基于升降轨InSAR技术的砀山县地面沉降监测与分析

针对皖北平原区地面沉降监测网络尚不完善的现状,本文以砀山县为研究区,采用升降轨异源时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术监测,获取该区域2017年5月—2020年12月间的地面沉降信息,并对其时空发育特征及研究区内铁路工程的基础结构稳定性进行了详细分析。结果表明,研究区监测时段内存在严重的沉降漏斗,中心处沉降速率超过60 mm/a,且主要集中在城区;此外,受地面沉降影响,陇海铁路和徐兰高铁部分路段出现不同程度的形变病害,最大沉降速率值分别超过25 mm/a和12 mm/a,需引起关注。为了验证所获取沉降信息的可靠性,对升降轨异源监测成果进行了相关性分析,通过对比发现二者的相关系数达到0.95,具有较高的一致性。

利用附加系统误差参数的升降轨InSAR-GPS数据融合方法建立三维形变场

针对合成孔径雷达干涉测量技术（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）监测形变时高空间分辨率的优势以及GPS监测数据高精度、高时间分辨率的特点,对升、降轨InSAR与GPS数据融合获取高精度的三维形变场的方法展开研究。提出以高精度的GPS观测值为约束,对升、降轨InSAR观测方程分别添加一个跟点的位置有关的系统误差函数,以对InSAR数据中残留的系统误差进行修正,减弱或消除系统误差的影响。模拟数据和实测数据表明,该方法能够有效地补偿不同轨道InSAR数据与GPS数据间的系统误差影响,且计算简单;采用附加系统误差参数的升、降轨InSAR-GPS综合形变分析模型建立的三维形变场具有更高的精度。

2018花莲Mw 6.4级地震同震二维形变与断层触发和运动机制研究

本文基于ALOS-2卫星PALSAR-2 SAR升降轨数据,提取了2018年台湾花莲Mw6.4级地震同震地表形变场。构建了基于升降轨InSAR观测的地表东西向和垂向形变解算模型,反演获得2018年花莲地震同震二维形变场。结果显示,跨米伦断层垂向形变量级差异最大,其上盘相对下盘抬升量级~0.28 m,苓顶断层上盘相对下盘也存在~0.2 m的抬升变形。东西向形变场显示,最大东向地表变形位于米伦断层上盘北段,量级~0.15 m,最大西向地表变形则位于米伦断层上盘南段和苓顶断层上盘,量级~0.4 m。综合二维同震形变、库伦应力传输和反演断层滑动分布发现:2018年Mw6.4级花莲地震主震断层为西向倾斜的隐伏断层,且破裂传播至了米伦断层西侧区域,并触发了苓顶断层和米伦断层的破裂;其中米伦断层为东向倾斜高角度断层,其同震破裂以左旋走滑为主并兼具逆冲运动,苓顶断层为西向倾斜高角度断层,其同震破裂为左旋走滑兼具逆冲运动;滑移反演模型显示最大滑移量为~1.8 m,位于孕震断层地下~5.5 km深度处。

2021年漾濞M_(W)6.1地震同震形变提取与断层源模型反演研究

基于D-InSAR技术,收集Sentinel-1卫星升、降轨及精密轨道数据,结合外部DEM,成功提取2021-05-21云南省大理州漾濞县M_(W)6.1地震的同震形变场。结果显示,升轨卫星视线向最大形变量级约为6.0 cm,降轨卫星视线向最大形变量级约为7.9 cm。以升、降轨InSAR观测结果为约束,对漾濞地震的断层几何参数及滑动分布进行联合反演发现,此次地震的最优发震断层走向为136.6°、倾角为83.1°,断层破裂主要集中在地下2~12 km深度处,最大滑动量约为0.45 m,位于地下7 km深度处,断层在近地表未出现大面积显著滑移现象,表明此次地震未破裂至地表。

川藏铁路沿线Sentinel-1影像几何畸变与升降轨适宜性定量分析

川藏铁路作为中国意义非凡的重大工程,也是世界铁路史上地形最复杂、地质安全问题最严峻的铁路。合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)凭借其广覆盖、高精度、高效率等特点已成为地质灾害隐患早期识别与监测的重要手段,但是其在川藏线地形起伏剧烈的高山峡谷区域会面临较为严重的几何畸变问题。以覆盖面最广、获取时间最密的全球完全开放获取的哨兵1号卫星(Sentinel-1)数据为例,将川藏铁路沿线作为研究区域开展卫星雷达影像几何畸变与适宜性分析。综合考虑合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像几何、Sentinel-1影像斜距向入射角差异及被动几何畸变3个方面,提出了一套基于局部入射角的Sentinel-1影像几何畸变区域精准定量识别方法,并对川藏线全线几何畸变进行了定量计算与升降轨适宜性分析。结果显示:川藏线所在极陡高山峡谷区单轨道几何畸变区域达到31%~35%,升降轨联合观测可以有效将几何畸变区域减小至1.5%,同时约有35%区域适宜升降轨同时观测进行联合分析。