografike në fazën interferometrike diferenciale, dhe gjithashtu të zvogëlohet baza kohore në mënyrë që të zvogëlohet edhe dekorrelacioni me të njëjtin emër.

3.5 Përpunimi interferometrik

Në këtë pjesë, do të përshkruhet hap pas hapi zinxhiri llogaritës për gjenerimin e një interferograme të vetme [8] dhe nxjerrjes së informacionit të kuotës dhe të deformimit. Këto veprime ndikohen nga prania e objekteve atmosferike dhe mund të kryhen vetëm mbi interferograma me koherencë të lartë. Më poshtë do të jepet një përshkrim i metodave shumë kohore të cilat japin një rilevim më saktësi milimetrike të lëvizjes së terrenit.

3.5.1 Zgjedhja e imazheve SAR

Siç është thënë më sipër për ndërtimin e interferogramës përdoret metoda me kalim të dyfishtë, metodë e cila parashikon një minimum prej dy imazhesh SLC si të dhëna hyrëse në zinxhirin llogaritës.

Për shkak të problemeve, tashmë të evidentuara më parë, të lidhura me mënyrën dhe kushtet në të cilat përftohen imazhet është e qartë se jo të gjitha imazhet janë të përshtatshme për interferometrinë (InSAR) dhe se kriteret e zgjedhjes së përftimeve bazohen kryesisht mbi llojin e aplikimit për të cilin interesohemi.

Nëse interesohemi për kuotën me qëllim për të ndërtuar një hartë topografike, zgjedhja e imazheve duhet të marrë parasysh problemet që lidhen me dekorrelacionin e shkaktuar nga baza gjeometrike shumë të mëdha. Bazat kohore duhet të jenë sa më të shkurtra që të jetë e mundur. Në të kundërtën, nëse interesohemi në studimin e një deformimi të terrenit baza kohore do të jetë përcaktuese në kriterin e zgjedhjes. Në përgjithësi zgjidhen imazhe me bazë kohore pak a shumë të mëdha në varësi të vazhdimësisë në kohë të fenomenit që po monitorohet. Bazat normale duhet të jenë relativisht të vogla në mënyrë që të bëhen të papërfillshme mbetjet topografike në fazën interferometrike diferenciale.

74 Spartak KUÇAJ

Vihet re, gjithashtu, se nuk është e mundur të bëhet interferometria duke kombinuar me njëra- tjetrën imazhet në ngjitje (drejtimi i fluturimit nga Jug në Veri) me imazhet në zbritje (drejtimi i fluturimit nga Veriu në Jug) ose me kënde shikimi shumë të ndryshme nga njëri-tjetri. Kujtojmë se principi mbi të cilin bazohet interferometria SAR është se pozicioni i sensorit për një përftim duhet të jetë mjaft afër atij të përftimit të dytë në mënyrë që të merren të njëjtat cilësi kthyese nga qeliza e rezolucionit në sipërfaqe dhe për këtë arsye besohet se ndryshimi i fazës midis dy vrojtimeve të jetë i pavarur (Ferretti et al., 2007).

3.5.2 Zgjedhja e zonës së interesit dhe nxjerrja e parametrave

Përpunimi interferometrik mund të kryhet në çdo zonë brenda një imazhi të plotë, i cili mbulon zonën tonë të interesit. Të dhënat ndihmëse që lejojnë të përcaktohen plotësisht parametrat orbitalë të sensorit, gjeometrinë e përftimit dhe vendndodhjen hapësinore të zonës së vrojtuar në sipërfaqe janë të furnizuara me të dhëna binare (imazhet SLC), në formatin HDF5 në rastin e sensorit COSMO-SkyMED.

3.5.3 Korregjistrimi i imazhit Slave mbi imazhin Master

Në procesin e gjenerimit të interferogramës, të dy përftimet duhet të jenë në të njëjtën gjeometri referimi.

Hapi i korregjistrimit është hapi vendimtar në interferometri pasi ai kërkon një saktësi të korregjistrimit në nivelin e nën-pikselit; diferenca e termave të vijave dhe pikselave të të njëjtit objekt në imazhin master dhe në imazhin slave njihet si offset në drejtimin azimut dhe range, respektivisht.

Teknikat tradicionale të korregjistrimit konsistojnë në një fazë fillestare jo shumë të saktë, e cila bazohet vetëm në njohjen e orbitave ku mund të arrihet një saktësi jo më e madhe se ~30 piksel duke i konsideruar orbitat të sakta, dhe më pas në një fazë tjetër korregjistrimi e cila duhet të garantojë një saktësi të rendit të nën-pikselit (zakonisht 1/8 e pikselit).

Faza e dytë mund të kryhet në dy mënyra, ose duke vlerësuar vlerat e offset-it midis imazheve master dhe slave duke kryer korrelacionin kryq kompleks të dy imazheve SLC, ose duke u kufizuar tek vlera faktike e amplitudës së dy imazheve. Metoda e parë është shumë më saktë, por më pak e fuqishme: në fakt, ajo shpesh dështon kur baza hapësinore është e madhe ose kur raporti SNR që lidhet me fazën është i vogël.

Ajo zbatohet duke vlerësuar shkallën e korrelacionit midis imazheve master dhe slave mbi dritare të shpërndara në të gjithë imazhin, numri i të cilave varet nga shkalla e polinomit që mendohet të merret si model transformimi për të korregjistruar kornizën slave mbi rrjetin master; vihet re se një korregjistrim i tillë është një rikampionim (interpolim) i vërtetë dhe i vetëm i kornizës slave mbi master dhe është kjo arsyeja që interferograma përfundimtare do të

75 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës jetë në të njëjtat koordinata (slant range, azimut) të kësaj të fundit. Në përgjithësi, si funksion jo linear përdoret një polinom dypërmasor koeficientet e të cilit janë llogaritur me anë të procedure të katrorëve më të vegjël të aplikuar mbi offset-et e llogaritura në dritaret e korrelacionit.

Mbikampionimi i dritareve të korrelacionit mbi dy imazhe kryhet gjatë vlerësimit të korrelacionit kryq dhe është në përpjesëtim të drejtë me saktësinë e nën-pikselit të kërkuar si rezultat përfundimtar. Koherenca interferometrike mund të shihet si meritë e saktësisë përfundimtare të korregjistrimit, saktësi që arrihet duke veçuar algoritmin më të mirë të korrelacionit kryq ose konfigurimin më të mirë të të njëjtit algoritëm. Mund të tregohet se koherenca e një interferograme SAR nuk përmirësohet në mënyrë të konsiderueshme kur saktësia e korregjistrimit është më e lartë se 1/8 e pikselit, e cila përbën një pengesë serioze të faktorit të mbikampionimit.

Kjo që u tha më sipër është teknika Standarde e korregjistrimit. Kur orografia e AOI (Area Of Interest) është shumë e theksuar (zonat malore) dhe çiftet interferometrike karakterizohen nga baza të gjata, përafrimi polinomial i parashikuar nga metodat konvencionale të përafrimit rezulton të jetë krejtësisht i papërshtatshëm dhe të çon në devijime lokale midis imazheve master dhe slave. Megjithatë, këto efekte kanë tendencë përkeqësimi, kur, si në rastin e sensorëve në bandën X (si ata tek COSMO-SkyMED), imazhet përftohen me një rezolucion të lartë hapësinor dhe përdoren frekuenca të larta kampionimi. Një përmirësim ndodh me një procedurë korregjistrimi e ndihmuar nga një DEM i jashtëm, e cila në vend që të vlerësonte vektorët e offset-it mbi një numër të fundmë (edhe pse i madh) të dritareve të korrelacionit e më pas të vlerësonte nga ato një polinom që përafron më mirë me një procedurë të katrorëve më të vegjël, llogarit drejtpërdrejt piksel për piksel korrespondencën midis master dhe slave (duke shfrytëzuar pikërisht të dhënat mbi kuotën përveç atyre orbitalë).

Korregjistrimi i ndihmuar nga DEM lejon, në përgjithësi, të merret një shkallë saktësie me e lartë në përafrimin e imazheve SAR. Në veçanti, kjo metodë fillimisht ofron ende llogaritjen e vektorëve të offset-it sipas metodës së korregjistrimit tradicional të përshkruar më sipër. Megjithatë, më pas llogaritja e të njëjtëve vektorë kryhet përmes njohjes së thjeshtë të orbitave të dy satelitëve dhe disponueshmërinë e një DEM-i të jashtëm të zonës së interesit; këto dy informacione, teorikisht, janë të mjaftueshme për të vlerësuar përafrimin e imazheve. Në këtë pikë, akoma llogaritet një polinom, jo më me qëllimin për të përmirësuar përshtatjen midis vektorëve offset të përftuar nga korregjistrimi i tipit fine, por ato offset që merren nga diferenca e vektorëve që vlerësohen me anë të teknikave të korrelacionit tradicional dhe atyre që merren nga procedura DEM-assisted (Kampes et al., 2003). Vektorë të tillë, në përgjithësi, nuk janë kurrë të papërfillshëm dhe në thelb i atribuohen një njohjeje jo gjithmonë të mjaftueshme të frekuencave të kampionimit përgjatë drejtimit range dhe azimut. Njohja piksel për piksel i vektorëve offset të përftuar me metodën DEM-assisted dhe të korrigjuar në mënyrë të përshtatshme me ndihmën polinomit të funksionit jo linear që i modelon këto vektorë, që mund të shfaqen si rezultat i gabimeve orbitalë dhe kohës, lejon që të merret, edhe në rastin e bazave të mëdha, shkalla e dëshiruar e saktësisë në fazën e korregjistrimit.

76 Spartak KUÇAJ

3.5.4 Filtrimi në bandat e zakonshme në drejtimin azimut dhe range

Pjesët e spektrit të imazheve master dhe slave që nuk mbivendosen janë burime zhurme në interferogramën përfundimtare dhe për këtë arsye duhen hequr para ndërtimit të interferogramës, për sa kohë nuk duam që imazhet ti ruajmë në banda të plota siç kërkohet nga teknikat shumë kohore të tilla si SPINUA, e cila do të përshkruhet më vonë.

Në drejtimin range, zhvendosja spektrale ndodh për shkak të ndryshimeve në këndet lokale të shikimit midis dy sensorëve. Ndërtimi i filtrit të kalimit të bandave për heqjen e pjesëve të spektrit që nuk mbi vendosen është bërë në bazë të njohjes piksel për piksel si të këndit të rënies së tufës radar, ashtu edhe të pjerrësisë lokale (ose frekuenca hapësinore në skaje) që mund të vlerësohet ose nga parametrat orbitalë ose pjesërisht nga të dhënat nëse ka korrelacion të mjaftueshëm.

Në drejtimin azimut zhvendosja spektrale lidhet me diferencën midis frekuencave të qendrave Doppler të dy imazheve të shfaqura për shkak të këndeve të ndryshme të shikimit dhe/ose të orbitave jo plotësisht paralele (të cilat mund të jenë konvergjente ose divergjente). Për shkak të frekuencave të dy qendrave Doppler, filtrimi i kalimit të bandave në azimut mund të jetë i zhvendosur. Ky problem nuk do të shfaqej nëse do ishin në dispozicion të dhënat bruto, në vend të imazheve SLC, sepse në këtë rast të parat do ti nënshtroheshin një fokusimi ku merret në konsideratë, për secilin imazh, jo frekuenca përkatëse e qendrës Doppler, por ajo mesatare.

3.5.5 Rikampionimi i imazhit Slave mbi imazhin Master

Në fund të korregjistrimit vlerësohet një polinom që lidh pozicionin e një pikseli në imazhin master me një tjetër pozicion të tij në imazhin slave.

Kështu që, për çdo piksel në imazhin master, vlera korresponduese e tij në imazhin slave duhet të jetë llogaritur në pozicionin e ri. Ky veprim kërkon një interpolim të imazhit slave. Duke qenë se një saktësi prej së paku 1/8 e pikselit si në drejtimin slant range, ashtu edhe në atë azimut është një kërkesë që e plotëson përpunimi interferometrik SAR, zgjedhja e kernelit të interpolimit dikton një kompromis midis saktësisë së interpolimit dhe detyrës llogaritëse.

E një rëndësie të veçantë për këtë algoritëm është zgjedhja e kernelit optimal të interpolimit që lidhet jo vetëm funksionin e përdorur, por edhe me madhësinë e tij (numrin e kampioneve kernel). Artikujt referues për këtë janë në dispozicion nga (Hannssen & Bamler, 1999), (Migliaccio & Bruno, 2003), (Cho et al., 2005). Tek (Hanssen, 1992), tregohet se si për përpunimin standard interferometrik, kerneli me 4 ose 6 pika, është përgjithësisht i mjaftueshëm, pavarësisht nga forma e kernelit.

Nga (Cho et al., 2005) propozohet një kernel i ri interpolimi (ndryshe nga ato klasikë të përdorur në interferometri), i cili bazohet në funksionin e kosinusit të ngritur.

77 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Në drejtimin azimut spektri i sinjalit të një imazhi SAR mund të devijojë goxha nga përafrimi zero-Doppler. Për të mënjanuar këto probleme, sinjali duhet të zhvendoset në frekuencën zero- Doppler para interpolimit, e më pas duhet të ri sillet në frekuencën origjinale të qendrës Doppler.

Figura 3.7: Funksioni i transferimit të kernelit kosinusi i ngritur (Cho et a., 2005).

Koherenca Gabimi i fazës (në gradë)

Teorike Simuluar Teorike Simuluar

Komshiu më i afërt 0.9132 0.9103 37.4 36.54

Lineare e pjesshme 0.9773 0.9766 21.4 20.29

16 pika 0.9995 0.9994 4.1 4.10

12 pika SW 0.9999 0.9999 0.3 1.47

6 pika RC 0.9999 0.9999 0.067 1.44

8 pika RC 0.9999 0.9999 0.038 1.43

10 pika RC 0.9999 0.9999 0.018 1.43

12 pika RC 0.9999 0.9999 0.010 1.43

Figura 4.8: Koherenca dhe gabimi i fazës për kernel të ndryshëm interpolimi (Cho et al., 2005).

3.5.6 Gjenerimi i interferogramës

Me përftimin e imazheve të korregjistruara dhe të filtruara, gjenerimi i interferogramës lidhet me prodhimin e imazhit master më të konjuguarën komplekse të imazhit slave. Vihet re se kur duam të vlerësojmë interferogramën në pikat që nuk i përkasin rrjetës së imazhit master (është rasti i Gjeokodifikimit që do të flasim më vonë), ia vlen të bëhet mbikampionimi i të dy

78 Spartak KUÇAJ

imazheve që në fillim të formimit të interferogramës (në mënyrë që të shmanget efekti i tjetërsimit (aliasing)). Në fakt, spektri i sinjalit interferometrik do të jetë i dyfishtë krahasuar me atë të imazhit të vetëm dhe do të kërkojë një frekuencë të dyfishtë kampionimi. Zakonisht, për të shmangur problemet, para mbikampionimit, sinjali duhet te jetë i zhvendosur në frekuencën zero-Doppler e më pas do të ri sillet në frekuencën origjinale të qendrës Doppler.

