汶川Ms8．0级地震InSAR同震形变场观测与研究

利用InSAR技术,采用地震前后日本ALOS/PALSAR数据,提取了2008年5月12日四川汶川地震7个条带的地表同震形变场.每个形变条带南北向500 km,东西向70 km,7个形变场覆盖了映秀镇、都江堰、茂县、北川、平武和青川.结果显示,此次地震地表破裂带在北川-映秀断裂带上.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230 km.发震断层西北盘为抬升盘,南东盘断层附近,仍然表现为隆起区,显示出以逆冲为主的断层性质.在汶川县映秀镇西侧震中区,最大相对卫星视线向形变量达260 cm,如果全部换算成垂直形变,则两个区域的垂直相对形变达3.3 m.从北川至平通一带,卫星视线向形变范围在120～180 cm的隆起带.其中,擂鼓镇隆起形变范围170～180 cm,换算成垂直形变约在2.2～2.3 m之间.在青川苏河北附近,有70～80 cm范围的隆起形变.在雅安、峨眉山一带,以及射洪至重庆北侧一带有大范围沉降区.在重庆及其南侧区域有幅度在20～30 cm小范用隆起.由青川向东至广元、宁强一带,有形变幅度在60～70 cm的隆起区.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.     

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。     

地震活动性热红外异常提取方法研究

热红外遥感以其大视野、高精度和短周期等诸多优势以及对某些强震红外异常的良好反映,成为监测断裂活动性及地震短临前兆的很有前途的观测技术。热红外异常与地震关系的研究也受到国内外地震学者的广泛关注。但由于地表热红外辐射受云层、地形地貌、地物类型和气象等诸多非震因素的影响,因此,如何从复杂的红外遥感数据中提取出与地震活动有关的热异常一直是这项研究中的瓶颈问题。在对若干震例和地震活动区的热红外影像进行长期分析研究的基础上,对这一问题进行了探讨,同时提出了一些实用化的异常识别与提取方法,并对其可行性进行了分析。认为地震红外异常是地表亮温的相对变化,判别地震异常时,至少需利用两年以上的卫星资料,从不同的时空尺度上加以综合对比分析,仅靠震前震后一定时段的卫星资料不足以排除所有非震因素的影响。     

基于SCLSTM模型的MODIS地表温度产品重建方法

MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪)LST(Land Surface Temperature,地表温度)产品在大气物质和能量交换、气候变化研究及地震前兆热异常探测等方面具有重要价值。然而,由于云的遮挡导致MODIS LST数据产品中存在大量空值,限制了其广泛应用。为此,文中提出了一种基于混合模型的地表温度重建方法——SCLSTM(即SSA-CLSTM)。与传统方法相比,该方法无需建立复杂的回归关系模型。此外,由于CNN(Convolutional Neural Network,卷积神经网络)能够充分提取一维时间序列数据的局部特征,而LSTM(Long Short-Term Me mory,长短期记忆)能够充分学习数据的长时间序列特征,因此将CNN和LSTM结合能够更加充分地学习数据的潜在特征。首先,使用SSA(Singular Spectrum Analysis,奇异谱分析)模型提取出地表温度时间序列中的趋势值用于填补缺值像元,实现地表温度的初步重建。然后,再利用SCLSTM(即1DCNN-3层堆叠...     

星载InSAR技术在西藏崩错地区构造地貌研究中的应用

利用ERS-1/2雷达卫星数据,通过合成孔径雷达干涉测量技术,提取了西藏崩错地区的数字高程模型(DEM),得到的ERS-1/2DEM在反映微地貌特征时明显优于中国1/25万DEM和2004年美国公布的90m分辨率的SRTMDEM。基于ERS-1/2DEM对崩错断层带进行地貌分析发现:在崩错断层带和蓬错断层带的交接部位地貌特征复杂,一类似于蓬错断层带的构造地貌穿过了崩错断层带上达孜-打沙断层,在这一位置达孜-打沙断层切过冲沟,表明达孜-打沙断层的这个段落在近期内活动过,同时被达孜-打沙断层切穿的冲沟切断了那卡-纳堆多断层,说明那卡-纳堆多断层比达孜-打沙断层形成时间要早     

