差分干涉雷达测量在地面沉降中的应用研究

雷达差分干涉测量是当前雷达遥感的热点研究领域，利用遥感卫星多时相的复雷达图像相干信息进行地表的垂直形变量的提取，其精度已达到了毫米级。对差分干涉雷达遥感的原理及具体实现进行了深入研究，并分析了差分干涉测量结果的误差，着重阐述了差分干涉雷达遥感在地面沉降研究中的应用，及其需要进一步解决的问题。     

成像雷达(SAR)遥感地质应用综述

成像雷达（SAR）遥感以其独有的全天时、全天候观测能力和对地表的穿透性及形态探测能力，特别是现在新型成像雷达遥感技术的发展，使之在地质学应用中比光学遥感更具优势。文章结合SAR应用技术的发展过程，即由单波段单极化到多波段多极化，再发展到现在极化测量和干涉测量阶段，综述了成像雷达遥感在地学中的应用，特别对新型成像雷达技术（极化雷达、差分干涉雷达）在岩性分类、探测地震区域形变的地学应用作了实例介绍。     

干涉雷达遥感技术及其在地学信息提取中的应用

干涉雷达遥感技术是一种用于测量高程、地面位移和地表变化的全新技术。它利用合成孔径雷达回波的相位信息，通过对同一地区进行的至少两次满足干涉条件的观测，获取其干涉相位和干涉图，进而获取DEM或进行差分处理。文章详细介绍了干涉雷达技术原理，讨论干涉雷达处理的基本条件，分析基线、时间对干涉雷达处理的影响以及干涉雷达技术的误差考虑，并按步骤介绍了干涉雷达技术在地学信息提取中的一个应用－－DEM提取。     

利用雷达差分干涉测量技术获取汶川MS 8.0地震形变场

利用ENVISAT/ASAR和ALOS/PALSAR数据,结合两路差分干涉测量技术获得了汶川地震的同震形变信息和震前、震后地面在卫星视线(light of sight,简称LOS)方向上的形变特征。结果表明,汶川地震引起的地面形变范围广,程度大,地震形变沿断层向北北东向扩展,所形成的差分干涉条纹明显。地面的形变特征对于推断断层的性质,研究地震形变和地震发育特征具有重要的参考价值。另外,将同震雷达差分干涉测量的结果与利用USGS发布的汶川地震有限元断层模型(finite fault model)反演的LOS方向的形变进行了对比验证,发现二者在断裂带的上盘具有较好的一致性,但在下盘却有较大的误差。通过不同传感器干涉结果的对比发现,L波段的雷达干涉结果更能够反映汶川大地震在龙门山断裂带附近的地面形变信息。     

陆域强震及火山空天监测集成系统可行性研究

随着空间技术，空间对地预测技术和天测技术的发展，已经逐渐在陆域强震及火山灾害的监测预测领域发挥作用。近几年，有关部门进行了陆域强震及火山活动前兆异常的卫星热红外遥感（TIRS）、全球卫星定位系统（GPS）、合成孔径雷达差分干涉测量（D-INSAR）、天文时纬残差异常、引潮力触震机制和地理信息系统（GIS）等地震与火山短临期监测预测的实验与预研究，在基础理论和应用方法方面都有了相当的研究基础，实验和研究认为，这些空天观测技术是响应高频地壳运动的有效手段，如果将这些分散的科研力量和研究成果通过集成比较完整的空天监测预测体系，争取在我国主要强震火山省区建成强震火山灾害的空间、天测、地面、深部地质与宏观异常（简称空天地深宏）相结合的立体监测系统，将使我国的地震监测预报水平进入高技术发展阶段。     

利用InSAR技术研究黄土地区滑坡分布

InSAR技术能够获取大面积、连续、高精度的地表垂直形变信息,可用来监测地震、火山、滑坡等自然灾害造成的地表形变。文章介绍了InSAR技术在监测陕北黄土地区滑坡中的应用,首先进行野外地质勘察和TM光学遥感影像解译,接着通过EnviSat SAR数据差分干涉处理,获取研究区干涉形变场,提取出滑坡位移量,最后详细分析黄草湾至董家寺沿线一带的滑坡变形范围,并划定出了4个有一定变形的重点监视区。     

