GPS与PS-InSAR联网监测的台湾屏东地区三维地表形变场

联合高精度的GPS水平位移观测和高密度的PS-InSAR雷达视线位移测量,实现地表三维形变的精确反演.本文在准确计算卫星轨道方位角基础上,使用GPS观测位移与星载雷达LOS方向形变的投影转换模型,将雷达LOS方向形变转换为垂直方向位移,并基于地面GPS与SAR影像PS目标联合构建形变监测网,采用参数平差算法估计区域地表形变场.以地质构造活动极其活跃的台湾岛及其西南屏东高雄地区为例,联合屏东地区48个GPS监测台站与雷达PS目标,监测该地区从1995-1999年间由于板块构造挤压运动和地下水抽取导致的三维地表形变.结果表明,该地区年均水平位移量为向西30~50 mm/a,高雄沿海地区发生明显的逆时针西偏南的逐渐增大的水平位移;垂直位移为屏东平原南部呈现-10 mm/a~-15 mm/a的地面沉降,而平原北部和高雄地区呈现约+5 mm/a~+10 mm/a的地面抬升.     

利用PS-InSAR技术监测山西北部地表形变场

选用10景RADARSAT-2降轨宽幅雷达干涉数据,利用相干点目标PS-InSAR技术进行时间序列处理,获取了山西断裂带北部特定区域内2011—2014年地表形变场。结果表明:(1)断裂带中段的定襄县平原区域有较好的相干性,沿卫星视线向(LOS)的年形变速率最小值为-5±2 mm/a,最大值为-14±2 mm/a,显示断裂带附近以拉张正断层活动为主兼具逆时针差异运动特征;(2)地表形变特征的空间分布表明城市工业生产和生活抽取地下水是地表形变的主要诱因,最大沉降区域沿NNE向展布与研究区内断裂一致表明形变趋势受断裂带的影响明显;(3)利用已有的GPS复测资料对识别的PS点目标进行可靠性验证,结果表明两者的观测结果能够很好的吻合,证明该方法在监测面状区域形变场运动趋势的有效性。     

王艳，廖明生，李德仁等.利用长时间序列相干目标获取地面沉降场.地球物理学报，2007

方法，相干目标分析是利用时间序列多景影像获取地表稳定反射体——高相干点目标的新方法.实验区选择上海市主城区约100 km2 区域，InSAR的实验数据采用覆盖1992～2000年间的25景ERS-1/2的单视复影像.在无先验沉降场模型的情况下，实验结果显示该实验区的地面沉降场在时间范围上跨越8年，平均观测时间采样率约为4个月，垂直形变精度优于5 mm，满足我国对城市地面沉降形变观测的要求.研究结果表明该方法可以用于今后大时间/空间尺度上的高精度地表形变观测.     

王艳，廖明生，李德仁等.利用长时间序列相干目标获取地面沉降场.地球物理学报，2007

方法，相干目标分析是利用时间序列多景影像获取地表稳定反射体——高相干点目标的新方法.实验区选择上海市主城区约100 km2 区域，InSAR的实验数据采用覆盖1992～2000年间的25景ERS-1/2的单视复影像.在无先验沉降场模型的情况下，实验结果显示该实验区的地面沉降场在时间范围上跨越8年，平均观测时间采样率约为4个月，垂直形变精度优于5 mm，满足我国对城市地面沉降形变观测的要求.研究结果表明该方法可以用于今后大时间/空间尺度上的高精度地表形变观测.     

基于PSInSAR的2008年汶川MS8.0地震震后形变场特征

2008年5月12日汶川M_S8.0地震造成了巨大的同震形变, 地表破裂带分布广泛。 为了研究汶川地震震后形变的分布特征, 收集了震后2008年5月28日至2010年9月15日的多时相ENVISAT ASAR数据, 该数据包括两个相邻条带, 能够覆盖震后形变区域。 使用基于单一主图像的PSInSAR处理技术分别对两个条带进行处理并拼接, 获得了震后时序形变图和年平均形变速率图。 研究结果显示, 龙门山断裂带两侧的震后形变分布特征明显不同, 断裂带西北盘形变量表现为LOS向隆升, 最大累积形变约为26 mm, 最大形变速率约为17±7 mm/a; 断裂带东南盘形变表现为LOS向沉降, 形变量较小, 最大累积形变约为-10 mm, 最大形变速率约为-5 mm/a。 汶川地震后的形变特征反映了龙门山断裂在此段具有逆冲为主兼有走滑分量的活动性质, 本文研究结果与震后GPS观测结果在形变趋势和量级方面具有较好的一致性。     

