汶川地震同震形变场的GPS和InSAR邻轨平滑校正与断层滑移精化反演

为克服InSAR观测汶川地震同震形变场的邻轨不连续问题,提出联合GPS观测值与邻轨平滑约束的同震位移校正方法,采用GPS观测形变去除PALSAR轨道误差引入的残留平地相位,基于形变平滑条件校正邻轨干涉相位的不连续性.ALOS/PALSAR干涉处理结果表明,校正后同震形变场的准确度与平滑性得以显著提高,InSAR高相干点残差达3.6 cm,校正后精度提高约60%,低相干点精度提高约40%,校正后形变场的邻接平滑因子标准差减小约33%,验证了轨道误差校正与邻轨平滑约束方法的准确性与可靠性.进一步基于弹性半空间位错模型的断层滑移反演结果表明,断层滑移主要分布于映秀、北川和青川地区,集中于地壳深度0~16 km范围,最大滑动量（位于北川县城）约为9.0 m,GPS反演模型残差为5.5 cm,InSAR反演模型残差达9.2 cm,InSAR反演精度约有30%的显著提高,由模型反演计算得到的地震矩为8.0469×1020 N·m.     

台湾集集地震九份二山滑坡发生机制的三维数值模拟分析

台湾九份二山滑坡体积约4107m3,是1999年集集地震所诱发的大型滑坡之一。该滑坡造成了巨大的生命财产损失,引起了众多研究者的关注,但由于地质地貌条件等多因素的影响,对该滑坡的研究特别是有关滑行机制问题等还有许多争议。本文作者基于颗粒体离散元素法,对九份二山滑坡的传送与堆积过程进行了仿真模拟,并由此分析探讨了滑坡的崩滑机制。模拟分析结果表明:滑坡体滑动时的摩擦系数为0.05,其最快速度可达50ms-1; 由于受地貌地形的影响,滑坡体滑行距离并不长,最大为1148m。滑坡过程模拟同时显示:该滑坡由于受滑坡前缘和滑坡面的几何形状影响,滑坡的崩滑机制并非单一的剪出破坏或拱曲作用,而是在滑坡体西南部区域以拱曲作用为主,在滑坡块体的东北部以剪出作用为主,并非二维模拟结果所显示的那样仅仅是拱曲破坏机制。本实例研究表明在分析大型山崩滑坡的崩滑机制时,除了要考虑崩塌物的特性及构造特征外,还需要考虑滑坡体周边的地形地貌特征和滑动面的几何特征。     

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.     

汶川地震SAR形变场电离层影响校正与断层地表破裂线自动提取

针对汶川地震PALSAR观测的方位向形变场存在严重电离层影响,导致准确提取断层地表破裂线困难的问题,本文使用一种基于频率域的电离层影响校正方法,从方位向形变场频域数据中提取电离层信号对应的频域信息,通过建模获得空间域电离层信号,并与原始形变场进行差分运算完成电离层影响的校正,还原了汶川地震断层近场沿SAR方位向的真实地表形变场.以校正后的方位向形变场作为数据源,采用非极大值抑制二维梯度算法,准确提取汶川地震北川—映秀断层和灌县—江油断层的地表破裂线.为验证提取结果的可靠性,引入野外地质调查数据进行对比分析,定量计算两条破裂线间的距离差异,结果表明基于SAR形变场自动提取的断层破裂线与野外地质调查数据具有较高的一致性,利用SAR观测形变场可作为调查地震断层地表破裂的重要补充手段.

     

2008年MS7.1于田地震InSAR同震形变场及其震源滑动反演

本研究利用InSAR技术与ALOS PALSAR雷达数据,获取了2008年3月20日于田MS7.1地震视线向同震形变场,并基于该数据集和限制性最小二乘算法反演了此次地震的断层滑动分布;通过构造四大类反演方案,详细分析了InSAR观测系统中的入射角与方位角对反演结果的影响.结果表明:入射角随点位变化对反演结果有较大影响,使用其平均值将对破裂细节产生一定影响;而方位角对反演结果的影响不大,使用其平均值是一种较为理想的选择;引入入射角与方位角变化后,反演获得了较佳的于田地震同震滑动,主要集中分布于0~14 km深度附近,最大滑动量达3.2 m,矩张量为3.3×1019 N·m,相当于矩震级MW7.0.     

