PS-InSAR技术在西秦岭北缘断裂带地壳微小形变监测中的应用

D-InSAR技术可以测得地壳垂直形变精度达到mm级,但由于其受空间、时间失相干和大气延迟的限制,导致其在监测地壳长期缓慢形变中的应用受到限制。而PS-InSAR作为D-InSAR技术的创新,在克服时间失相干的同时还可以计算并消除大气影响,使得干涉处理得到的结果更加精确。文中以西秦岭北缘断裂带甘谷地区为实验区,利用从2008年5月至2010年9月共14景ENVISAT ASAR数据,采用PS-InSAR技术对该实验区地壳微小形变进行探测。研究结果得到西秦岭北缘断裂带甘谷地区断裂带南北两盘的相对滑动速率约为5mm/a,点目标的形变速率和形变方向均与西秦岭北缘断裂的左旋运动特征相符,并与其他学者的研究结果有较好的一致性,表明PS-InSAR技术在监测地壳微小形变中具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。     

D-InSAR技术在长白山天池火山形变 监测中的误差分析与应用

选取长白山天池火山区15景JERS-1 L波段SAR存档数据,利用二轨法进行SAR差分干涉处理.最终用4景JERS-1数据获取了覆盖相似时间段的3幅D-InSAR形变图,提取了研究区1994~1998年的地表形变场.研究表明:远离天池火山的平坦区域形变微弱;从天池火山的山脚向上到2000~2200 m高程处,表现为逐渐增强的隆升形变,最高形变速率达到LOS(视线向)5 mm/a.尽管没有同期地面实测资料验证,但研究结论与2002~2005年的一等水准测量结果及地震活动性具有定性的一致性;与Kim的同期InSAR研究具有定量的可比性.在时间上向前延伸了对长白山天池火山的形变监测时段,为研究长白山天池火山活动状态提供了更多的形变信息.     

基于D-InSAR的1993-1995年苏州市地面沉降监测

本文利用欧洲空间局ERS-1/2 SAR数据,通过SAR差分干涉测量(D-InSAR)处理得到1993-1995年苏州市地面沉降场测量值.地面水准测量数据的验证分析表明,差分干涉测量值与水准测量值的相关度达0.943,标准误差均值为0.1706.雷达差分干涉测量精度可达5mm(以水准测量代表地面形变的真实情况).研究结果表明,D-InSAR技术进行城市地面沉降方面监测和时空演化特征研究具有很大的优势,同时可用于其它类型城市地质灾害的监测.     

提高短水准测量精度的探讨

一、前言在地壳形变测量中,水准测量是为了监测地壳的垂直形变。按照不同的监测任务,它又可分为区域水准网和流动水准点两种。通过定期的重复观测,对数据进行适当的处理后,可获得较大范围地壳垂直形变势态;跨断层短水准测量则是在活动断裂两测,布设三四个测点,组成测段长度一般不超过一二百米的小水准环。分析短水准测量资料,同样可得到断层垂直运动信息。而且短水准测量具有施测方便,外界干扰少,精度高的优点。     

高铁工程水准复测垂直形变分析

在2011年度的震情会商中,利用京津城际铁路工程水准测量数据对首都圈地区的垂直形变进行了分析,为2008年出现的“南升北降”垂直形变异常的可信性提供了佐证并对这一区域垂直形变特征进行了分析.由于京津城际铁路工程水准测量自2010年中断了合同,资料来源受到工程的时效性和获取途径等的限制,不能连续应用.     

红河断裂带中、越现代形变监测对比研究综述

利用现今大地形变测量资料,可分析研究得到现今地壳形变特征.大地形变场的建立,主要以精密水准测量监测大地区域垂直形变,以地面激光测距监测大地水平形变,以短基线、短水准测量等方法对断层活动性进行定点观测研究.20世纪90年代以后比较流行用GPS监测场区现代构造运动及断裂的地壳形变.本文主要通过分析对比中、越红河断裂带及其相邻地区的现代形变监测资料,得出现今红河断裂的形变特征.     

临汾水准巨幅形变的位错理论模拟与异常性质判定

在假设临汾水准两次巨幅形变异常为断裂错动的情况下,基于矩形断层位错模型模拟了罗云山断裂（土门-峪里段）错动所引起的垂直形变场分布,并通过D-InSAR技术对研究区域内的地面形变场进行实测,分析结果表明：（1）断裂错动理论上可导致长轴与断裂走向平行的椭圆状变形区域,位于断裂上盘的区域中心变形量最大,变形量向外围逐渐衰减为零,两次错动导致的变形波及范围分别约为长轴18Km和26Km,短轴12Km和17Km,显著变形幅度分别约为1-3mm和4-14mm。（2）D-InSAR实测形变场显示两次异常期间研究区域内未发现与断裂走向一致的连续变形区域,仅在盆地内部存在可能由于过量开采地下水所导致的地面沉降,变形范围约为10-12mm和10-15mm。（3）实测形变场与理论形变场在变形区域和变形幅度上均不一致,说明断裂活动引起临汾水准巨幅形变的可能性不大,可能为断裂上盘的土层局部变形所致。（4）通过断层位错模型的理论模拟和D-InSAR技术的实际监测相结合可以有效地确定跨断层水准巨幅形变异常的性质,为重大水准异常核实提供科学依据。     

苏鲁皖豫地区垂直形变的构造背景分析

本文利用1953—1955年,1976—1980年两期精密水准测量成果编绘的垂直形变图,在苏鲁皖豫地区形变的构造背景作了初步分析。认为区内存在着郯庐带临沂—嘉山段和豫鲁交界两个构造形变异常区。全区形变主要受北西西、北西和北东向断裂控制。郯庐带的现今运动具有明显的分段特征     

京津水准复测与垂直形变特征

利用京津城际铁路水准测量资料,绘制了京津地区垂直形变图,发现京津城际铁路水准复测结果同样也出现了与首都圈地区同期水准测量相一致的"南升北降"垂直形变异常现象.分析认为应加强首都圈乃至华北地区的形变监测,为判定形变发展趋势提供依据.     