3.5.7 Heqja e fazës që lidhet me elipsin e referimit

Në këtë hap simulimi i fazës interferometrike që lidhet me elipsin e referimit kryhet në bashkëpunim me parametrat orbitalë të imazheve master dhe slave. Më pas faza nxirret nga interferograma komplekse. Për secilin piksel të çiftit të imazheve duhet të vlerësohen distancat ndërmjet orbitave të dy imazheve dhe qeliza korresponduese e rezolucionit mbi elipsoidin e referimit (zakonisht WGS-84) nga ku nxirret diferenca.

Për të përcaktuar projeksionin e qelizës së rezolucionit në sipërfaqe mbi elipsoidin e referimit ndërtohet një sistem ekuacionesh që zgjidhen në mënyrë interaktive; një zgjidhje e tillë mund të kërkohet ose për secilin piksel të interferogramës, ose mbi një rrjetë të rregullt pikash që mbulojnë të gjithë interferogramën, nga ku më vonë vlerësohen (me metodën e katrorëve më të vegjël) koeficientet e një polinomi të rendit të dytë me anën e të cilit modelohet faza që lidhet me elipsoidin e referimit të të gjithë interferogramës.

3.5.8 Vlerësimi i hartës së koherencës së interferogramës

Më sipër është treguar koncepti i koherencës interferometrike për vlerësimin sasior të cilësisë së shiritave interferometrike. Është treguar se një zgjidhje e tillë ka vlera të ulëta të koherencës dhe dritare vlerësimi me përmasa të vogla. Përmasat e dritares së vlerësimit duhet të rregullohen në funksion të karakteristikave të zonës së vrojtuar: përmasat duhet të jenë të mëdha mjaftueshëm sa për të garantuar një numër të mirë kampionimi dhe në të njëjtën kohë duhet të jenë të tilla që të evitojnë sipërfaqet kthyese jo homogjene. Për më tepër, algoritmi duhet të jetë në gjendje të korrigjojë vlerën e koherencës duke i zbritur përbërësit e fazës sistematike (që lidhet të paktën me topografinë).

3.5.9 Zbërthimi i fazës interferometrike

Shumë algoritme të zbërthimit të fazës zbatuar për të zgjidhur këtë problem matematikor; përkundër qasjeve të ndryshme, besueshmëria e rezultatit është gjithmonë e lidhur fort me informacionet apriori mbi zonën e vrojtuar. Përballjet dhe analizat krahasuese ndërmjet algoritmeve të ndryshme të zbërthimit të fazës gjenden tek (Ghiglia & Pritt, 1988).

79 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Ndër strategjitë më efikase, algoritmet minimum norm janë konsideruar të fortë dhe të fuqishëm, ndërsa algoritmet e tipit Minimum Cost Flow janë më fleksibël.

3.5.10 Simulimi fazës interferometrike topografike

Me teknikën e dyfishtë DInSAR kjo arrihet duke u nisur nga një DEM referimi dhe nga parametrat orbitalë të imazheve master dhe slave. Faza e simuluar mund të përdoret për gjeneruar një interferogramë diferenciale dhe për të rilevuar praninë e një zone deformimi në sipërfaqe, por edhe, për shembull, për të vlerësuar efikasitetin e algoritmeve të zbërthimit të fazës (në qoftë se përdoren vetëm në interferogramat topografike).

3.5.11 Gjenerimi i interferogramës diferenciale

Në qoftë se duam të rikuperojmë informacionin mbi deformimin në sipërfaqe nga faza interferometrike, do të ishte e nevojshme gjenerimi i interferogramës diferenciale, duke hequr fazën topografike të simuluar nga faza interferometrike, në drejtim të korrigjimit të fazës së terrenit të sheshtë. Megjithatë, duhet pasur gjithmonë parasysh se nga një interferograme e vetme diferenciale është përgjithësisht e vështirë të ndahet kontributi i deformimit nga kontributet e këqija që lidhen me vonesat atmosferike dhe mbetjet topografike.

3.5.12 Nxjerrja e informacionit të kuotës topografike dhe Gjeokodifikimi

Nëse duam të nxjerrim hartën topografike të zonës së interesit në sipërfaqe nga faza interferometrike e zbërthyer duhet bërë konvertimi fazë/kuotë, i cili bën të mundur nxjerrjen, nga secili piksel në sistemin koordinativ SAR (range, azimut), të informacionit të kuotës (në elipsoidin e referimit), për shembull, sipas barazimit (3.17).

Gjeokodifikimi, në fakt, është ndryshimi i kornizës së referimit të imazheve nga ai tipiku i përftimeve SAR në një prej sistemeve të koordinatave gjeografike në dispozicion. Kjo gjë ndahet në dy faza të veçanta: gjeoreferencimi, d.m.th. identifikimi i koordinatave gjeografike të secilit piksel në imazh duke marrë parasysh kuotën e pikselit në lidhje me elipsoidin, dhe rikampionimim e mëvonshëm të të dhënave origjinale mbi një rrjetë të re pikash në koordinata gjeografike. Algoritme të ndryshme janë në dispozicion: gjeoreferencimi invers SAR (Schwabisch, 1998), gjeoreferencimi i drejtpërdrejtë SAR që kryhet përmes një zgjidhjeje të përafruar të ekuacioneve range-Doppler (Schreier, 1993) ose gjeoreferencimi i drejtpërdrejtë SAR që kryhet përmes një zgjidhjeje të saktë të ekuacioneve range-Doppler (Nico, 2002).

80 Spartak KUÇAJ

3.5.13 Kthyesit e përhershëm

Siç është përmendur deri tani, është e rëndësishme që në mënyrë që të merren rezultate të mira interferometrike duhet vepruar në koherenca të larta; duke punuar me baza normale të afërta me atë kritike ose shumë më të madhe, gjithashtu përdorimi i bazave kohore të mëdha e mban problematikën në të njëjtat kushte.

Në këtë kontekst futet koncepti i kthyesit të përhershëm (PS: Persistent Scatterer) i përcaktuar si ai objekt i veçantë në sipërfaqe reflektimi i të cilit është i pavarur si nga baza kohore ashtu edhe nga ajo gjeometrike. Pra, kthyesit e përhershëm përfaqësojnë pika me qëndrueshmëri të lartë (ose koherencë të madhe), falë të cilave është i mundur monitorimi i një zone (në të cilën këto janë të pranishëm) për një periudhë të gjatë kohore dhe duke përdorur të gjithë tërësinë e imazheve në dispozicion, pa u shqetësuar për vlerat e larta të bazave gjeometrike apo kohore (Ferretti et al., 2001).

Pas identifikimit të një rrjeti të tillë pikash mund të kryhen matje mbi lëvizjet e terrenit dhe të vlerësohen gabimet e kryera nga DEM në dispozicion mbi zonën e interesit për të përmirësuar saktësinë.

Për të kuptuar se në çfarë mënyre evidentohen pikselat e qëndrueshëm brenda kornizës po rishohim barazimin, i parë dhe më lart, të modulit të sinjalit të rikthyer nga një qelizë rezolucioni:

jφk (p) s(p)  Mk (p)e (3.21) kcella ku kujtojmë se shuma shtrihet për të gjithë reflektuesit, ose kthyesit, brenda qelizës p.

Në këtë kontekst, po shkruajmë barazimin e fazës që lidhet me një kthyes të vetëm si shumë e faktorëve të mëposhtëm: 4π φ ψ  (RΔRk )n (3.22) k k λ ku R është distanca mesatare ndërmjet çdo kthyesi të vetëm dhe sensorit dhe ΔRk është devijimi nga kjo vlerë; n përfshin të gjithë termat e zhurmës të pranishëm në imazh duke përfshirë edhe termin atmosferik dhe lëvizjet koherente në qelizë.

Në këtë pikë, është e qartë se po të zëvendësojmë barazimin (3.22) tek (3.21) do të dalin jashtë shumës termat që nuk varen nga dhe atëherë barazimi (3.21) mund të rishkruhet si më poshtë:

jcost jk (p) s(p) e  Mk (p)e (3.23) kqelize

4π 4π ku ξ ψ  ΔRk dhe ζ  Rn k k λ cost λ

81 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Vihet re se termi ζcost është i përbashkët për të gjithë kthyesit elementarë që lidhen me pikselin p. Aftësia për të dalluar termat që varen nga k, e që janë të ndryshëm nga ata konstantë, është karakteristika e sinjalit SAR që lejon përcaktimin e qëndrueshmërisë së një pikseli duke vlerësuar shpërndarjen e vlerës së modulit të tij mbi shumë imazhe (ndër-imazhe) të të njëjtit piksel. Kjo shpërndarje do të jetë matja e ndryshimit të termit të reflektimit dhe distancës brenda qelizës së rezolucionit në tokë dhe do të rezultojë e pavarur nga termat që përbëjnë .

E kemi thënë tashmë se zhurma me pikla që karakterizon modulin e përftimeve shkaktohet nga termi i reflektimit. Kjo zhurmë ka karakteristikat e shpërndarjes dhe mund të paraqitet në barazimin (3.23) në këtë mënyrë:

jcost jk (p) jcost jc jr s(p) e  Mk (p)e e ce (1re ) (3.24) kqelize ku c dhe ξc janë përbërësit e modulit dhe fazës koherente që do të shfaqeshin edhe në mungesë të zhurmës me pikla, r dhe ξr janë përbërësit e modulit dhe fazës së zhurmës.

Dallimi i sapo bërë ndërmjet termave të koherencës dhe atyre të zhurmës është i nevojshëm për përcaktimin e objekteve të përhershëm për shkak se ai lejon dallimin e objekteve pikë nga ata të shpërndarë. Në terma të përgjithshme dhe pa hyrë shumë në detaje për të mos rënduar diskutimin mund të thuhet se kur të gjitha pikat brenda së njëjtës qelizë kontribuojnë me të njëjtën fuqi, atëherë flitet për një objekt të shpërndarë dhe në këtë rast sinjali koherent bëhet i krahasueshëm me zhurmën; megjithatë, nëse ekziston një rikthyes më i fuqishëm se të tjerët, atëherë flitet për një objekt të qëndrueshëm pikë dhe në këtë rast përbërësja e koherencës bëhet shumë më e fortë se zhurma.

Atëherë, si përfundim, një objekt i përhershëm është një objekt pikë, i qëndrueshëm, koherent dhe me fuqi të lartë reflektimi dhe gjendet brenda një qelize elementare, moduli kompleks i së cilës ndryshon pak me këndin e rënies së LOS dhe se është i tillë që karakteristikat e reflektimit të pikselit korrespondues nuk ndryshojnë në përftime të ndryshme duke rezultuar kështu praktikisht të pandryshueshme nga baza gjeometrike. Megjithatë, duke studiuar se si ndryshon moduli në imazhe të ndryshme është e mundur të dallohet njëri apo tjetri lloj objekti dhe, si pasojë, të identifikohen ato pika në të cilat termi i zhurmës për shkak të dekorrelacionit kohor dhe gjeometrik rezulton i kufizuar. Pika të tilla janë më pak të zhurmshme dhe, për këtë arsye, më të përshtatshme për një vlerësim fillestar dhe për heqjen e përbërësve atmosferikë.

Teknikat interferometrike shumë kohore merren pikërisht me identifikimin e objekteve të përhershëm dhe lejojnë rindërtimin pikë për pikë të tendencës së fazës në kohë. Këto teknika analizojnë për çdo piksel tendencën e fazës në të gjitha imazhet dhe lejojnë vlerësimin dhe kompensimin e termave atmosferikë të pranishëm në fazat diferenciale. Më poshtë do të jepet një përshkrim i përgjithshëm i zinxhirit interferometrik SPINUA (Stable Point INterferometry over Un-urbanised Areas) zhvilluar për herë të parë nga Grupi i Telerilevimit të Departamentit

82 Spartak KUÇAJ

Ndëruniversitar të Fizikës në Bari, Itali, me qëllimin e vetëm për të rilevuar dhe monitoruar objektet koherentë në zonat jo ose pjesërisht të urbanizuara.

3.6 Zinxhiri i përpunimit shumë kohor SPINUA

Diagrama e zinxhirit interferometrik SPINUA tregohet në figurën 3.9. Para gjenerimit të një grupi imazhesh të rikampionuara në gjeometrinë master dhe interferogramave diferenciale korresponduese, si fillim kryhet një analizë statistikore vetëm mbi modulet e imazheve të rikampionuara (Di Bisceglie et al., 1996; Bamler et al., 1993; Seymour & Cumming, 1994; Lee et al., 1994; Abramowitz & Stegun) në mënyrë që identifikohet harta e pikave ku kontributi n i zhurmës si dhe i dekorrelacionit gjeometrik dhe kohor të jetë i kufizuar, më pas teknika shumë kohore përbëhet nga një seri hapash në të cilët alternohet vlerësimi i termave APS (Atmospheric Phase Screen) me vlerësimin e shpejtësisë së objektit në drejtimin LOS dhe me vlerësimin e gabimeve të DEM. Përpunimi interferometrik shumë kohor përbëhet nga një seri hapash të njëpasnjëshëm ku vlerësimi i kontributeve atmosferike dhe si rrjedhojë dhe e shpejtësive të gabimeve në DEM kryhet fillimisht mbi një numër të kufizuar interferogramash.

Në këtë mënyrë, në çdo hap është e mundur të futen diferenca të reja të cilët kontribuojnë me dëshirë në një vlerësim më të mirë të tre termave të përshkruar më sipër deri në përfshirjen e të gjitha diferencave. Koherenca ndër imazh është një tregues besueshmërie e vlerave të marra; merr një vlerë që përfshihet në intervalin [0, 1] dhe në hapin e parë vlera e saj nuk është e njohur akoma dhe merr një vlerë unike.