差分干涉SAR冻土形变检测方法研究

季节性冻融导致的地表形变是冻土地区工程建设的主要病害,冻土的冻胀和融沉是影响青藏公路以及目前建设的青藏铁路路基稳定的重要因素.近年来,差分干涉测量技术已成为地表形变测量和监测的重要工具.基于重复轨道的ERS 1/2雷达图像,研究了利用干涉SAR技术探测冻土形变的方法,经过对引入DEM差分干涉SAR技术的处理和分析,得到研究区冻土形变结果.通过与实测数据比较,表明重轨差分干涉测量可以精确地探测冻土表面形变,可用于青藏铁路冻土形变监测.     

差分干涉雷达方法研究及在强震形变精确测量中的应用

一、前言差分干涉雷达(SAR)属于干涉SAR的高级处理技术,应用差分干涉SAR可以监测地表的微小形变(波长级),对于研究精密大地测量、地震学、火山监测等都有重要的意义。由差分干涉处理获得的地壳形变为斜距向,为了与GPS及其它资料相比较,还需要将其分解为竖向与水平向两个分量。为此本文研究了断层活动、强震运动、卫星轨道等之间的关系,确定了不同情况下,斜距向形变分解成水平与竖向两个分量的公式。在以上工作的基础上,处理了西藏玛尼1997年Ms7.5强震区地震前后5景ERS-1/2 SAR图像,获得了差分干涉雷达图像,并精确测量了最大水平与竖向位移分量。     

极具潜力的空间对地观测新技术——合成孔径雷达干涉

“合成孔径雷达干涉(InSAR)”是近十年发展起来的空间对地观测遥感新技术。它具有从覆盖同一地区的星载(或机载)合成孔径雷达复数图像对提取干涉相位图,借助于雷达成像时的姿态数据重建地表三维模型(即数字高程模型)的巨大潜力。尤其是基于多幅雷达复数图像处理的差分干涉技术(D-InSAR)可以用于监测地表形变,精度可达厘米级甚至更高,其监测空间分辨率是前所未有的。介绍了InSAR和D-InSAR的基本原理,对影响干涉结果的一些重要因素做了分析,重点回顾和展望了差分干涉技术在与地表形变有关的地震监测和震后形变测量、地面下沉和山体滑坡、火山运动监测等方面应用的现状和前景。     

新技术在城市地面沉降研究中的应用：遥感卫星雷达干涉测量（InSAR）

本文综述了遥感卫星合成孔径雷达（SAR）干涉测量及差分干涉测量的基本原理，针对近年来国外InSAR在地面沉降方面的研究成果，重点讨论了D－InSAR在国内大中城市进行地面沉降监测应用的可能性，对SAR数据的获取方法进行了阐述，并对这种方法目前的进展及未来应用前景进行了探讨。     

Towards Operational Repeat-Pass SAR Interferometry at Active Volcanoes

Measurement of volcanic surface movement is an operational technique at many volcano observatories to help understand internal processes and to aid in eruption forecasting. The potential of differential radar interferometry (DInSAR) to map patterns of surface deformation on volcanoes is well-proven. However, the technique has not yet become operational, partly because current spaceborne radars were not designed for the task. We discuss the limitations of the European Space Agency's ERS SARs for this purpose in terms of: radar system constraints, volcano surface characteristics, interpretational uncertainties and the operational context. We illustrate the drawbacks at typical stratovolcanoes in South America, chosen to represent a range of conditions. For non expert users of DInSAR, knowing how well DInSAR will work on a particular volcano is important. Freely-available global datasets of vegetation cover and atmospheric water vapour content can be used as proxy measures of coherence and path delay effects, which are the two main determinants of data quality. Operational volcano DInSAR is still years away, but many of the characteristics of such a system can be specified based on the experience learned from earlier radars.     