激光雷达地形资料用于河道输沙的研究

中国台湾地区位处亚热带地区,夏季受台风暴雨侵袭,加上位处板块运动活跃处,造成地形变化较大,尤其在台风暴雨后河道地形都会产生很大的变化;目前航空激光雷达地形数据,分辨率较高、精度、便利性,并可以滤除建筑物与树木遮蔽,还原原始地面形貌,符合地质与地形分析研究的需要。2008年兰阳溪地区经历海鸥(KALMAEGI)、凤凰(FUNG-WONG)、森拉克(SINLAKU)、蔷薇(JANGMI)等4次重大台风事件,河床地形变化甚剧,因此本研究利用两次航空激光雷达测量地形数据,分析比较台风前后河床地形以及河道输沙的变化。研究成果首次展示空载激光雷达系统,在大流域面积测量河道地形应用效果显著,于台风季节前后产制不同时期的数值地形数据,并应用高程差值的地形计量方法,计算在台风季节前后河道地形的变化,研究结果显示空载激光雷达高解析数值地形模型数据,应用在河道地形变迁与沉积物体积变化量计算,可以得到极佳的成果。     

大光包滑坡滑带碎裂岩体原位钻孔剪切试验研究

传统滑坡深度探测方法只能确定坡体部分稀疏单点的深度,无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况,且探测成本高昂。针对该问题,本文发展了一种基于升降轨InSAR形变的滑坡深度反演方法,其基本流程是:首先利用时序InSAR技术分别获取升轨和降轨卫星视线向形变速度场,再根据卫星视线向与滑坡的空间几何关系,解算获得滑坡表面沿坡向和法向的二维形变场,进一步在质量守恒准则下构建基于坡面二维形变的滑坡深度反演模型,实现滑坡深度的反演计算。本文以四川省理县桃坪乡古滑坡体为研究对象,InSAR成果显示该滑坡运动面积~2.9 km²,流变参数取0.7时,反演滑坡深度集中分布在9~33 m,滑坡体积约3.49×10⁷ m³,结果与已有研究结论基本一致,证明了本文发展理论与方法的可靠性。且本文提出方法可获得滑坡体连续的深度数据,能更为直观地反映滑坡危险区域,可为滑坡灾害影响分析及灾害防治提供关键的数据支撑。     

利用颗粒流离散元素法研究台湾遽变式滑坡的运动和规程模式

山崩和滑坡的分布在全球非常普遍,往往对民众造成生命与财产极大的损失,仅1992至2001年间,山崩和滑坡造成全球超过9 000人死亡;台湾位于欧亚大陆板块与菲律宾板块的交接处,为当今世界上最活跃的造山带之一,地块极为年轻和不稳定,地震频繁,加上每年夏秋二季的台风侵袭,因此山坡地上极易发生大型遽变式的滑坡事件.台湾近年来最令人瞩目的大型遽变式滑坡事件有草岭的多次滑坡事件(包括1999年集集地震所诱发的滑坡事件)、1999年集集地震所诱发的九份二山崩塌事件和2009年莫拉克台风造成小林村灭村的献肚山滑坡事件[1].     

基于InSAR同震形变场反演汶川M_w7.9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,构建了五段断层儿何结构模型,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,基于余震精定他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7.7×10~(20)N·m,矩震级达M_w7.9.     

构造动力对滑坡灾害发育的影响———以喜马拉雅东构造结地区为例北大核心CSCD

基于有限元数值模拟技术,利用GPS数据获取喜马拉雅东构造结区域的断裂运动状态和构造应力场,并结合区域滑坡隐患探讨构造活动对滑坡灾害发育的影响。结果显示,差异化的断裂运动会造成显著相异的构造应力分布,而区域滑坡灾害更集中分布在断层锁固引起的构造应力异常区域;对应力异常区的斜坡进行稳定性研究发现,受应力长期累积影响,斜坡表层应力场持续扰动,造成潜在危险滑移面安全系数降低,促进滑坡失稳。研究表明,断裂构造运动模式可对区域滑坡灾害的发育和分布造成不可忽视的影响,且长期持续的构造应力荷载将促进滑坡灾害的发育。