2020年1月19日新疆伽师县MS6.4级地震InSAR同震形变场与断层滑动分布反演

利用欧空局Sentinel-1A SAR数据,重建了2020年1月19日新疆伽师县MS6.4地震InSAR同震形变场.以升降轨InSAR形变场联合约束,反演了发震断层参数与同震滑动分布.结果 表明,地震同震形变场(长轴走向近EW向)发生在柯坪塔格褶皱带与奥兹格尔它乌褶皱带之间的区域内,升降轨观测的视线向(LOS)形变量...     

通过InSAR与GPS数据融合获取汶川地震同震三维形变场

针对In SAR与GPS两类独立的观测数据,利用广义测量平差理论中方差分量估计法,合理分配权重,有效地融合了这两类观测数据,从而估算出了地表在三维方向上的形变场。以四川汶川地震为例,利用In SAR干涉测量结果和一定数量的GPS观测值,通过该方法获取了地震断层两侧高相干区域上三维形变场,清晰地显示了汶川地震的逆冲和右旋走滑分量的位置分布整体特征。结果表明,在EW、SN和UD方向上地表形变量与GPS结果能够很好地吻合,融合结果在三维方向上的均方根误差均不超过5cm,证明了该方法能够得到精度较高的地震同震三维形变场,也揭示了利用方差分量估计法对相互独立数据之间有效融合的可行性。     

基于Landsat 8光学影像的巴基斯坦Awaran M_w7.7地震形变监测及参数反演研究

2013年9月24日巴基斯坦俾路支省(Balochistan)境内的阿瓦兰县(Awaran)发生了Mw7.7级地震.本文利用覆盖该地区的Landsat 8数据,基于影像配准的方法获取了该次地震的同震形变场,并运用地统计的方法对形变结果进行精度评定.针对传统四叉树算法中近场和远场中采样密度的不均匀性,以及噪音区域对数据降采样和反演结果收敛性的影响,本文提出了改进的四叉树算法对点的密度和形变梯度进行合理兼顾.最后利用光学影像获取的形变结果和数据的精度水平,基于Okada弹性半空间形变模型反演了该地震的震源参数和断层滑动分布.结果表明,地震断层北倾47°,滑动以左旋走滑为主,断层的西南部兼具少量的倾滑运动分量,断层滑动主要集中分布在断层面0~15km深度范围,最大滑动量达10m.反演获得的地震标量矩为4.68×1020 N·m,震级约为Mw7.75级.本文的研究结果可以为该地区的地壳应力变化研究和地震灾害评估提供依据,同时为Landsat 8光学影像应用于地震的形变研究提供参考.     

基于多源遥感数据分析日喀则地区活动断裂的影像特征

选取多时相、多波段的MODIS红外影像以及MSS、ETM、资源卫星等多源遥感数据,通过解译活动断裂的遥感影像标志,对西藏日喀则地区东西向的活动断裂位置及其活动性进行了重新解译和判定,识别出了沿雅鲁藏布江缝合带展布的三条活动断裂,即冈底斯断裂、昂仁-仁布断裂、拉孜-邛多江断裂。同时,利用多源遥感影像综合分析了断裂发育的宏观及微观地貌特征,研究了构造活动与水系冲沟地貌之间的关系,得到了一些初步认识:三条东西向活动断裂以挤压逆冲为主,且受雅鲁藏布江缝合带的控制,断裂的活动性存在差异;利用亮温梯度特征在红外影像上提取的线性迹象与光学影像提取的活动断裂位置吻合较好;红外亮温梯度的变化除了受季节、地形、地貌等多种因素影响外,可能还与断裂的活动性有关。在传统遥感解译活动断裂的基础上,辅以红外亮温梯度特征分析,有助于更好地开展活动断裂的提取及其活动性监测研究工作。