本文選題：合成孔徑雷達干涉測量 + 時間序列��； 參考：《長安大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：常規(guī)的斷層活動監(jiān)測手段(如水準測量和全球定位系統(tǒng)等)只能監(jiān)測有限的離散點,而合成孔徑雷達干涉測量是一種基于面觀測的形變監(jiān)測手段,具有空間分辨率高,全天時全天候觀測的特點,彌補了基于點觀測的低空間分辨率形變監(jiān)測的不足,為研究地震活動提供了有利條件,也為基于大地測量技術(shù)的斷層滑動反演研究提供了精細的觀測數(shù)據(jù)。在研究斷層活動方面,多采用的是位錯理論模型,但此模型對一些觀測到的位移場旋轉(zhuǎn)運動不能進行解釋。對于具體的斷層活動與地面大地形變場問題,向錯理論描述了在彈性介質(zhì)中斷層面之間的相互轉(zhuǎn)動與地表面變形之間的理論關(guān)系。本文采用一種新的模型向-位錯組合模型,以位錯理論和向錯理論為基礎(chǔ),同時考慮斷層的滑動和轉(zhuǎn)動,選擇地殼旋轉(zhuǎn)變形的典型區(qū)域川西地區(qū),分別以龍門山斷裂和鮮水河斷裂為例,利用InSAR數(shù)據(jù)獲取汶川同震形變場和鮮水河斷裂西北段的時間序列及年平均形變速率,并基于向-位錯組合模型對兩條斷裂的滑動與轉(zhuǎn)動進行反演計算。本文主要研究內(nèi)容和貢獻如下:(1)針對位錯理論模型無法描述斷層的轉(zhuǎn)動問題,本文采用一種新的模型—向-位錯組合模型,模擬斷層的滑動和轉(zhuǎn)動,建立了斷層滑動和轉(zhuǎn)動與地面變形的關(guān)系。該模型結(jié)合描述斷層滑動的位錯模型和描述斷層轉(zhuǎn)動的向錯模型兩大模型的優(yōu)勢,能有效模擬斷層的活動方式。該模型成功模擬了單一斷層的轉(zhuǎn)動特征。(2)針對汶川同震C波段的雷達衛(wèi)星在龍門山上盤山區(qū)得到的衛(wèi)星信號很大程度上不可用的問題,本文選用波長可達23.6cm的ALOS PALSAR L數(shù)據(jù),采用覆蓋汶川地震前后6個軌道的影像,利用D-InSAR的二軌法進行差分干涉測量;為了確保各軌道之間、軌道內(nèi)數(shù)據(jù)的連續(xù)性,本文分別采用加權(quán)拼接羽化、最底層拼接羽化、基于幾何的拼接羽化三種方法進行拼接,最終通過加權(quán)拼接羽化方法拼接的汶川同震形變場拼接處形變連續(xù),影像的整體感增強。(3)為了降低InSAR數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)噪聲、冗余數(shù)據(jù)對反演計算效率的影響,本文提出了一種改進的立方卷積重采樣方法,該方法是在主要形變區(qū)域采樣點密集,在非主要形變區(qū)域,采樣點稀疏,解決了傳統(tǒng)立方卷積方法均勻采樣且數(shù)據(jù)量大的問題,較好地保存了InSAR數(shù)據(jù)的細節(jié)信息。利用該方法實現(xiàn)了汶川同震形變場和鮮水河斷裂西北段年平均形變速率圖的降采樣。(4)針對龍門山斷裂在同震過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動的特點,本文基于向-位錯組合模型,采用粒子群算法,首次利用GPS和InSAR數(shù)據(jù)聯(lián)合反演龍門山斷裂帶的滑動和轉(zhuǎn)動,并與GPS數(shù)據(jù)反演的龍門山斷裂帶的滑動和轉(zhuǎn)動進行比較,結(jié)果表明:基于向-位錯組合模型反演的龍門山斷裂帶活動特征,相比位錯模型反演結(jié)果,更加符合龍門山斷裂帶的傾滑面是鏟狀曲面的特點;GPS和InSAR聯(lián)合反演相比GPS反演,走滑速率、傾滑速率略微偏小,轉(zhuǎn)動角較大,斷層的轉(zhuǎn)動特性表現(xiàn)得更明顯。(5)為了研究汶川地震對鮮水河斷裂活動的影響,針對鮮水河斷裂形變緩慢的特點,本文采用汶川地震后約一年的覆蓋鮮水河斷裂西北段的8景Envisat ASAR C波段影像,利用SBAS_InSAR方法,成功獲得鮮水河斷裂西北段的時間序列,使用Stacking技術(shù)成功獲得鮮水河斷裂西北段的年平均形變速率。(6)針對鮮水河斷裂存在轉(zhuǎn)動的特點,本文基于向-位錯組合模型,采用粒子群算法,首次利用InSAR數(shù)據(jù)實現(xiàn)了鮮水河斷裂西北段的滑動和轉(zhuǎn)動反演,結(jié)果表明:汶川地震后,鮮水河斷裂的張裂速率、走滑速率相比已有結(jié)果數(shù)值上略微偏大;斷層轉(zhuǎn)動的分段性特征較滑動更明顯。
[Abstract]:Conventional monitoring methods of fault activity (such as leveling and global positioning system) can only monitor the finite discrete points, and synthetic aperture radar interferometry is a deformation monitoring method based on surface observation, which has high spatial resolution and full weather all day observation, which makes up for low spatial resolution deformation monitoring based on point observation. The lack of measurement provides favorable conditions for the study of seismic activity, and provides fine observation data for the study of fault slip inversion based on Geodetic technique. In the study of fault activity, the most used is the dislocation theory model, but the model can not explain some observed displacement field rotation motion. The theoretical relationship between the rotation and the surface deformation between the interruption layers of the elastic medium is described by a new model of the model direction and dislocation model, based on the dislocation theory and the error theory, and the slip and rotation of the faults are taken into consideration, and the rotation of the earth's crust is chosen. In the typical area of Western Sichuan, the Longmen Mountain Fault and the fresh water river fault are taken as an example. The time series and the annual mean change rate of the Wenchuan same earthquake deformation field and the northwest segment of the fresh water river fault are obtained by InSAR data, and the slip and rotation of the two faults are calculated based on the combination model of the direction and dislocation. The main study is in this paper. The contents and contributions are as follows: (1) in this paper, the dislocation theory model can not describe the problem of fault rotation. In this paper, a new model, direction and dislocation model, is used to simulate the slip and rotation of faults. The relationship between fault slip and rotation and ground deformation is established. This model combines the