Understanding vertical ground displacement from P-SBAS using Getis-Ord GI* statistic

Abstract

[EN] The Differential Synthetic Aperture Radar Interferometric (DInSAR) algorithm has already shown its importance in volcanicmonitoring. However, it is limited by atmospheric perturbations or temporal decorrelation, implying the existence of lowcoherencerecords that must be discarded. In vast studied areas, with thousands of points unevenly distributed, theinterpretation of the results is usually complicated. This text presents an analysis of the vertical component variation onTenerife island (Canary Islands), from 2005 to 2010, using Getis-Ord Gi* spatial statistic on ENVISAT DinSAR images.The ascending and descending images have been processed using the Parallel Small BAseline Subset (P-SBAS)algorithm, within ESA Grid Processing on Demand cloud environment. From Line of Sight results of both tracks, the verticaldeformation speeds have been calculated over 72,207 points with high coherence (> 0.7). Finally, the Gi* statistic hasbeen applied, obtaining a map with statistical significance, where the high values of Gi*, both positive and negative, implythe spatial clustering of likely ground movements. This map highlights areas with variable vertical kinematics on TenerifeIsland, contributing to understanding of its geodynamics. The displacements obtained coincide with previous studies, evenshowing possible new relationships between some phenomena that should be considered. The Gi* spatial statistic is anefficient and quick tool to extract information in a regional scale kinematic study.

[ES] El algoritmo de Interferometría Diferencial con Radar de Apertura Sintética (DInSAR) ha mostrado su utilidad en la detección de cambios en la componente vertical en zonas vulcanológicas activas. Sin embargo, sus limitaciones en la obtención de datos, debido a perturbaciones atmosféricas o decorrelación temporal, implica la existencia de registros con poca coherencia que deben ser desechados. Cuando el área a estudiar tiene una extensión significativa, con miles de puntos distribuidos no homogéneamente por la zona, se complica la interpretación de los resultados. En este texto se presenta el análisis de la variación de la componente vertical de la isla de Tenerife (Canarias), desde 2005 a 2010, empleando la estadística espacial Gi* de Getis-Ord sobre los resultados obtenidos a partir del tratamiento de imágenes ENVISAT. Se han procesado las imágenes ascendentes y descendentes, usando el algoritmo Parallel Small BAseline Subset (P-SBAS), dentro del entorno de la ESA en la nube denominado Grid Processing on Demand. Desde los resultados en línea de vista de ambas trayectorias, se ha calculado las velocidades de deformación vertical para 72.207 puntos con alta coherencia (>0.7). Finalmente, se ha aplicado la estadística espacial Gi* de Getis-Ord a dichas velocidades, obteniendo un mapa con significación estadística, en el que los valores altos del estadístico Gi*, tanto positivos como negativos, implican la agrupación espacial de posibles movimientos del terreno. Este mapa destaca las áreas con cinemática vertical variable para toda la isla de Tenerife, ayudando a la comprensión de la geodinámica de la isla. Los desplazamientos obtenidos son coherentes con otros estudios, incluso muestran posibles relaciones entre algunos fenómenos que deberían ser tenidos en cuenta. Consideramos el uso del estadístico espacial Gi* una herramienta eficaz y rápida para extraer información en un estudio cinemático a escala regional.