Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2014 |
| Autor(a) principal: |
Marcos Eduardo Hartwig |
| Orientador(a): |
Waldir Renato Paradella,
José Claudio Mura |
| Banca de defesa: |
Fábio Furlan Gama,
Pedro Walfir Martins e Souza Filho,
Fernando Pellon de Miranda |
| Tipo de documento: |
Tese
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
BR
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| Resumo em Inglês: |
High mining slopes are intrinsically subjected to instabilities, offering risks to the safety of workers and equipment, which may lead to momentary interruptions in mining activities and economic losses. Traditionally, terrestrial geotechnical monitoring techniques with high precision are used as measures to prevent accidents and for the mining planning. However, these classical approaches show operational and economic disadvantages, such as the high cost per unit of the monitored area. In this sense, the remote sensing technique by interferometric synthetic aperture radar (InSAR) represents a powerful alternative to classical methods, since it provides a synoptic view of the distribution and the state of activity of surface deformations over vast areas with the precision of millimeters. InSAR exploits the phase information of complex radar scenes acquired in different times, and has been successfully employed in many fields of earth and environmental sciences by researchers around the world. However, InSAR has not yet been employed in tropical regions and in active mining environments. Although slope instabilities have been recorded in the high slopes of the N4W Mine, one of the most important iron mines of Brazil, located in the southwestern portion of the State of Pará, they have caused neither material nor economic damages so far. In this sense, the aim of this thesis was the detection and monitoring of possible surface displacement affecting the slopes of the N4W iron Mine and its surroundings. For this purpose, I have used 33 StripMap SAR scenes of the TerraSAR-X satellite, acquired in ascending orbit track between March 2012 and April 2013. The scenes were processed based on two interferometric approaches: the DInSAR (Differential SAR Interferometry) and the PSI (Persistent Scatterers Interferometry). Due to the annual climate sazonality of the region, the scenes were divided in two sets: one for the dry season and the other for the wet season. With the purpose to understand the detected displacements, the results were checked in the field and compared to lithostructural and geomechanic maps, geotechnical data, rainfall records and annual mining production plans. The results have shown that most of the study area can be considered as stable in the period covered by the scenes. This result has been confirmed so far by the geotechnical team of Vale S.A. The main differences obtained in the dry and wet seasons were the magnitude of the displacements and the coverage of the results, which have shown to be more significant for the dry season (From March to September 2012). The atmospheric artifacts determined by the PSI approach where similar in magnitude for both seasons, not exceeding $\pm$ 10 mm in each of the differential interferograms. This study showed for the first time, the applicability of the InSAR technique using TerraSAR-X scenes in active open pit mine in tropical moist environment, opening great application prospects in the country. |
| Link de acesso: |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/04.14.18.49
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Resumo: |
Taludes altos de mineração estão intrinsicamente sujeitos a instabilizações, oferecendo riscos à segurança de trabalhadores e equipamentos, podendo culminar na interrupção momentânea das atividades de lavra e levar a prejuízos financeiros. Tradicionalmente, como medidas de prevenção e de planejamento, são utilizadas técnicas geotécnicas de monitoramento \emph{in situ} de elevada precisão. No entanto, estes métodos apresentam desvantagens operacionais e econômicas, como o alto custo frente à dimensão da área monitorada. Neste sentido, a técnica de detecção remota por Interferometria de Radar de Abertura Sintética (InSAR) representa uma alternativa poderosa, pois propicia obter uma visão sinóptica da distribuição e do estado de atividade de deformações superficiais de vastas áreas, na escala de precisão de milímetros. Esta tecnologia, que utiliza a informação de fase de imagens complexas de radar adquiridas em diferentes épocas, vem sendo utilizada com sucesso em muitas áreas das ciências da terra e ambiental. Todavia, ainda não há registros de sua aplicação em mina ativa à céu aberto e em clima tropical úmido. Apesar de não terem causado danos materiais ou econômicos até o momento, instabilizações foram registradas ao longo dos últimos anos nos taludes de uma das maiores minas de ferro do país, a de N4W, localizada a sudoeste do Estado do Pará. Deste modo, o objetivo do presente trabalho foi o de detectar e monitorar possíveis deslocamentos nos taludes da Mina de N4W e seu entorno. Para tanto, foram processadas um conjunto de 33 imagens do satélite TerraSAR-X, adquiridas em órbita ascendente, em modo \emph{StripMap}, no período compreendido entre março de 2012 e abril de 2013. As imagens foram processadas com base em duas abordagens interferométricas: DInSAR (Interferometria SAR Diferencial) e PSI (Interferometria por Espalhadores Persistentes). Em função da sazonalidade climática anual da região, dividiu-se as imagens em dois conjuntos: seco e chuvoso. Com intuito de se compreender os deslocamentos detectados, os resultados foram verificados em campo e comparados com mapas litoestruturais e geomecânicos, dados geotécnicos, de produção e pluviométricos. Os resultados mostraram que a Mina de N4W e seu entorno encontram-se estáveis para o período de aquisição das imagens, o que vem sendo confirmado até o presente momento pela equipe residente de geotecnia da empresa Vale S.A.. As principais diferenças nos resultados referentes aos períodos seco e chuvoso foram a magnitude dos deslocamentos e a área de cobertura, que se mostraram maiores para o período seco (Março a Setembro de 2012). Os artefatos atmosféricos determinados com a abordagem PSI foram similares em magnitude nos períodos seco e chuvoso, não ultrapassando $\pm $10 mm em cada um dos interferogramas diferenciais. A presente pesquisa demonstrou pela primeira vez, a aplicabilidade da abordagem InSAR a partir de imagens TerraSAR-X, na detecção e monitoramento de deslocamentos de taludes de mina à céu aberto ativa e em ambiente tropical úmido, abrindo grandes perspectivas de aplicação desta tecnologia no país. |