Algoritmi përbëhet nga hapat e mëposhtëm:

1. vlerësimi i numrit fillestar N0 i diferencialeve mbi të cilat vlerësohet Δα; 2. vlerësimi i termit : APS përafrohet me një plan faze koeficientet e të cilit llogariten mbi të gjitha pikat e imazhit dhe përfaqësojnë dy frekuencat hapësinore dhe fazën e kulmit të DFT (Discrete Fourier Transform) të ejφ ; 3. vlerësimi i shpejtësisë dhe gabimit në DEM: termi vlerësues nxirret nga faza diferenciale dhe llogaritet gabimi i kuotës e i shpejtësisë për çdo objekt të përhershëm; 4. heqja e termit të llogaritur të zhvendosjes dhe topografisë: ripërcaktohet faza diferenciale vetëm për pikselat e qëndrueshëm dhe duke u nisur nga kjo fazë e re mund të vlerësohet më me saktësi termi atmosferik; 5. llogaritja e koherencës brenda imazhit: llogaritja e një termi të tillë shtrihet në të gjithë objektet e përhershëm dhe shërben për të vlerësuar përmirësimin e kompensimit nga hapi në hap; 6. përsëritja e algoritmit: rrit numrin të interferogramave dhe përsëriten hapa të ndryshëm deri sa të shqyrtohen të gjitha diferencialet që janë në dispozicion.

83 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 3.9: Diagrama e zinxhirit SPINUA (Bovenga, 2005).

Pasi përcaktohet për çdo diferencial plani i fazës përfundimtare vazhdohet me korrigjimin e të gjithë diferencialeve thjesht duke hequr piksel për piksel (për të gjithë pikselat e jo vetëm për pikselat e qëndrueshëm që u korrespondojnë objektet e përhershme) termin APS.

Objektet e përhershëm për të cilët është folur deri tani janë përcaktuar në bazë të një studimi statistikor vetëm mbi modulin e përftimeve dhe përfaqësojnë kështu një vlerësim fillestar të atyre që janë PS realë dhe për këtë arsye janë përcaktuar si PSC ose kandidatët PS (Persistent Scatterer Candidates).

Për përcaktimin e PS realë është e nevojshme të futet koncepti i koherencës së periudhës së gjatë γLP dhe të studiohet koherenca ndër-imazh i të gjitha kornizave piksel për piksel. Pa hyrë shumë në detaje (për më tepër shiko në referencën bibliografike (Bovenga, 2005)) thjesht mund të thuhet se koherenca ndër-imazh llogaritet mbi fazë e jo mbi modulet e përftimit. PS janë ato piksel për të cilët koherenca ndër-imazh e tejkalon një prag të paracaktuar. Atëherë, është e qartë se edhe koherenca e periudhës së gjatë do ti marrë vlerat në intervalin [0, 1], duke iu afruar vlerës 1 kur mbetjet e vlerësimeve të bëra dhe zhurma e korrelacionit në piksel janë të kufizuara.

Vlerat e pragjeve merren zakonisht të barabarta, nëse nuk e kalojnë vlerën 0.75. Natyrisht, sa më i madh të jetë ky prag, aq më e lartë do të jetë besueshmëria e matjeve të kryera.

84 Spartak KUÇAJ

3.7 Studim bibliografik

3.7.1 Uljet në Xhakarta

Ndër qytetet aziatike Xhakarta është një shembull i rëndësishëm i problemeve të shkaktuara nga lëvizjet e tokës në strukturat njerëzore. Shkaqet e uljeve janë të natyrave të ndryshme: nxjerrja e ujit nga nëntoka, ngarkesat e konstruksioneve në zonat e banuara, përbërja gjeologjike etj.. Rezultatet e një studimi, ku janë përfshirë teknikat GPS, janë paraqitur nga Murdohardono e Sudarsono, 1998; Abidin, 2001.

Figura 3.10: Sasia vjetore e ujit të nxjerrë nga nëntoka nga puset e regjistruara në Xhakarta (Sudibyo, 1999)

Ndër rastet e përmendura, shkaku më i rëndësishëm është ai që lidhet me nxjerrjen e ujit nga nëntoka, i cili është përkeqësuar më shumë gjatë lëvizjeve migruese të viteve ’70 si dhe nga zhvillimi i industrial i zonës, i cili solli një shfrytëzim të tillë të tokës saqë në një dhjetëvjeçar ka sjellë episode të ndryshme të uljeve të terrenit (figura 3.10).

Sipas Yong (1995), gjiri i Xhakartës përbëhet nga depozitime kuaternare (me trashësi rreth 200- 300 m) dhe nga shkëmbinj terciarë të ndarë në tri njësi sedimentesh detare dhe jodetare.

3.7.2 Uljet në Wieliczka

Qyteti i Wieliczka-s (figura 3.11) shtrihet në një nga zonat turistike më të vizituara në Poloni, miniera mbi 700 vjeçare e kripës. Çdo vit miniera vizitohet nga rreth 1 milion vizitorë nga e gjithë bota dhe në vitin 1978 UNESCO e ka vendosur në listën e parë ndërkombëtare të pasurisë kulturore dhe natyrore botërore. Janë nxjerrë rreth 7.5 milion m3 material duke filluar nga niveli i parë (64 m nën sipërfaqe) deri tek niveli i nëntë (në thellësinë 327 m).

85 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Këtu përfshihen mbi 2000 ndarje dhe mbi 200 km galeri. Shfrytëzimi është kryer në një zonë që shtrihet rreth 6-7 km në drejtimin L-P dhe e gjerë rreth 1 km. Është e dukshme që përfitimi nga nxjerrja ka pasur një ndikim negativ në sipërfaqe dhe në qëndrueshmërinë e qytetit, i cili është vendosur direkt mbi minierë. Ngjarja më e fundit e rrezikshme është shfaqur në fillim të viteve ’90, si pasojë e së cilës u shfaqën ulje lokale në minierë, të cilat ndërprenë hekurudhën dhe dëmtuan Manastirin Françeskan të shekullit të shtatëmbëdhjetë.

Vitet e fundit interferometria diferenciale është bërë një mjet i dobishëm për zbulimin dhe monitorimin e lëvizjes afatgjatë të tokës. Në këtë kontekst, Wieliczka është me interes të veçantë për shkak se ajo është e ndikuar si nga fenomeni i rrëshqitjes së tokës, ashtu edhe nga ulja. Ajo ofron një mundësi për një studim të lidhjeve të mundshme ndërmjet uljes së minierave dhe paqëndrueshmërisë së shpatit.

Figura 3.11: Wieliczka

Përveç qendrës së qytetit, zonat përreth karakterizohen nga një shkallë e ulët e urbanizimit dhe shfrytëzimit të tokës kryesisht për bujqësi. Pavarësisht nga lartësitë modeste, shpatet që rrethojnë qytetin janë të rrëshqitshme. Depozitimet e kripës së gurit janë gjetur në brendësi të njësive tektonike të moshës së Miocenit, të cilat përfshijnë argjila, mergele dhe ranorë. Këto njësi janë të mbështjellë në zonën e depresionit të Wieliczka-s nga sedimente të kuaternarit (kryesisht argjila, rërë, zhavorr) dhe nga materiale aluviale, ndërsa formacionet e flishit gëlqeror të moshës së Jurasik-Kretakut formojnë themelin.

Shpejtësitë e vogla ndeshen në lindje të qendrës së qytetit (zakonisht më pak se 10 mm në vit). Ka mundësi që luhatjet në hapësirë të uljeve në fushën e Wieliczka-s janë të lidhura me historinë e shkuar dhe të tanishme të minierës së kripës. Për të shqyrtuar këtë mundësi në vijim po përqendrohemi në katër fusha të vogla që ishin dhe ende janë të prekura drejtpërdrejt nga aktiviteti minerar.

86 Spartak KUÇAJ

Në veçanti, duke u nisur nga rrethinat perëndimore të qytetit marrim në konsideratë zonën me ulje maksimale. Është interesante të theksohet se kjo zonë (Figura 3.12-1) përfshin dy puset e minierës, Kosciuszko dhe Kinga, duke arritur respektivisht 300 dhe 296 nën sipërfaqen e tokës.

Figura 3.12: Paraqitja e zonave problematike:

1. Zona që përfshin puset e thella Kosciuszko dhe Kinga të minierës; 2. Zona e pusit Danilowicz - hyrja kryesore turistike në minierë; 3. Qendra e qytetit dhe pusi me i vjetër Regis me thellësinë minimale dhe ndërtesat historike; 4. Zona e Manastirit Françeskan (ndërtesa e madhe në qendër të imazhit).

Shpejtësia e lëvizjes së pikave PS në afërsi të puseve Kinga dhe Kosciuszko luhatet, përkatësisht, nga -19 në -24 mm në vit dhe nga -15 në -19 mm në vit.

Zona e dytë e interesit është e përqendruar rreth pusit Danilowicz (Figura3.12-2). Ky është pusi i tretë i thellë (- 243 m) dhe sot është hyrja (me anë të ashensorëve) kryesore turistike në minierë. Këtu, PS e vendosur në krye të pusit ka një shpejtësi lëvizjeje prej -18 mm në vit.

Zona e tretë përfshin sheshin kryesor të qytetit dhe pusin më të vjetër dhe relativisht më të cekët (106 m të thellë) të quajtur Regis (figura 3.12-3). Struktura e pusit në vetvete nuk përfshin ndonjë objektiv të radarëve, por PS që korrespondon me ndërtesat historike (kështjella e minierës dhe kisha e Shën Klementit) lëviz me një shpejtësi nga -7 në -10 mm në vit.

87 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Zona e fundit me interes të veçantë është e vendosur në veriperëndim të qendrës së qytetit dhe përfshin manastirin françeskan të shekullit të shtatëmbëdhjetë (figura 3.12-4). Në fillim të viteve 90', si pasojë e një fluksi të papritur dhe të madh të ujërave nëntokësore në pjesën veriore të minierës, zona jugore e manastirit pësoi ulje. Këto ngjarje kanë shkaktuar dëmtim të hekurudhës dhe manastirit.

3.7.3 Uljet në Emilia-Romagna

Nxjerrja e lëngjeve të nëndheshme ka prodhuar efekte të rëndësishme të uljeve në rajonin Emilia-Romagna.

Ulja është një fenomen i pranishëm në pjesën më të madhe të territorit të rajonit dhe është shkaktuar nga proceset e ndryshme natyrore me origjinë gjeodinamike dhe tektonike etj. (Carminati, 2003). Fenomeni me ndikimin më të madh ka origjinën nga veprimtaria njerëzore dhe lidhet me nxjerrjen e ujit nëntokësor dhe hidrokarbureve (p.sh. Carminati dhe Martinelli, 2002). Studime me karakter të njëjtë (Martinelli, 1998; Chahoud, 2002; Dadomo dhe Martinelli, 2005 etj.) kanë treguar në mënyrë alarmuese kapacitetin e pakët të rimbushjes së pjesës më të madhe të ujëmbledhësve më të nevojshëm për ujitje, në industri dhe për qëllime civile në qytete. Shumë ujëmbledhës në jug të lumit Po janë të mbyllur dhe kanë ujëra të moshës nga 5000 deri 100000 vjet (Chahoud, 2002). Aktualisht ekzistojnë hartat e uljeve të marra nga matje topografike, të cilat kanë treguar përshpejtimin e fortë të uljeve në qendrat urbane ku ujëmbledhësit shfrytëzohen në mënyrë intensive. Në disa fusha janë matur shpejtësi uljeje më të mëdha se 5 cm/vit (Bitelli, 2005).

Metodat e përdorura

Metodat aktuale të matjes, të tilla si GPS dhe interferometria SAR, lejojnë përshkrimin e fenomenit të uljes me saktësi të madhe dhe sidomos me një rezolucion të lartë hapësinor dhe kohor. Ky informacion, i përpunuar siç duhet dhe i integruar me rindërtimin gjeologjik dhe hidrogjeologjik të ujëmbledhësve nëntokësorë dhe me mbledhjen e të dhënave piezometrike në një rrjet të gjerë pusesh të shpërndarë në të gjithë zonën, siguron kuptimin e fenomenit në të gjitha aspektet e tij dhe, nëse është e nevojshme më tej në zvogëlimin e pasojave nga rregullimi i procesit të nxjerrjes. Në mënyrë që të monitorohet shkalla dhe sasia e uljeve është kryer një analizë me anë të të dhënave të interferometrisë SAR. Kjo teknikë mund të lejojë, ndër të tjera, një vlerësim më të përshtatshëm të vëllimit të ujit të nxjerrë.

88 Spartak KUÇAJ

Figura 3.13: Harta e shpejtësisë mesatare të tokës e marrë duke zbatuar teknikën DInSAR SBAS. Periudha kohore e mbulimit është nga 1992 deri më 2000.

Një vlerësim paraprak i kryer me metodologjinë e propozuar nga Galloway (2000) tregon në fakt një deficit të ujit prej rreth 50-100 milionë m3/vit. Metodologjia e propozuar nga Galloëay (2000) tregon se mund të merren vlerësime të deficitit vjetor të ujit, duke marrë në konsideratë vëllimin vjetor të fundosjes së sedimenteve, gjë që i bën teknikat e vrojtimit SAR veçanërisht të përshtatshme për karakteristikat e detajuara dhe të tërësisë.

3.7.4 Uljet në Gangwon-do, Kore e Jugut

Zona e studimit është e vendosur në pjesën lindore të Koresë së Jugut në gjerësinë 37 ° 06' N - 37 ° 10' N dhe gjatësi 128 ° 41' E -128 ° 57' E me një lartësi mesatare mbi nivelin e detit prej rreth 950 m. Kjo zonë përfshin pellgun e qymyrit Samchuk nga ku nxirret 13% e prodhimit të qymyrit në Korenë e Jugut. (Fig. 1.5).

89 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 3.14: Harta e vendndodhjes së zonës së studimit, e marrë nga një imazh ETM Landsat të datës 7 korrik 2001. Katrori i zi në imazh pasqyron fushën e studimit.

Fusha qymyrgurore Samchuk e vendosur në Kangwon-do në Kore ishte në shfrytëzim deri në vitet '30. Kohët e fundit kjo fushë është braktisur në kuadër të një politike te re industriale. Aktiviteti minerar çoi në deformim të sipërfaqes, ndryshime në ekosistemin lokal dhe ndikon në zonat e banuara (Chang, 2005). Lëvizje të tilla kanë shkaktuar lëvizje të thella në zonën qymyrmbajtëse. Ky efekt për shkak të nxjerrjes së qymyrit është i njohur si rrëshqitje të depresionit (Perski and Jura, 2003).

Burimet e qymyrit të Koresë së Jugut përbëhet pothuajse tërësisht nga antracite, rreth 85%, e cila është depozituar aty gjatë periudhës ndërmjet Mesozoit dhe Paleozoit. Fusha qymyrgurore e Samchuk ka një shtrirje lindje-perëndim.

