利用差分干涉雷达测量技术(D-InSAR)提取同震形变场h

简要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术、差分干涉雷达测量技术，并对干涉测量精度进行了简单讨论．以西藏玛尼地区为例，通过三通差分干涉处理，获取了玛尼地震同震形变场.结果表明:形变场长200 km、宽115 km．干涉条纹以北东东向发震断层——玛尔盖茶卡断层为中心分布，且基本与发震断层平行；通过对干涉形变图进行分析，发震断层可分为3段，其中西段长约23 km，中段长约60 km，东段长约26 km，整个发震断层共长110 km；震中附近最大隆起斜距向位移量为162.4 cm，断层西侧最大沉降斜距向位移量为103.6 cm，震中最大地面水平位错为7.96 m．      

玛尼地震的InSAR形变研究与模拟

采用欧洲空间局ERS-2的星载干涉雷达数据,选取1997年11月8日MW7.6级玛尼地震作为研究对象,采用了差分干涉方法,在通过对覆盖同一地区的SAR数据进行差分干涉处理,得到了玛尼地震的视线向同震形变场。经研究发现:该地震形变场呈长轴近北东东向不规则椭圆形分布,地表破裂带长度约为130km,发震断层走向约为78°,断裂为左行走滑特征。断层以南为隆起区,在发震断层附近最大视线向隆起位移量为113.6cm,断层以北为沉降区,最大视线向沉降位移量为170.4cm。基于Okada模型实现了具有复杂结构的4段断层段参数的InSAR形变场数据模拟,获得断层的最大走滑为6m,估计出玛尼地震的标量地震矩M0为2.69×10^20Nm,计算得到的矩震级MW为7.6。证明了研究方法的正确性和研究结论的可靠性。     

2001年昆仑山口西8.1级地震同震形变场特征的初步分析a

利用差分干涉雷达测量技术获取的宏观震中区的同震形变场，结合对地震活动性、震源机制、野外考察等资料分析，对昆仑山口西8.1级地震同震形变场特征进行了研究. 结果表明:宏观震中位于库赛湖东北侧，宏观震中区发震断层可分为两个形变中心区域，其中西段长约42 km，东段长约48 km，整个发震断层主破裂段长90 km；由干涉形变条纹分布格局可清楚地判断出发震断层的左旋走滑特征；断层两盘变形特征不同，南盘变形程度明显大于北盘；宏观震中附近最大斜距向位移量为288.4 cm，最小斜距向位移量为224.0 cm，宏观震中发震断层最大左旋水平位错为738.1 cm，最小地面左旋水平位错为551.8 cm.      

利用星载D-INSAR技术获取的地表形变场提取玛尼地震震源断层参数

以1997年11月8日西藏玛尼地震为例, 通过三通差分干涉处理, 获取了玛尼地震同震位移场. 并在此基础上, 采用弹性半空间介质中的位错模型, 正演了玛尼地震发震断层某些几何学和运动学性质. 结果表明: (1) 发震断层两侧的变形场在垂向距断层110 km的区域仍受同震形变场影响. 地表破裂带所造成的非相干性条带贯穿整个图像, 长约110 km. (2) 发震断层最大水平位错达7.96 m. (3) 发震断层可分为4段. 其中中间两段所产生的变形场较大, 长度分别为27和37 km, 平均滑动值分别为6500和6000 mm, 深度均为35 km, 前者是玛尼地震的主破裂面. 西段和东段规模较小, 长度分别为23和26 km, 前者滑动量为4000 mm, 后者为5800 mm, 两者深度分别为20和18 km.     

利用星载D-INSAR技术获取的地表形变场研究张北-尚义地震震源破裂特征

近 10年来 ,合成孔径雷达差分干涉测量技术 (D INSAR ,DifferentialInterferometricSyn theticApertureRadar,简称 :雷达差分干涉测量 )取得了令世人瞩目的成绩 ,已成为极具有潜力的空间对地观测新技术。但如何利用D INSAR测量结果来揭示震源破裂信息 ,成为目前被关注的问题。本文简单地论述了震源位错模型的基本原理 ,并以 1998年 1月 10日张北 -尚义地震为例 ,利用差分干涉形变场图像 ,采用弹性半空间介质中的震源位错模型 ,正演了发震断层某些几何学和运动学性质。结果表明 :张北 -尚义地震破裂面属左旋逆走滑断层 ,走向SEE NWW2 72° ,倾角 4 6° ;破裂方向为由SEE至NWW的单侧破裂 ;破裂面长 9km ,宽 8km ,深度 8km ;三个方向的位移矢量分别为 :2 90mm、5 6 0mm和 0mm。     

干涉雷达在获取地震同震位移场中的应用

给出了干涉雷达位相构成的表达式,其次对干涉雷达的数据处理方法进行了比较分析并且对一些数据处理应注意的问题进行了阐述;最后以1997年11月8日西藏玛尼发生的7. 5级地震前后的ERS-1/2干涉雷达数据为基础,介绍了干涉雷达在获取西藏玛尼地震同震位移场中的应用。     