星载合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在形变监测中的应用概述

本文综述了地球表面形变的主要类型(包括开采沉陷、地表沉降、地壳运动、地震形变、火山运动、冰川运动及山体滑坡等)及其在我国的分布状况，结合合成孔径雷达干涉测量(包括InSAR及D-InSAR，统称InSAR技术)的技术原理及特点，介绍了国内外InSAR技术近年来在形变监测领域的应用与发展。通过与传统形变监测及GPS监测技术的对比后指出，由于InSAR特有的技术特点，使其在各类形变监测应用中具有传统方法无可比拟的技术优势，必将对形变监测的发展起到极大的推动作用。     

临汾水准巨幅形变的位错理论模拟与异常性质判定

在假设临汾台水准出现2次巨幅形变异常为断裂错动的情况下,笔者基于矩形断层位错模型模拟了罗云山断裂(土门-峪里段)错动所引起的垂直形变场分布,并通过D-InSAR技术对研究区域内的地面形变场进行了实测。分析结果表明:1从理论上讲,罗云山断裂(土门-峪里段)错动是可以产生长轴与断裂走向平行的椭圆状变形区域,其中,位于断裂上盘的区域中心变形量最大,变形量向外围逐渐衰减为零;2次错动导致的变形波及范围分别约为长轴18km和26km,短轴12km和17km;显著变形幅度分别约为1—3mm和4—14mm。2而同期D-InSAR实测形变场显示,临汾台水准出现2次巨幅异常期间,研究区域内未发现与断裂走向一致的连续变形区域,仅在盆地内部存在可能由于过量开采地下水所导致的地面沉降,其变形范围约为10—12mm和1—5mm。3实测形变场与理论形变场在变形区域和变形幅度上均不一致,说明断裂活动不是临汾台水准出现2次巨幅形变的主要原因,可能为断裂上盘的土层点局部变形所致。4通过断层位错模型的理论模拟与D-InSAR技术的实际监测相结合,可以有效地确定临汾台跨断层水准出现的2次巨幅形变异常的性质,可为重大水准异常的核实提供科学依据。     

利用D—InSAR技术研究临汾水准巨幅形变异常

通过D-InSAR技术获取了临汾水准两次巨幅形变异常期间的区域垂直形变场,结果显示：2009年2月20日至2009年10月23日,临汾水准所在的龙祠区域无明显变形,临汾市区南部出现的10～20mm的下沉区域为周边密集分布的多个电厂大量开采地下水所致;2010年1月1日至2010年3月12日,大部分区域变形量基本为零,在临汾盆地内部存在一些小的、空间上不连续分布的沉降区域。幅度约为10mm左右,此类型的沉降区域多与城市发展过程中大规模抽取地下水有关。基于InSAR的结果,表明临汾水准BN,测点的巨幅形变异常在InSAR形变图上无法显示,属于局部地区小范围的变形。     

汶川M_S 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     

基于多卫星平台永久散射体雷达干涉提取三维地表形变速度场

永久散射体雷达干涉(PSI)技术及其应用于区域地表形变监测已成为雷达遥感领域的研究热点之一.使用单一卫星平台所获取的单侧视SAR影像时间序列进行PSI分析,仅能获取沿雷达视线(LOS)方向的一维地表位移信息.本文提出了基于多平台永久散射体雷达干涉提取三维地表形变速度场的模型与算法,其基本策略是:首先针对每一卫星平台的SAR影像时间序列进行PSI分析,并计算各地面目标沿LOS向的位移速度值,然后联合各平台所对应的LOS向位移速度值进行建模,并基于最小二乘方法解算各地面目标的三维位移速度分量.实验选取天津市西北部作为测试区,使用2007—2010年所获取的39幅TerraSAR-X影像、23幅ENVISAT ASAR影像和16幅ALOS PALSAR影像进行分析,经联合解算得到了该测试区域的垂直位移速度场以及南北向和东西向水平位移速度分量.与地面水准和已有GPS观测结果对比分析表明:多平台PSI的垂直位移速度场精度可达毫米级,而其水平位移速度分量与已有GPS结果基本一致.多平台PSI分析无需引入任何外部形变参考信息,便可以实现形变场的偏差校准和三维形变场的恢复.     

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.     

影响四轨法D-InSAR形变测量精度误差的相关性分析

卫星成像的基线、视角、基线倾斜角、斜距、卫星距离地面径向距离以及地面分辨率等因素严重影响着合成孔径雷达差分干涉测量监测地面形变的能力和形变监测结果的精度。本文在分析四轨法D-InSAR基本原理和数据处理流程基础上,详细给出了相位测量误差对形变测量精度影响的定量关系式;分析讨论了基线长度误差、基线倾斜角误差、斜距误差、卫星高度误差和地形因素误差对形变测量精度的影响。从而在定量分析方面得出了这些误差对四轨法D-InSAR形变测量精度影响的结论。     

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．      

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。