Aktualisht, që nga viti 2002, është mbyllur pjesa më e madhe e minierave të qymyrit, pas politikës së ndjekur në industrinë e qymyrit. Rënia e papritur apo rrëshqitjet e sipërfaqes është raportuar shpesh nga gazetat dhe raportet zyrtare për zonën e studimit. Shkaqet e këtyre uljeve janë kryesisht për shkak të aktiviteteve nëntokësore. Qeveria ka realizuar një studim në 336 zona ku gjenden miniera të braktisura të qymyrit nga viti 1989 deri më 2003. Edhe si rezultat i këtyre fatkeqësive, minierat janë përforcuar shumë.

90 Spartak KUÇAJ

3.7.5 Uljet në Silezinë e Sipërme, Poloni

Rajoni i Silezisë së Sipërme, zë një sipërfaqe prej 7250 km2 dhe ndodhet në Europën qendrore në jug të Polonisë në kufi me Republikën Çeke dhe Sllovake, është pellgu kryesor i qymyrit në Poloni, si dhe një ndër më të mëdhenjtë në Evropë. Në vitet e fundit përdorimi i teknologjive të reja bëri të mundur të arrihet një kapacitet ditor deri në 10000 ton. Ky shfrytëzim i burimeve ka rezultuar në shumë raste për zbrazje totale të qymyrit në një gjatësi prej disa kilometra, duke shkaktuar kështu fenomenin e fundosjes (e njohur si rrëshqitje depresioni) së këtyre minierave.

Veprimtaria nxjerrëse në minierat e qymyrit është zhvilluar për më shumë se 200 vjet. Gjatë dy shekujve të fundit, industria e qymyrgurit ka përdorur rreth 7 miliard ton lëndë të parë. Në vitet ‘90 rajoni ka prodhuar deri në 100 milion ton në vit. Rrjedhimisht, Silezia e Sipërme u urbanizua shumë dhe në të njëjtën kohë nga ana mjedisore degradoi. Aktualisht janë në punë 39 miniera pjesën polake të basenit në një thellësi prej 200 m deri 900 m nën sipërfaqen e tokës. Në Silezinë e Sipërme aktiviteti minerar ka çuar në një dëmtim lokal të një sipërfaqeje prej gati 600 km2.

Ulja ka shkaktuar ndryshime të theksuara në topografinë e zonës, si dhe në hidrografinë e saj, dhe ende po shkakton probleme në ndërtesa, rrugë, hekurudha dhe tubacione. Ndërmjet viteve 1970 dhe 1999, ritme të tilla shfrytëzimi kanë shkaktuar probleme të mëdha në qytete të tilla si Katowice (kryeqyteti i provincës) dhe Bytom. Që nga viti 1999, ulja për shkak të nxjerrjes së qymyrit nga minierat është bërë një problem i madh për politikën e investimeve (Kwiatek, 1997).

Shpejtësia e uljes zakonisht arrin deri në disa centimetra në muaj, por ka shumë zona me një ulje ditore prej 1 cm ose më shumë. Një ulje e tillë shfaqet zakonisht 3 deri 6 muaj pas përfundimit të punimeve dhe pastaj gjatë dy viteve të ardhshme ulja zvogëlohet gradualisht.

91 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

PËRFUNDIME

Sistemet SAR bazohen në principin sipas të cilit një antene artificialisht e gjatë mund të sintetizohet duke u nisur nga një antenë shumë më e shkurtër në lëvizje, e cila kombinon informacionin e më shumë impulsesh mbërritëse që kapen nga antena. Kjo gjë arrihet falë përdorimit të radarëve koherentë, të cilët janë në gjendje të rikuperojnë nga impulset radar si informacionin e amplitudës, ashtu edhe atë të fazës duke dhënë në këtë mënyrë një përmirësim të rezolucionit në azimut (drejtimi i fluturimit) deri në trefish.

Një sistem SAR punon në zonën e valëve të shkurtra të spektrit elektromagnetik, kryesisht në bandat L [gjatësia e valës = 23.5 cm], C [5.6 cm], X [3 cm] ose K [1 cm]. Përdorimi i valëve të shkurtra ka një avantazh të madh krahasuar me zonën e dukshme: valët e shkurtra kanë gjatësi vale miliona herë më të mëdha se ato në zonën e dukshme, prandaj, në ndryshim nga drita arrijnë të penetrojnë mjegullën, retë dhe të tjera pengesa atmosferike duke na dhënë imazhe radar të Tokës si ditën ashtu edhe natën.

Megjithatë, përpara se të arrihet në fazën përfundimtare, duhen marrë në konsideratë shumë çështje.

Këto çështje lidhen me rezolucionin e të dhënave SAR: rezolucionin në drejtimin range dhe atë në azimut. Përpunimi interferometrik është i një rëndësie të veçantë, sepse ai lidhet ngushtë me zgjedhjen e imazheve satelitore të vlefshme për tu përpunuar dhe zgjedhjen e zonës së interesit brenda tyre. Korregjistrimi dhe rikampionimi i imazhit Slave mbi imazhin Master është një faktor që lidhet me saktësinë e dëshiruar dhe me mbarëvajtjen e gjithë procesit të punës. Gjithashtu, nuk mund të anashkalohet edhe vlerësimi i hartës së koherencës dhe i kthyesve të përhershëm.

Studimet bibliografike e cituara këtu dhe përvoja ndërkombëtare tregojnë se kjo metodë është metoda më e mirë për të bërë një vlerësim cilësor për lëvizje shumë të vogla të terrenit dhe të objekteve. Siç do të shohim në pjesën praktike edhe të këtij punimi, kjo metodë arrin të ketë vlerësime për shpejtësi lëvizjeje të rendit të milimetrave në vit.

92 Spartak KUÇAJ

PJESA III - PJESA PRAKTIKE

93 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

KAPITULLI 4 – Përpunimi i të dhënave

94 Spartak KUÇAJ

4.1 Algoritmi SPINUA

Në një interferogramë vërehet prania e zonave me cilësi të ndryshme të shiritave. Kjo ndodh për shkak të zhurmave, intensiteti i të cilave ndryshon në imazh e që varen edhe nga (por jo vetëm) distanca ndërmjet orbitave të dy përftimeve SAR.

Veçanërisht, kur orbitat e imazheve Master dhe Slave kanë një bazë normale të madhe, zhurma mund të kapë nivele që e bëjnë interferogramën të papërdorshme.

Cilësia e shiritave interferometrikë varet nga korrelacioni i dy imazheve SAR. Korrelacioni mund të vlerësohet me anë të koherencës interferometrike  . Ky parametër mat, në zona të vogla brenda imazhit, shkallën e korrelacionit midis imazheve Master dhe Slave dhe është në gjendje të vlerësojë me vlera reale cilësinë e shiritave interferometrikë.

Në të vërtetë, është koeficienti i korrelacionit kryq ndërmjet çifteve të imazheve SAR dhe vlerësohet mbi dritare të vogla pas kompensimit të termave përcaktues të fazës. Koherenca lokale mund të marrë vlera në intervalin nga 0 në 1; γ 0tregon se në atë zonë interferograma është dëmtuar rëndë nga zhurma dhe kjo gjë verifikohet më së shumti në zonat me bimësi të lartë ose të mbuluara me ujë e që shfaqen shumë të errëta. Ndërsa, γ 1 tregon pothuajse një mungesë të plotë të zhurmës dhe zona të tilla përfaqësojnë një cilësi të lartë të shiritave interferometrikë.

Vlen të theksohet se përsëritja e përftimeve të imazheve në kohë për të njëjtën zonë mundëson kryerjen e një monitorimi të vazhdueshëm të zhvendosjeve të terrenit. Megjithatë, kjo mundësi kufizohet nga fakti se koherenca tenton të ulet shpejt kur përdoren imazhe Slave të larguar shumë në kohë nga imazhi Master (shënim: koherenca degradon edhe me rritjen e vlerës së bazës normale).

Në këtë kontekst prezantohen teknikat shumë-kohore SAR midis të cilave përmenden teknikat PSInSAR, të cilat bazohen në konceptin e Kthyesve të Qëndrueshëm (KQ) të njohur si ai objekt i veçantë në sipërfaqe aftësia reflektuese e të cilit rezulton të jetë e pavarur si nga baza kohore, ashtu edhe nga baza gjeometrike. KQ përfaqësojnë pika me qëndrueshmëri të lartë (ose me koherencë të lartë), falë tyre është e mundur të monitorohet një zonë (ku ata janë të pranishëm), për një kohë të gjatë dhe duke shfrytëzuar të gjitha imazhet që janë në dispozicion, pa u penguar nga bazat gjeometrike ose kohore të larta. Ndër teknikat e ndryshme që bazohen në KQ, përmendet teknika SPINUA e zhvilluar nga GAP në bashkëpunim me Departamentin e Fizikës dhe CNR-ISSIA në Bari.

Diagrama e kësaj teknike është e paraqitur në Diagrama e teknikës SPINUA.

95 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.1: Diagrama e teknikës SPINUA.

Në këtë diagramë evidentohen 5 hapa kryesorë:

1. Hapi i parë është krijimi i dy grupe të dhënash: grupi i imazheve SLC të rikampionuara në gjeometrinë e përftimit të imazhit Master dhe grupi i interferogramave diferenciale të ndërtuara ndërmjet imazheve Slave dhe Master (blloku “ǀSLCǀ Stack” dhe “Differential Interferogram Generation”). 2. Hapi i dytë lidhet me përdorimin e grupit të imazheve të rikampionuara SLC për të nxjerrë pozicionin e pikave Kandidatë KQ (blloku “Amplitude Stability Map Evaluation”). 3. Hapi i tretë përdor hartën e Kandidatëve KQ për të hequr objektet atmosferike të pranishme në grupin e interferogramave diferenciale (blloku “Atmospheric Phase Filtering”). 4. Hapi i katërt bën vlerësimin e kuotës dhe të lëvizjes për të gjitha pikat e grupit të interferogramës diferenciale të korrigjuara nga objektet atmosferike (blloku “DEM Error & movement Estimation”). 5. Hapi i pestë zgjedh pikselat që kanë një koherencë kohore të lartë (Kthyesit e Qëndrueshëm) dhe për secilin prej tyre jep në një format të caktuar (tekst, shape file dhe kml) pozicionin (blloku “Geocoding” dhe “DEM corrected at PS”), informacion mbi lëvizjen (shpejtësia mesatare dhe trendi i lëvizjes blloku “PS Map”) dhe një ose më shumë parametra që lidhen me saktësinë e vlerësimeve të bëra.

96 Spartak KUÇAJ

Në Error! Reference source not found.2 paraqitet një shembull i aplikimit të algoritmit PINUA në monitorimin e një rrëshqitjeje e ndërprerë nga një autostradë.

Barritteri

Figura 4.2: Paraqitja e një harte të prodhuar nga SPINUA me praninë e pikave në lëvizje përgjatë rrugës në rrethinat e Barriterit, Itali. Zhvendosjet kanë ndodhur si pasojë e paqëndrueshmërisë së skarpatës, siç raportohet nga matjet e kryera në kuadër të projektit IFFI.

97 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Përpunimi i të dhënave ERS

4.2 Satelitët ERS - 1 dhe 2

ERS-1 dhe ERS-2 janë dy satelitë të Agjencisë Hapësinore Europiane të lëshuara në të njëjtën orbitë respektivisht në vitin 1991 dhe 1995. Në pajisjet e tyre përfshihej një radar me hapje sintetike, një radar altimetrik dhe instrumente për matjen e temperaturës së sipërfaqes së oqeaneve dhe rrymave ajrore.

Sateliti ERS-2 u pajis edhe me një sensor për monitorimin e ozonit në atmosferë.

Të dy satelitët kanë regjistruar të dhëna SAR duke krijuar një arkiv që mbulon periudhën 1991- 2001. Në mars të vitit 2000 ERS-1 ndaloi së funksionuari, ndërsa në janar të vitit 2001 ERS-2 ka shfaqur disa probleme në kontrollin e qëndrueshmërisë, të cilat e bënë atë të papërshtatshëm për interferometrinë e imazheve të përftuara që nga ajo ditë e më pas.

Të dy satelitët lëviznin në një orbitë me lartësi rreth 780 km. Secili satelit kishte një kohë rishikimi prej 35 ditësh dhe në periudhën gusht 1995 – maj 1996 të dy satelitët kanë funksionuar në konfigurimin tandem duke na ofruar çifte imazhesh SAR me një bazë kohore prej 24 orësh.

Sensorët SAR vepronin vetëm në polarizimin VV dhe rezolucioni hapësinor ishte rreth 5 metra në drejtimin azimut e 9.5 metra në drejtimin range.

4.3 Faza e përpunimit

Përpunimi u krye në disa faza të ndryshme të ilustruara në diagramën me blloqe të Error! Reference source not found.

Figura 4.3: Fazat kryesore të përpunimit i të dhënave SAR për zonën e studimit.

98 Spartak KUÇAJ

Faza e parë (blloku “Selection of the AOI” dhe “Selection and procurement of the ERS data- set”) merret me zgjedhjen e zonës së interesit mbi të cilën aplikohet teknika e monitorimit të lëvizjeve të terrenit. Zona e zgjedhur është zona e qytetit të Tiranës, e cila përfshin një numër të konsiderueshëm imazhesh ERS-1/2 të përftuara në mënyrën interferometrike STRIPMAP. Imazhet e përzgjedhura përfaqësojnë grupin e të dhënave ERS të përpunuara në kuadër të këtij punimi.

Më tej (blloku “Selection of the Master acquisition”), duke u nisur nga imazhet në dispozicion, u zgjodh imazhi që u mor si referencë kohore dhe gjeometrike e përpunimit e që u njoh me emrin Master. Për këtë qëllim u zgjodh imazhi i përftuar me 19 gusht 1995.

Më pas ndiqet hapi i parë i përpunimit SPINUA (blloku “Identification of PS Candidates”), i cili lejon evidentimin e pozicionit të pikave kandidatë të KQ në të gjithë zonën e studimit.

Duke u nisur nga harta e pikave KQ aplikohet algoritmi SPINUA, i cili jep hartën e zhvendosjeve për zonën e studiuar (blloku “SPINUA Processing”).

Produktet e përftuara nga SPINUA verifikohen me anë të një vlerësimi viziv dhe procedurave të përshtatshme të kontrollit të cilësisë (blloku “Quality Check”).

Dhe në fund, produktet përfundimtare të përftuara nga SPINUA u konvertuan në hartat e zhvendosjeve në formatet tekst, shape file dhe kml (blloku “PS Maps”).

4.4 Lista e imazheve të përdorura

Totali i imazheve të përpunuara jepen të listuar në tabelën e mëposhtme:

Tabela 4.1. - Lista e imazheve ERS të përdorura në këtë studim.