基于PSInSAR技术的长白山天池火山形变监测

将PSInSAR技术引入长白山天池火山的形变监测,获取了1992—1998年和2007—2010年2个时段的火山形变信息。结果显示:天池火山在这2个时段内整体抬升,1992—1998年火山较为活跃,雷达视线向平均形变速率为6mm/a,2007—2010年火山活动趋于平缓,雷达视线向平均形变速率为3mm/a;结合水准和GPS数据分析,发现火山口区域地表抬升明显,远离火山口处较为稳定。文中PSInSAR结果与水准数据能较好地吻合,且在空间上有较大覆盖范围,能更直观地反映火山地表的形变特征。     

融合升降轨InSAR数据的东川区滑坡隐患识别

为解决常规In SAR技术仅能获取一维视线上的形变,导致升、降轨监测的模糊性和差异性,难以全面完整识别出区域内滑坡隐患问题．本文利用小基线数据集技术,以云南东川区为研究对象,获取该区域2018年至2020年升轨和降轨Sentinel-1A数据,采用融合升降轨数据的方法,反演研究区垂直向和东西向二维形变场进行滑坡隐患识别,并结合遥感影像对识别结果的可靠性进行验证．实验结果显示:(1)研究区在升轨和降轨雷达视线方向上的形变速率分别为-188.1～88.9 mm/a、-163.6～74.7 mm/a,融合升降轨数据反演出的东西向形变速率为-123.9～136.7 mm/a,垂直向为-206.5～58.5 mm/a,说明研究区地表形变在垂直方向变化较大,相对于其他方向,沉降中心更为明显．(2)在单一轨道雷达视线向的升降轨形变结果中,分别有15和12个滑坡隐患区被识别;而在融合后所提取的垂直向形变场中,则有25个滑坡隐患区被探测,除升降轨所识别的区域外,还新增6处滑坡隐患．表明垂直向形变结果具有较好的监测能力,能够有效识别区域内滑坡隐患,弥补单一轨道在复杂山区应用的不足．(3)通过对融合结果中典...     

山西中北部地区地壳垂直形变时空演化特征及与强震的关系

采用山西中北部地区2006期和2015期一等精密水准测量资料,利用经典动态平差方法,对区域近期地壳垂直形变时空演化特征进行了研究。结果表明:(1)山西中北部地区近期整体表现为山地隆升,盆地下沉的特点,以继承性运动为主,但局部也存在差异性。吕梁断块和太行断块表现为隆升,活动速率分别为2～8 mm/a和2～6 mm/a;山西断陷带的系列盆地表现出相对下沉,沉降速率为-3～-10 mm/a;(2)汶川地震显著影响了区域地壳垂直运动形变场。震前区域地壳运动表现为显著拉张特点,震后张性减弱,挤压增强;(3)大同—化稍营、呼和浩特和榆次—石家庄一带存在地壳垂直形变高梯度带,中长期尺度上存在地震危险性背景。     

雷达干涉PS网络的基线识别与解算方法

时序雷达干涉图中的永久散射体(PS)可看作“天然GPS点”, 以构成网络用于监测长期的地表形变. 本文提出采用邻接矩阵拓扑模型对基于Delaunay剖分算法生成的PS网络进行基线识别, 并采用时序相干最大化算法求解PS基线的线性形变速度增量和高程误差增量. 该数据模型和计算方法被应用于探测香港地区2006~2007年间的区域地表沉降. 实验研究采用由Envisat卫星ASAR传感器对该地区成像所获取的时序SAR影像作为数据源, 并联合该地区12个GPS连续运行参考站的观测数据予以大气修正和地面控制. 实验结果表明, 该模型和方法应用于地表形变测量是有效的和可靠的, PS网络方法探测地面沉降的精度约为±2.0 mm/a.     

