合成孔径雷达干涉测量在地震研究中的应用

介绍了将合成孔径雷达干涉测量（InSAR)用于检测地表形变（地壳形变和火山形变）和应用于地震研究所取得的进展与结果，提出了相关的问题，指出了InSAR在地震研究中的应用前景。     

InNSAR在地震研究中的应用

介绍了将InSAR用于检测地表形变(地壳形变和火山形变)和地震研究取得的成果与相关问题，以及它在地震研究中的应用前景。     

多孔径InSAR技术电离层校正方法及二维形变场应用研究——以玉树地震为例

差分合成孔径雷达干涉测量技术只能监测地表在雷达视线方向上的一维形变,这极大的限制了其发展和应用.本文详细介绍了一种利用单对干涉影像监测地表二维形变的方法——多孔径InSAR(MAI)技术,研究了基线误差和电离层对该技术的影响,发展了利用顾及方向性的滤波和插值方法改正电离层的影响.最后,以2010年玉树地震为研究对象,利用两景PALSAR影像给出了地表的同震二维形变场.研究结果表明,MAI技术要明显优于传统的灰度偏移量法,在同震形变监测和震源参数反演中具有巨大的潜力.     

长江三峡工程库首区InSAR测量的初步研究

正在进行的长江三峡水利枢纽工程将建成世界上最大的人工水库，已有的研究表明，高坝水库有可能诱发中强地震。合成孔径雷达干涉测量（InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术。对欧洲遥感卫星ERS－1与ERS－2的SAR数据的初步分析表明：只要时间跨度不太长，在有植被覆盖、地形起伏较大的山区亦能获得较为理想的干涉图像。结合三峡地壳形变监测网络，利用InSAR技术完全有希望识别三峡工程蓄水过程的地表变形。     

基于实测值分段线性内插模型的InSAR视线向同震位错分解-以青藏高原昆仑山MemＳsub8.1地震为例x,auto,auto,415px);}stylehf=httprztl.com business week launch

利用现场GPS定位的实测值，在尝试过最小二乘拟合并取得初步成果的基础上，进而采用更符合破裂带形态的线性立方插值函数，在破裂带主断面上，建立起一种理论与实测相结合的InSAR视线向(LOS)变化量的分解方程，得到了InSAR视线向位移分解的具有唯一性的解析解. 本文的解析法吸纳了GPS定点实测值的精度优势，利用InSAR全天候、准实时获取连续形变场的技术特点，通过数学近似，最终获得了主破裂带上连续变化的水平位错及垂直位错同震形变曲线.      

用D\|InSAR技术测量地面形变位移三分量

SAR图像按轨道和天线视向划分有升轨左视、升轨右视、降轨左视和降轨右视四种类型，仅采用其中的一种SAR图像测量地面形变，会因为D\|InSAR技术仅对视线方向位移敏感而产生误差.本文在介绍D\|InSAR测量原理的基础上，详细导出了由视线方向形变量计算真实形变位移三分量的一般表达式，分析了用D\|InSAR技术测量形变位移三分量存在的困难，最后给出了可能解决途径.     

卫星遥感技术在火山监测中的应用

作为一门新兴技术，卫星遥感已被有效地应用于火山活动监测、通过SAR(合成孔径雷达)和InSAR(合成孔径雷达干涉成像)资料可以监测火山地表形变、使用热辐射数据以及将遥感与其它技术相结合能够研究火山区的热活动和火山喷发物。在我国的火山监测中，广泛地应用卫星遥感技术是非常必要的。     

InSAR技术在监测形变中的干涉条件分析

针对InSAR技术在形变监测领域中的应用,本文从分析D-InSAR的干涉机理对其约束条件出发,重点研究空间去相关和形变梯度这两个关键指标对形变信息提取的影响.研究针对不同系统参数的传感器来展开,并论证这两个因素对干涉测量的限制.本文的创新性工作主要集中在以下几个方面: (1)分析了各传感器参数下的临界坡度范围,进而确立了SAR传感器监测的无信息区域;(2)证明了在植被覆盖区,相干性分解必须考虑体散射分量,并依此对模型进行了修正;(3)明确了形变梯度与相位梯度的差异以及两者的函数关系,并将入射角引入形变梯度函数模型.(4)通过模拟数据和真实数据比较各传感器在不同条件下形变监测的优缺点,在统计分析的基础上进一步验证结论.本文的研究是对干涉测量条件的进一步补充,对于理解干涉成像机理、完善InSAR数值计算模型(形变梯度模型和相干性分解模型)以及帮助研究人员根据研究区域特征选择合适的InSAR数据具有一定的参考价值.     

