The spatial response pattern of coseismic landslides induced by the 2008 Wenchuan earthquake to the surface deformation and Coulomb stress change revealed from InSAR observations

The 2008 Mw 7.9 Wenchuan earthquake triggered plenty of coseismic giant landslides, which resulted in almost one third of total fatalities and economic losses during the event. Previous studies investigated the spatial relations between landslide distribution and topographic and seismic factors such as elevation, slope aspect, distance from rupture trace and seismic intensity. However, few studies are performed exploring the effects of coseismic surface deformation and Coulomb stress change on triggering landslides due to lack of adequate deformation observation data and stress calculation model for slope failure. In this study, we develop an envelope method to map an entire coseismic deformation field in both near- and far-field areas of seismic faults through the data fusion from InSAR and pixel offset-tracking (POT) techniques. The change in static Coulomb stress (SCS) acting on coseismic landsliding surface caused by the event is determined using the faulting model derived from the joint inversion of InSAR and GPS data, and also with the use of the elastic half-space dislocation theory and the generalized Hook’s law. The analysis suggests the spatial response pattern of seismic landslides to the coseismic ground motion and stress change, especially in the vicinity of fault rupture trace. The landslide density dramatically rises with the stress increase within the range from Yingxiu to Beichuan areas along the major surface rupture. Moving further and eastward along the fault strike, most of large landslides are triggered as the zone of positive SCS change narrows. Moreover, the high-magnitude surface displacements are possibly responsible for the giant landsliding events in the easternmost section. From the analysis of the stress transfer, the occurrence of landslides in the study area is largely controlled by the Yingxiu-Beichuan fault with overwhelming rupture length and fault slip, yet the Pengguan fault indeed shows dominance in the area between the two faults. The results show that coseismic surface deformation (derived from InSAR data in this study) and static Coulomb stress change can serve as two significant controlling factors on seismic landslide distribution and that the stress factor seems more significant in the vicinity of surface rupture.     

滑动聚束模式SAR影像干涉处理方法

合成孔径雷达聚焦成像时,因地球旋转和传感器姿态控制误差而产生的非零多普勒中心在聚焦影像方位线中引入了线性相位,因此在干涉处理时方位线不能作为基带信号进行重采样。为了确保相位信息在重采样过程中不出现损失,一般采用内插核调制的方法完成方位线重采样。滑动聚束模式影像因成像的特殊性,聚焦影像的多普勒中心分布更加复杂,其方位线为时变信号。分析了滑动聚束模式影像点目标的多普勒历程,多普勒中心在方位线的变化规律,时变信号的内插方法,并通过模拟实验验证非零多普勒中心对内插精度的影响,最后对DORIS软件重采样环节进行改进,即采用新的多普勒中心表达式对内插核进行调制完成影像重采样,实现TerraSAR-X卫星滑动聚束模式影像的干涉处理。     

DEM融合算法及其在困难地区测图中的应用

对于我国西部高山区,如横断山脉,高程起伏明显,常年被云雾覆盖,日照稀少,采用传统方法进行地形图测绘存在较大困难,依赖单一方法获取的DEM往往难以满足测图的精度要求。为充分利用不同传感器和不同方法生成的DEM的优点,本文根据各方法的特点,结合小比例尺地形图中低精度的DEM,基于绝对精度等先验知识确定优先级别、相关/干系数确定融合权重,提出了一种包括雷达干涉测量、光学立体摄影测量、不同侧视方向像对雷达立体测图生成的四种多源DEM的像素级融合算法。在横断山脉地区使用所提融合算法进行了实验,获得了一个总体精度得到提高的无缝DEM,实验结果表明新算法为地形复杂的测图困难地区DEM获取提供了一种可能的解决方案。     

面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法

本文针对多基线极化干涉SAR数据,提出了面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法。该方法将多景全极化干涉影像联合在一起,构建多基线极化相干矩阵,由多基线最优相干准则指导,求解全局条件下的最优干涉图。该方法可以有效降低多基线干涉中散射中心不一致对干涉相位影响,从而提高干涉相位的精度和可靠性,并提高最终获取DEM的精度。利用国产X-SAR系统和德国E-SAR系统获取的多基线全极化数据进行全局最优相干方法试验,利用多基线极化最优相干方法生成全局条件下的最优干涉图,依据多基线高程反演方法计算目标高程,验证了本文提出的方法的有效性。     

基于多时相SAR数据的大区域城镇信息变化检测

多时相SAR变化检测技术,通过分析同一区域不同时相的SAR数据可以检测地表地物目标的变化信息,在土地资源调查及监测管理方面具有广泛应用。本文将长时间SAR图像相干性特征与目标幅度信息进行融合,并采用多时相SAR数据堆栈处理方法进行大区域城建目标分类及变化信息检测。最后采用13景ALOS PALSAR数据对中国天津地区2007~2010年期间的城建区域变化进行了检测实验,得到了良好的实验结果,并验证方法有效性。     

基于RadarSAT-2同步观测试验的海面油膜雷达信号特征研究

海底自然烃渗漏在海洋表面形成的油膜分布对海上油气勘探具有重要指示意义。本文利用3 m分辨率的RadarSAT-2数据在渤海海域开展海洋表面油膜检测同步现场试验,利用机油在海面生成表面油膜,14 min后接收SAR数据,测量并分析海洋表面油膜雷达响应特征。试验结果表明,在适合海况条件下,3 m分辨率SAR数据可以检测到几个微米厚度的表面油膜,此时C波段对海洋表面波有5 dB的阻尼作用。油膜漂移的SAR测量结果进一步证实表面油膜的扩散与漂移受风场、流场影响。     

基于散射分量系数的极化SAR数据分类

分析了传统的基于散射功率大小的极化SAR数据分类算法,提出了一种基于散射分量系数的改进算法,实现了全极化SAR数据的有效性分类。     

玉树地震灾情SAR遥感监测与信息服务系统

在玉树地震中,中国首套自主知识产权的机载多波段多极化干涉SAR测图系统,发挥全天时主动遥感的优势,成功服务于抗震救灾中。依据玉树地震灾情综合地理信息监测与评估工作,着重探讨SAR遥感影像用于地震灾情监测与评估中的处理方法和技术路线,研究制定了地震灾区灾情综合地理信息监测指标,通过快速几何处理、快速变化信息提取、快速目标判读和灾害空间危险性评估,实现了玉树地震震区灾情综合地理信息的解译、制图和统计评估。在此基础上,开发了玉树地震灾情综合地理信息服务系统,实现了灾情监测信息的综合管理、可视化查询和统计分析。     

一种改进的极化SAR Sigma滤波法

分析了Sigma滤波法进行SAR斑点噪声抑制,提出了一种改进全极化SAR影像滤波,试验表明其具有均值保持、纹理保持的良好特性。     

利用边界链编码和HMM进行SAR图像阴影建模和分类

针对利用合成孔径雷达图像中的阴影信息进行目标识别的问题,提出了一种边界链编码和隐马尔可夫模型(HMM)相结合的合成孔径雷达图像目标识别方法。该方法利用链编码技术来描述SAR图像阴影边界的形状,可以很好地反映形状的特性,且计算上很有效;利用HMM统计建模方法对阴影边界的链编码进行建模和分类,从而实现SAR图像的自动目标识别。使用MSTAR数据库中的SAR图像数据对该方法进行了验证和分析,分类结果证明只利用阴影信息进行分类的可行性,且该方法可以有效地实现SAR图像的目标识别。