InSAR高精度觀測地震形變場及其三維重建技術研究.pdf

1、目前,InSAR已成為監(jiān)測地震同震、震后以及震間斷層滑動的重要手段之一,但由于InSAR數(shù)據(jù)處理過程中存在多種誤差的累積使得測量精度受到影響。本文從InSAR形變監(jiān)測數(shù)據(jù)處理關鍵環(huán)節(jié)入手,系統(tǒng)分析各個關鍵環(huán)節(jié)的誤差貢獻,探討InSAR誤差干擾項的消除方法。在此基礎上,研究了利用DEM校正InSAR大氣垂直分層延遲相位的方法,進而將這種方法應用于2008年當雄地震同震和震后形變觀測;推導了系統(tǒng)和隨機兩種觀測誤差在三維形變場解算模型中的傳播

2、規(guī)律,進而研究了地震三維形變場最優(yōu)解算模型。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴系統(tǒng)總結了InSAR形變監(jiān)測數(shù)據(jù)處理關鍵環(huán)節(jié)的主要誤差項:配準誤差、干涉圖相位噪聲、DEM誤差相位、基線估計殘差相位以及相位解纏誤差等。綜合運用理論推導、數(shù)值模擬和實例數(shù)據(jù)分析相結合的方法,深入分析了這些誤差干擾項對 InSAR形變信號提取的影響特征,并給出了相應的誤差校正策略。另外,根據(jù)誤差傳播定律,分析了InSAR大氣附加相位對形變信號的影響程度。分析表明

3、:InSAR基線估計殘余相位和大氣延遲相位是影響InSAR觀測準確度的主要因素。
　?、粕钊胙芯苛薎nSAR大氣附加相位的空間變化特征,在此基礎上將InSAR大氣延遲相位重新劃分為:空間平均分量,與高程相關分量,以及大氣湍流混合分量。引入變異函數(shù)理論,推導出了InSAR大氣延遲相位的變異函數(shù)組成結構,并分析得到了重新分類后大氣延遲相位各分量的空間變異特征。通過分析DEM和InSAR大氣延遲相位各分量的實驗變異函數(shù)曲線變化特征,提出

4、了基于地形數(shù)據(jù)的InSAR大氣垂直分層延遲相位校正流程。為了構建基于DEM的最優(yōu)大氣校正模型,本文進一步給出了三種方法確定相位/地形最優(yōu)函數(shù)關系,同時評價了這三種方法的優(yōu)缺點。
　?、抢肕ERIS反演的PWV研究了2008當雄地震震中區(qū)域的InSAR大氣延遲相位變化特征,結果表明:研究區(qū)內(nèi)的水汽在大尺度上的時空變化微弱;而MERIS水汽產(chǎn)品不能反映小尺度的水汽變化。因此,本文選擇采用DEM校正InSAR同震形變干涉圖,根據(jù)校正后

5、的干涉圖,本文發(fā)現(xiàn):當雄地震除了同震階段產(chǎn)生的構造形變外,地震還導致沿啰朗曲河谷出現(xiàn)了地裂縫、地震滑坡、崩塌等非構造震害現(xiàn)象。通過引入地形校正大氣策略(TCAD),提出了SBAS-TCAD InSAR時序分析算法,有效解決了InSAR時序解纏圖中存在大氣垂直分層殘余延遲相位的問題。進而利用該算法分析了發(fā)震斷層的震后形變演變過程:在震后最初10個月,發(fā)震斷層上盤的形變變化呈現(xiàn)出隨時間按照對數(shù)衰減的特征;而發(fā)震斷層下盤的震后形變過程在震后最

6、初6個月內(nèi)呈現(xiàn)隨時間指數(shù)增長的趨勢,而后4個月內(nèi)表現(xiàn)為對數(shù)衰減特征。最后,在同震和震后階段的發(fā)震斷層形變結果分析的基礎上,利用Okada模型反演得到了發(fā)震斷層的同震滑動分布情況。
　?、认到y(tǒng)分析了方位向形變測量技術Offset-Tracking和MAI兩種方法的精度影響因素,并根據(jù)這些因素對方位向形變監(jiān)測的影響特征,分別給出了Offset-Tracking和 MAI方法監(jiān)測方位向形變的處理流程?？偨Y了目前解算地震三維同震形變場的幾