Viti 1992 Viti 1993 Viti 1994 Viti 1995 Viti 1996 Viti 1997 Viti 1998 Viti 1999 Viti 2000 (1 imazh) (2 imazhe) (0 imazhe) (7 imazhe) (4 imazhe) (5 imazhe) (3 imazhe) (7 imazhe) (6 imazhe) 1 18/11/1992 16/06/1993 31/03/1995 24/05/1996 01/03/1997 10/01/1998 10/04/1999 29/04/2000 2 21/07/1993 05/05/1995 25/05/1996 05/04/1997 30/05/1998 15/05/1999 03/06/2000 3 09/06/1995 12/10/1996 10/05/1997 17/10/1998 19/06/1999 12/08/2000 4 10/06/1995 21/12/1996 23/08/1997 23/07/1999 16/09/2000 5 15/07/1995 06/12/1997 24/07/1999 25/11/2000 6 19/08/1995 06/11/1999 30/12/2000 7 28/10/1995 11/12/1999

Parametrat kryesorë të përftimit jepen të përmbledhura në dy tabelat e mëposhtme:

99 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Tabela 4. 2. - Parametrat e përftimit të imazheve ERS të përdorura në këtë studim (pjesa 1).

Përshkrimi [njësitë] Vlera Mënyra Stripmap Polarizimi VV Kalimi Descending Kahu i shikimit Right Gjatësia e valës [m] 0.056565 Lartësia mesatare [m] 849983.4479 Këndi i shikimit [gradë] 23.093 PRF [Hz] 1679.9023 Gjerësia e bandës në azimut [Hz] 1378 Hapësira në azimut [m] 3.9778; Frekuenca e kampionimit në range [MHz] 18.9625 Gjerësia e bandës në range [MHz] 15.55

Hapësira në range [m] 7.9049

Tabela 4. 3. - Parametrat e përftimit të imazheve ERS të përdorura në këtë studim (pjesa 2).

DATA E BAZA KOHORE CENTROIDI DOPPLER SENSORI BAZA NORMALE [m] PËRFTIMIT [ditë] [Hz] 19-GUSHT-1995 ERS2 0 0 1.54081832900000E+02 21-DHJETOR-1996 ERS2 -437.6 490 2.05246444700000E+02 05-MAJ-1995 ERS1 -780.5 -106 4.34295898400000E+02 10-PRILL-1999 ERS2 503.2 1330 2.01312088000000E+02 12-GUSHT-2000 ERS2 396.2 1820 -3.29153656000000E+02 28-TETOR-1995 ERS2 812.4 70 1.40777450600000E+02 06-NËNTOR-1999 ERS2 -430.6 1540 1.63703338600000E+02 16-SHTATOR-2000 ERS2 75.2 1855 -1.66793762200000E+02 06-DHJETOR-1997 ERS2 110.9 840 1.68445983900000E+02 15-MAJ-1999 ERS2 286.9 1365 1.99456268300000E+02 01-MARS-1997 ERS2 -68 560 2.00209472700000E+02 18-NËNTOR-1992 ERS1 -270.7 -1004 4.12094574000000E+02 09-QERSHOR-1995 ERS1 -154.7 -71 4.50512390100000E+02 24-MAJ-1996 ERS1 -113.7 279 4.29700164800000E+02 11-DHJETOR-1999 ERS2 -169.7 1575 8.78269653000000E+01 25-NËNTOR-2000 ERS2 617.3 1925 -2.21516845700000E+02 19-QERSHOR-1999 ERS2 -223.9 1400 1.97162704500000E+02 10-JANAR-1998 ERS2 -256.5 875 1.61282989500000E+02 16-QERSHOR-1993 ERS1 -365.6 -794 4.46306182900000E+02 05-PRILL-1997 ERS2 323.1 595 2.08147934000000E+02 10-QERSHOR-1995 ERS2 -298.7 -70 1.85591598500000E+02

100 Spartak KUÇAJ

25-MAJ-1996 ERS2 -222.1 280 1.57199203500000E+02 30-DHJETOR-2000 ERS2 -533.6 1960 -1.72660385100000E+02 29-PRILL-2000 ERS2 234.4 1715 -1.70036438000000E+02 23-KORRIK-1999 ERS1 759.6 1434 4.47695556600000E+02 30-MAJ-1998 ERS2 47.9 1015 2.03385788000000E+02 21-KORRIK-1993 ERS1 -279.9 -759 4.39028045700000E+02 10-MAJ-1997 ERS2 -161.9 630 1.76861358600000E+02 15-KORRIK-1995 ERS2 -272 -35 1.59577224700000E+02 03-KORRIK-2000 ERS2 -136.3 1750 -2.89799377400000E+02 12-TETOR-1996 ERS2 -286 420 1.77653076200000E+02 24-KORRIK-1999 ERS2 528.5 1435 2.30420288100000E+02 17-TETOR-1998 ERS2 -467.2 1155 1.69899856600000E+02 31-MARS-1995 ERS1 -789.7 -141 4.35312316900000E+02

23-GUSHT-1997 ERS2 288.5 735 1.32932296800000E+02

Nga tabela e mësipërme vihet re se monitorimi përfshin një interval kohor prej gati 8 vitesh (nga 18.11.1992 deri më 30.12.2000) me një total prej 35 imazhesh dhe me një mesatare prej 4÷5 imazhe në vit. Megjithatë, siç shikohet, në vitin 1994 nuk kemi një mbulim të zonës me imazhe ERS.

Vitet me numrin më të madh të përftimeve rezultojnë të jenë vitet 1995 dhe 1999 me një numër të barabartë imazhesh, 7 për secilin vit, me një mesatare prej 1 imazhi në çdo 1÷2 muaj.

4.5 Rezultatet e arritura

Në këtë seksion ilustrohen rezultatet e arritura nga përpunimi i të dhënave ERS-1/2 me anë të programit SPINUA.

Figura 4.4 paraqet një hartë të zhvendosjeve në një zonë me shtrirje prej 9100 km2.

101 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.4: Shtrirja gjeografike e zonës së përpunuar.

Zona e mbulimit është përcaktuar nga përmasat e plota të imazheve satelitore që përfshijnë zonën tonë të interesit si dhe nga shkalla e tyre e mbivendosjes, siç jepet në figurën 4.5.

Figura 4.5: Zona e mbulimit dhe mbivendosja relative e imazheve që përbëjnë grupin e të dhënave ERS.

102 Spartak KUÇAJ

Një analizë e kujdesshme e hartës së zhvendosjeve lejon që të evidentohen zona të ndryshme me prani të zhvendosjeve që lidhen me ulje lokale ose me terrene të paqëndrueshme.

Më poshtë do të ilustrohen zhvendosjet e matura nga KQ për zonën e Tiranës, zona A1 e shënuar në figurën e mëposhtme.

Figura 4.6: Harta e shpejtësive mesatare të KQ të vlerësuara për të gjithë periudhën e monitorimit (gati 8 vite). Harta ka një shtrirje prej 91 km × 101 km. Ngjyra e KQ tregon vlerën e shpejtësisë mesatare e kodifikuar sipas shkallës së ngjyrave që tregohet në cepin e majtë lart të figurës.

Zona A1

Në këtë zonë, në qendër të së cilës është qyteti i Tiranës, harta e shpejtësive mesatare të KQ (figura 4.7) paraqet KQ me një shpejtësi mesatare të lëvizjes zero ose shumë të vogla.

Për të vërtetuar këtë, në figurën 4.8 dhe figurën 4.9 paraqiten dy KQ, brenda qytetit të Tiranës, me shpejtësi mesatare pothuajse zero. Në rastin e parë paraqitet një KQ me zhurmë të ulët, gjë që tregohet nga vlera e tij e koherencës (0.99) për një periudhë të gjatë. Ndërsa në rastin e dytë paraqitet një KQ pak më të zhurmshëm, siç tregohet nga luhatjet më të mëdha të matjeve në kohë si edhe nga vlera pak më e ulët e koherencës (0.97) për këtë periudhë.

Duhet theksuar, në fund, se shpejtësia mesatare e çdo KQ përfaqëson vetëm një pjesë të informacionit që disponohet nga të dhënat. Figura 4.10 paraqet shembullin e një KQ me një shpejtësi mesatare gati zero, por që paraqet një lëvizje prej disa milimetrash në periudhën 1997÷2000.

103 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.7: Harta e shpejtësive mesatare e KQ të vlerësuara për të gjithë periudhën e monitorimit (gati 8 vite) të zonës së studimit. Ngjyra e KQ tregon vlerën e shpejtësive mesatare e kodifikuar sipas shkallës së ngjyrave që tregohet në cepin e djathtë poshtë të figurës.

Figura 4.8: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ pothuajse i palëvizshëm. Zhvendosja është matur në milimetra në boshtin e ordinatave, ndërsa në boshtin e abshisave paraqiten datat e përftimit të imazheve ERS të përpunuara. Koherenca për një periudhë të gjatë e KQ është 0.99 (parametri Coh).

104 Spartak KUÇAJ

Figura 4.9: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ pothuajse i palëvizshëm. Zhvendosja është matur në milimetra në boshtin e ordinatave, ndërsa në boshtin e abshisave paraqiten datat e përftimit të imazheve ERS të përpunuara. Koherenca për një periudhë të gjatë e KQ është 0.97 (parametri Coh).

Figura 4.10: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ me shpejtësi mesatare pothuajse zero, por me një lëvizje prej disa milimetrash në periudhën 1997÷2000.

105 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Përpunimi i të dhënave ENVISAT/ASAR

4.6 Karakteristikat e sensorit ENVISAT/ASAR

ENVISAT është një satelit i ESA-s i lëshuar në vitin 2002 dhe tashmë është jashtë funksionit, pasi misioni u deklarua i mbyllur në Prill të vitit 2012.

ENVISAT kishte në bord dhjetë instrumente të sofistikuar optikë dhe radar, ndër të cilët edhe instrumenti ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) që vepronte në bandën C si satelitët ERS-1/2.

Sateliti ka krijuar një arkiv të imazheve SAR duke ofruar për zona të gjëra të globit një mbulim të mirë për periudhën 2003÷2010.

Sateliti lëvizte në një orbitë me lartësi prej afërsisht 800 km dhe kishte një kohë rishikimi prej 35 ditësh.

Sensori ASAR mund të vepronte në polarizime të ndryshme: VV, HH, VV/HH, HV/ HH ose VH/VV. Produktet IMS (image mode-single look complex) janë përdorur për të aplikuar teknikën e KQ. Ato janë në dispozicion në dy polarizime VV ose HH, me kënde të ndryshme shikimi (IS1÷IS7) dhe kanë një rezolucion hapësinor gati 5 metra në azimut dhe 9 metra në drejtimin range.

4.7 Hapat e punës

Puna e kryer ndoqi disa faza, të cilat janë ilustruar në diagramën me blloqe në Hapat kryesore të përpunimit të të dhënave ASAR në zonën e studimit..

Figura 4.11: Hapat kryesore të përpunimit të të dhënave ASAR në zonën e studimit.

106 Spartak KUÇAJ

Faza e parë (blloqet “Selection of the AOI” dhe “Selection and procurement of the ASAR data- set”) ka parashikuar zgjedhjen e zonës së interesit mbi të cilën do të aplikohet teknika e monitorimit të zhvendosjeve të terrenit. Zgjedhja është përsëri e njëjta zonë që përfshin qytetin e Tiranës, e studiuar tashmë me anën e të dhënave ERS-1/2, edhe pse numri i imazheve ENVISAT/ASAR të disponueshme për këtë zonë nuk është i kënaqshëm. Megjithatë, u ra dakord që të kryhej një përpunim me programin SPINUA.

Më tej (blloku “Selection of the Master acquisition”), duke u nisur nga materialet që kishim në dispozicion, u zgjodh imazhi që do të merrej si referencë kohore dhe gjeometrike e përpunimit (imazhi Master); më saktësisht u zgjodh imazhi i datës 23 Korrik 2004.

Pas kësaj filloi hapi i parë i përpunimit SPINUA (blloku “Identification of PS Candidates”), i cili lejon identifikimin e pozicionit të pikave kandidate KQ në të gjithë zonën e studimit.

Duke u nisur nga harta e pikave kandidate KQ u aplikua algoritmi SPINUA, i cili dha si produkt hartën e zhvendosjeve të zonës së studimit (blloku “SPINUA Processing”).

Rezultatet e përftuara nga SPINUA u verifikuan me anë të një vlerësimi viziv dhe procedurave të përshtatshme të kontrollit të cilësisë (blloku “Quality Check”).

Dhe në fund, produktet përfundimtare të përftuara nga SPINUA u konvertuan në hartat e zhvendosjeve në formatet tekst, shape file dhe kml (blloku “PS Maps”).

4.8 Lista e imazheve të përdorura

Totali i imazheve të përpunuara jepen të listuar në tabelën e mëposhtme:

Tabela 4.4. - Lista e imazheve ASAR të përpunuara. Përveç imazheve të listuar në këtë tabelë, ishte në dispozicion edhe imazhi i datës 4 Nëntor 2004, i cili u skualifikua për shkak të një mbivendosjeje të pjesshme me imazhet e tjera e që do të ndikonte shumë në shtrirjen e zonës së studimit.

Viti 2003 Viti 2004 Viti 2005 Viti 2006 Viti 2007 Viti 2008 Viti 2009 Viti 2010 (4 imazhe) (5 imazhe) (3 imazhe) (0 imazhe) (3 imazhe) (3 imazhe) (1 imazh) (3 imazhe)

1 21/03/2003 05/03/2004 14/01/2005 19/01/2007 14/03/2008 27/02/2009 08/01/2010

2 04/07/2003 18/06/2004 03/06/2005 23/02/2007 01/08/2008 19/03/2010

3 12/09/2003 23/07/2004 12/08/2005 30/11/2007 10/10/2008 02/07/2010

4 17/10/2003 27/08/2004

5 05/11/2004

Nga tabela vihet re se monitorimi përfshin një interval kohor prej rreth 7.5 vitesh (nga 21.03.2003 deri më 02.07.2010) me një total prej 22 imazhesh duke dhënë një mesatare me rreth 3 imazhe në vit. Gjithashtu, vihet re edhe se në vitin 2006 nuk ka imazhe në dispozicion.

Viti me numrin më të madh të imazheve është viti 2004 me 5 imazhe me një frekuencë prej rreth 1 imazhi në çdo 2 muaj.

107 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Parametrat kryesorë të përftimit jepen të përmbledhura në dy tabelat e mëposhtme:

Tabela 4.5. - Parametrat e përftimit të imazheve ASAR të përdorura në këtë studim (pjesa 1).