海潮负荷对沿海地区宽幅InSAR形变监测的影响

海岸带地区是全球自然生态环境最为复杂和脆弱的地域之一,合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术可以为全球人类活动、气候变暖和俯冲带剧烈构造运动等背景下的大范围海岸带地理环境变化研究提供重要观测资料.海洋潮汐导致固体地球长周期形变,波长尺度为10²~10³ km的海潮负荷引入mm级至cm级的形变梯度,此类非构造信号对海岸带InSAR精密形变分析（如：大范围、微小、缓慢且非稳态构造过程等）造成显著影响.本文以宽幅模式SAR数据为例,基于多种海潮模型研究了全球典型海岸带地区（福建、智利和阿拉斯加湾）海潮负荷效应对宽幅InSAR形变监测的影响,给出了宽幅InSAR海潮负荷三维分量估计与差分相位提取方法,并进一步讨论了基于不同海潮模型估计海潮负荷位移的差异.海潮负荷影响不仅与研究范围大小有关,其形变梯度变化与研究区域地形特征存在强相关,对于长波长形变分析而言,传统平面或者曲面拟合方法难以有效分离海潮负荷位移.     

时序InSAR断层活动性观测研究进展及若干问题探讨

基于大量SAR数据的时序InSAR技术已被广泛应用于断裂带震间长期缓慢地壳形变的观测研究,文中对现有多种时序InSAR方法(如Stacking,PSInSAR,SBAS等)的基本原理和技术特点进行了概括总结。采用PSInSAR技术,利用2003—2010年的17景降轨ENVISAT/ASAR数据,在海原断裂带中段开展了震间地壳形变观测的实验研究,获得了海原断裂中段的跨断层InSAR形变速率场整体图像,显示了约5mm/a的左旋走滑运动速率,与GPS和地质学研究基本一致。在此基础上,对时序InSAR断层活动性观测研究中的若干问题,如LOS形变速率与目标断层走向的关系、LOS形变速率与跨断层观测宽度的关系、LOS形变速率与GPS等其他形变速率的关系以及LOS形变速率场揭示的断层相互作用及断层滑动方式等进行了分析探讨。这些将为进一步推进InSAR构造变形监测研究提供参考。     

Decomposing InSAR LOS displacement into co-seismic dislocation with a linear interpolation model： A case study of the Kunlun Mountain Ms=8.1 earthquake

It has always been a difficult problem to extract horizontal and vertical displacement components from the InSAR LOS （Line of Sight） displacement since the advent of monitoring ground surface deformation with InSAR technique. Having tried to fit the firsthand field investigation data with a least squares model and obtained a preliminary result, this paper, based on the previous field data and the InSAR data, presents a linear cubic interpolation model which well fits the feature of earthquake fracture zone. This model inherits the precision of investigation data; moreover make use of some advantages of the InSAR technique, such as quasi-real time observation, continuous recording and all-weather measurement. Accordingly, by means of the model this paper presents a method to decompose the InSAR slant range co-seismic displacement （i.e. LOS change） into horizontal and vertical displacement components. Approaching the real motion step by step, finally a serial of curves representing the co-seismic horizontal and vertical displacement component along the main earthquake fracture zone are approximately obtained.     

Plate boundary deformation and man-made subsidence around geothermal fields on the Reykjanes Peninsula,Iceland

We present Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) data from 1992–1999 and 2003–2008 as well as GPS data from 2000–2009 for the active plate boundary on the Reykjanes Peninsula, southwest Iceland. The geodetic data reveal deformation mainly due to plate spreading, anthropogenic subsidence caused by geothermal fluid extraction and, possibly, increasing pressure in a geothermal system. Subsidence of around 10 cm is observed during the first 2 years of production at the Reykjanes geothermal power plant, which started operating in May 2006. We model the surface subsidence around the new power plant using point and ellipsoidal pressure sources in an elastic halfspace. Short-lived swarms of micro-earthquakes as well as aseismic fault movement are observed near the geothermal field following the start of production, possibly triggered by the stresses induced by geothermal fluid extraction.     

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InSAR技术研究青藏高原冻土形变特征

由于自然环境的限制, 青藏高原的大地测量网络十分稀疏, 不能满足区域地壳运动监测的需求。干涉合成孔径雷达(InSAR)是非接触监测地壳运动的一种重要方式, 但在高原上受到冻土的影响。本文基于2014~2018年的Sentinel-1卫星C波段雷达数据, 采用InSAR时序技术分析了冻土形变的时空特征。针对InSAR位移时间序列, 采用空间滤波去除了大气延迟、 地形效应等局部公共误差, 提高了时间序列的信噪比。结果显示, 青藏高原的冻土运动可分为差异较大的两类: 在大部分冻土区域, 与周边高山(基岩)区域相比, 冻土地区显示类似的季节波动或一定的长期沉降; 在部分冻土地区存在异常快速下沉区域, 例如在西藏中部布若错湖西南侧的沉积盆地内, 存在一个直径约2 km的漏斗型沉降区, LOS向沉降速率可达约10±2.1 mm/a。构造运动造就了高原上大量沿断裂线分布的河流、 湖泊, 河床和沉积盆地等广泛分布着冻土, 给准确分析构造形变带来很大挑战, 本文所得的结果可作为区分冻土运动与构造变形的一种有效判据, 也有益于研究高原冻土的物理特性及变形机理。     

