基于SBAS时序分析的大同地面沉降与地下水活动研究

大同盆地是汾渭盆地北端一个地面沉降较严重的区域,地下水开采是该区域地面沉降发生的一个重要原因。然而地下水活动与地面沉降在空间和时间的相关性却鲜有研究。为了掌握该地区地下水活动与地面沉降的内在联系,该文基于Envisat ASAR数据,利用短基线集(small baseline subset,SBAS)-In SAR技术对大同盆地地面沉降形变特征进行监测;同时利用地下水位监测数据,研究地面沉降中心与地下水位漏斗在空间和时间上的对应关系,定量分析2处地下水位波动与地表形变的关系。研究表明,地下水开采是大同盆地水源地地面沉降的主要原因,但并非所有的地下水位漏斗都存在地面沉降。该研究成果对指导该地区地下水开采及控制地面沉降有一定参考价值。     

附加系统参数的多时相InSAR时空建模和形变估计

轨道误差和长波大气延迟组成的系统误差是影响InSAR形变监测精度的重要因素之一.传统方法在空间域对干涉图的系统误差建模,容易导致长波形变和系统误差相混淆.本文在时空域利用附加系统参数对系统误差建模,同时根据观测值质量对差分相位观测值定权,采用附加系统参数的加权最小二乘法估计形变参数和系统误差,实现了长波形变和系统误差的分离.模拟实验结果表明,在形变与系统误差的空间变化特性完全一致的极端情况下,本文方法能实现两者的有效分离,估计的形变速率均方根误差比传统方法降低了98.8%.ASAR数据实验显示当形变尺度较小且分散分布时,本文方法和传统方法得到的结果相似;当形变在研究区内表现为长波变化时,本文方法比传统方法估计的形变结果更为稳健.     

一种基于小波变换的InSAR干涉图滤波方法

提出一种基于小波变换的InSAR干涉图滤波算法,此算法先用小波变换对干涉图数据做多级分解,得到图像的多级近似部分系数和3个(水平、垂直、对角线)方向的细节部分系数,然后分别对每一级各个方向的细节部分系数检测其是否为对应方向的边缘,对边缘处的系数根据边缘的方向不同,用不同的方向模板平滑后,再中值滤波;对非边缘处的系数直接中值滤波。用真实的InSAR干涉图实验结果证明此方法具有较好的滤波效果。     

利用断层自动剖分技术的2008年青海大柴旦Mw6．3级地震InSAR反演研究

2008-11-10青海大柴旦地区发生了Mw6．3级地震,其发震断层位于青藏高原东北缘的大柴旦一宗务隆山断裂带。利用欧空局Envisat／ASAR卫星雷达影像数据,采用二通差分干涉技术获得了地震的同震地表形变场,基于1D协方差函数估计InSAR同震形变场的中误差为0．52cm,方差一协方差衰减距离为5．9km。在此基础上,采用弹性半空间矩形位错模型进行断层几何参数反演,并利用断层自动剖分技术确定了地震的最佳同震滑动分布模型。结果表明,该地震的震源机制解为走向107．19°,倾角56．57°,以逆冲为主兼具少量右旋走滑分量;滑动分布主要发生在10-20km深度范围内,最大滑动量为0．51m,释放的能量为4．3×10^18Nm。     

考虑高程信息的MERIS水汽插值及其在ASAR干涉图大气改正中的应用

提出了一种考虑高程信息的MERIS水汽插值方法。应用实例验证了该方法可以明显地削弱大气对干涉图的影响,并成功地探测出了美国洛杉矶地区的地表形变信号。研究结果表明,考虑高程信息的MERIS水汽插值法的改正精度优于常规的MERIS水汽插值改正法,改善程度平均达4.25%,有利于改正地形起伏大的地区的大气影响。     

轨道误差对InSAR 数据处理的影响

轨道参数是InSAR 数据处理中一个重要的参数,对从最初的图像配准到最后的高程值或形变值图像生成都有着重要的影响.含有误差的轨道参数造成基线误差以残差条纹的形式存在于干涉图中.完全去除残差条纹要求轨道绝对精度低于1mm,目前的定轨精度远不能满足要求.这里推导了轨道误差和残差干涉条纹的关系,分析了轨道误差对高程值和形变值影响的特点,提出采用二次多项式拟合的方法去除残差干涉条纹,并以巴姆地区的 ENVISAT 数据证明了提出方法的有效性.     