2010年青海玉树地震同震-震后形变场特征及演化过程

基于星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(DInSAR)和4期ENVISAT/ASAR雷达数据,获得了不同时间基线的三个同震干涉形变场和两个震后干涉形变场,并对这五个在时段上互有重叠的形变场进行了综合分析.结果表明,玉树地震同震形变场为围绕发震断层NW展布的椭圆形干涉条纹,覆盖范围约89 km×59 km.断层运动性质为左旋走滑.两盘最大视线向相对形变量至少达45 cm,最大形变出现在结古镇附近.时间基线不同的同震形变场总体上基本一致,但两盘最大相对形变量和局部形变存在差异.震后时间较长的干涉对反映的最大形变量反而减小;在震后时间较短的干涉对上于结古镇西南侧观测到的局部形变,在震后时间较长的干涉对上却没有出现.分析认为在形变量最大的结古镇附近可能出现了震后快速弹性回弹,导致随震后时间延续,形变量反而减小的现象.玉树地震震后形变主要出现在断层附近、震后不久的时段内,形变量在8 cm以下,具有与同震方向一致和相反的两种震后形变方式.在结古镇西南观测到一个与同震形变相反的局部沉降,应为震后弹性回弹.在微观震中处的断层附近观测到与同震方向一致的震后形变,可能是震后余滑.通过对地震前后不同时间基线的多个干涉对的联合对比分析,可以在一定程度上区分同震形变与震后形变,更好地研究地震引起的变形过程,特别是地震断层附近短期震后形变场的演化过程,为进一步研究断层带的岩性特征、物理力学及运动特性提供约束.     

基于D-InSAR技术的玉树Ms7.1地震同震形变场提取与分析

2010年4月14日青海玉树县发生了Ms7.1地震.本文利用差分干涉合成孔径雷达(D-InSAR)测量技术,通过对日本先进陆地观测卫星搭载的ALOS PALSAR获得的雷达数据进行处理,提取了此次地震的同震干涉形变场.结果表明,形变场分布特征与其发震断层甘孜-玉树断裂带的左旋走滑特征一致;最大视线向形变量为-61.4c...     

ERS卫星雷达干涉测量:1999年台湾集集大地震震前和同震地表位移

1999年集集大地震(Mw=7.6)是20世纪以来台湾岛内最大的地震.在本研究中,5个不同时间获取的ERS-1/2卫星合成孔径雷达图像被组合,并被处理成多个差分干涉图,以此来考查与该地震相关的地表位移场.这些差分干涉图(空间分辨率为50m×50m)详细地揭示了沿台湾西海岸震中附近150km2陆地范围内的震前和同震地表形变.几个具有较长时间(2-3a)跨度的震前干涉图呈现出高度的相关性和一致性,并均显示出约1个干涉条纹,相当于沿kd 雷达视线方向的地表位移在空间尺度上呈相对总量为28.3mm的分布;而具有短时间跨度(0.5-la)的同震干涉图呈现出显著的反映地震形变的干涉条纹(9-10个条纹),相当于沿雷达视线方向的地表位移在空间尺度上呈相对总量为25.5-28.3cm的分布,这些由干涉处理所得到的形变观测结果与GPS测量结果吻合程度很高(相关系数达0.95),证实了干涉形变精度可达1cm.特别地,这些高分辨率的同震形变干涉结果可以为该地震的物理机制解释提供极好的观测数据,同时也展示了使用短波段InSAR监测长时间累积的微小震前地表位移是可能的.     

1997年9月26日意大利Colfiorito地震：用SAR干涉和GPS模拟的同震地表位移

1997年翁布里亚—马尔凯地震序列的最大事件是9月26日M_W5.7(00:33GMT)和M_W6.0(09:40GMT)两个地震,它们引起震中周围大面积的严重破坏和地裂缝。我们给出了一个ERS-SAR差分干涉图,图中在Colfiorito盆地内部及周围可见9个干涉条纹,这对应于25cm的同震地表位移。GPS数据表明最大水平位移是14±1.8cm,最大沉降量为24±3cm。我们用这些测地数据和地震参数来估计断层面的几何特征和走滑分布。模拟的断层深度和最大滑动幅度对第一次地震分别是6.5km和47cm,对第二次地震分别是7km和72cm,这与由地震数据得到的很一致。     

孕震区震前D-InSAR干涉形变场动态演化图像分析

采用D-InSAR技术获取了1997年11月8日西藏玛尼地震前3期地表干涉形变场时空演化图像。通过对干涉形变场图像进行分析,得到了震前积累形变场时空演化特征与震源破裂面闭锁之间的对应关系。结果表明:玛尼地震前10个月孕震区地表形变场就开始出现了与发震断层性质一致的变化趋势———左旋扭动,且随着发震时间的临近,南盘形变加剧,形变中心向E进一步扩展。南盘变形量明显大于北盘,南盘为主动盘。到震前2个半月,断层两盘的闭锁进一步加剧,有随时破裂的可能。从震前1996年4月16日到震前2个半月之间,南盘局部累计扭曲变形量达344mm     

