由多台定点长水管倾斜资料构建形变场时空演化图像的初步尝试及应用

尝试利用多台定点地倾斜形变资料构建形变场时空动态演化图形的方法,对中国大陆47个定点形变台水管倾斜仪资料进行分析处理,构建了地倾斜形变场时空演化分布图像.以2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震为例,研究了地震前后水管倾斜资料的时空演化特征.结果显示在地震前后较多台站水管倾斜仪的日均值都出现了趋势上的较大变化,东西向日均值、南北向日均值和南北向潮汐因子的空间分布也都出现了大范围的变化,而东西向M2波的潮汐因子没有出现较明显的变化.随着定点形变台站的建设和资料的积累,该方法可以构建每月或者每周形变场的变化,有望用于地震预报工作.     

融合升降轨SAR干涉相位和幅度信息揭示地表三维形变场的研究

针对InSAR技术只能监测地表在雷达视线方向上的形变的缺点, 详细介绍了融合升降轨SAR干涉相位和幅度信息监测地表三维形变的具体方法. 该方法主要分为3个步骤: (1) 利用升降轨SAR干涉相位监测地表在2个不同雷达视线方向上的形变; (2) 利用升降轨SAR幅度信息获取地表在2个不同方位向上的形变; (3) 采用最小二乘准则和Helmert方差分量估计融合上述4个不同方向的形变, 从而估计地表三维形变场. 以2003年伊朗Bam地震为例, 应用该方法成功地揭示了该地震引起的地表三维形变场, 结果显示Bam地区北部出现了明显地表下沉和沿近西南方向的水平运动, 而南部则出现地表隆起和沿近东南方向的水平运动. 上下、南北和东西3个方向上的地表形变场都很好地吻合了地震断层所在的位置, 最大形变量分别达22, 40和30 cm. 最后, 将此三维形变场与利用Okada模型模拟的三维形变场进行了比较, 证明了该方法能够得到可靠且精度较高的地表三维形变场.     

基于小基线DInSAR技术监测太原市2003～2009年地表形变场

基于高相干点目标反演缓慢地表形变已成为当前DInSAR技术的研究热点.本文通过融合PS方法和相干目标法优点,采用小基线DInSAR技术提取城市地表形变场,并重点分析了地表线性形变的反演.在此基础上,以太原市为研究区,利用23景ENVISAT ASAR影像,提取了该市2003～2009年的地表形变场.研究结果表明:(1)...     

震源应力场、形变场和倾斜场

本文从水平构造应力作用观点出发,研究了各类震源的应力场、形变场和倾斜场,推导了由垂直形变资料估计地震矩和震级公式.结果与实际观测资料比较符合.最后对强震发生的地震地质条件和弹性回跳理论的正确性和普遍性问题进行了讨论.      

地形变场与现代地壳垂直运动及地震活动关系初探(Ⅱ)——地凸凹区与地壳运动及地震活动的关系

初步探讨了1987～1990年我国东部地形变场的分布特征及其与现代地壳垂直运动、地震带和中强地震震中分布的关系,并进行了典型个例分析。结果表明：现代地壳活动强烈区亦是地形变凸、凹中心的高发区,地凸、凹中心的分布与中强地震震中和地震带的分布比较吻合,地震易发生在地凸、凹区的接合部,也即水平切应力最大的地区,闽粤地区的地形变场可以捕捉到台湾的强震信息。两个(或多个)地凸区的突然增强或合并对大震有临界促发作用。     

康定M_S 6.3级地震前形变场变化与区域地震活动性

近年来,中国地震活动频繁且震害严重,给人民生命财产造成重大损失.地震能不能有效预测是目前困扰地震研究的科学难题,历史上也有成功利用形变监测资料预测地震案例.本文利用康定M_S6.3地震前区域精密水准和GPS观测资料,系统分析研究区域形变场变化与康定M_S6.3级地震发生之间的关系,以期为今后地震研究提供参考依据.文章所使用GPS观测数据首先利用GAMIT软件处理基准网观测数据,然后利用GLOBK软件进行综合平差计算处理,获取研究区地震发生前水平速度场图像;精密水准观测数据采用"拟稳点"法,对观测网数据进行计算处理,获取研究区震前垂直速度场图像.经过对获取结果的研究分析,得出以下结论:1)区域水平形变场变化与龙门山断裂带、鲜水河断裂带、安宁河断裂带在空间上关系密切,反映该区域在2009—2014年期间发生了引起形变场变化的构造活动或形变,与巴颜喀拉块体近E向滑移有直接的关系.2)区域垂直形变场显示地震发生在垂直梯度带正负变化交界附近,与海城地震和唐山地震相似.3)GPS和精密水准资料分析结果能有效反映孕震信息,建议未来5年重点监测鲜水河断裂带、龙门山断裂带西南段、安宁河断裂带和东昆仑断裂带中东段.     