时间序列InSAR技术中的形变模型研究

时间序列InSAR技术,包括PS-InSAR技术和小基线集InSAR技术, 能有效克服传统D-InSAR的失相干限制, 逐步成为形变测量中的实用化技术。但是, 现有时间序列InSAR技术主要采用线性函数对真实形变进行模拟, 在真实形变呈现强烈的非线性时, 这种处理将不能得到正确的形变结果。本文就时间序列InSAR的形变模型问题展开研究, 首先从干涉相位模型解算的方法入手, 深入分析了线性形变模型的不足, 当干涉点目标的密度不够并且真实形变的非线性较强时, 干涉相位方程的解将会发散。根据魏尔斯特拉斯逼近定理, 提出以高阶多项式取代线性形变模型, 并给出了基于多项式形变模型的干涉相位方程解算方法。 利用太原市2003-2009年的23景ENVISAT ASAR影像, 分别采用线性形变模型和三次多项式形变模型, 利用小基线集技术进行了形变反演。将这两种方法得到的结果分别与水准测量结果进行了比较。结果表明, 采用多项式形变模型不仅能取得更高的形变测量精度,而且能提高点目标的密度。由于高阶多项式总能比低阶多项式更准确地拟合连续函数, 因此本文提出的多项式形变模型在时间序列InSAR形变监测中具有广泛的应用价值。     

《中国大陆现代垂直形变图集的编制与资料整编》项目数据集

2015—2019年,由中国地震局第一监测中心牵头,自然资源部大地测量数据处理中心和武汉大学等单位共同完成科技部科技基础性工作重点专项,系统拯救、整编和共享20世纪50年代以来全国垂直形变测量数据,编制不同时空尺度的地壳垂直形变图,为强震中长期预测、地壳动力学研究、地形变灾害研究与防控及相关的国民经济建设服务。本文介绍中国大陆20世纪60年代—21世纪10年代不同时段1:400万和1:2 400万垂直形变图,其活动构造相关的地理要素、形变信息的清晰度更好,分辨率更高。还有典型沉降区垂直形变图、典型构造活动区（带）垂直形变图和强震同震形变图将在后续文章详细介绍。     

Preliminary Study of the Ability of Large-scale Deformation Observed by Lunar Based InSAR—Taking Vertical Displacement of Solid Earth Tide as an Example

Based on the principle of InSAR (Interferometirc Synthetic Aperture Radar) characterized by large-scale, continuity, permanency and dynamic, we took vertical displacement of solid Earth tide as an example to simulate the large-scale deformation observed by lunar based InSAR for the first time in the study and the observation ability was analyzed. Solid Earth tide has a feature of a large-space distribution range and the lunar based InSAR exhibits a feature of an ultra-wide swath imaging. According to these features, a simplified observation geometry model was established and a mid-low latitudes area with 50 degrees span in both longitude and latitude was selected as the simulation area. Then the revisit time intervals of the lunar based SAR for the selected area and the tidal vertical displacements at the points scanned by the radar were calculated. The time differentials were further computed to get the relative vertical deformation of the solid Earth tide. The simulation results show that the revisit period of the lunar based radar is about 24.8 hours and the maximum vertical displacement in 30 days is up to 30 cm. Since the designed accuracy of the lunar based InSAR reaches several centimeters, the observing of the vertical displacement of the solid Earth tide by using the lunar based InSAR is feasible in theory as the maximum magnitude of the vertical displacement is 1 order of magnitude larger than the designed accuracy. Theoretically ,solid Earth tide is observable by using lunar based InSAR in a sizable area.We can also use the observation data to study the temporal and spatial variation characteristics when observation time lasts two revisit periods or more. On the other hand,the result of the study also provides references for the parameter designing of other observations using the lunar based InSAR, especially for observing large-scale geodynamic phenomena.