Direct comparison of RADARSAT Constellation Mission InSAR, UAV derived point cloud comparison & RTK GNSS deformation monitoring at North Slide, Thompson River Valley, British Columbia

ABSTRACT: In this research we present results and comparisons of several generally accepted land deformation measurement techniques for monitoring slow moving landslides. We demonstrate these methods along a high-risk section of the national railway transportation corridor traversing the Thompson River valley in the British Columbia interior. These results focus on the geomorphically active North Slide, which acts as an ideal field laboratory for testing and evaluating novel monitoring techniques and methods. Differential processing of Structure from Motion (SfM) products such as point cloud elevation models and orthophotos derived from Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) are compared with satellite-based Interferometric Synthetic Aperture RADAR (InSAR) deformation measurements derived from RADARSAT Constellation Mission (RCM). These results are ground-truthed with periodic real-time kinematic (RTK) global navigation satellite system (GNSS) measurements. Several point cloud comparison techniques, including the popular multi-scale model to model cloud comparison (M3C2) algorithm as well as digital ortho-image correlation techniques are presented. Multitemporal InSAR deformation measurements are processed using a semi-automated processing system for interferogram generation and unwrapping. Small baseline subset (SBAS) processing is done manually to recover 1-dimensional line-of-sight deformation measurements. Finally, we discuss the strengths and limitations of these techniques, considerations for interpreting their outputs as well as specific considerations for direct comparisons between InSAR, SfM and RTK deformation measurements.

RÉSUMÉ: Dans cette recherche, nous présentons les résultats et les comparaisons de plusieurs techniques de mesure de la déformation du sol généralement acceptées pour la surveillance des glissements de terrain à déplacement lent. Nous démontrons ces méthodes le long d'une section à haut risque du couloir de transport ferroviaire national traversant la vallée de la rivière Thompson dans l'intérieur de la Colombie-Britannique. Ces résultats se concentrent sur le glissement nord, actif sur le plan géomorphologique, qui constitue un laboratoire de terrain idéal pour tester et évaluer de nouvelles techniques et méthodes de surveillance. Le traitement différentiel des produits de Structure from Motion (SFM), tels que les modèles d'élévation de nuages de points et les orthophotos dérivés des systèmes d'aéronefs téléguidés (RPAS), est comparé aux mesures de déformation par RADAR interférométrique à synthèse d'ouverture (InSAR) dérivées de la mission de la Constellation RADARSAT (RCM). Ces résultats sont vérifiés au sol à l'aide de mesures périodiques de la cinématique en temps réel (RTK) du système mondial de navigation par satellite (GNSS). Plusieurs techniques de comparaison de nuages de points, dont l'algorithme populaire de comparaison de nuages de modèles à modèles (M3C2), ainsi que des techniques de corrélation d'ortho-images numériques sont présentées. Les mesures de déformation multitemporelles RCM InSAR sont traitées à l'aide d'un système de traitement semi-automatique pour la génération et le déballage des interférogrammes. Le traitement des sous-ensembles de petites lignes de base (SBAS) est effectué manuellement pour récupérer les mesures de déformation à une dimension en ligne de visée et à deux dimensions. Enfin, nous discutons des forces et des limites de ces techniques, des considérations pour interpréter leurs résultats ainsi que des considérations spécifiques pour les comparaisons directes entre les mesures de déformation InSAR, RPAS et RTK.