辽宁地区垂直形变场特征再研究

本文利用动态拟稳平差方法及经典平差方法分别处理了1956-1961年～1978—1983年、1982—1983年～1988年两组垂直形变资料,并绘出垂直形变图,用以分析、说明辽宁地区长趋势垂直形变场及辽南地区近期垂直形变场特征.得出:1.辽宁地区长趋势垂直形变场明显受区域地质构造单元控制.辽东台隆、燕山台褶带相对缓慢上升,下辽河断陷下降,三块主体构造单元均呈向渤海沿岸倾斜的趋势.2.海城地震发生在形变等直线发生转折,不同构造单元差异运动交界地带.3.辽南地区近期垂直形变场出现反向运动,并在岫岩县附近形成一条北北西向强烈挤压带.     

InSAR干涉形变场远程模拟系统实现与地震地表形变场模拟算例分析

利用InSAR(Interferometric SAR)干涉测量技术可以获得地表形变场(视线向, LOS), 将其与弹性半空间中一定断层模型模拟计算出的地表形变场进行正演分析, 以便获取发震断层的几何学和运动学参数, 是一种典型的前向模拟模式。 该计算模式由于模拟计算程序调试、 安装过程的复杂性, 使得在每台微机上安装此类程序不仅费时费力, 且浪费大量的计算资源。 文中首先介绍了实现InSAR干涉形变场模拟模型由单机推广到Internet/Intranet上进行远程计算最终建立“InSAR干涉形变场远程模拟系统”的过程, 并基于此系统平台对1997年玛尼M_S7.9地震的InSAR地表形变场进行了模拟试算、分析等。     

北京地区地壳形变场及其动态特征

对北京地区多期精密水准资料进行同网形、同方法和同起算点的平差处理，采用曲面拟合的方法绘制了从６０年代至９０年代的地壳垂直形变速率图。系统地研究了北京地区３０余年的趋势性形变特征和各地震活动时期不同时间段内的地形变特征。其研究成果不仅对地震预报研究而且对理论形变场等地学问题均具有一定的意义     

芦山MS 7. 0 地震前近震源区地形变熵特征研究

2013 年4 月20 日芦山MS7.0地震是继2008年汶川MS8.0地震后发生在龙门山断裂带的又一强震,与汶川地震相似,该震临震前在近震源区未观测到显著的异常变化。为研究其临震前形变特征,本文根据信息熵理论对芦山MS7.0地震前近震源区的连续形变观测资料进行了年变熵率值分析,并研究其时序上的分布特征。结果表明,震前近震源区台站地倾斜形变熵均表现出减熵现象,时序的年尺度熵结果表明,汶川MS8.0地震对芦山MS7.0地震具有一定的触发作用,且震中区的EW 向和NS 向分量具有高度一致的熵变趋势。     

多轨PSInSAR监测华北平原地表垂直形变场

针对PSInSAR技术监测大空间尺度地表垂直形变场的不足,提出通过基准转换与数据拼接、融合不同轨道多个独立片区(Frame)获取大空间尺度地表垂直形变场方法.由于不同轨道主影像选取的参考基准不一致、不同轨道垂直基线不同、不同片区相位解缠的参考PS不同等因素影响,使得PSInSAR获得的不同轨道地表垂直形变场的空间基准存在差异,提取的地表形变信息不具有可比性.利用两个相邻片区重叠区域的PS点集,根据迭代最近点算法提取两片区公共区域内同名点,并兼顾同名点距离的权,精确计算两片区的配准参数,实现两片区的"无缝"连接,最后使各独立片区拼接成一个连续的大空间尺度地表垂直形变场.本文推导了多轨PSInSAR技术获得的不同片区形变场基准转换与数据拼接的数学模型,并以华北平原(115.32°E—118.79°E, 36.81°N—40.58°N)为实验区,解析了3个不同轨道共12个片区PS目标,获取了研究区2006—2010年地表垂直形变速度场.分析表明:(1)研究区大范围处于下沉状态,形成以北京、廊坊、天津、沧州、泊头—德州等城市为中心向外扩展的地表沉降发展态势,几个沉降中心的平均沉降速率分别达到-34.7 mm/a、-26.3 mm/a、-64.2 mm/a、-34.6 mm/a和-37.7 mm/a;(2)地表沉降的空间分布特征表明,城市工业生产和生活抽取地下水是地表沉降的主要诱因,农业灌溉和油气开采是导致华北平原大范围地表沉降的另一个重要因素;(3)研究区最大沉降带沿北北东向展布,与区内断裂分布一致,表明沉降的空间分布受到断裂带控制;(4)利用地表同期一等水准测量成果检验了本研究结果,精度达到4.72 mm,表明本文提出的数据处理策略能够满足大时空尺度地表形变监测的需求.     