D-InSAR技术应用于汶川地震地表位移场的空间分析

基于星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR),利用7个条带共112景日本ALOS/PALSAR raw格式雷达数据,采用两通差分干涉处理模式,获取了2008年5月12日汶川MS8.0地震发震断层周围约450km×500km区域的同震形变干涉纹图。通过对干涉纹图的定性分析,确定了非相干带的分布范围,据此对相位连续条带和相位不连续条带采用不同的相位解缠方案,实现了7个条带的成功解缠,获得了数值化的干涉形变场图像,并通过形变等值线和跨断层形变剖面线等方法对干涉形变场的空间分布和演化特征进行了分析。结果表明:汶川地震造成的地表形变场沿映秀-北川断裂带分布,形变范围很大,但主要集中在发震断层南北两侧各约100km的近场区。其中断层附近由西向东宽约3015km,长约250km的区域为非相干带,是本次地震中变形最强烈并伴有地表破裂发生的区域,其形变梯度已超出InSAR测度能力。在非相干带两侧宽度各约70km,具有清晰可辨连续完整并向发震断层收敛的包络状干涉条纹区域是次一级形变区,距离发震断层越近,形变梯度和幅度越大,其视线向位移为北盘沉降,南盘抬升。相对于数据条带南北边缘,北盘最大累积沉     

Co-seismic ground deformation and source parameters of Mani M7.9 earthquake inferred from spaceborne D-InSAR observation data

In recent ten years, Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (D-InSAR) has become a major technique of space-based geodesy together with GPS, VLBI and SLR. Interferometric Synthetic Aper-ture Radar (InSAR) has many advantages, such as all-weather, all-time, strong stability and dynamic survey property, and no requirements for ground sta-tions. In particular, the surveying results by InSAR can cover a large range of the ground deformation field in succession and has gr…     

汶川M_S8.0地震InSAR形变观测及初步分析

2008年5月12日汶川MS8.0地震发生后,通过干涉雷达方法(InSAR)获得了覆盖整个灾区全面的高精度形变观测资料(约500km×350km),为研究该地震的发生机理提供了重要的观测依据。通过分析InSAR成像几何和ALOS PALSAR数据的特点,初步获得了对汶川地震的定性认识,为相关研究提供参考,也为进一步深入定量反演奠定基础。此次地震中InSAR卫星观测的应用,显示了卫星大地测量手段对于地震科学研究的重要意义     

Recent advances on surface ground deformation measurement by means of repeated space-borne SAR observations

Space-borne Synthetic Aperture Radar interferometry (INSAR) is a well known widely used remote sensing technique to get precise (sub-centimetric) surface deformation measurements on large areas (thousands of km²) and high spatial density of measurement points (hundreds per km²). In this work the recent technological advances of this technique are presented. First, a short review of the INSAR basics is dedicated to readers who are not INSAR specialists. Then, an analysis of the improvement of ground motion measurement offered by multiple repeated space-borne SAR observations gathered by the new generation of high resolution SAR systems is given. An example obtained with the recent German TERRASAR-X system is shown and compared with the measurements obtained with the elder C-band RADARSAT-1 system. Finally, a possible processing of multi-temporal analysis of SAR images that allow extracting ground motion information also from partially coherent targets is given. In this case the core idea is to relax the restrictive conditions imposed by the Permanent Scatterers technique. The results obtained in different test-sites show an increased spatial density of areal deformation trend measurements, especially in extra-urban areas at the cost of missing motions with strong velocity variation.     

InSAR相位分解及其在生成DEM和研究地震形变场中的应用

InSAR是极具发展潜力的微波遥感新技术,可应用于数字高程模型的产生、制图和大范围微小地表形变的测量。考虑参考面、地形和地表形变等因素,本文从几何角度分析和讨论了In-SAR的相位分解,并给出了各相位分量的函数表达式,阐述了地表高程和形变信息提取的基本原理。最后以JERS和ENVISAT卫星数据为例,展示了合成孔径雷达干涉测量在生成数字高程模型和提取地震形变场中的应用及其数据处理过程。     

昆仑山口西MS8.1地震INSAR斜距向同震位错分解

通过INSAR获得的地震同震形变场是地面像元相对卫星雷达波照射方向的视线向(或斜距向)变化量，INSAR视线向变化量分解为水平分量及垂直分量是多解的。为解决INSAR斜距向分解为水平位错及垂直位移的不唯一性，利用GPS定点的现场实测位移观测值，在昆仑山口西8．1级地震破裂带主断面上，建立起一种理论与实测相结合的INSAR斜距向位移分解方程，获得唯一解析解。该方法既保持了现场观测的真实性与精度优势，又利用了INSAR实时获取连续形变场的技术特点，通过一系列近似计算最终获得主破裂带上连续变化的水平及垂直同震形变曲线。