华北中地壳滑脱面及其活动分区的天然地震研究

华北的上部地壳以脆性变形为主,下部地壳以韧性伸展为主,两种截然不同的变形状态却有着相同伸展方向、相同伸展量,使得上下地壳之间因差异运动而形成一个区域性界面-华北中地壳顶部滑脱面。以这个滑脱面为底边界发育起来的上地壳的结构构造,是控制华北盆山格局、基底构造发育形成的直接原因。华北构造是地壳脆性域“薄皮”伸展变形。滑脱面在华北基本上是连续分布的,呈断坡-断坪状,南北分带、东西分片,深度为12~22 km,一般为15~18 km,可识别出11个层状拆离区;上地壳以断块方式变形,断块的位置、形态及活动方式受滑脱面的断坡-断坪产状、与滑脱方向垂直的断叉线和与滑脱方向平行的调整断裂的组合控制,可识别出3个主裂陷轴、2条主断叉线和3条主调整断裂带。     

基于GAMMA软件的二轨差分原理及实验数据处理

合成孔径雷达干涉测量技术（SAR）经过10多年的发展,现已广泛的应用于地球学科的各个领域.目前主流的GAMMA解算软件,采用二轨差分的方法,对实验区的SAR数据进行配准、滤波、去平地效应、相位解缠、差分等处理,最后得到垂直形变图,实现了地表形变的监测.本次研究SAR数据为欧空局的ERS-2卫星数据,DEM分辨率为30 m,采用最小费用流法解缠,得到于雷达视线方向上的形变量,再通过计算与转换,生成垂直方向上的形变图.结果表明,研究区城市中及其周边发现明显的沉降中心,在山区地带基本没有沉降.     

氡、氦等气体地球化学在地震科学研究中的进展

系统回顾了氡、氦的气体地球化学特征及其在地震科学研究中的应用情况。在分析氡、氦等地下气体在地壳中浓度变化的影响因素基础上,总结出氡、氦等地下气体浓度变化具年变（或日变）规律,且受多种因素诸如其自身的地球化学行为、气候条件、地质构造及区域应力场等的综合影响。归纳了近30年来在氡、氦的理论和实验研究以及氡异常的形成机理研究方面所取得的进展。氡、氦等地下气体在地震监测预报及基础研究方面日益发挥出越来越重要的作用,但对其自身的认识还远远不够,提出了今后应在氡、氦等地下气体的异常迁移、实验研究、资料处理过程中对干扰因素的排除以及开展深部气体运移与地震活动的关系等方面开展研究的建议。     

甘肃通渭黄土滑坡二维形变时序监测

时间序列合成孔径雷达干涉测量技术能有效反应滑坡形变过程。2019年9月14日,甘肃省通渭县发生山体滑坡,但该滑坡灾前是否已经发生缓慢形变以及滑坡原因值得追溯和探讨。文中基于欧洲航天局发布的哨兵一号升/降轨数据,利用SBAS-InSAR技术分析甘肃通渭滑坡灾前二维形变特征以及滑动的因素。结果表明,2018年9月—2019年9月此滑坡存在连续形变,且随时间推移形变量不断增大,因此该滑坡为非突发型事件。在滑坡发生前,垂直向与东西向上最大累计形变量分别达18.25 mm和32.85 mm。基于二维时间序列结果进行距离分析与降雨量对比分析,显示苦水河与降雨量是该滑坡发生的两大诱因。该InSAR追溯结果进一步验证了星载雷达干涉测量技术在滑坡探测方面的应用潜力,是滑坡灾前识别、预警、防灾等减灾工作的有力工具。     

张北地震区三维构造特征

地震层析成像结果揭示了张北地震区的构造特征。震源区周围分布有相交的北北西和北东向低速异常带。极震区正下方壳内存在高速异常的坚固体 ,其周围被多条低速异常带围限。区域构造具备了大量积累应变能和向高应力区传递应变能的孕震构造特征 ,北北西和北东向的隐伏断裂共同构成了区域的发震构造。该震区在中新生代以来有过多期岩浆活动 ,震中区周围分布有几个新第三纪的火山口。极震区米家沟附近火山的三维剖分图给出了该火山从地表到壳内 10km深度的速度图像 ,中新生代的火山岩浆活动对该区域孕震构造的形成起了重要作用。     

超越板块构造——我国构造地质学要做些什么?