临汾盆地的现今地壳形变场及时空演化特征

利用区域垂直形变、水平形变资料分析了临汾盆地现代构造运动及其演化特征，指出了进一步划分潜在震源区、进行工程场地地震基本烈度复核和地震中长期预报的形变场依据。     

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.     

汶川MS 8.0地震InSAR同震形变场特征分析

采用7条地震前后日本ALOS/ PALSAR整轨数据,利用D-InSAR技术提取了2008年5月12日四川汶川地震500km×450km的地表连续同震形变场.形变场覆盖了金川-石棉、黑水-乐山、松盘-彭山、南坪-简阳、康县-重庆所有区域,包括了理县、汶川、茂县、北川、青川等重灾区域.结果显示,整个形变场影响范围较大,四川盆地出现了不同程度的地表形变.发震断层附近的非相干区域显示此次地震地表主破裂带在北川-映秀断裂带上,可以追踪出地表破裂带从汶川县映秀镇西南震中附近一直到青川县苏河北侧,全长约为230km.在发震断层西南段汶川至茂县一带,非相干条带的宽度明显大于其它段落,这与彭县-灌县断裂(前山断裂)的都江堰-安县段地表破裂段密切相关,地表破裂带长约70km.在远离发震断层的区域,西北盘总体表现为抬升,东南盘表现为沉降.但在发震断层附近,断层两侧均表现为局部抬升,且沿断层形变量分布很不均匀,表现出较强的分段性,显示出发震断层以逆冲为主的断层性质.从美国哈佛大学(Harvard)、美国地质调查局(USGS)与美国国家地震信息中心(NEIC)、中国地震台网中心(CENC)所给出的震中位置和发震时刻的差异来看,也反映出汶川地震破裂过程是多点破裂过程.在汶川县映秀镇西侧震中区,最大相对形变量达260cm,如果全部换算成垂直形变,则两个区域的垂直相对形变达3.3m.在雅安、峨眉山一带约有35cm的沉降区,在重庆及其南侧区域约有25cm的小范围隆起.     

汶川地震近震源区地形变短期前兆现象的解析

2008年汶川8.0级地震是我国自建国以来灾难最为严重的一次强地震, 有关震前该区域地壳变形情况引起许多学者的关注。 本文给出了沿龙门山地震带地倾斜及跨龙门山断裂断层水准剖面临震前变化的特征: 汶川地震前沿龙门山地震带分布的康定、 汶川及茂县台地倾斜无明短期显变化; 6个断层水准观测场地, 除耿达场地观测到较大幅度变化有争议外, 其他断层观测场震前均未观测到突出的短临前兆性异常变化。 本文分析了汶川地震前大区域地震活动性资料及震前沿南北地震带显著形变异常点分布特点, 探讨了汶川地震震中区域应变积累过程, 认为近震源区域无显著短期前兆变化现象很可能与震中区域介质所具有的高应变、 小变形性质有关。 另外, 也不排除地形变观测点所处的位置等有关因素。     

汶川地震SAR形变场电离层影响校正与断层地表破裂线自动提取

针对汶川地震PALSAR观测的方位向形变场存在严重电离层影响,导致准确提取断层地表破裂线困难的问题,本文使用一种基于频率域的电离层影响校正方法,从方位向形变场频域数据中提取电离层信号对应的频域信息,通过建模获得空间域电离层信号,并与原始形变场进行差分运算完成电离层影响的校正,还原了汶川地震断层近场沿SAR方位向的真实地表形变场.以校正后的方位向形变场作为数据源,采用非极大值抑制二维梯度算法,准确提取汶川地震北川—映秀断层和灌县—江油断层的地表破裂线.为验证提取结果的可靠性,引入野外地质调查数据进行对比分析,定量计算两条破裂线间的距离差异,结果表明基于SAR形变场自动提取的断层破裂线与野外地质调查数据具有较高的一致性,利用SAR观测形变场可作为调查地震断层地表破裂的重要补充手段.     

