【摘要】：大震發(fā)生后,如何快速獲取同震形變和震源參數(shù)對服務搶險救災決策意義重大。而雷達干涉測量技術(shù)能夠克服惡劣的天氣環(huán)境,為地震形變信息快速獲取提供了有效途徑。聯(lián)合地震形變與地震參數(shù)(如斷層參數(shù)、震源機制解等)的震情綜合研判能更好確定救災重點區(qū)域,從而有效降低震后人員傷亡及經(jīng)濟財產(chǎn)損失。目前,InSAR技術(shù)在地震學的應用主要集中在地震同震形變場獲取,而對于靜態(tài)形變與地震動力學過程的聯(lián)合分析較少。如何突破傳統(tǒng)遙感技術(shù)靜態(tài)觀測局限性,使雷達干涉技術(shù)服務于地震動力學研究,實現(xiàn)大地測量學與地震學的交叉,更加高效、快速獲取地震震情信息是當前亟需解決的問題。本文基于InSAR技術(shù),立足于地震應急的震害信息獲取需求,主要研究了InSAR高精度形變場提取及其應用關鍵技術(shù),包括:失相干恢復技術(shù),地震三維形變場解算,基于InSAR形變場高精度斷層滑動分布反演方法等。概述如下:(1)失相干是當前InSAR處理技術(shù)中不可避免的問題,形變場失相干容易導致極震區(qū)形變信息缺失。本論文分析了InSAR形變場失相干的不同成因,結(jié)合地震形變場的特殊空間形態(tài),提出了一種顧及發(fā)震斷層性質(zhì)、形變場特征的非線性支持向量機失相干恢復流程和方法,克服Kriging插值缺少斷層性質(zhì)約束的不足,提高了失相干恢復的可靠性。(2)InSAR技術(shù)可直接獲取視線向形變信息,其軌道姿態(tài)決定InSAR對南北向形變不敏感,因而對地震造成的地表立體形變觀測維度有限。本論文引入最小二乘平差理論,基于InSAR技術(shù)進行高精度三維同震形變場解算,提升InSAR在南北向形變的觀測精度。針對只有SAR數(shù)據(jù)情況,基于多種InSAR技術(shù)聯(lián)合進行三維形變場解算;針對多源數(shù)據(jù)情況,對InSAR、GPS以及強震數(shù)據(jù)歸一化處理,顧及形變、軌道誤差對形變場影響建模定權(quán),再用最小二乘方法獲取高精度三維形變場。(3)當前InSAR在地震學中的應用主要集中在地表形變觀測,而與地震深部響應過程相結(jié)合的研究較少,如何基于InSAR結(jié)果進一步探索地震深部構(gòu)造與破裂過程是當前迫切需要解決的問題。本論文建立了InSAR地表形變場與GPS、強震觀測等多源數(shù)據(jù)融合的發(fā)震斷層運動模式反演方法,探討了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合中的定權(quán)問題,并引入層次分析法給出合適的定權(quán)參數(shù),基于改進的隨機搜索粒子群優(yōu)化算法,建立靜態(tài)地表形變場與地震波觀測數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演方法,獲取斷層滑動分布模型及震源機制解。并針對傳統(tǒng)偽三維形變場(“視線向+方位向”分解)輸入數(shù)據(jù)的誤差會在震源滑動模型反演中不斷積累的問題,提出了一種基于真三維(垂直向+東西向+南北向)形變場約束的震源滑動反演改進方法,通過三維形變場約束獲取高精度斷層滑動分布模型,有效降低反演過程中模型參數(shù)的不確定度,提高反演結(jié)果的可靠性。(4)基于斷層滑動分布反演結(jié)果,探索了同震庫侖應力變化與余震的相關性;基于反演結(jié)果使用隨機振動有限斷層模型進行區(qū)域地震動模擬,并經(jīng)強震臺站數(shù)據(jù)驗證和約束,產(chǎn)出了具有較高精度、細節(jié)清楚的烈度模擬圖,克服傳統(tǒng)儀器烈度獲取面臨的臺站密度稀疏、空間分布細節(jié)特征不顯著等局限,為震情信息的快速研判提供參考依據(jù)。
【圖文】：

圖 2-1 二軌法 D-InSAR 干涉幾何示意圖如圖 2-1 所示，在雷達第一次和第二次成像期間，地面目標 P 移動到 P’間形變量為losd 。對于任意目標觀測點，，干涉相位 可以表示為公式 24 4 4= - - - 2sinlos atmo noiseB hB d kR （2式中， 為雷達波長，R 表示 SAR 傳感器與觀測點之間的距離； 表示射角；B 為兩幅 SAR 圖像獲取時傳感器空間位置之間距離 B 的水平分量平行基線；B 為兩幅 SAR 圖像獲取時傳感器空間位置之間距離 B 的垂也稱為垂直基線。h表示地面目標 P 的高程。等式右邊第一項為平地相位分量，該分量主要受 SAR 影像對基線影響，地形起伏影響，該項與像元位置之間存在函數(shù)關系。第二項表示地形相第三項為形變相位分量， 表示觀測點在獲取 SAR 影像時間間隔內(nèi)沿形變量值，相對于選定的參考點，正值表示靠近衛(wèi)星方向運動，負值表衛(wèi)星方向運動。atmo 表示大氣引起的相位分量。noise 表示噪聲引起的

圖 2-2 D-InSAR 數(shù)據(jù)處理流程圖根據(jù)流程圖 2-2 可以看出，地形相位模擬需要的 DEM，可以是外部 DEM 或者其他 SAR 影像干涉得到的 DEM，當使用外部 DEM 進行 D-InSAR 處理時，稱為二軌差分法，當通過增加 SAR 數(shù)據(jù)干涉獲取 DEM 進行 D-InSAR 處理時，稱為三軌法或者四軌法。2.2 InSAR 主要誤差源通過上一節(jié)中差分干涉 SAR 原理可以看出，在進行 D-InSAR 數(shù)據(jù)處理中，主要步驟為影像配準、干涉處理、相位濾波、相位解纏、去平地效應、相位轉(zhuǎn)形變并進行地理編碼。一般定義形變發(fā)生前的影像為主影像，形變發(fā)生后的影像為從影像。對主從影像進行 D-InSAR 處理時，會有很多誤差的存在影響最終獲取的形變結(jié)果，常見的 InSAR 誤差源主要有：軌道誤差、大氣誤差、相位解纏誤差、地形誤差、失相干誤差等，下面將對這幾種誤差的來源和去除方法進行介紹。2.2.1 軌道誤差
【學位授予單位】：中國地震局工程力學研究所
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P237;P315.7

【參考文獻】

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本文編號：2695376