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。     

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.     

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。     

差分雷达干涉测量原理及其在形变测量中的应用

介绍了差分雷达干涉测量物原理，说明了差分雷达干涉测量的几何条件，分析了雷达卫星的基线条件，图像的相关性和相位一致问题。介绍了利用这项技术在波恩地区进行的验证实验和兰德斯地震研究的结果。建议尽快开展对差分雷达干涉测量技术的研究。     

长江三峡工程库首区胡家坪 M_S4.1水库诱发地震研究

本文在系统收集有关资料并对地震现场进行考察的基础上,分析了2008年11月22日发生在秭归县归州镇香溪村胡家坪 M_S4.1级地震及其发生的地质-水文地质与地震活动背景条件,介绍了地震灾害. 并进一步讨论了相关的地震前兆异常、地震成因等科学问题,认为该地震是在水库水体荷载与库水下渗的共同作用下沿仙女山断裂发生的构造型水库诱发地震, 并认为震前有一定的前兆异常,这个地震的发生除了水库蓄水作用之外,可能还与汶川地震对该区应力场的影响有关.     

InSAR-测量地表形变的手段

通过对不同时间拍摄的图像的相位信息的比较，干涉测量合成孔径雷达能够测量到厘米级的大地位移。     

云南中北部地区水平形变应变场研究

根据云南地区1999－2001年的GPS观测求得的水平变场和应变场，研究了云南北部地区的形变和应变特征。研究表明，研究区的中部地壳位移量较小，比较稳定，西部和东部位移量较大，活动性较强，应变场揭示出，本区地壳及其各次一级断块的主压应变轴方向都为NW－SE方向，主张应变轴方向为NE－SW向研究区北部以张应变为主导，中部和南部压变变占主导地位，剪应变等值线的展布方向与活动断裂走向基本一致。断层活动的应变应力场与各个断裂带所处的构造位置有关，活动性质不尽相同。     

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.

     

合成孔径雷达干涉测量技术的发展及其在地震研究中的应用

主要介绍了合成孔径雷达干涉测量（ＩＮＳＡＲ）技术的现状,发展及其在地震研究中的应用情况。     

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.     

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。     

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.     

InSAR可检测的最大最小变形梯度的函数模型研究

InSAR干涉图中的相位噪声是相干性和视数的函数.InSAR能检测的地表最大最小形变梯度,除了受到InSAR硬件的限制外,还直接受到InSAR干涉图中噪声强弱的影响.此外,由于多视处理会改变像元的大小,也会引起可检测的最大最小形变梯度显著变化.本文研究了InSAR可检测的地表最大最小形变梯度与相干性和视数的关系,并建立了视数为1、5和20时（ERS和ENVISAT常采用的多视数）InSAR可检测的最大最小形变梯度的经验函数模型.最后,本文用伊朗Bam地区的Enivsat ASAR数据进行了试验,结果表明该模型能够准确地判别不同视数和相干性情况下地表变形能否被InSAR技术所检测.与Baran只考虑了相干性的模型相比,本文的模型适用范围更广.     

对中国大陆地壳水平变形的初步探索

根据全国ＧＰＳ网１９９４和１９９６年两期观测资料的处理结果,讨论了中国大陆地区现阶段应变场和应力场。青藏亚板块的西部和东部张应变起主导作用,中部压应变占优势,主压应变方向为北北东向;青藏亚板块东南部东南段云南地区的主压应变方向为北西向,压应变和张应变量级相当。新疆亚板块的主压应役北北东向至北东向为主,应变量存在差别。华北亚板块的主压应变方向是北东至近东西向为主导,局部地段存在差别,大部分地区压应变     

InSAR约束下的2008年汶川地震同震和震后形变分析

2008年5月12日,青藏高原东缘的龙门山断裂带上发生了Mw7.9级汶川地震.本文通过分析覆盖汶川地震震中区域的ALOS/PALSAR像对的方位向偏移量来选择无明显电离层扰动影响的像对进行干涉处理,获取了高精度、连续的InSAR地表形变场.在此基础上,结合高精度GPS同震形变数据,采用同震、黏弹性松弛震后形变联合反演模型同时确定了汶川地震的同震滑动分布和龙门山地区的流变结构参数.研究结果表明,汶川地震是一个断层破裂非常复杂的地震事件,其中,北川段、岳家山段、虹口段和汉旺段的滑动以逆冲为主,而青川段以右旋走滑为主.滑动主要发生在10 km深度以上的区域,最大滑动量位于虹口段的东北端,达10.7 m.地震释放的总能量为9.28×1020 N·m（Mw7.91）,与地震学的结果一致.联合反演模型确定的龙门山地区中下地壳的黏性系数为2×1018 Pa·s,为青藏高原东部地区的黏性系数提供了一个可靠的下限值.如果有更长时间的震后形变观测时间序列,将为该区域提供更为可靠的流变结构.     

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.     

新疆伽师及邻近地区现今地壳形变的GPS监测与研究

利用高精度数据软件对伽师及邻近地区的GPS监测网观测数据进行计算分析(基线精度达到了 10 - 8～ 10 - 9) ,获得了该地区的现今地壳形变速率图 .结果表明 ,伽师及邻近地区在印度板块的推挤作用下 ,地壳正快速缩短变形 ,主压应力为近南北方向 .各地块运动速率不同 ,平均应变率为 0 .0 4× 10 - 6 /a .