提取地震同震形变场特征的最佳雷达波段问题研究

利用弹性形变模型, 并以走滑型断层为例, 对地震同震形变场进行了模拟研究。 结合雷达成像几何关系, 得到干涉雷达的LOS向形变场以及干涉相位条纹图像。 对比分析了不同雷达波段(X波、 C波、 L波)以及不同雷达入射角(30°和50°)的同震形变场和干涉相位图。 结果表明, 同一雷达波段不同雷达入射角的LOS向形变场会有不同的效果, 入射角逐渐增大时, LOS向形变量随之增大, 体现了发震断层走滑特征; 采用不同雷达入射角, 其探测到的地表形变垂向分量和水平分量信息量不同, 表明入射角较大或较小时能够分别较好地对地表形变的水平变化和垂向变化进行监测; 同一雷达入射角, 不同雷达波段的干涉相位条纹有明显区别, 波长越短, 干涉条纹越密集, 容易出现去相关现象, 长波长的干涉相位条纹比较清晰。 从某种意义上讲, 尽管长波长的干涉相位反映地表形变信息的细节会减少, 但受噪声影响较小, 抗干扰性能较短波长的强, 干涉像对相干性高。 地表形变表现为长期缓慢的小幅度渐变性形态, 也表现为短期迅速的大面积突发性形态。 不同雷达波长探测到的地表形变有效信息不同, 为了更好地利用干涉雷达对各种尺度和不同变化速率的地表形变进行监测, 需要在满足精度的条件下尽可能地选择波长较长及多样化的雷达数据。     

吉林汪清7.2级深震前东北地区形变场分布特征

2002年6月29日在吉林汪清(43.5°N, 130.6°E)发生M_b7.2地震, 深度593 km。 该次地震是2001年11月14日昆仑山口西地震后, 我国大陆发生的一次重要地震事件。 该稿首先讨论了深震区与昆仑山地震带强地震活动之间的关系, 并对该地区观测的倾斜和短水准近几年的变化进行了研究, 给出了与地震相关的形变场异常场特征: ① 震前2~3年开始出现较大幅度的倾斜异常阶跃; ② 东北地区地倾斜存在远离震源的特征迁移; ③ 华北地区短水准出现特征波形异常, 并沿痰庐地震带迁移。     

常熟台倾斜仪降雨干扰定量分析

通过常熟地震台形变山洞内三套倾斜仪观测资料的对比分析,找到降雨、蓄水干扰对观测的影响,并利用弹性形变理论验证其可靠性,分析表明,每次强降雨均伴随有来自西南方向的倾斜干扰,其原因为雨水向湖中汇聚,水位上升产生弹性形变,从而引起地表倾斜.     

综合InSAR和应变张量估计2016年MW7.0熊本地震同震三维形变场

利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像提取与地质活动相关的三维地表形变场,对深入理解地质灾害的形成机制及其潜在灾害风险评估非常重要.目前,利用SAR影像的同震三维形变场提取主要利用单个像素点的多次观测构建观测方程,然后基于加权最小二乘(Weighted Least Squares,WLS)方法分解从而获得同震三维形变场,因此该方法缺乏对相邻像素点空间相关性的约束.考虑相邻同震位移点的应力连续性,研究学者提出了顾及大地测量应变张量和卫星形变观测的SAR同震三维形变场方法(Extended Simultaneous and Integrated Strain Tensor Estimation from geodetic and satellite deformation Measurements,ESISTEM).本文以2016年MW7.0熊本地震为例,收集了覆盖此次地震的ALOS-2卫星升降轨影像,利用传统差分InSAR(DInSAR)方法和子孔径雷达干涉测量(Multiple Aperture InSAR,MAI)方法分别对升降轨SAR影像对进行处理,得到视线向(LOS)形变和方位向形变,最后利用ESISTEM方法获取此次地震的三维同震形变场.此外,利用GPS和野外考察观测对本文的三维形变场结果进行结果精度分析.研究结果表明,与传统WLS方法相比,ESISTEM方法不仅能有效抑制奇异像素点对形变结果的干扰,同时对近断层的失相干信号能进行较好的恢复,更有助于解释地表破裂区的地震形变特征和掌握地震发生机制.本文确定的三维同震形变场结果显示主形变区发生在Futagawa断层中部和Hinagu断层最北端,最大水平位移为2m,抬升为0.55m.断层破裂以NE-SW走向的右旋走滑为主兼有部分正断成分.应变张量分析表明发震断层处受到了明显的收缩力和剪切力的作用.