星载D-INSAR技术及初步应用——以西藏玛尼地震为例

近 10a来 ,干涉合成孔径雷达 (INSAR ,InterferometricSyntheticApertureRadar;简称 :干涉雷达 )测量技术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。较详细地介绍了干涉合成孔径雷达、差分干涉合成孔径雷达 (D -INSAR ,DifferentialINSAR ;简称 :差分干涉雷达 )技术的基本原理 ,并以 1997年 11月 8日西藏玛尼地震为例 ,通过三通差分干涉处理 ,获取了玛尼地震前后的地表变形场。通过分析可知 ,变形梯度带与发震断层平行 ,均沿NEE -SWW(2 5 0°)分布 ,断层水平错距近 5m ,最大隆起斜距向位移量为 98cm ,最大沉降斜距向位移量为 95cm     

激光实时干涉计量技术和雷达差分干涉技术测量形变的对比研究及其意义

分别叙述了激光干涉技术和雷达差分干涉技术的原理及应用. 采用激光实时干涉计量技术实验室观测试样在加压过程中的形变,研究不同破裂孕育区所表现的不同应变异常场特征. 采用雷达差分干涉技术可以测量地形及地表形变,并且有西藏玛尼、张北——尚义等地震前后的形变测量结果. 指出激光实时干涉计量技术与雷达差分干涉技术相似,都是以条纹变化图研究形变异常场特征. 因此, 对雷达差分干涉技术测量的孕震过程中的形变场,特别是临近大震发生前的形变场特征进行观测和以激光干涉技术进行实验及对比研究均将很有意义.      

雷达差分干涉测量技术及其应用研究--以1997年西藏玛尼7.9级地震区域形变测量为例

雷达差分干涉测量是一种最新的大地形变测量遥感技术方法,本文对差分干涉技术的原理及具体实现进行了深入研究,并讨论了差分干涉测量结果的误差.利用欧洲空间局1996年4月15日获取的ERS-1数据和4月16日获取的ERS-2数据,以及1997年12月2日获取的ERS-2数据,应用差分干涉测量技术对发生于1997年11月8日的西藏玛尼地震进行了提取区域形变场的应用研究,从得到的变化检测条纹图中可识别出地表破裂带,还可定量推算震中周围和两条断裂带附近的变形情况,差分干涉测量结果与地面调查符合得很好.     

雷达差分干涉测量技术及其应用研究——以1997年西藏玛尼7.9级地震区域形变测量为例

雷达差分干涉测量是一种最新的大地形变测量遥感技术方法，本文对差分干涉技术的原理及具体实现进行了深入研究，并讨论了差分干涉测量结果的误差。利用欧洲空间局1996年4月15日获取的ERS-1数据和4月16日获取的ERS-2数据，以及1997年12月2日获取的ERS-2数据，应用差分干涉测量技术对发生于1997年11月8日的西藏玛尼地震进行了提取区域形变场的应用研究，从得到的变化检测条纹图中可识别出地表破裂带，还可定量推算震中周围和两条断裂带附近的变形情况，差分干涉测量结果与地面调查符合得很好。     

孕震过程中几个典型形变场的实验研究

采用激光实时干涉计量技术,观测刻有不同“构造”的试样在加压过程中的形变,研究不同破裂孕育区所表现的不同应变异常场特征。其实验结果与大同6．1级地震前后的应变场分布和运用雷达差分干涉技术测量的西藏玛尼地震、张北-尚义地震后的形变结果对比发现：（1）在一个大地震前后,孕震区出现特征形变场并可以由实验验证;（2）激光实时干涉计量技术与雷达差分干涉技术相似,激光全息技术可以在各种模拟条件下研究多种形式的形变异常场特征。建议用雷达差分干涉技术测量和研究孕震过程中的形变场特别是临近大震发生前的形变场特征,并进行相应的实验和观测研究。     

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.     

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。     

利用合成孔径雷达差分干涉测量技术监测伊朗Bam地震同震形变场

介绍了差分干涉测量的原理、差分干涉数据对的选取方法,以及三轨法差分干涉测量数据处理的流程.利用星载合成孔径雷达差分干涉(D-InSAR)测量技术和ENVISAT ASAR雷达数据对2003年12月26日伊朗Bam 6.5级地震引起的地表形变场进行了测量试验,成功地获取了Bam地震的蝴蝶状的同震形变场生成了地表形变的等值线图,并且根据相干图确定了地震造成破坏最严重的区域的位置、分布及面积.试验证明D-InSAR技术是地表形变测量和地震研究的一个强大和有效的工具.     

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．      

利用两轨法D-InSAR技术获取玛尼地震形变

采用欧洲太空局提供的ERS1／2SAR影像数据,结合美国NASA提供的免费SRTMDEM,利用两轨法D—InSAR技术获取了1997年11月8日西藏玛尼地震的部分差分干涉图。结果表明,断裂为左旋扭动态势,由地震引起的雷达视线向的形变北盘约为0．7m,南盘约为0．8m,认为,利用D—InSAR技术提取地震形变具有一定的潜力和优势。     

L和C波段雷达干涉数据矿区地面沉降监测能力分析

雷达成像的波长、入射角、地面分辨率等参数严重影响着SAR差分干涉测量地面沉降的监测能力和精度,论文通过理论推导和矿区实际沉降差分干涉相位模拟,从监测到的最大沉降梯度和沉降量、保相能力、对微小沉降的敏感程度等方面对L和 C波段雷达干涉数据的矿区地面沉降监测能力进行分析;精化双轨D-InSAR数据处理的流程、方法和相应参数,使用ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据获取济宁某矿区2009年12月到2010年02月期间更为精确的矿区地面沉降结果,并对沉降结果进行详细比较和系统分析.理论推导、相位模拟和真实数据实验都表明,相对于C波段的雷达干涉数据而言,L波段雷达干涉数据具有较强的保相能力,能够更好地降低失相干和相位不连续性的影响,更容易监测到沉降梯度和沉降量较大的矿区地面沉降,但对微小矿区地面沉降的敏感程度较低.     

