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.     

SAR遥感图像在汶川地震灾害识别中的应用/

汶川地震发生后,受阴雨天气的影响,光学遥感影像在救灾决策中的作用受到了很大的限制,而SAR 图像由于其全天候的特点成为这次抗震救灾前期遥感信息保障十分重要的数据源.采用ENVISAT 的ASAR 作为数据源,利用多时相的雷达数据的幅度及相位信息对映秀及周边地区做了地震灾害识别,其中利用震前震后的幅度图像做比值变化检测,在映秀镇及紫坪铺水库等山区取得了较好的效果;利用相位信息做干涉处理得到的相干图像,经过失相干分析,发现建筑物的破坏等级与相干系数变化指数的大小高度相关.比较这两种方法,在都江堰等平原地区由于失相干现象不像山区那么严重,并且利用比值处理可以去除部分空间失相干及系统热噪声等带来的干扰因素,可以成为幅度图像的有益补充.结果表明,结合SAR 幅度影像和干涉相干影像,可以在地震灾害评估中取得更好效果.随着极化干涉雷达技术的日益成熟,多时相幅度信息、相位信息等多特征SAR 影像信息的融合会在救灾决策中发挥更大的作用.     

InSAR中大气改正方法的对比研究

描述了InSAR中大气改正的几种主要方法,对各种方法的优缺点进行了深入的分析,并讨论了各种方法的使用条件和使用中应该注意的问题。改正方法的选择取决于数据条件、研究区域状况、精度要求,也可以多种方法结合使用。最后展望了InSAR中大气改正技术的发展趋势。     

基于InSAR同震形变场反演汶川Mw7.9地震断层滑动分布

通过综合分析2008年5月12日汶川地震野外地震地质考察的地表破裂带空间分布及分段资料,结合InSAR干涉形变场资料,构建了五段断层几何结构模型,该模型与野外地震地质考察结果在多数分段上基本一致;基于此五段断层模型,运用敏感性迭代拟合算法反演了汶川地震InSAR同震形变场,获得了断层滑动分布及部分震源参数.结果表明,基于余震精定位获得的地震断层倾角模型模拟的同震形变场与InSAR形变场吻合较好,且残差较小;反演的滑动分布主要集中于地下0～20 km,最大滑动量分别位于北川及青川等地区,最大可达到10 m;沿SW-NE走向,断层面的滑动方向主要以右旋兼逆冲形式为主,在汶川及都江堰地区以强烈的逆冲为主兼有一定右旋走滑分量,在北川及映秀地区以逆冲兼右旋运动为主,在平武及青川等地区则逐渐过渡为以右旋运动为主兼有一定的逆冲分量,其中汶川地区的平均滑动角为97°,北川地区的平均滑动角为119°,青川地区平均滑动角为138°.反演矩张量为7.7×10²⁰ N·m,矩震级达M_w7.9.     

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.     

亚像素相位相关法在获取汶川地震近场形变中的应用

震后地表实际破裂带的分布及其近场的形变特征,是理解块体运动学特性、断层破裂特征、地震发生机制等科学问题的十分重要的约束条件。基于InSAR获取的汶川地震同震形变场,由于发震断层附近同震形变梯度巨大,沿断层带出现了非相干条带,以致于无法获得断层附近的形变量。而基于亚像素级的光学影像偏移量法为获取断层附近大形变分布提供了可能。文中以SPOT卫星影像为数据源,采用光学影像偏移量法获得了什邡及茂县地区的水平位移形变场。结果显示龙门山断裂带上至少2条断裂同时发生破裂,形成了主要地表破裂带(龙门山镇-高川破裂带)和次级地表破裂带(汉旺破裂带),沿龙门山镇-高川破裂带平均位移量为4～6m,在高川附近伴随的平均右旋水平位移为1～3m; 汉旺破裂带因逆冲导致水平缩短,平均位移量一般为1～2m。汶川-茂县断裂带没有明显的地表破裂带。研究表明,利用光学影像相位相关法能够获得近断层位错量,可以成为InSAR手段的重要补充。     