dislocation model describing the fault slip and the direction of describing the rotation of fault. The advantages of the two model of the wrong model can effectively simulate the active mode of the fault. The model successfully simulates the rotation characteristics of a single fault. (2) the satellite signals obtained from the Wenchuan mountain C band in the mountains of Longmen mountain are largely unavailable, and this paper selects ALOS PALSAR L data with wavelengths of up to a wavelength, and Using the images of 6 tracks before and after the Wenchuan earthquake, the difference interference measurement is carried out by the two rail method of D-InSAR. In order to ensure the continuity of the data between the tracks and the orbit, this paper uses the weighted splicing and emergence, the bottom splicing and emergence, and the stitching and emergence based on geometric splicing and feathering, and finally through the weighted splicing of the feathering side. The stitching of Wenchuan same earthquake deformation field stitching in Wenchuan is continuous and the image integrity is enhanced. (3) in order to reduce the amount of data, data noise, and the effect of redundant data on the efficiency of inversion, an improved cubic convolution resampling method is proposed in this paper, which is dense at the sampling points in the main deformation regions and in the non main shape. The sampling point is sparse, which solves the problem that the traditional cubic convolution method is uniformly sampled and has a large amount of data. The detailed information of InSAR data is well preserved. Using this method, the reduction sampling of the annual mean shape change rate graph of the Wenchuan same earthquake deformation field and the northwest segment of the fresh water river fault is realized. (4) the Longmen mountain fault occurs during the same earthquake process. In this paper, based on the combination of directional dislocation model and particle swarm optimization (PSO), the paper uses GPS and InSAR data to inverse the slip and rotation of the Longmen mountain fault zone for the first time, and compares the slip and rotation of the Longmen mountain fault zone with the GPS data inversion. The results show that the activity of the Longmen Mountain Fault Zone Based on the combination model of the direction dislocations is reversed. Compared with the inversion results of the dislocation model, the slip surface of the Longmen mountain fault zone is more consistent with the feature of the spade surface; the joint inversion of GPS and InSAR is compared with the GPS inversion, the strike slip rate is slightly smaller, the rotation angle is larger and the rotation characteristic of the fault is more obvious. (5) in order to study the impact of the Wenchuan earthquake on the fresh water river fracture activity, In view of the slow fracture deformation of the fresh water river, this paper uses 8 Envisat ASAR C band images covering the northwest segment of the fresh water river fault about one year after the Wenchuan earthquake. Using the SBAS_InSAR method, the time series of the northwest segment of the fresh water river fault is successfully obtained. The annual mean shape change of the northwest segment of the fresh water river fault is successfully obtained by using Stacking technology. (6) (6) in view of the rotation of the fresh water river fault, this paper uses the particle swarm optimization model and the particle swarm optimization (PSO) algorithm to make the first use of InSAR data to retrieve the sliding and rotational inversion of the northwest segment of the fresh water river fault. The results show that after the Wenchuan earthquake, the rate of the breaking rate of the fresh water river fracture is slightly larger than that of the existing results. The sectional characteristics of the fault rotation are more obvious than that of sliding.
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P227;P315.7

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本文編號：1940852