PS-DInSAR processing of Sentinel-1 images in the Hambach mine, Germany, and its applicability in civil infrastructure monitoring

Abstract

El mantenimiento de la infraestructura civil es primordial en países en rápido desarrollo como Alemania, dado su papel clave en el bienestar social y el crecimiento económico. Este estudio utiliza la técnica de radar de apertura sintética interferométrica diferencial de dispersión persistente (PS-DInSAR), aplicada a imágenes del satélite Sentinel-1 que cubren el período comprendido entre enero de 2021 y diciembre de 2022, para implementar un enfoque de monitoreo de infraestructura civil. El estudio se centra en una de las regiones más desafiantes de Alemania: la zona minera de Renania y, más específicamente, la mina Hambach, que es la mina a cielo abierto de lignito más grande de Europa. La mina Hambach sirve como un estudio de caso complejo, que destaca la intrincada interacción entre la rápida industrialización y los desafíos ambientales. A través del análisis del desplazamiento vertical de los puntos PS y la implementación de varios indicadores, esta investigación tiene como objetivo obtener una comprensión más profunda de los mecanismos de hundimiento del terreno localizados en el punto crítico alrededor de la mina y mejorar el monitoreo de la infraestructura civil dentro de esta área, con Aplicaciones directas en la planificación y desarrollo de infraestructuras civiles.

Civil infrastructure maintenance is paramount in rapidly developing countries like Germany, given its key role in societal well-being and economic growth. This study utilizes the Persistent Scatterers Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (PS-DInSAR) technique, applied to Sentinel-1 satellite imagery covering the period from January 2021 to December 2022, to implement a civil infrastructure monitoring approach. The study focuses on one of Germany's most challenging regions—The Rhenish coalfield area, and more specifically, the Hambach Mine, which stands as Europe's largest lignite open-pit mine. The Hambach Mine serves as a complex case study, highlighting the intricate interaction between rapid industrialization and environmental challenges. Through the analysis of vertical displacement of PS points and the implementation of various indicators, this research aims to gain a deeper understanding of the mechanisms of land subsidence localized in the hotspot around the mine and to enhance the monitoring of civil infrastructure within this area, with direct applications in the planning and development of civil infrastructure.