L’affaissement du sol est un phénomène dans lequel la surface de la Terre s’enfonce vers le bas. Il se produit principalement en raison des activités humaines, telles que l’extraction excessive des eaux souterraines. C’est une préoccupation mondiale majeure, affectant 19% de la population mondiale. Au Japon, certaines parties de la région métropolitaine de Tokyo s’enfoncent déjà. Ce processus peut accélérer l’inondation des zones côtières et endommager les bâtiments et les infrastructures. Par conséquent, la surveillance de l’affaissement du sol est cruciale.
Au Japon, des puits d’observation sont utilisés pour mesurer les changements dans la surface terrestre et les niveaux des eaux souterraines tous les quelques mois. De plus, le système mondial de navigation par satellite (GNSS) est également populaire. Cependant, les puits d’observation sont plus fiables car les effets atmosphériques peuvent modifier les observations GNSS. Les puits d’observation nécessitent un entretien régulier de leurs machines, ce qui est coûteux.
De plus, il y a une pénurie anticipée d’ingénieurs qualifiés pour entreprendre le travail à mesure que la population japonaise vieillit avec un taux de natalité en baisse. Dans cette optique, une nouvelle technique de surveillance de l’affaissement du sol – le radar interférométrique à synthèse d’ouverture (InSAR) – attire l’attention.
Récemment, Katsunoshin Nishi, un Ph.D. étudiant à la Graduate School of Science and Engineering de l’Université de Chiba, au Japon, avec un groupe de chercheurs, a appliqué l’InSAR différentiel consécutif (DInSAR) pour étudier l’affaissement du sol dans les villes de Yokohama, Yokosuka et Miura de la préfecture de Kanagawa au Japon. Ils ont comparé les résultats obtenus avec ceux d’autres techniques de surveillance. Leurs travaux ont été publiés dans Géocarto International.
« InSAR est une technique de télédétection qui utilise deux images SAR satellitaires pour mesurer l’élévation de la surface. Elle exploite la phase des ondes du signal satellite à cette fin. Pour aller plus loin, Consecutive DInSAR peut mesurer les changements millimétriques de l’élévation dans des séries chronologiques, ainsi détecter l’affaissement du sol. Il est quantifié en termes de taux d’affaissement ou de vitesse à la surface du sol », explique M. Nishi.
Le travail a également impliqué des contributions de Masaaki Kawai de Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Japon, Bowo Eko Cahyono de l’Université de Jember, Indonésie, Mirza Muhammad Waqard de Lumir Inc, Corée, Kaori Nishi de Bella Earther, Japon et Josaphat Tetuko Sri Sumantyo Chiba University , Japon et Universitas Sebelas Maret, Indonésie.
Dans leur étude, les chercheurs ont analysé les images acquises par le programme satellite Sentinel 1 de l’Agence spatiale européenne – d’août 2017 à mars 2022 à l’aide du logiciel SARPROZ, qui implémente DInSAR. En outre, ils ont également formulé un nouveau modèle de calcul appelé « la loi de la conservation des matériaux ». Il utilise des valeurs de pression de surface pour calculer le niveau des eaux souterraines et la quantité et la cause de l’affaissement du sol.
Les chercheurs ont constaté que les résultats DInSAR consécutifs étaient cohérents avec les puits d’observation et les données GNSS. Son taux d’affaissement moyen de 1,58 cm/an était respectivement à moins de 0,02 cm/an et 0,90 cm/an de leurs valeurs correspondantes. De plus, son erreur quadratique moyenne moyenne (RMSE) était respectivement de 0,39 cm/an et 0,46 cm/an de leurs valeurs correspondantes. En outre, les mécanismes d’affaissement des terres pourraient être identifiés avec précision grâce à la loi proposée.
En conclusion, M. Nishi souligne le potentiel à long terme de la nouvelle technique de surveillance. « En utilisant le DInSAR consécutif et les données satellitaires, le gouvernement peut prendre des mesures efficaces et opportunes pour lutter contre l’affaissement du sol. En outre, déterminer l’étendue et la cause de l’affaissement du sol permettra à l’administration de fixer des seuils d’affaissement du sol et de limiter l’utilisation des eaux souterraines. les régions côtières ou les zones affaissées auparavant terrestres peuvent vivre en toute sécurité. »
Dans l’ensemble, le DInSAR consécutif peut potentiellement remplacer la technique de puits d’observation de l’affaissement du sol à l’avenir.
Plus d’information:
Katsunoshin Nishi et al, DInSAR consécutif et bien basé sur la loi de conservation des matériaux entre la pression de surface du sol et les eaux souterraines pour observer l’affaissement du sol, Géocarto International (2022). DOI : 10.1080/10106049.2022.2159069
Fourni par l’Université de Chiba