Përshkrimi [njësitë] Vlera Mënyra Stripmap Polarizimi VV Kalimi Ascending Kahu i shikimit Right Gjatësia e valës [m] 0.056236 Lartësia mesatare [m] 848305.2259 Këndi i shikimit [gradë] 22.7578 PRF [Hz] 1652.4156 Gjerësia e bandës në azimut [Hz] 1316 Hapësira në azimut [m] 4.0443 Frekuenca e kampionimit në range [MHz] 19.2077 Gjerësia e bandës në range [MHz] 16

Hapësira në range [m] 7.804

Tabela 4.6. - Parametrat e përftimit të imazheve ASAR të përdorura në këtë studim (pjesa 2).

DATA E BAZA NORMALE BAZA KOHORE SENSORI CENTROIDI DOPPLER [Hz] PËRFTIMIT [m] [ditë] 23-KORRIK-2004 ASAR 0 0 -5.80615112304688E+02 21-MARS-2003 ASAR -122.6 -490 -4.37512634277344E+02 04-KORRIK-2003 ASAR -91 -385 -4.96564880371094E+02 12-SHTATOR-2003 ASAR -58.8 -315 -5.84745483398438E+02 17-TETOR-2003 ASAR 339.2 -280 -5.93468994140625E+02 05-MARS-2004 ASAR 122.5 -140 -5.51442138671875E+02 18-QERSHOR-2004 ASAR -53 -35 -5.88249511718750E+02 27-GUSHT-2004 ASAR 472.2 35 -5.82470153808594E+02 05-NËNTOR-2004 ASAR -27.1 105 -5.65973571777344E+02 14-JANAR-2005 ASAR -282.5 175 -5.44701416015625E+02 03-QERSHOR-2005 ASAR 360.8 315 -5.74661499023438E+02 12-GUSHT-2005 ASAR 990.4 385 -5.87363037109375E+02 19-JANAR-2007 ASAR 816.9 910 -5.57876281738281E+02 23-SHKURT-2007 ASAR 63.8 945 -5.36834106445312E+02 30-NËNTOR-2007 ASAR 614.6 1225 -5.57796875000000E+02 14-MARS-2008 ASAR 368.1 1330 -5.48346618652344E+02 01-GUSHT-2008 ASAR 160 1470 -5.59683471679688E+02 10-TETOR-2008 ASAR -55.8 1540 -5.45948913574219E+02 27-SHKURT-2009 ASAR 123.7 1680 -5.40904296875000E+02 08-JANAR-2010 ASAR 25.5 1995 -5.65769531250000E+02 19-MARS-2010 ASAR 307.8 2065 -5.33925659179688E+02

02-KORRIK-2010 ASAR 426 2170 -5.29512451171875E+02

108 Spartak KUÇAJ

4.9 Rezultatet e arritura

Në këtë pjesë do të ilustrojmë rezultatet e arritura nga përpunimi i të dhënave ASAR me anë të programit SPINUA.

Siç tregohet në figurën 4.12, u krijua një hartë e zhvendosjeve mbi një zonë me sipërfaqe prej 9700 km2duke mbuluar kështu edhe një pjesë të detit Adriatik ku teknika e KQ nuk jep rezultat.

Figura 4.12: Shtrija gjeografike e zonës së studimit.

Zona e mbulimit është përcaktuar nga përmasat e plota të imazheve të përdorura dhe nga shkalla e mbivendosjes së tyre, siç tregohet në figurën 4.13.

109 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

5 Novembre 2004

Figura 4.13: Mbulimi dhe mbivendosja relative e imazheve që formojnë të dhënat ASAR. Siç u tha më lart, imazhi i datës 5 Nëntor 2004 u eliminua nga përpunimi, sepse paraqiste një mbivendosje të vogël me imazhet e tjera të të dhënave.

Pavarësisht se përpunimi ka ndodhur në kushte të papërshtatshme, për shkak të numrit të vogël imazheve që formojnë grupin e të dhënave, megjithatë mund të themi se për qytetin e Tiranës matjet e ofruara nga KQ janë të kënaqshme. Vlen të theksohet se për shkak të numrit të vogël të imazheve janë përzgjedhur vetëm KQ që kanë një koherencë të lartë për një periudhë të gjatë, gjë e cila çon në krijimin e hartave të zhvendosjeve me një densitet të ulët të KQ.

Gjithashtu, vërehet se në këtë zonë harta e shpejtësive mesatare të KQ (figura 4.14) evidenton praninë e pikave me shpejtësi zhvendosjeje shumë të vogla ose zero.

Për të pohuar këtë që thamë më sipër, në figurën 4.15 dhe figurën 4.16 janë paraqitur dy seri kohore që korrespondojnë me dy KQ me shpejtësi mesatare shumë të vogël. Në rastin e parë kemi të bëjmë me një KQ me shpejtësi zero, ndërsa në rastin e dytë paraqitet një KQ me shpejtësi me të vogël se 5mm në vit. Shembulli i fundit thekson se si shpejtësia mesatare e çdo KQ përfaqëson vetëm një pjesë të informacionit të vënë në dispozicion nga të dhënat. Në fakt, figura 4.16 evidenton një jolinearitet të qartë të zhvendosjes së KQ të zgjedhur.

110 Spartak KUÇAJ

Figura 4.14: Harta e shpejtësive mesatare të KQ të vlerësuara për të gjithë periudhën e monitorimit (rreth 7.5 vite). Harta ka një shtrirje prej rreth 93 km × 105 km. Ngjyra e KQ paraqet vlerën e shpejtësisë mesatare e kodifikuar sipas shkallës së ngjyrave që jepet në cepin e majtë lart.

Figura 4.15: Në figurë paraqitet shembulli i një KQ pothuajse të pa lëvizur. Zhvendosja jepet në milimetra në ordinatë, ndërsa në boshtin e abshisave janë shënuar datat e përftimit të imazheve ERS të përpunuara. Koherenca e gjithë periudhës për KQ është 0.97 (parametri Coh).

111 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.16: Në figurë është paraqitur shembulli i një KQ me shpejtësi mesatare shumë të ulët. Zhvendosja jepet në milimetra në ordinatë, ndërsa në boshtin e abshisave janë shënuar datat e përftimit të imazheve ERS të përpunuara. Vihet re prania e një jo lineariteti në tendencën e zhvendosjes së KQ të zgjedhur.

112 Spartak KUÇAJ

Përpunimi i të dhënave COSMO-SkyMed

4.10 Përshkrimi i karakteristikave të sistemit COSMO-SkyMed

Sateliti i parë që transportoi një sistem SAR në bord ishte Seasat (banda L) në vitin 1978. Që nga ajo kohë shumë misione hapësinore iu kushtuan vrojtimit të Tokës e ndër të to një rëndësi të madhe ka edhe sistemi i satelitëve COSMO-SkyMed (COstellation of small Satellites for Mediterranean basin Observation), që vepron në bandën X, i cili është investimi më i madh italian në Sistemet Hapësinore për Vrojtimin e Tokës.

I porositur dhe financuar nga Agjencia Hapësinore Italiane (ASI) në bashkëpunim me Ministrinë e Mbrojtjes (MoD), u konceptua që në fillim si një sistem dypalësh (Dual Use System) duke ofruar kështu shërbime ushtarake dhe civile, gjë që e ka bërë atë një sistem pararojë në botë.

Figura 4.17: Sistemi COSMO-SkyMed në konfigurimin nominal orbital.

Sistemi COSMO-SkyMed është në gjendje të ofrojë, në shkallë globale, informacione tërësisht të reja për studimin dhe kontrollin e ambientit; karakteristikat e veçanta të sistemit në hapësirë e të segmentit në tokë, cilësia e lartë e produktit, aftësia për të ndryshuar në kohë të shkurtra planifikimin e përftimit sipas kërkesës së përdoruesit final, funksionimi në kushte të ndryshme meteorologjike dhe ndriçimi, intervalet kohore të rishikimit prej pak orësh dhe dorëzimi i produktit të përpunuar shumë shpejt bëjnë të mundur një numër në rritje aplikimit, duke iu referuar në mënyrë të veçantë parashikimit, monitorimit dhe menaxhimit të rreziqeve natyrore dhe njerëzore, duke iu ofruar kështu informacione të rëndësishme enteve që merren me planifikimin dhe kryejnë operacionet e ndihmës si dhe për ata që merren me vlerësimin e dëmeve.

Sistemi COSMO-SkyMed përbëhet nga 4 satelitë të përmasave mesatare, ku secili prej tyre është i pajisur me një radar me hapje sintetike (SAR) që vepron në bandën X të valëve të

113 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës shkurtra me rezolucion të lartë. Në kushte nominale të katër satelitët kishin të njëjtën fazë dhe lëviznin në të njëjtën lartësi nga Toka (619.6 km) në të njëjtin plan orbital; në

jepet një paraqitje skematike e konfigurimit nominal të sistemit COSMO-SkyMed në sistemin e referimit gjeocentrik ekuatorial (ECI).

Figura 4.18: Imazhi COSMO-SkyMed Enhanced Spotlight i qytetit Massaciuccoli: zonat ujore dhe sipërfaqet e përmbytura shfaqen të errëta, ndërsa rrugët, qyteti dhe toka e zhveshur paraqiten më të qarta. Në fund të imazhit vihet re një reflektor, i cili paraqet një konfigurim dy ose trifaqesh, gjë që e bën atë një një sinjal shumë të fuqishëm në rikthim (në formë kryqi).

Konfiguracioni nominal u konceptua që në fund të arrihej një balancë midis kostove dhe kohës së përftimit të imazheve, duke arritur një mbulim global prej disa orësh me të paktën dy mundësi shikimi të të njëjtit objekt brenda ditës në kushte të ndryshme vrojtimi (këndi i shikimit). Sensorët SAR të montuar në satelitët COSMO-SkyMed janë të aftë të ndryshojnë mënyrën e përftimit të imazheve nga e djathta në të majtë të gjurmës së satelitit në tokë. Përftimi nominal është me mënyrën e përftimit nga e djathta (mënyra e shikimit nga e djathta).

Kur, në tetor 2008, u lëshua në orbitë edhe sateliti i tretë, ASI e vuri atë në konfigurimin interferometrik Tandem-Like me satelitin e dytë. Në këtë mënyrë koha e rishikimit e të njëjtit objekt në sipërfaqe u reduktua në vetëm 1 ditë.

114 Spartak KUÇAJ

Mënyra me rezolucionin hapësinor më të lartë për përdorim civil u quajt Enhanced Spotlight. Në këtë mënyrë imazhi përftohet me anë të një skeme manovrimi elektronik të antenës në bazë të të cilit qendra e tufës radar do gjendet gjithmonë në qendër të imazhit spot, në këtë mënyrë për çdo objekt rritet gjerësia e bandës Doppler. Kjo mënyrë karakterizohet nga një rezolucion hapësinor prej 1 m. Figura 4.18 tregon nivelin e lartë të detajeve që arrihen me anë të kësaj metode përftimi.

Disavantazhi kryesor i kësaj metode lidhet me madhësinë e kufizuar të imazheve të përftuara (afërsisht 10 km × 10 km). Për të rritur kapacitetin monitorues të sistemit përdoret përgjithësisht mënyra STRIPMAP, e cila ka karakteristika shumë të ngjashme me mënyrën STRIPMAP të misioneve ERS. Në këtë mënyrë përmasat e imazhit janë rreth 40 km në drejtimin range, ndërsa virtualisht është e pafundme në drejtimin e fluturimit (në azimut), përveç kufizimit që krijohet nga cikli i punës (duty cycle) i instrumentit SAR që ka një kohëzgjatje prej 600 s, gjë që u lejon satelitëve COSMO-SkyMed të marrin informacion për gjatësi më të mëdha se 4500 km. Si përfundim, vërehet se rezolucioni hapësinor që ofron kjo metodë është më i ulët se mënyra Enhanced Spotlight, por megjithatë është i kënaqshëm (rreth 3 m) dhe ofron imazhe shumë më të mira se ato që janë përftuar nga satelitët ERS-1/2 dhe ENVISAT/ASAR.

4.11 Hapat e punës

Puna e kryer ka kaluar nëpër hapa të ndryshëm, të cilët jepen të ilustruar në diagramën me blloqe në figurën e mëposhtme.

Figura 4.19: Fazat kryesore të përpunimit të të dhënave COSMO-SkyMed për zonën e studimit.

115 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Faza e parë (blloqet “Selection of the AOI” dhe “Selection and procurement of the CSK data- set”) merret me zgjedhjen e zonës së interesit mbi të cilën aplikohet teknika e monitorimit të zhvendosjeve të terrenit. Zona e zgjedhur ka në qendër qytetin e Tiranës, për të cilën ka një numër të konsiderueshëm imazhesh COSMO-SkyMed të përftuara në mënyrën STRIPMAP. Këto imazhe të zgjedhura përbëjnë bazën e të dhënave COSMO-SkyMed të përpunuara në këtë punim.

Më pas (blloku “Selection of the Master acquisition”), duke u nisur nga imazhet në dispozicion, zgjidhet imazhi që merret si referencë kohore dhe gjeometrike e përpunimit dhe njihet me emrin imazhi Master. Në rastin tonë si i tillë u zgjodh imazhi i datës 26 qershor 2012.

Më tej u krye hapi i parë i përpunimit SPINUA (blloku “Identification of PS Candidates”), i cili bën të mundur evidentimin e pozicionit të pikave kandidate KQ në të gjithë zonën.

Duke u nisur nga harta e kandidatëve KQ u përdor algoritmi SPINUA, i cili prodhoi hartën e zhvendosjeve për zonën e interesit (blloku “SPINUA Processing”).

Rezultatet e marra nga SPINUA u verifikuan me anë të një kontrolli viziv si dhe të procedurës automatike dhe gjysmë automatike të kontrollit të cilësisë (blloku “Quality Check”).

Dhe në fund, rezultatet përfundimtare të marra nga SPINUA u konvertuan në hartat e zhvendosjeve në formatet tekst, shape dhe kml (blloku “PS Maps”).

4.12 Lista e imazheve të përdorura

Totali i imazheve të përpunuara jepen të listuar në tabelën e mëposhtme:

Tabela 4.7. - Lista e imazheve COSMO-SkyMed të përdorura në këtë studim (me ngjyrë të kuqe është shënuar data e imazhit të zgjedhur si Master: 26 qershor 2012).

