全国地震形变数据空间应用管理平台的设计与实现

通过分析传统纸质线划点之记、场地图、地质断裂活动构造图及台站观测环境等地震资料存在查阅繁琐、表达形式单一和信息量匮乏的诸多弊端,给出了“全国地震数据空间应用管理平台”的整体设计思路与功能模块实现过程,同时基于倾斜摄影测量与结构运动恢复技术(SfM),以典型跨断层场地为例,对现有二维平面地震数据构建了厘米级高分辨率三维实景模型,并将其植入该管理平台。使用效果表明:地震资料实景三维表达不但还原了外业实地监测场景和断裂产状等信息,还可提取观测曲线、活动构造定量参数,给相关科研工作者带来了全新的使用体验,更为我们传统会商提供了一种新型的会商模式。

基于Landsat 8光学影像的巴基斯坦Awaran Mw7.7地震形变监测及参数反演研究

2013年9月24日巴基斯坦俾路支省（Balochistan）境内的阿瓦兰县（Awaran）发生了Mw7.7级地震.本文利用覆盖该地区的Landsat 8数据,基于影像配准的方法获取了该次地震的同震形变场,并运用地统计的方法对形变结果进行精度评定.针对传统四叉树算法中近场和远场中采样密度的不均匀性,以及噪音区域对数据降采样和反演结果收敛性的影响,本文提出了改进的四叉树算法对点的密度和形变梯度进行合理兼顾.最后利用光学影像获取的形变结果和数据的精度水平,基于Okada弹性半空间形变模型反演了该地震的震源参数和断层滑动分布.结果表明,地震断层北倾47°,滑动以左旋走滑为主,断层的西南部兼具少量的倾滑运动分量,断层滑动主要集中分布在断层面0～15km深度范围,最大滑动量达10m.反演获得的地震标量矩为4.68×1020 N·m,震级约为Mw7.75级.本文的研究结果可以为该地区的地壳应力变化研究和地震灾害评估提供依据,同时为Landsat 8光学影像应用于地震的形变研究提供参考.

1902年新疆阿图什8(1/4)级地震形变特征与发震模式初探

在收集、分析前人资料及野外考察的基础上 ,重点研究了 190 2年阿图什 8 级地震形变特征与区域地震构造环境的关系 ,并结合震中区的地球物理探测成果 ,对该地震的发震模式进行了探讨。认为 ,阿图什大震的发生是塔里木与南天山两大块体相向对冲挤压的结果。较大的震源深度 ,使得震中区变形以较大规模和范围的崩塌、滑坡、地裂缝等重力地质现象为主 。

基于SRTM DEM的二路重轨DINSAR地震形变探测——以2001年昆仑山口西M_S8.1大地震震中为例

雷达差分干涉测量(DINSAR)技术能够精确测量雷达视线向的地表形变量的特性,使其成为一种新兴的地表形变遥感测量方法。2001年11月14日发生的昆仑山口西8.1级大地震是近50年来发生在我国大陆的最大规模地震。地震造成的断裂带长度约350 km。文中以断裂带最西端的震中地区为实验区,选取多时相ERS-2 SAR影像和航天飞机SRTM DEM数据,采用二路重轨雷达差分干涉处理方法提取了地震形变信息并进行了对比验证。研究结果表明,采用外部DEM的二路差分方法在地形起伏大的高山地区较为有效,且昆仑山地震太阳湖南侧地震破裂带是左旋性质的。

干涉测量合成孔径雷达技术原理及其在测量地震形变场中的应用

介绍了雷达遥感技术的发展、现状及应用前景；较详细地论述了干涉测量合成孔径雷达ＩＮＳＡＲ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒ，简称：干涉雷达）技术的原理，并给出了在测量地震位错中的几个应用；最后指出，ＩＮＳＡＲ在观测地表垂直形变中具有不可替代的应用潜力，它将为监测地震动态场的变化提供全新的手段和方法，对今后地震预测工作将起到极大的推动作用．

党河南山北缘断裂古地震形变带特征研究

通过对党河南山北缘断裂的野外地貌考察,发现东段保存了长约40km的古地震地表形变带,主要表现为纹沟和高漫滩断错,形成高约0.5m左右的低矮断层陡坎,且活动时代较新。经查阅相关史料和文献,结合最新冲积地貌面的估算年代,推测该地震形变带可能与公元384年、419年、1000年和1297—1303年发生在敦煌附近的4次地震中的某一次地震有关。

