基于光学影像匹配技术的地震形变监测研究

针对传统的水准和GPS地震形变监测空间分辨率低、In SAR地震监测易受失相关影响的问题,开展了基于Landsat8光学影像匹配的地震地表形变监测理论与方法研究,提出了一种监测地震形变的新方法。以巴基斯坦发生的7.7级地震为例:采用两幅遥感影像进行精确的配准和正射校正;利用相关技术找出两幅影像的同名点;在同名点处获得对应像素在方位向和距离向的偏移量,去除系统偏移量后,准确获得了巴基斯坦地震的地表形变量;证明在地震变形监测过程中光学影像匹配技术具有巨大的应用潜力和前景。

基于光学影像匹配技术的地震形变场提取研究

文中对光学影像偏移量跟踪技术进行了研究。采用1999年美国赫克托矿Mw7.1级地震的震前、震后SPOT2和SPOT4影像组成的数据对,用频率域相位相关技术和傅里叶偏移理论求取光学影像对应像素之间的偏移量。在去除了地形误差、系统误差和卫星平台姿态变化等误差之后,实现了精度达分米级的正射校正和配准,得到了1999年美国赫克托矿Mw7.1级地震地表水平方向形变场。结果揭示的地表断裂带位置清晰,断层的特征与野外调查的测量结果十分吻合,显示了光学影像匹配技术在监测地表形变方面的巨大应用价值。

光学影像匹配技术在地表形变监测中的应用研究

近年来,随着光学遥感影像在正射校正、配准和相位相关技术方面研究的不断推进和发展,应用光学影像进行高可信度地提取地震形变场成为可能。本文采用光学影像匹配技术,通过处理震前震后两景SPOT5卫星影像数据,对玉树地震的同震位移进行研究,准确得到了30多千米的地表破裂带以及附近的同震水平位移分布。此结果与野外调查比较一致,表明了光学影像匹配技术在提取地震形变场中具有巨大的应用潜力。

基于光学影像相关性匹配技术的2023年土耳其M_(W)7.8与M_(W)7.5双强震地表同震变形研究

2023年2月6日在土耳其中南部卡赫拉曼马拉什省10个小时内连续发生M_(W)7.8与M_(W)7.5双强震,震源机制解表明两个地震均为走滑型地震。土耳其双强地震发生后,国内外学者利用野外测量、GNSS以及差分InSAR等方法开展了一系列地表同震变形研究,但由于所采用的技术手段限制,当前已有地表同震变形结果尚存在空间分辨率低、近断层处数据缺失等不足。为了弥补这些不足,研究利用哨兵2号光学影像数据,通过影像相关性匹配技术得到了土耳其双强震的东西向和南北向的地表同震变形场,并将这些地表变形转换成为沿着断层方向的左旋走滑位移。变形场结果显示两次地震地表破裂长度分别约280 km和约130 km,首先发生的M_(W) 7.8地震的平均走滑位移量为4.2±1.66 m,最大走滑位移量6.9±0.81 m;随后发生的M_(W)7.5地震的平均走滑位移量为4.9±2.45 m,最大走滑位移量为9.6±1.16 m。通过对比COSI-Corr方法和野外测量得到的水平位移,结果显示2种方法得到的最大水平位移相吻合,而COSI-Corr方法得到的平均位移略大于野外测量得到的水平位移,这是由COSI-Corr方法测量结果中包含了部分离断层弥散变形导致的。研究结论不仅可为断层面滑动反演模型提供变形数据和约束条件,同时可以加深对走滑断裂的破裂行为控制因素的理解。