Viti 2011 Viti 2012 Viti 2013 Viti 2014 (9 imazhe) (12 imazhe) (12 imazhe) (6 imazhe)

2011 2011 2012 2012 2013 2013 2014 2014 Gjashtëmujori Gjashtëmujori Gjashtëmujori Gjashtëmujori Gjashtëmujori Gjashtëmujori Gjashtëmujori Gjashtëmujori I II I II I II I II (2 imazhe) (7 imazhe) (6 imazhe) (6 imazhe) (6 imazhe) (6 imazhe) (6 imazhe) (0 imazhe)

1 15/05/2011 10/07/2011 03/02/2012 12/07/2012 01/02/2013 31/07/2013 07/01/2014 - 2 08/06/2011 11/08/2011 14/03/2012 13/08/2012 05/03/2013 16/08/2013 08/02/2014 - 3 - 04/09/2011 07/04/2012 14/09/2012 06/04/2013 17/09/2013 12/03/2014 - 4 - 28/09/2011 09/05/2012 16/10/2012 26/04/2013 03/10/2013 13/04/2014 - 5 - 30/10/2011 25/05/2012 17/11/2012 28/05/2013 20/11/2013 15/05/2014 - 6 - 01/12/2011 26/06/2012 15/12/2012 29/06/2013 22/12/2013 16/06/2014 - 7 - 13/12/2011 ------

116 Spartak KUÇAJ

Siç shihet, monitorimi shtrihet në një interval kohor prej rreth 3 vitesh (nga 15.05.2011 deri më 16.06.2014) me një total prej 39 imazhe, duke dhënë kështu një mesatare prej rreth 13 imazhe në vit e gati një imazh në muaj.

Vlen të theksohet se disa muaj (të tillë si p.sh. Shtatori dhe Dhjetori 2011) janë mbuluar nga 2 imazhe.

Vitet me numrin më të madh të imazheve rezultojnë 2012 dhe 2013 me afërsisht nga 12 imazhe në vit.

Për vitin 2011 numri i imazheve është 9 (të ndarë sipas tabelës së mësipërme 2 + 7). Për vitin 2012 numri i imazheve është 12 (të ndarë sipas tabelës së mësipërme 6 + 6). Për vitin 2013 numri i imazheve është 12 (të ndarë sipas tabelës së mësipërme 6 + 6). Për vitin 2014 numri i imazheve është 6 (të ndarë sipas tabelës së mësipërme 6 + 0).

Parametrat kryesorë të përftimit jepen të përmbledhura në dy tabelat e mëposhtme:

Tabela 4.8. - Parametrat e përftimit të imazheve COSMO-SkyMed të përdorura në këtë studim (pjesa 1).

Përshkrimi [njësitë] Vlera Mënyra Stripmap Polarizimi VV Kalimi Descending Kahu i shikimit Right Gjatësia e valës [m] 0.031228 Lartësia mesatare [m] 710517.0885 Këndi i shikimit [gradë] 29.321 PRF [Hz] 3058.7276 Gjerësia e bandës në azimut [Hz] 2569.3312 Hapësira në azimut [m] 2.2605 Frekuenca e kampionimit në range [MHz] 146.25 Gjerësia e bandës në range [MHz] 119.8242

Hapësira në range [m] 1.0249

Tabela 4.9. - Parametrat e përftimit të imazheve COSMO-SkyMed të përdorura në këtë studim (pjesa 2).

BAZA NORMALE BAZA KOHORE DATA E PËRFTIMIT SENSORI CENTROIDI DOPPLER [Hz] [m] [ditë] 15-MAJ-2011 CSK2_HI03 -77.1 -408 5.74824804958112E+02 08-QERSHOR-2011 CSK1_HI03 -625.4 -384 7.70654503676699E+02 10-KORRIK-2011 CSK1_HI03 171.3 -352 7.80563777006207E+02 11-GUSHT-2011 CSK1_HI03 162.1 -320 7.01147848408893E+02 04-SHTATOR-2011 CSK2_HI03 16.5 -296 6.63349155924178E+02 28-SHTATOR-2011 CSK1_HI03 -90.3 -272 7.18775494178244E+02 30-TETOR-2011 CSK1_HI03 262.2 -240 7.71092113238955E+02 01-DHJETOR-2011 CSK1_HI03 1157.4 -208 6.55111037482504E+02 13-DHJETOR-2011 CSK4_HI03 287.6 -196 2.46282884576591E+02

117 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

03-SHKURT-2012 CSK1_HI03 535 -144 7.14702004631168E+02 14-MARS-2012 CSK2_HI03 -628.1 -104 5.85710970858991E+02 07-PRILL-2012 CSK1_HI03 -253.4 -80 7.01614306797564E+02 09-MAJ-2012 CSK1_HI03 14.3 -48 7.11615676177699E+02 12-KORRIK-2012 CSK1_HI03 -690.8 16 8.01198560155926E+02 13-GUSHT-2012 CSK1_HI03 -979.5 48 7.30569007537453E+02 25-MAJ-2012 CSK1_HI03 -803.2 -32 7.51236264164018E+02 26-KORRIK-2012 CSK1_HI03 0 0 7.22633573439138E+02 14-SHTATOR-2012 CSK1_HI03 -773.8 80 7.63971688016860E+02 16-TETOR-2012 CSK1_HI03 106.9 112 7.95715475834788E+02 17-NËNTOR-2012 CSK1_HI03 659.8 144 6.67584271059680E+02 15-DHJETOR-2012 CSK4_HI03 730.9 172 1.56592803551291E+02 01-SHKURT-2013 CSK4_HI03 370.9 220 1.62735558604660E+02 05-MARS-2013 CSK4_HI03 274.6 252 9.99821288259123E+01 06-PRILL-2013 CSK4_HI03 -1010.1 284 8.35215704219833E+01 26-PRILL-2013 CSK1_HI03 130.1 304 6.75587829568222E+02 28-MAJ-2013 CSK1_HI03 -510.5 336 8.24888814275752E+02 29-QERSHOR-2013 CSK1_HI03 -696.2 368 7.52562698403838E+02 31-KORRIK-2013 CSK1_HI03 -200.4 400 7.44990482901364E+02 16-GUSHT-2013 CSK1_HI03 -852.7 416 8.19357932370744E+02 17-SHTATOR-2013 CSK1_HI03 401.2 448 6.00949041565917E+02 03-TETOR-2013 CSK1_HI03 -566.5 464 7.72792625771885E+02 20-NËNTOR-2013 CSK1_HI03 -564 512 7.09394273741785E+02 22-DHJETOR-2013 CSK1_HI03 -760.2 544 6.97282387342256E+02 07-JANAR-2014 CSK1_HI03 -163.9 560 6.61048542244762E+02 08-SHKURT-2014 CSK1_HI03 -296.4 592 7.09794377498481E+02 12-MARS-2014 CSK1_HI03 -1034 624 6.87026861945430E+02 13-PRILL-2014 CSK1_HI03 -291.3 656 5.74928109627160E+02 15-MAJ-2014 CSK1_HI03 -422.7 688 7.05907188359422E+02

16-QERSHOR-2014 CSK1_HI03 -418.3 720 6.04515185253461E+02

4.13 Rezultatet e arritura

4.13.1 Analiza e përgjithshme

Zona e mbulimit është përcaktuar nga përmasa e plotë e imazheve të përdorura dhe nga shkalla e mbivendosjes së tyre, siç tregohet në figurën 4.20 dhe figurën 4.21. Siç shihet, zona e studiuar ka një shtrirje prej 1500 km2 (40 km × 38 km).

118 Spartak KUÇAJ

Figura 4.20: Mbulimi dhe mbivendosja relative e imazheve që formojnë të dhënat COSMO-SkyMed.

Figura 4.21: Mbulimi në sipërfaqe i mesatares së imazheve amplitudë të SAR që formojnë të dhënat COSMO-SkyMed.

Në figurën 4.21 janë qartësisht të dukshme deformimet perspektive të paraqitura nga gjeometria SAR. Detaje më të mëdha mbi përgjigjen në amplitudë të gjeometrisë SAR vërehen më mirë në figurat 4.22, 4.23, 4.24 dhe 4.25.

119 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.22: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit është qendra e Tiranës.

120 Spartak KUÇAJ

Figura 4.23: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit është aeroporti i Tiranës.

121 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.24: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit përfshin disa liqene në veri të Tiranës.

122 Spartak KUÇAJ

Figura 4.25: Imazhi SAR i amplitudës (imazhi poshtë) i përftuar nga amplituda e të gjithë imazheve SAR që formojnë grupin e të dhënave. Imazhi i sipërm është imazhi korrespondues optik satelitor i zonës së interesit i marrë nga Google Earth. Siç shihet, zona e interesit përfshin një pjesë të rrugës Tiranë-Durrës në veriperëndim të Tiranës.

Për ndërtimin e hartës së zhvendosjeve u shfrytëzua faza e imazheve të disponueshme SAR. Në figurën 4.26 dhe në figurën 4.27janë paraqitur dy shembuj të hartave të tilla, në të cilat janë

123 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës mirëpërcaktuar zonat me prani të zhvendosjeve që lidhen me ulje lokale ose me objekte në lëvizje.

Figura 4.26: Harta e shpejtësive mesatare e KQ, e vlerësuar për të gjithë kohën e monitorimit (rreth tri vite).

Figura 4.27: Harta e shpejtësive mesatare e KQ, e vlerësuar për të gjithë kohën e monitorimit (rreth tri vite). Në hartë është paraqitur një zonë në verilindje të Tiranës, e cila dominohet nga objekte me paqëndrueshmëri të lartë.

124 Spartak KUÇAJ

Më poshtë jepen më tepër detaje mbi zhvendosjet e matura të KQ, duke iu referuar dy zonave të ilustruara në figurat e mësipërme.

Për më tepër, në hartat e paraqitura më poshtë, çdo KQ paraqitet me një ngjyrë të caktuar që tregon shpejtësinë mesatare të tij sipas shkallës së ngjyrave që bashkëshoqëron çdo hartë.

Secila hartë është e orientuar sipas drejtimit të veriut dhe bashkëshoqërohet me shkallën hapësinore dhe me koordinatat gjeografike të zonës së cilës i referohet harta.

Figura 4.28: Zhvendosje të paraqitura në Babrru. Në pjesën e sipërme djathtas është paraqitur një shembull i zhvendosjes në kohë i një KQ; siç shihet zhvendosja nuk është lineare dhe ka një shpejtësi mesatare prej 7 mm/vit.

Figura 4.29: Zhvendosje të paraqitura në Yzberish.

125 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.30: Shembuj të zhvendosjeve në kohë që lidhen me uljet e evidentuara në Yzberish. Bien në sy lëvizje me një shpejtësi mesatare më të larta se 1 cm/vit dhe me një ligjshmëri jo lineare.

126 Spartak KUÇAJ

Figura 4.31: Uljet e shfaqura në zonën e Laknasit.

Figura 4.32: Shembuj të zhvendosjeve në kohë që lidhen me uljet e evidentuara në Laknas. Bien në sy lëvizje me një shpejtësi mesatare më të vogla ose të barabarta me 1 cm/vit.

127 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

Figura 4.33: Ulje të evidentuara në zonën e Lundrës dhe një shembull i zhvendosjes jo lineare të njërit prej KQ në këtë zonë.

Figura 4.34: Zhvendosje milimetrike jo lineare të strukturave në afërsi të aeroportit.

128 Spartak KUÇAJ

Figura 4.35: Ulje të evidentuara në Gjokaj.

Figura 4.36: Shembuj të zhvendosjeve milimetrike jo lineare në zonën e uljeve në Gjokaj.

129 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

PËRFUNDIME

Përdorimi i metodave interferometrike shumëkohore për të vlerësuar lëvizjet e terrenit ka gjetur një përdorim shumë të madh në dekadat e fundit. Ndërmjet të gjitha llojeve të lëvizjeve të terrenit, ajo që lidhet me qëndrueshmërinë e objekteve inxhinierike është më e rëndësishmja dhe më problematikja për tu marrë në konsideratë.

Rëndësia e saj lidhet në mënyrë të drejtpërdrejtë me qëllimin e shfrytëzimit të këtyre objekteve. Sigurisht që rëndësinë më të madhe e marrin objektet e banimit.

Gjithashtu, qëndrueshmëria e objekteve inxhinierike është edhe më problematikja, sepse në qoftë së nuk ka një mbikëqyrje të vazhdueshme ose në kohë reale është gati e pamundur të vlerësohen lëvizjet e shpejta të këtyre objekteve.

Analizimi i qëndrueshmërisë së objekteve me anën e metodave interferometrike shumëkohore ka rezultuar shumë efikase në evidentimin dhe parandalimin e shumë rreziqeve që lidhen me paqëndrueshmërinë e objekteve.

Në këtë punim është paraqitur përdorimi i teknikave PS-InSAR ne terrenet natyrore dhe në objektet inxhinierike. Duke qenë se në zonën tonë të interesit nuk ekziston një rrjet i përhershëm GPS, ishte e pamundur që rezultatet tona të krahasoheshin me matjet që ofron ekzistenca e një rrjeti të tillë. Gjithashtu, mungesa e informacioneve që mblidhen nga shpimet gjeologjike, në zonat më problematike të evidentuara në këtë punim, nuk na japin mundësinë e një vlerësimi korrelues ndërmjet strukturave gjeologjike dhe fenomeneve të ndeshura.

Duke u bazuar në rezultatet e këtij punimi mund të themi që:

 Përdorimi i kësaj metode është thelbësor për një vlerësim përfundimtar në fushën e matjeve.  Siç tregohet në këtë studim, përpunimi i të dhënave të mbledhura na dha si rezultat përfundimtar hartën e përgjithshme të lëvizjes së objekteve, shtrirjen e saj si dhe luhatjet e kësaj lëvizjeje në kohë.  Gjithashtu, siç vërehet në këtë studim, vlerësimi i lëvizjeve të objekteve është pikësor dhe kemi të bëjmë jo vetëm me një vlerësim pikësor për objekt, por kemi edhe disa vlerësime pikësore në një objekt të vetëm.