2010年青海玉树地震同震-震后形变场特征及演化过程

基于星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(DInSAR)和4期ENVISAT/ASAR雷达数据,获得了不同时间基线的三个同震干涉形变场和两个震后干涉形变场,并对这五个在时段上互有重叠的形变场进行了综合分析.结果表明,玉树地震同震形变场为围绕发震断层NW展布的椭圆形干涉条纹,覆盖范围约89 km×59 km.断层运动性质为左旋走滑.两盘最大视线向相对形变量至少达45 cm,最大形变出现在结古镇附近.时间基线不同的同震形变场总体上基本一致,但两盘最大相对形变量和局部形变存在差异.震后时间较长的干涉对反映的最大形变量反而减小;在震后时间较短的干涉对上于结古镇西南侧观测到的局部形变,在震后时间较长的干涉对上却没有出现.分析认为在形变量最大的结古镇附近可能出现了震后快速弹性回弹,导致随震后时间延续,形变量反而减小的现象.玉树地震震后形变主要出现在断层附近、震后不久的时段内,形变量在8 cm以下,具有与同震方向一致和相反的两种震后形变方式.在结古镇西南观测到一个与同震形变相反的局部沉降,应为震后弹性回弹.在微观震中处的断层附近观测到与同震方向一致的震后形变,可能是震后余滑.通过对地震前后不同时间基线的多个干涉对的联合对比分析,可以在一定程度上区分同震形变与震后形变,更好地研究地震引起的变形过程,特别是地震断层附近短期震后形变场的演化过程,为进一步研究断层带的岩性特征、物理力学及运动特性提供约束.     

基于InSAR与GPS观测的汶川同震垂直形变场的获取

发震断层的形变是断层活动的重要参数之一,对认识断层性质、震源机理有重要作用。文中以逆冲性质为主的汶川地震为例,采用符合地表水平形变特征的Biharmonic样条插值对GPS水平形变矢量插值,然后再分解为EW和SN向分量。利用可靠的GPS观测值对InSAR参考点进行校正,统一两者的坐标系。通过对汶川地震视线向形变场剖面与GPS对比分析发现,断层上盘GPS与InSAR观测参考点相差9.93cm,而下盘则为-11.49cm。在此研究基础上,通过GPS水平形变场与InSAR视线向形变场联合解算,获取了汶川地震垂直连续形变场。结果表明,断层两侧垂直形变衰减较快,横跨断裂带形变量30cm的宽度不超过50km;沿发震断层附近垂直形变高值区分布不均匀,主要集中分布在发震断裂的汶川县城至都江堰段、茶坪—北川—南坝段和青川段。这3段各有特色,南段断层两侧垂直形变极不对称,主要以上盘剧烈抬升为主,最大抬升区域在映秀镇至连山坪一带,抬升量达到5.5m。中段表现为较强的反对称性,断层一侧抬升另一侧沉降。该段上盘最大抬升区域在茶坪东侧,抬升量为255cm,下盘最大沉降量在永庆,沉降量为-215cm。北端垂直形变相对较小,主要分布在青川北侧,呈对称分布,在发震断层最北端,最大抬升量为120cm。     

时序InSAR断层活动性观测研究进展及若干问题探讨

基于大量SAR数据的时序InSAR技术已被广泛应用于断裂带震间长期缓慢地壳形变的观测研究,文中对现有多种时序InSAR方法(如Stacking,PSInSAR,SBAS等)的基本原理和技术特点进行了概括总结。采用PSInSAR技术,利用2003—2010年的17景降轨ENVISAT/ASAR数据,在海原断裂带中段开展了震间地壳形变观测的实验研究,获得了海原断裂中段的跨断层InSAR形变速率场整体图像,显示了约5mm/a的左旋走滑运动速率,与GPS和地质学研究基本一致。在此基础上,对时序InSAR断层活动性观测研究中的若干问题,如LOS形变速率与目标断层走向的关系、LOS形变速率与跨断层观测宽度的关系、LOS形变速率与GPS等其他形变速率的关系以及LOS形变速率场揭示的断层相互作用及断层滑动方式等进行了分析探讨。这些将为进一步推进InSAR构造变形监测研究提供参考。     

2010年青海玉树MS7.1级地震地表破裂带和形变特征分析

通过对SPOT卫星影像上地表破裂的目视解译,以及对ALOS PALSAR卫星数据进行D-InSAR形变提取和分析,结合地震活动性、震源机制、活动构造等资料,确定了发震断层空间分布、断层性质和同震形变场分布特征.结果显示,玉树地震发生在甘孜—玉树断裂带上,总体走向约为300°,断层近乎直立.根据相干性强弱将Ⅰ区地表破裂划分为三段:北段长22 km,中段长5 km,南段长6 km,破裂带总长度约33 km.Ⅱ区内非相干带长约10 km.同震形变场分布在78 km×55 km范围内,主震所在的形变Ⅰ区断层两侧视线向相对位错约为0.78 m,转换成水平位错约为1.5 m;余震所在的Ⅱ区形变相对较小.