Analysis of Land Displacement Utilizing Sentinel-1 Satellite Imagery and InSAR Technique: A Case Study in Kern County, California

This study investigates patterns of land displacement in Kern County, California, using Sentinel-1 satellite imagery and the Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) technique. A time-series analysis was performed to examine the temporal evolution of land displacement using the Small Baseline Subset (SBAS-InSAR) approach. The LicSAR (Comet Portal) and Liscbas toolbox were employed to analyze Sentinel-1 satellite data collected between 2014 and 2022. For the ascending orbit, the observation period spanned approximately 6.6 years, encompassing 256 images and 1,499 interferograms. The descending orbit covered around 7 years, with a network of 266 images and 954 interferograms. The data were decomposed into ascending and descending paths to identify both vertical and horizontal displacement patterns. An accuracy evaluation was conducted using 85 GPS stations in central California, revealing an RMSE of 1.89 and an R -squared value of 0.9 for the horizontal direction, and an RMSE of 2.4 with an R -squared value of 0.94 for the vertical direction, indicating a high level of accuracy. These results demonstrate the effectiveness of InSAR in capturing detailed land displacement patterns. This study also discusses the advantages and limitations of using InSAR for tracking land deformation and provides recommendations for future research.

Изучены закономерности смещения грунта в округе Керн, Калифорния с использованием спутниковых снимков Sentinel-1 и техники интерферометрического радара с синтезированной апертурой (InSAR). Для изучения динамики смещения грунта с применением подхода Small Baseline Subset (SBAS-InSAR) был выполнен анализ временных рядов. Для анализа спутниковых данных Sentinel-1, собранных в период с 2014 по 2022 г., использовалось программное обеспечение LicSAR (Comet Portal) и набор библиотек Liscbas. Для восходящей орбиты период наблюдения составил приблизительно 6,6 года. Набор данных для исследования включает 256 изображений и 1499 интерферограмм. Нисходящая орбита охватывала семилетний период, включала в себя 266 изображений и 954 интерферограммы. Данные были разложены на восходящие и нисходящие орбиты для определения как вертикальных, так и горизонтальных моделей смещения. Оценка точности была проведена с использованием 85 станций GPS в Центральной Калифорнии. Для горизонтальных моделей смещения RMSE составила 1,89 и значение R -квадрата 0,9, для вертикальных моделей смещения RMSE 2,4, R -квадрат 0,94, что указывает на высокий уровень точности. Эти результаты демонстрируют эффективность InSAR в составлении моделей активности земной коры. В представленном исследовании также обсуждаются преимущества и ограничения использования InSAR для отслеживания активности земной коры и даются рекомендации для будущих исследований в данной предметной области.