 Vlerësimi i qëndrueshmërisë duke përdorur të dhënat e tre sensorëve të ndryshëm ka dhënë këto përfundime: - Duke parë hartën e rezultateve të arritura nga përpunimi i të dhënave të përftuara nga satelitët ERS -1 dhe ERS 2 themi se kishim në dispozicion 35 imazhe me një mesatare prej 4÷5 imazhesh në vit. Numri i vogël i KQ lidhet me përzgjedhjen e KQ me një koherencë të lartë. Numri i përgjithshëm i KQ është 12077. Siç shihet nga harta përfundimtare, kemi një prezencë të lëvizjeve të

130 Spartak KUÇAJ

objekteve. Kjo lëvizje është në vlera të vogla (me shpejtësi mesatare rreth 0 mm/vit) për shkak se KQ janë zgjedhur pika me koherencë të lartë, por kjo lidhet edhe me faktin se koha e rishikimit ka qenë 35 ditë. - Duke parë hartën e rezultateve të arritura nga përpunimi i të dhënave të përftuara nga sateliti ENVISAT dhe sensori ASAR themi se kishim në dispozicion 22 imazhe me një mesatare prej 3 imazhesh në vit. Numri i vogël i KQ lidhet me përzgjedhjen e KQ me një koherencë të lartë, kjo gjë ka ardhur edhe si pasojë e numrit të vogël të imazheve në dispozicion. Numri i përgjithshëm i KQ është 4705. Siç shihet nga harta përfundimtare, kemi një prezencë të lëvizjeve të objekteve. Kjo lëvizje është në vlera të vogla (me shpejtësi mesatare shumë të vogla ose 0 mm/vit) për shkak se KQ janë zgjedhur pika me koherencë të lartë, por kjo lidhet edhe me faktin se koha e rishikimit ka qenë 35 ditë. - Duke parë hartën e rezultateve të arritura nga përpunimi i të dhënave të përftuara nga satelitët COSMO-SkyMed themi se kishim në dispozicion 39 imazhe me një mesatare prej 13 imazhesh në vit. Numri i madh i KQ, numri i përgjithshëm i KQ është 225292, lidhet me densitetin e lartë të tyre si dhe me shtrirjen më të madhe të zonës së studimit. Shtrirja më e madhe e zonës së studimit lidhet me faktin e zgjerimit të zonës së shtrirjes së Tiranës si dhe me faktin e rritjes së ndërtimeve. Përzgjedhja e KQ edhe në këtë rast është bërë për pika me një koherencë të lartë. Siç shihet nga harta përfundimtare kemi një prezencë të qartë të lëvizjeve të objekteve, të cilat paraqesin zona me prani të zhvendosjeve që lidhen me ulje lokale ose me objekte në lëvizje.

- Gjithashtu vëmë re se kemi një përputhshmëri më të mirë (edhe pse nuk janë matje të kryera në kohë të njëjtë) ndërmjet vlerave të matura me ERS-1/2 dhe COSMO-SkyMed.  Duke qenë se periudha që përfshinte ky punim ishte e madhe dhe ekzistonte një arkivë e mjaftueshme imazhesh, përdorimi i metodave interferometrike shumëkohore ishte instrumenti i duhur për të vlerësuar qëndrueshmërinë e objekteve inxhinierike.  Siç shihet edhe nga rezultatet e arritura imazhet COSMO-SkyMed të përpunuara kanë dhënë informacion më të bollshëm, ndonëse periudha e mbulimit të zonës me këto imazhe është më e vogël se ne dy rastet e tjera. Numri i madh i imazheve lidhet me faktin e kohës së shkurtër të rishikimit që ka ky sistem.

131 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

REKOMANDIME

Duke u bazuar në rezultatet e arritura nëpërmjet këtij punimi rekomandojmë që:

1. Një studim i tillë, si ky i kryer me anë të këtij punimi, të kryhet, për të gjitha zonat urbane dhe jo vetëm, në të gjithë territorin e vendit tonë. 2. Rezultatet e arritura nëpërmjet këtij punimi të shfrytëzohen nga organet kompetente lokale dhe qendrore si dhe ato private, të cilat janë përgjegjëse për sigurinë e qytetarëve. 3. Për zonat problematike dhe jo vetëm të krijohet një rrjet permanent GPS, për të evidentuar dinamikën e lëvizjeve për intervale kohe më të shkurtra si dhe për të krijuar mundësinë e një korrelimi midis dy matjeve. 4. Referuar rezultateve të këtij punimi, është më mirë (kur është e mundshme) të përdoren imazhet e përftuara nga satelitët COSMO-SkyMed. 5. Të ketë një bashkëpunim me gjeologët dhe me inxhinierët e ndërtimit për bërë të mundur evidentimin e shkaqeve, të cilat sjellin këto lëvizje të objekteve dhe të terrenit. 6. Monitorimi i rregullt i zonave që rezultojnë problematike duhet të jetë me mjaft përparësi për të rritur informacionin e nevojshëm për ti paraprirë rreziqeve të mundshme që shfaqen nga shkalla e shpejtësisë së lëvizjeve. 7. Në zonat e shfaqura me probleme të bëhet një vlerësim i rrezikut të mundshëm për objektet ekzistuese dhe të merren masa që të mos lejohen ndërtime të tjera në ato zona.

BIBLIOGRAFIA

A. Coletta, C. Galeazzi, F. Caltagirone, E. Scorzafava, L. Amorosi, E. Caliò, A. Notarantonio, A. Moccia, Interferometric Missions: Applications within ASI Space Programs, Proceding of Space Ops ’06, Roma, Italia, 19÷23 Giugno 2006.

132 Spartak KUÇAJ

A. Ferretti, A Monti-Guarnieri, C. Prati, F. Rocca, D. Massonnet, InSAR Principles: Guidelines for SAR Interferometry Processing and Interpretation, (TM-19), ESA Publications, February 2007.

A. Ferretti, C. Prati, F. Rocca, Permanent Scatterers in SAR Interferometry, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, January 2001, Vol. 39, N°1.

A. Papoulis, Signal Analysis, McGraw-Hill, New York, 1984.

Ake Rosenqvist, Masanobu Shimada and Manabu Watanabe, ALOS PALSAR: Technical outline and mission concepts, Proceedings of: 4th International Symposium on Retrieval of Bio and Geophysical Parameters from SAR Data for Land Applications, Innsbruck, Austria, November 16÷19, 2004.

B. Kampes, R. Hanssen, Z. Perski, Radar Interferometry with Public Domain Tools, Proceeding of FRINGE'03, ESA-ESRIN, Frascati, Italy, 1÷5 December 2003.

B. L. Cho, Y. K. Kong and Y. S. Kim, Interpolation using optimum Nyquist filter for SAR interferometry, J. of Electromagn. Waves and Appl., 2005, Vol. 19, No. 1, 169÷175.

C. Prati, F. Rocca, and A. Monti Guarnieri, “SAR interferometry experiments with ERS- 1” in Proc. 1st ERS-1 Symp., Cannes, France, Nov. 4÷6, 1992, pp. 211÷218.

COSMO-SkyMed Mission: COSMO-SkyMED SAR Products Handbook, ASI Publications, ASI-CSM-ENG-RS-092-A, 30 Aprile 2007, 103 pp.

COSMO-SkyMed Mission: COSMO-SkyMED System Description & User Guide, ASI Publications, ASI-CSM-ENG-RS-093-A, 4 Maggio 2007, 49 pp.

D. O. Nitti, F. Bovenga, A. Refice, J. Wasowski, D. Conte, R. Nutricato, L- and C-Band SAR Interferometry Analysis of the Wiewliczka Salt Mine Area (UNESCO Heritage Site, Poland), Proceedings of the 2008 Joint PI Symposium of the ALOS Data Nodes. 3 ÷ 7 November 2008. Rhodes, Greece.

D. O. Nitti, F. Bovenga, R. Nutricato, F. Rana, C. D’Aprile, P. Frattini, G. Crosta, M. T. Chiaradia, G. Ober, L. Candela, C-and X-band multi-pass InSAR analysis over Alpine areas (ITALY), Proceedings of SPIE Remote Sensing, Berlin, Germany, 2009.

D. O. Nitti, R. F. Hanssen, A.Refice, F. Bovenga, G. Milillo, R. Nutricato, Evaluation of DEM-assisted SAR coregistration, Proceeding of Proceedings of SPIE Remote Sensing, Cardiff, Wales, United Kingdom, 2008.

133 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

D. O. Nitti, R. F. Hanssen, A.Refice, F. Bovenga, G. Milillo, R. Nutricato, Evaluation of DEM-assisted SAR coregistration, Proceedings of SPIE Remote Sensing, Cardiff, Wales, United Kingdom, 2008.

D. O. Nitti, R. Nutricato, F. Bovenga, A. Refice, M. T. Chiaradia and L. Guerriero, TerraSAR-X InSAR Multi-Pass Analysis on Venice (Italy), Proceedings of SPIE Remote Sensing, Berlin, Germany, 2009.

D. C Ghiglia, M. D. Pritt, Two Dimensional Phase Unwrapping: Theory, Algorithms and Software, Wiley, New York, 1988.

D. C. Rife, R. R. Boorstyn, Single-Tone Estimation from Discrete-Time Observations, IEEE Transactions on Information Theory, September 1974, Vol. IT.20, pp. 591-598.

David T. Sandwell, David Myer, Robert Mellors, Masanobu Shimada, Benjamin Brooks and James Foster, Accuracy and Resolution of ALOS Interferometry: Vector Deformation Maps of the Father’s Day Intrusion at Kilauea, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 46, N°11, November 2008.

ERSDAC, Earth Remote Sensing Data Analysis Center, PALSAR User’s Guide, 1st Edition, March 2006.

F. Agliardi, F. Bovenga, L.Candela, M. T. Chiaradia, G. B. Crosta, C. D’Aprile, G. Fornaro, P. Frattini, M. Gilardoni, F. Guzzetti, R. Lanari, D. O. Nitti, R. Nutricato, G. Ober, F. Rana, G. Venuti, G. Zeni, Attività di elaborazione di dati EO SAR su AREE in frana nell’ambito del progetto ASI MORFEO, Proceeding of ASITA’09, Bari, Italia, 1÷4 Dicembre 2009.

F. Bovenga, A. Refice, R. Nutricato, L. Guerriero, M. T. Chiaradia, SPINUA: a flexible processing chain for ERS/ENVISAT long term interferometry, Proceedings of: ESA- ENVISAT Symposium, Saltzburg, Austria, 6÷10 September 2004.

F. Bovenga, Multitemporal SAR Interferometry and applications to slope instability monitoring, Tesi di dottorato, Università degli studi di Bari, Dipartimento Interateneo di Fisica, Ottobre 2005, 186 pp.

F. Caltagirone, G.Angino, A. Coletta, F. Impagnatiello, A. Gallon, COSMO-SkyMED program: status and perspectives, Alenia Spazio S.p.A., ASI.

F. Gatelli, A. Monti Guarnieri, F. Parizzi, P. Pasquali, C. Prati, and F. Rocca, The Wavenumber Shift in SAR interferometry, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, July 1994, Vol. 32, N°4, pp. 855÷864.

134 Spartak KUÇAJ

Ferretti, A., C. Prati, and F. Rocca (2001), Permanent scatterers in SAR interferometry, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 39 (1), 8÷20.

Ferretti, A., Novali, F., Bürgmann, R., Hilley, G., Prati, C., (2004), InSAR Permanent Scatterer Analysis Reveals Ups and Downs in San Francisco Bay Area, Eos,Vol. 85, No. 34, 317÷324.

Grup autorësh, Rajonizimi Gjeologo-Inxhinierik i Qytetit të Tiranës në shkallën 1:10000, 1985.

G. Franceschetti, R. Lanari, Synthetic Aperture Radar Processing, CRC Press, 1999.

G. Nico, Exact Closed-Form Geolocation for SAR Interferometry, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Jan. 2002, 40 (1).

G. Schreier, SAR Geocoding: Data and Systems, Wichmann Verlag, Karslruhe, 1993.

G. Trianni, Introduzione al telerilevamento per l’osservazione della terra, Dispensa per la Facoltà di Ingegneria, Università degli studi di Pavia, Dipartimento di Elettronica, Febbraio 2006.

Howard A. Zebker, John Villasenor, Decorrelation in Interferometric Radar Echoes, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, September 1992, Vol. 30, N°5, pp. 950÷959. http://www.cartografia.regione.lombardia.it/GeoIFFI/index.html http://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/ http://www.globdem50.metsoft.de/test/html/documentation.html http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/

J. S. Lee, K. W. Oppel, S. A. Mango, A. R. Miller, Intensity and Phase Statistics of Multilook Polarimetric and Interferometric SAR Imagery, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, September 1994, Vol. 32, N°5.

J. Wasowski, F. Bovenga, R. Nutricato, D. Conte, A. Refice, Z. Kowalski and M. Graniczny, Satellite interferomerty reveals spatial patterns of subsidence in the ancient Wieliczka salt mine (UNESCO heritage site, Poland), Proceedings of FRINGE 2007, ESA-ESRIN, Frascati (RM), Italy, 26-30 Nov. 2007.2.

John C. Curlander, Robert N. McDonough, Synthetic Aperture Radar-System & Signal Processing, John Wiley & Sons, Inc., 1991.

135 Përdorimi i metodës interferometrike SAR për vlerësimin e uljeve të objekteve inxhinierike. Shembull zbatimi për qytetin e Tiranës

M. Di Bisceglie, C. Galdi, R. Lanari, Statistical Characterization of the Phase Process in Interferometric SAR Images, Proceedings of: IGARSS’96, Lincoln, Nebraska, 1996.

M. Migliaccio, F. Bruno, A new interpolation kernel for SAR interferometric registration, IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing, 2003, Vol. 41, 1105÷1110.

M. S. Seymour, I. G. Cumming, Maximum Likelihood Estimation for SAR Interferometry, Proceedings of: IGARSS’94, Pasadena, California, 1994.

M. Schwabisch, A Fast and Efficient Technique for SAR Interferogram Geocoding, Proceedings of IGARSS'98, Seattle, WA USA, 1998.

R. Hannssen and R. Bamler, Evaluation of Interpolation Kernels for SAR Interferometry, IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, January 1999, 37(1):318-321.

Ramon F. Hanssen, Radar Interferometry-Data Interpretation and Error Analysis, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2001.

Richard Bamler, Dieter Just, Phase Statistics and Decorrelation in SAR Interferograms, Proceedings of: IGARSS’93, Tokyo, Japan, 1993.

Spartak Kuçaj, Boris Strati, The Use of High Resolution Satellite MTI for Detecting and Monitoring Landslide and Subsidence Hazards in Tirana, IJRSSET. Volume 2, Issue 11, November 2015, PP 54-60.

Spartak Kuçaj, Boris Strati, Përdorimi metodës PS-InSAR në monito-rimin e veprave të artit në rrugë, Nafta shqiptare, 2016.

Spartak Kuçaj, Boris Strati, Njehsimi i lëvizjeve të truallit me metodën interferometrike sar, Buletini i Shkencave Teknike, UPT, 2016.

W. G. Carrara, R. S. Goodman, and R. M. Majewski, Spotlight Synthetic Aperture Radar: Signal-Processing Algorithms, Artech House, Norwood (MA), 1995.

www.asi.it

www.kopalnia.pl

www.morfeoproject.it

136