Análise de deformação em pilhas de disposição de estéril (NWI, W e SIV) no complexo minerador de Carajás com uso de dados stripmap do satélite TerraSAR- X
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE |
Texto Completo: | http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/03.09.15.39 |
Resumo: | A Província Mineral de Carajás (PMC) detém a maior mina de ferro a céu aberto do mundo e a melhor qualidade de minério de ferro, bem como grandes depósitos de manganês, cobre, níquel e ouro, sob operação da Vale S.A. Atualmente cinco minas a céu aberto (N4E, N4W, N5E, N5W e N5S) tem a produção anual de milhões de toneladas de minério de ferro. A exploração mineral dá origem a dois tipos de resíduos os estéreis, compostos por materiais sólidos agregados ao minério e comumente removidos durante a lavra; e os rejeitos, resultantes do processo de beneficiamento do minério. Os resíduos sólidos são os principais responsáveis pelo impacto ambiental nas atividades mineradoras. Após sua remoção são transportados por caminhões e dispostos sob a forma de pilhas em camadas sucessivas. A principal característica das Pilhas de Disposição Estéril (PDEs) são os recalques (assentamentos) sofridos durante e após a operação, que ocorrem devido à reorientação das partículas, alteração por intemperismo, enfraquecimento dos contatos entre partículas e carreamento de material. A possibilidade de ocorrência de acidentes nas PDEs e seus impactos no setor ambiental requerem ferramentas eficientes para o planejamento e prevenção ou minimização de eventuais consequências negativas. A fim de detectar e monitorar possíveis deformações superficiais nas PDEs NWI, W e SIV localizadas na PMC, foram aplicadas duas abordagens de processamento de imagens de Radar de Abertura Sintética (SAR): uma consolidada na literatura, com precisão centimétrica Interferometria Diferencial para Séries Temporais (DInSAR-TS), que utiliza interferogramas diferenciais para detectar movimentos na superfície em LoS a partir da informação de fase; e uma mais recente, com precisão métrica Intensity Tracking, que aplica a correlação cruzada bidimensional sobre a imagem amplitude para rastrear alterações na posição dos espalhadores na linha de visada do satélite (Line of Sight LoS) nas direções de range e azimute. Foram utilizadas na investigação 33 imagens TerraSAR-X (TSX-1), adquiridas no modo StripMap, entre 20 de março de 2012 e 20 abril de 2013. Os resultados mostraram que a abordagem DInSAR-TS apresenta-se adequada para esta aplicação, deixando apenas algumas áreas sem monitoramento, que foram em sua totalidade preenchidas pelos resultados da Intensity Tracking que, apesar de apresentar menor acurácia, proporciona informações de tendência de comportamento da superfície, proporcionando indícios para averiguação. |
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Atualmente cinco minas a céu aberto (N4E, N4W, N5E, N5W e N5S) tem a produção anual de milhões de toneladas de minério de ferro. A exploração mineral dá origem a dois tipos de resíduos os estéreis, compostos por materiais sólidos agregados ao minério e comumente removidos durante a lavra; e os rejeitos, resultantes do processo de beneficiamento do minério. Os resíduos sólidos são os principais responsáveis pelo impacto ambiental nas atividades mineradoras. Após sua remoção são transportados por caminhões e dispostos sob a forma de pilhas em camadas sucessivas. A principal característica das Pilhas de Disposição Estéril (PDEs) são os recalques (assentamentos) sofridos durante e após a operação, que ocorrem devido à reorientação das partículas, alteração por intemperismo, enfraquecimento dos contatos entre partículas e carreamento de material. A possibilidade de ocorrência de acidentes nas PDEs e seus impactos no setor ambiental requerem ferramentas eficientes para o planejamento e prevenção ou minimização de eventuais consequências negativas. A fim de detectar e monitorar possíveis deformações superficiais nas PDEs NWI, W e SIV localizadas na PMC, foram aplicadas duas abordagens de processamento de imagens de Radar de Abertura Sintética (SAR): uma consolidada na literatura, com precisão centimétrica Interferometria Diferencial para Séries Temporais (DInSAR-TS), que utiliza interferogramas diferenciais para detectar movimentos na superfície em LoS a partir da informação de fase; e uma mais recente, com precisão métrica Intensity Tracking, que aplica a correlação cruzada bidimensional sobre a imagem amplitude para rastrear alterações na posição dos espalhadores na linha de visada do satélite (Line of Sight LoS) nas direções de range e azimute. Foram utilizadas na investigação 33 imagens TerraSAR-X (TSX-1), adquiridas no modo StripMap, entre 20 de março de 2012 e 20 abril de 2013. Os resultados mostraram que a abordagem DInSAR-TS apresenta-se adequada para esta aplicação, deixando apenas algumas áreas sem monitoramento, que foram em sua totalidade preenchidas pelos resultados da Intensity Tracking que, apesar de apresentar menor acurácia, proporciona informações de tendência de comportamento da superfície, proporcionando indícios para averiguação.The Carajás Mineral Province (CMP) holds to the largest iron the open sky world and best quality iron ore mine, as well as large deposits of manganese, copper, nickel and gold, under operation of Vale S.A. Currently five mines iron ore in the open (N4E, N4W, N5E, N5W and N5S) have an annual production of millions of tons. Mineral exploration generates two types of residues - waste, composed of solid materials aggregated to the ore and commonly removed during mining; and tailings, resulting from ore beneficiation process. Solid residues are the main responsible for the environmental impact of mining activities. After removed they are transported by trucks and arranged in piles form in successive layers. The main characteristic of Waste Piles (WP) is the settlements during and