SAR遥感图像在汶川地震灾害识别中的应用

汶川地震发生后,受阴雨天气的影响,光学遥感影像在救灾决策中的作用受到了很大的限制,而SAR图像由于其全天候的特点成为这次抗震救灾前期遥感信息保障十分重要的数据源.采用ENVISAT的ASAR作为数据源,利用多时相的雷达数据的幅度及相位信息对映秀及周边地区做了地震灾害识别,其中利用震前震后的幅度图像做比值变化检测,在映秀镇及紫坪铺水库等山区取得了较好的效果;利用相位信息做干涉处理得到的相干图像,经过失相干分析,发现建筑物的破坏等级与相干系数变化指数的大小高度相关.比较这两种方法,在都江堰等平原地区由于失相干现象不像山区那么严重,并且利用比值处理可以去除部分空间失相干及系统热噪声等带来的干扰因素,可以成为幅度图像的有益补充.结果表明,结合SAR幅度影像和干涉相干影像,可以在地震灾害评估中取得更好效果.随着极化干涉雷达技术的日益成熟,多时相幅度信息、相位信息等多特征SAR影像信息的融合会在救灾决策中发挥更大的作用.     

福建省泉州地区断裂带地壳形变PS-InSAR监测

PS-InSAR技术能够有效降低常规差分干涉雷达受时间失相干、空间失相干和大气效应的影响,在常规D-InSAR不能形成干涉条纹的情况下,可利用时间序列的雷达影像和相位稳定的永久散射体目标点获取离散的PS像素点形变速率。以福建省泉州地区的断裂带为研究对象,对1996-1999年的22景ERS SAR数据进行PS-InSAR处理,得出研究区主要断裂的视线向位移速率为3~5mm/a,表明该区断裂仍有一定的活动性,具有潜在的地震危险。     

巴姆地震地表形变的差分雷达干涉测量

利用星载合成孔径差分雷达干涉技术和ENVISAT卫星雷达数据, 获得了2003年12月26日伊朗巴姆的里氏6.5级地震引起的同震地表形变场,并详细地介绍了信号处理的过程. 利用地震前后的相干图的差异及形变场的突变棱线, 精确确定了地面上断层裂缝的位置、形状和长度. 这对震源理论模型的参数估计提供了依据. 由雷达干涉技术测量得到的形变场与理论模型模拟的结果一致.      

Precision estimation and geomorphological analysis based on the DEM generated by InSAR: Taking Damxung-Yangbajain area as an example

Digital elevation model (DEM) can be generated by interferometric synthetic aperture radar (InSAR). In this paper, the interferometric processing and analyses are carried out for Damxung-Yangbajain area in Tibet, using a pair of Europe remote-sensing satellite (ERS)-1/2 tandem SAR images acquired on 6 and 7 April 1996. A portion of the In- SAR-derived DEM is selected and compared with the 1:50 000 DEM to determine the precision of the InSAR-derived DEM. The comparison indicates that the root mean squared er...     

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     

2010年青海玉树Ms7.1级地震地表破裂带和形变特征分析

通过对SPOT卫星影像上地表破裂的目视解译,以及对ALOS PALSAR卫星数据进行D-InSAR形变提取和分析,结合地震活动性、震源机制、活动构造等资料,确定了发震断层空间分布、断层性质和同震形变场分布特征.结果显示,玉树地震发生在甘孜-玉树断裂带上,总体走向约为300°,断层近乎直立.根据相干性强弱将Ⅰ区地表破裂划...     

Bam earthquake: Surface deformation measurement using radar interferometry

1 Basic principle of SAR and SAR-interferometry Synthetic aperture radar (SAR) is one kind of microwave side-looking imaging radar (Cur- lander and McDonough, 1991). In order to obtain an image for a large area, the carriers are many for the aerospace vehicle, like airplane, aerospace craft and satellite. As a result of its operational character, all-weather and high resolution, in the recent 20 years, SAR has obtained quicker de- velopment compared with an optical pickoff. Its applicati…     

大地水准面高对InSAR大范围地壳形变监测的影响分析

由于InSAR数据处理所用的WGS84参考椭球系统与通用的DEM高程系统(EGM96大地水准参考面)不一致,在InSAR形变监测分析中会引入大地水准面高导致的误差.本文利用覆盖青藏高原北部阿尔金断裂带西段的27景Envisat ASAR宽幅模式数据和44景条带模式数据,研究了大地水准面高与InSAR大范围形变测量不确定性的关系:(1)模拟分析表明对于100 m的垂直基线,8.8 m的DEM测量误差,若研究区域存在20 m的大地水准面高的变化,对宽幅或条带模式InSAR形变测量造成的影响将由3 mm增至10 mm左右;(2)实例验证表明对于不同的研究区域,大地水准面高与该地区地形变化存在较大相关性,对于同一研究区域,垂直基线的大小决定了大地水准面高对InSAR不确定性的影响程度;(3)对于大地水准面高有较大梯度变化的研究区域,组合短基线方法与去除轨道平面的方法难以消除大地水准面高的影响.使用基于WGS84高程系统的DEM,可以为InSAR形变测量分析提供统一的高程基准,有效避免大地水准面高误差的影响.