基于InSAR技术的喀什-乌恰交汇区地壳垂直形变特征分析

利用喀什-乌恰交汇区2004—2010年间的ENVISAT ASAR数据,采用层叠InSAR技术获得了喀什-乌恰交汇区地壳垂直形变速度场,并结合研究区GPS观测数据结果,分析了喀什-乌恰交汇区地壳形变特征。结果显示,喀什-乌恰交汇区地壳垂直形变速率约为?1—2mm/a,其中,乌恰南边的山区形变量最大,形变速率达到2mm/a,是整个研究区中隆升最明显的区域;而喀什、阿图什一带形变量比较小,基本在0—1mm/a。卡兹克阿尔特和阿图什南翼断裂为乌恰以南的隆升区域到喀什、阿图什垂直形变平稳区域的梯度带,这个区域吸收了1—2mm/a的垂直形变能量和7—9mm/a的水平形变能量,是喀什-乌恰交汇区中主要的地壳形变能量消耗地带。     

CRInSAR与PSInSAR联合探测区域线性沉降研究

本文提出一种CRInSAR与PSInSAR联合解算算法,并将该算法应用于区域线性沉降探测中.该算法将CR点上计算得出的形变速率值及高程改正值作为研究区域PS基线网络的约束,进而通过间接观测平差法估计出PS网沉降速率和高程改正值的全局最优解.算法实现了人工角反射器雷达干涉测量技术(CRInSAR)与永久散射体雷达干涉测量...     

呼图壁地下储气库部分区域地表垂直形变机理研究

利用在呼图壁地下储气库开展的2013~2015年7期二等水准测量获得的高差数据,对由于地表气井压力变化影响而发生的地下储气库地表垂直变形进行了分析。研究表明,呼图壁地下储气库区的地表变形除了构造成因引起的盆地下沉以外,其他主要形变成因来源有2个方面：一个是呼图壁地区的地下水超采影响着该地区的地表垂直变化;另一个是储气库集采气期间井口压力变化影响下的地表沉降,根据计算,储气库每MPa气井压力变化影响到的地表变化约为0.625~1.125mm。     

Current Vertical Motion Analysis of Northwestern Margin of Ordos Based on Precise Leveling

Ordos block was squeezed by the Qinghai-Tibetan block and North China block, and the tectonic activity was intense. In the periphery of Ordos block, there was a series of folds zones and compressed faults with complicate structures. This paper used three-phase data of 1980,1990 and 2014 to calculate vertical velocity of Northwestern margin of Ordos and the analytical results indicated that ① the Hetao basin between the rise of Yinshan fault block and Ordos fault block showed relatively subsidence, in which Linhe basin was the most evident and the subsidence rate was about 2-4mm/a. The subsidence rate of Jartai -Yinchuan rift zone on the western margin of Ordos block was about 2mm/a; ② the whole testing zone exhibited the evident inherited movement characterized by mountain rise and basin subsidence; ③the two leveling section through the northern margin fault and Dengkou-Benjing fault showed that the difference between vertical velocities on two sides of the fault was less than 0.5mm/a.     

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)...     

Study of dislocation model and evolution characteristics of vertical deformation field of gongheM S=6.9 earthquake

The preliminary research results of vertical deformation dislocation model of GongheM _S =6.9 earthquake show that, the causative structure is a hidden fault with strike N60°W, dipping S47°W, which lies near the current subsidence center of Gonghe basin. The rupture length and width are 30km and 14km, the upper and lower bound depth of the fault in width direction are 3km and 17km respectively. The maximum coseismic and preseismic vertical deformation of GongheM _S =6.9 earthquake are 247mm and about 100mm. The reasons why there existed rapid postseismic uplift are also given a tentative discussion.     

基于区域水准和跨断层资料分析云南地区地壳形变

为了获取云南地区现今地壳形变和断层活动特征,收集了云南地区1992—2016年的2期精密水准观测资料,采用基于GNSS连续站垂直形变资料约束的平差方法,对区域整体地壳垂直形变特征进行了分析,结果显示滇西北区域地壳整体表现为隆升,垂向速率为2—3mm/a,滇南区域显示地壳沉降速率为-1—-2mm/a,并在下关—永胜和思茅—景谷一带存在地壳形变高梯度带。收集了该地区30多年的跨断层场地观测资料,计算了所跨断层的三维活动量,得出了断层现今活动状态和异常特征,认为滇西北和滇中南地区的场地多数表现出异常活动的现象,其中楚雄、剑川和永胜的监测断层现今表现出与地质背景相反的走滑和拉张特征,峨山、建水和通海场地所处断层在张压性质上与地质背景相反。结合区域水准和跨断层观测分析结果,从“面”和“线”上得出滇西北和滇中南地区存在地壳形变和断层活动异常,构造应力积累较高的结果,加之缺震背景显著,认为应关注该区域中强地震的危险性。