after operation, which occur due to the reorientation of the particles, change due to weathering, weakening of contact between particles, and carrying of material. The possibility of accidents on WP and their impacts in the environment require efficient tools for planning and preventing or minimizing any adverse impacts. In order to detect and monitor potential surface deformations at NWI, W and SIV waste piles located in CMP, two Synthetic Aperture Radar (SAR) images processing approaches were applied: a consolidated in literature, with centimeter accuracy Differential Interferometry for Time-series (DInSAR-TS), that uses differential interferograms to detect movements on surface from phase information in Line of Sight (LoS); and a more recent, with metric precision Intensity Tracking, that applies the two-dimensional cross-correlation on the amplitude image to track changes in the position of the scatterers in LoS in range and azimuth directions. 33 TerraSAR-X StripMap images covering the period between March 2012 20th and April 2013 20th were used in the investigation. 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A Província Mineral de Carajás (PMC) detém a maior mina de ferro a céu aberto do mundo e a melhor qualidade de minério de ferro, bem como grandes depósitos de manganês, cobre, níquel e ouro, sob operação da Vale S.A. Atualmente cinco minas a céu aberto (N4E, N4W, N5E, N5W e N5S) tem a produção anual de milhões de toneladas de minério de ferro. A exploração mineral dá origem a dois tipos de resíduos os estéreis, compostos por materiais sólidos agregados ao minério e comumente removidos durante a lavra; e os rejeitos, resultantes do processo de beneficiamento do minério. Os resíduos sólidos são os principais responsáveis pelo impacto ambiental nas atividades mineradoras. Após sua remoção são transportados por caminhões e dispostos sob a forma de pilhas em camadas sucessivas. A principal característica das Pilhas de Disposição Estéril (PDEs) são os recalques (assentamentos) sofridos durante e após a operação, que ocorrem devido à reorientação das partículas, alteração por intemperismo, enfraquecimento dos contatos entre partículas e carreamento de material. A possibilidade de ocorrência de acidentes nas PDEs e seus impactos no setor ambiental requerem ferramentas eficientes para o planejamento e prevenção ou minimização de eventuais consequências negativas. A fim de detectar e monitorar possíveis deformações superficiais nas PDEs NWI, W e SIV localizadas na PMC, foram aplicadas duas abordagens de processamento de imagens de Radar de Abertura Sintética (SAR): uma consolidada na literatura, com precisão centimétrica Interferometria Diferencial para Séries Temporais (DInSAR-TS), que utiliza interferogramas diferenciais para detectar movimentos na superfície em LoS a partir da informação de fase; e uma mais recente, com precisão métrica Intensity Tracking, que aplica a correlação cruzada bidimensional sobre a imagem amplitude para rastrear alterações na posição dos espalhadores na linha de visada do satélite (Line of Sight LoS) nas direções de range e azimute. Foram utilizadas na investigação 33 imagens TerraSAR-X (TSX-1), adquiridas no modo StripMap, entre 20 de março de 2012 e 20 abril de 2013. Os resultados mostraram que a abordagem DInSAR-TS apresenta-se adequada para esta aplicação, deixando apenas algumas áreas sem monitoramento, que foram em sua totalidade preenchidas pelos resultados da Intensity Tracking que, apesar de apresentar menor acurácia, proporciona informações de tendência de comportamento da superfície, proporcionando indícios para averiguação. |
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The Carajás Mineral Province (CMP) holds to the largest iron the open sky world and best quality iron ore mine, as well as large deposits of manganese, copper, nickel and gold, under operation of Vale S.A. Currently five mines iron ore in the open (N4E, N4W, N5E, N5W and N5S) have an annual production of millions of tons. Mineral exploration generates two types of residues - waste, composed of solid materials aggregated to the ore and commonly removed during mining; and tailings, resulting from ore beneficiation process. Solid residues are the main responsible for the environmental impact of mining activities. After removed they are transported by trucks and arranged in piles form in successive layers. The main characteristic of Waste Piles (WP) is the settlements during and after operation, which occur due to the reorientation of the particles, change due to weathering, weakening of contact between particles, and carrying of material. The possibility of accidents on WP and their impacts in the environment require efficient tools for planning and preventing or minimizing any adverse impacts. In order to detect and monitor potential surface deformations at NWI, W and SIV waste piles located in CMP, two Synthetic Aperture Radar (SAR) images processing approaches were applied: a consolidated in literature, with centimeter accuracy Differential Interferometry for Time-series (DInSAR-TS), that uses differential interferograms to detect movements on surface from phase information in Line of Sight (LoS); and a more recent, with metric precision Intensity Tracking, that applies the two-dimensional cross-correlation on the amplitude image to track changes in the position of the scatterers in LoS in range and azimuth directions. 33 TerraSAR-X StripMap images covering the period between March 2012 20th and April 2013 20th were used in the investigation. Results showed that the approach DInSAR-TS is appropriate for this application, leaving only some areas without monitoring, which were entirely filled by the results of Intensity Tracking, despite having lower accuracy, provides the information of surface behavior trend, providing evidences for investigation. |
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