基于方差分量估计的多源InSAR数据自适应融合形变测量

近年来,合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术在地面沉降监测方面展现了巨大的应用潜力,但受其重访周期和一维形变测量能力的限制,仅利用单一轨道卫星观测数据很难揭示真实的地表形变特征及其演化规律.随着在轨运行的SAR卫星系统不断增加,使得融合相同时间段内覆盖同一区域的多源多轨道InSAR数据成为可能.然而目前普遍采用的多源InSAR数据融合方法均为针对大尺度形变监测设计,或者忽略南北向形变甚至水平形变,容易造成误判.为此,本文对经典小基线集(Small Baseline Subset, SBAS)时序InSAR分析方法进行改进,在其形变反演模型中加入东西向和南北向形变参数,采用方差分量估计方法解算多源观测数据验后方差,通过迭代精化确定权重矩阵,从而获得形变参数的最优估值.使用美国南加州地区的ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据开展实验,利用南加州综合GPS网(SCIGN)位于研究区域内的9个站点观测数据进行验证,结果表明本文方法得到的融合形变测量结果在垂直向上能够准确反映地表形变波动,周期性与GPS观测比较一致;同时,融合得到的三维形变场显示南加州洛杉矶地区存在不可忽略的水平形变,东西向形变测量精度略高于南北向.因此,基于方差分量估计的多源InSAR融合方法在提高形变测量时间序列连续性的同时,能够更准确地反演研究区域三维形变特征.     

星载InSAR技术在西藏崩错地区构造地貌研究中的应用

利用ERS-1/2雷达卫星数据,通过合成孔径雷达干涉测量技术,提取了西藏崩错地区的数字高程模型(DEM),得到的ERS-1/2DEM在反映微地貌特征时明显优于中国1/25万DEM和2004年美国公布的90m分辨率的SRTMDEM。基于ERS-1/2DEM对崩错断层带进行地貌分析发现:在崩错断层带和蓬错断层带的交接部位地貌特征复杂,一类似于蓬错断层带的构造地貌穿过了崩错断层带上达孜-打沙断层,在这一位置达孜-打沙断层切过冲沟,表明达孜-打沙断层的这个段落在近期内活动过,同时被达孜-打沙断层切穿的冲沟切断了那卡-纳堆多断层,说明那卡-纳堆多断层比达孜-打沙断层形成时间要早     

基于InSAR分析2015年尼泊尔MW7.8地震形变场特征及断层滑动分布反演

2015年4月25日尼泊尔发生了M_W7.8地震, 本文基于震前、 震后两景Sentinel-1A雷达影像, 采用D-InSAR两轨差分干涉法提取了此次地震的同震形变场。 结果显示, 同震形变场位于喜马拉雅造山带—主边界逆冲断裂(MBT)和主前锋逆冲断裂(MFT)附近, 形变场整体表现为自西北向往东南方向延伸近150 km的纺锤形包络状, 以大面积隆起抬升形变为主, 视线向最大隆升形变达1.18 m, 抬升区北侧存在一小沉陷区, 以InSAR观测值定位同震最大形变中心。 基于均匀介质弹性半空间模型(Okada模型)与InSAR观测数据反演了断层滑动分布。 反演结果表明该地震属于典型逆冲型地震, 发震断层为主喜马拉雅逆冲断裂(MHT), 同震破裂从主喜马拉雅逆冲断裂(MHT)向上沿着主前锋逆冲断裂(MFT)传递。 基于InSAR同震形变场局部形变细节, 结合震区地质背景、 断裂分布及断层运动特征, 获得了同震破裂拟出露地表迹线。     

基于Sentinel-1 SAR数据的黑河上游冻土形变时序InSAR监测

多年冻土活动层变化导致冻土区大范围地面变形,严重破坏区域内基础设施和水文地质条件,亟需加强活动层季节冻融过程的观测研究.本文提出一种基于分布式目标的小基线集时序InSAR(DSs-SBAS)的冻土形变监测方法.该方法采用分布式目标提取和特征值分解算法,并结合基于地温-形变约束关系的参考点选取新策略,提高了冻土形变监测结果的时空分辨率和可靠性.以祁连山黑河西支源头的野牛沟为研究区域,通过对27景Sentinel-1SAR影像进行时序InSAR分析,获取了2014-2016年该区多年冻土的形变时间序列和年均形变速率,并利用Stefan模型联合地温数据估算其季节性形变幅度.实地踏勘和结果分析表明:(1)研究区大部分多年冻土处于稳定状态(-1.0^+1.0cm·a^-1),在地形陡峭的南坡边缘及含冰量丰富的野牛沟河上游两侧沟底部分区域存在较大形变;(2)区域内冻土形变时间序列呈现年周期变化,冻土冻融形变存在季节性周期形变和季节性波动下沉两种形变特征,形变幅度和速率最大可达6.0cm和-3.0cm·a^-1;(3)不同区域的活动层冻结/融化始日和冻土形变存在明显差异,主要和冻土地貌、土壤类型以及活动层厚度有关.本文提出的方法在青藏高原多年冻土区大范围冻融监测和活动层厚度反演研究方面具有很大的应用潜力.