InSAR高精度觀測(cè)地震形變場(chǎng)及其三維重建技術(shù)研究.pdf

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

2、規(guī)律,進(jìn)而研究了地震三維形變場(chǎng)最優(yōu)解算模型。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、畔到y(tǒng)總結(jié)了InSAR形變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)的主要誤差項(xiàng):配準(zhǔn)誤差、干涉圖相位噪聲、DEM誤差相位、基線估計(jì)殘差相位以及相位解纏誤差等。綜合運(yùn)用理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬和實(shí)例數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法,深入分析了這些誤差干擾項(xiàng)對(duì) InSAR形變信號(hào)提取的影響特征,并給出了相應(yīng)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(duì)形變信號(hào)的影響程度。分析表明

3、:InSAR基線估計(jì)殘余相位和大氣延遲相位是影響InSAR觀測(cè)準(zhǔn)確度的主要因素。
　　⑵深入研究了InSAR大氣附加相位的空間變化特征,在此基礎(chǔ)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(guān)分量,以及大氣湍流混合分量。引入變異函數(shù)理論,推導(dǎo)出了InSAR大氣延遲相位的變異函數(shù)組成結(jié)構(gòu),并分析得到了重新分類(lèi)后大氣延遲相位各分量的空間變異特征。通過(guò)分析DEM和InSAR大氣延遲相位各分量的實(shí)驗(yàn)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(gòu)建基于DEM的最優(yōu)大氣校正模型,本文進(jìn)一步給出了三種方法確定相位/地形最優(yōu)函數(shù)關(guān)系,同時(shí)評(píng)價(jià)了這三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　?、抢肕ERIS反演的PWV研究了2008當(dāng)雄地震震中區(qū)域的InSAR大氣延遲相位變化特征,結(jié)果表明:研究區(qū)內(nèi)的水汽在大尺度上的時(shí)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(dāng)雄地震除了同震階段產(chǎn)生的構(gòu)造形變外,地震還導(dǎo)致沿啰朗曲河谷出現(xiàn)了地裂縫、地震滑坡、崩塌等非構(gòu)造震害現(xiàn)象。通過(guò)引入地形校正大氣策略(TCAD),提出了SBAS-TCAD InSAR時(shí)序分析算法,有效解決了InSAR時(shí)序解纏圖中存在大氣垂直分層殘余延遲相位的問(wèn)題。進(jìn)而利用該算法分析了發(fā)震斷層的震后形變演變過(guò)程:在震后最初10個(gè)月,發(fā)震斷層上盤(pán)的形變變化呈現(xiàn)出隨時(shí)間按照對(duì)數(shù)衰減的特征;而發(fā)震斷層下盤(pán)的震后形變過(guò)程在震后最

6、初6個(gè)月內(nèi)呈現(xiàn)隨時(shí)間指數(shù)增長(zhǎng)的趨勢(shì),而后4個(gè)月內(nèi)表現(xiàn)為對(duì)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(jié)果分析的基礎(chǔ)上,利用Okada模型反演得到了發(fā)震斷層的同震滑動(dòng)分布情況。
　?、认到y(tǒng)分析了方位向形變測(cè)量技術(shù)Offset-Tracking和MAI兩種方法的精度影響因素,并根據(jù)這些因素對(duì)方位向形變監(jiān)測(cè)的影響特征,分別給出了Offset-Tracking和 MAI方法監(jiān)測(cè)方位向形變的處理流程?？偨Y(jié)了目前解算地震三維同震形變場(chǎng)的幾