对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别, 因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务      

大陆下地壳麻粒岩的流变学研究进展

大险下地壳麻粒岩的流变学研究可以解释地壳变形、壳幔物质交换以及岩石圈深部动力学过程等科学问题.前人通过研究各矿物的显微构造变形特征与变形机制,运用广义混合流变律探讨多矿物复合岩石的流变性质,结合水与流体对岩石变形强度的弱化作用,阐明在大陆下地壳变形环境下复矿麻粒岩的塑性变形和韧性流变性质.目前人们致力于对天然变形岩石和...     

尼日尔三角洲的沉积-构造特征

尼日尔三角洲位于非洲大陆西海岸的几内亚湾,由尼日尔河注入大西洋形成的,是世界上最大的三角洲之一。它发育于冈瓦纳大陆裂解形成的中、西非裂谷系和大西洋被动大陆边缘交汇部位,主体位于大西洋洋壳之上,部分位于非洲前寒武纪结晶基底之上。中、西非中生代裂谷系通过控制贝努埃-尼日尔河系的发育,间接控制三角洲的形成演化。尼日尔三角洲是一个进积型三角洲,具有典型的进积三角洲沉积序列,自下而上依次是海相页岩(Akata组)、近海三角洲相砂岩-页岩互层(Agbada组)和陆相冲积砂岩(Benin组)。三个岩石地层单位均规律性穿时,向洋方向变新。尼日尔三角洲层序中发育一大型重力滑动构造。该重力滑动构造的主滑脱面位于Akata海相页岩中,可以划分出前缘挤压构造变形区和后缘拉张伸展构造变形区。挤压构造变形区发育褶皱冲断带,伸展构造变形区发育堑垒构造,两者之间的过渡带发育滑脱褶皱。尼日尔三角洲的重力构造伴生有广泛发育的泥构造。重力动构造的形成可能与新生代喀麦隆火山带(Cameroon volcanic line)有一定的关系。     

龙门山后山震旦系—古生界变形变质作用:松潘-甘孜造山带中生代伸展垮塌下的中地壳韧性流壳层

中生代早期造山作用使松潘-甘孜地区地壳厚度加厚到约50~60km,因而随即经历了大规模区域性地壳伸展和减薄作用,然而迄今为止,对伸展和减薄事件的形成和发育机制还缺少深入了解。通过对龙门山前陆逆冲带腹陆地区,特别是其中发育的变质核杂岩及伸展变质穹隆体的详细构造解析,发现震旦系—古生界中普遍发育各种形式的顺层韧性流变构造,如韧性剪切带、透入性顺层面理及矿物拉伸线理、糜棱岩化及绿片岩相—低角闪岩相变质作用,并在龙门山北、中和南段造成大规模和不同程度的地层构造缺失或减薄;韧性流变构造流变方向在龙门山北段指向南或SSE,中、南段则指向SE;对志留系茂县群变质作用温压条件进行估算,其温度变化范围为265~405℃,压力变化范围为0.31~0.48GPa,代表了中地壳韧性流壳层(middle crustal ductile channel flow)的形成条件;前人用39Ar/40Ar和SHRIMP锆石U-Pb等方法对这一套区域动力变质岩石变质年龄的时代限定为190~150Ma,与中生代早期造山后板内伸展减薄事件相匹配。因此表明造山作用加厚地壳在中地壳层次以大规模韧性流变变形和变质作用对地壳厚度进行了调整,相对于上地壳层次变形和变质作用而言,中地壳韧性流壳层是松潘-甘孜造山带伸展和减薄的主要原因。在区域上如果消除新生代松潘-甘孜高原加厚和相对上扬子地块逆时针旋转的影响,中生代韧性流壳层流变方向总体为SSE或向南,因此代表南秦岭造山作用后的板内演化阶段,并且是造成松潘-甘孜造山带伸展垮塌的主要原因。