Application of global navigation satellite systems and synthetic aperture radar technology in environmental and earth surface stability research: a reviews
DOI: https://doi.org/10.3846/mla.2025.23943Abstract
Environmental monitoring technologies have advanced, offering reliable data to assess and mitigate the impacts of climate and ecosystem changes on the planet. Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and Synthetic Aperture Radar (SAR) technology have contributed to this progress. The combined use of GNSS and SAR enriches environmental assessments, supporting programs for climate monitoring, water cycle analysis, and vegetation mapping. This integration is also crucial for tracking the movement of Earth’s tectonic plates and monitoring its stability, with GNSS measuring precise surface displacements and SAR providing detailed images of ground deformation. Several models and systems have been developed for large-scale global area monitoring, where GNSS and SAR data provide accurate measurements used to evaluate various parameters such as soil moisture, vegetation cover, glacier melting, and more. GNSS and SAR are widely used in monitoring tectonic plate shifts and Earth’s stability. A study conducted by the European Earth Movement Monitoring Service in the Kirkilai sinkhole area, covering 5.9 hectares, found that the system uses only four measurement points in such an area, which does not fully describe the situation of height changes over time. Therefore, it would be beneficial to create a local model or system for monitoring the Lithuanian territory using the same GNSS and SAR technologies.
Article in Lithuanian.
Pasaulinės navigacijos palydovų sistemų ir sintetinės apertūros radarų technologijos pritaikymas aplinkos ir žemės paviršiaus stabilumo tyrimuose: apžvalga
Aplinkos stebėjimo technologijos pažengė į priekį, siūlydamos patikimus duomenis planetos klimato ir ekosistemų pokyčiams vertinti ir pasekmėms mažinti. Pasaulinės navigacijos palydovų sistemos (GNSS) ir sintetinės apertūros radaro (SAR) technologija prisidėjo prie šio progreso. GNSS ir SAR papildomas naudojimas leidžia praturtinti aplinkos vertinimus, palaikant programas klimatui stebėti, vandens ciklui analizuoti ir augalijos žemėlapiams sudaryti. Ši integracija taip pat yra labai svarbi sekant Žemės tektoninių plokščių judėjimą ir stebint jos stabilumą, kai GNSS matuoja tikslius paviršiaus poslinkius, o SAR teikia išsamius žemės deformacijos vaizdus. Sukurtas ne vienas modelis ir sistema globaliems didelio masto teritorijų stebėjimams, kur GNSS ir SAR duomenys suteikia tikslius matavimus, kurie naudojami įvertinti įvairiems parametrams, tokiems kaip dirvožemio drėgmė, augalijos danga, ledynų tirpimas ir kt. GNSS ir SAR plačiai naudojami atliekant tektoninių plokščių poslinkių ir žemės stabilumo stebėjimus. Europos žemės judesius stebinčios tarnybos sukurta sistema atliktas tyrimas Kirkilų ežeryno smegduobių teritorijoje, kurios plotas 5.9 ha. Nustatyta, kad sistema tokiame plote naudoja tik keturis matuojamus taškus, tai išsamiai neapibūdina visos vietovės aukščių pokyčių situacijos laike, todėl būtų naudinga kurti vietinį modelį arba sistemą Lietuvos teritorijai stebėti pasitelkiant tas pačias GNSS ir SAR technologijas.
Reikšminiai žodžiai: GNSS, SAR, InSAR, aplinkos tyrimai, klimato kaita, žemės stabilumo tyrimai.
Keywords:
aplinkos tyrimai, GNSS, InSAR, environmental monitoring, climate changing, land stability researchHow to Cite
Share
License
Copyright (c) 2025 The Author(s). Published by Vilnius Gediminas Technical University.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
References
Christian, T. W., Marsh, O. J., & Rack, W. (2019). Differential interferometric synthetic aperture radar for tide modelling in Antarctic ice-shelf grounding zones. The Cryosphere, 13(12), 3171–3191. https://doi.org/10.5194/tc-13-3171-2019
Czikhardt, R., Marel, H., & Papko, J. (2021). GECORIS: An open-source toolbox for analyzing time series of corner reflectors in InSAR geodesy. Remote Sensing, 13(5), Article 926. https://doi.org/10.3390/rs13050926
Del Soldato, M., Confuorto, P., Bianchini, S., Sbarra, P., & Casagli, N. (2021). Review of works combining GNSS and InSAR in Europe. Remote Sensing, 13, Article 1684. https://doi.org/10.3390/rs13091684
Detektia. (2024). European ground motion service. https://detektia.com/en/egms-european-ground-motion-service/#:~:text=This%20service%2C%20the%20European%20Ground,2018%2D2022)%20are%20available
Elliott, J. R. (2020). Earth observation for the assessment of earthquake hazard, risk and disaster management. Survey in Geophysics, 41, 1323–1354. https://doi.org/10.1007/s10712-020-09606-4
European Center for Medium-Range Weather Forecasts. (2025). https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets
GeoKINESIA. (2025). What is InSAR. https://geokinesia.com/interferometric-synthetic-aperture-radar/
He, X., Montillet, J. P., Li, Z., Kermarrec, G., Fernandes, R., & Zhou, F. (2022). Recent advances in modelling geodetic time series and applications for earth science and environmental monitoring. Remote Sensing, 14(23), Article 6164. https://doi.org/10.3390/rs14236164
Kannemadugu, H., Ranganathan, K., Gharai, B., & Seshasai, M. V. R. (2022). GNSS-GPS derived integrated water vapor and performance assessment of ERA-5 data over India. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 227, Article 105807. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2021.105807
Lietuvos atvirų duomenų portalas. (2025). https://data.gov.lt/
Lietuvos erdvinės informacijos portalas. (2025). https://www.geoportal.lt/geoportal/
Lietuvos hidrometeorologijos tarnyba. (2024). Monitoringas. https://www.meteo.lt/istaiga/monitoringas/
Parseliunas, E., Buga, A., Marozas, L., Petniunas, M. ir Urbanas, S. (2012). LitPOS – a part of EUPOS. Geodezija ir kartografija, 34(2), 50–57. https://doi.org/10.3846/1392-1541.2008.34.50-57
Rajabbi, M. (2024). Climate and environmental monitoring using GNSS remote sensing [Doctoral thesis, Norwegian University of Science and Technology]. https://hdl.handle.net/11250/3132067
Richards, J. A. (2009). Remote sensing with imaging radar. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-02020-9
Shehaj, E., Leroy, S., Cahoy, K., Geiger, A., Crocetti, L., Moeller, G., Soja, B., & Rothacher, M. (2025). Global Navigation Satellite System (GNSS) radio occultation climatologies mapped by machine learning and Bayesian interpolation. Atmospheric Measurement Technics, 18(1), 57–72. https://doi.org/10.5194/amt-18-57-2025
Speidel, C., & Sauer, A. (2022). Thermal testing of a space-borne deployable reflector (SAR antenna) [Conference presentation abstract]. European Space Thermal Engineering Workshop. https://indico.esa.int/event/406/contributions/7097/attachments/4651/7096/Abstract_Speidel_2022.pdf
UCAR. (2025). Developing innovative global navigation satellite systems observational techniques for the earth science community. https://www.cosmic.ucar.edu/
View article in other formats
CrossMark check
Published
Issue
Section
Copyright
Copyright (c) 2025 The Author(s). Published by Vilnius Gediminas Technical University.
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.