基于D-InSAR技术的当雄地震形变场提取研究

随着D-InSAR技术在同震形变量测方面的优势日益突出,文中以2008年10月6日当雄Mw6.3级地震为对象,采用ENVISAT搭载的ASAR传感器c波段在图像模式下的5景level 0级影像,以90 m分辨率的SRTM DEM作为外部DEM,使用GAMMA软件采用二轨差分干涉测量的方法获取当雄地震同震形变场,并对其进行分析,确定震中位置为90.372°E,29.734°N,得到同震垂直形变约为33cm,形变量精度达到厘米级。

雷达干涉测量在地震形变研究中的应用

合成孔径雷达干涉测量(DInSAR)以厘米乃至毫米的精度和很大的空间覆盖范围实现地表形变观测,它是进行地壳形变观测的重要手段,在地震形变研究中发挥着越来越重要的作用。本文首先简要给出了微波雷达测量的特征,阐述了雷达图像数据处理的基本方法,分析了InSAR技术的主要影响因素和观测精度。结合较新的研究成果,分析了雷达遥感图像研究地震形变的方法,讨论了DInSAR在震间、同震和震后形变观测研究中的最新进展。同时讨论了目前我国应用DInSAR研究地震形变中面临的主要问题,最后阐述了应用雷达干涉测量研究地震形变的发展趋势。

2008年仲巴地震形变及其揭示的构造运动

2008年8月25日拉萨块体中部的仲巴县发生了MW6. 7地震,之后发生了MW6. 0余震。然而,针对此次地震,不同机构给出的震源位置和发震断层参数存在一定差异,同时对其所揭示的构造意义也需要更深刻的认识。文中利用不同波长、不同入射倾角的升降轨ENVISAT ASAR和ALOS PALSAR卫星数据,基于In SAR技术获取了该地震的8幅同震形变场图像,得到此次地震引起的地表形变长约50km,且分为南、北2瓣。为了更好地反演主震的破裂滑动分布,在数据降采样过程中,设置近场区域的采样间隔远小于远场区域,以保证主要形变区域的观测数据特征和采样密度,并且扣除了余震形变的影响。基于Okada均匀弹性半空间位错模型和SDM方法反演的结果表明,此次地震的发震断层为E倾的帕龙错断裂,破裂滑动主要为正断倾滑兼部分左旋走滑性质,南段最大滑动量为1. 15m,北段最大滑动量为0. 52m。为了进一步理解此次地震的构造背景,文中利用SBAS-In SAR技术获得了震后仲巴地区2008—2010年的形变时间序列,发现形变主要是由剥蚀导致的沉降区堆积所引起的,而在断裂两侧并不明显。结合1991—2015年的GPS数据分析,认为拉萨块体内部EW向的伸展作用是明显且不均匀的,地堑附近伸展量逐渐减小。正断型地震在高原隆升过程中可能起着重要的调节作用。

基于无人机摄影的地震形变场测量技术研究

采用当前方法测量地震形变场时,不能有效去除地震图像中存在的噪声,得到的测量结果与实际结果之间的误差较大,存在抗干扰性差和测量精准度低的问题。提出基于无人机摄影的地震形变场测量技术,对无人机摄影得到的主图像和辅图像做配准处理,采用SAR处理器处理图像数据,得到干涉图。利用SUSAN算法检测干涉图的边缘,通过K均值方法划分模板区域中存在的特征值类别,根据划分结果得到干涉图的相关参数和噪声区域,结合非线性扩散方法和SUSAN算法完成干涉图的去噪处理,依据基线估计去除干涉图中存在的平地效应,利用网络流算法完成相位解缠,获得地形相位值,绘制地震形变图,完成地震形变场的测量。实验结果表明,所提方法的抗干扰性强、测量精准度高。

数值模拟地震形变力场

本文提出用有限元方法和按距离加权平均法数值构造地震形变力场，比较了这两种方法的优点和存在的主要问题，并结合计算机口形学的技术描述组成具体实用的系统．

滇西南地区黑河断裂西段古地震形变带特征

位于滇西南地区的黑河断裂从西向东可分为沧源-木戛、木戛-南代和南代-勐往3条次级断裂段,长约168km,性质以右旋走滑为主,兼具倾滑分量。通过较详细的野外追踪考察,发现该断裂西段即沧源-木戛段存在从雪林大寨以西至木戛长12km以上、北西向断续展布的古地震形变带,主要表现为基岩裂缝、田埂和山坡等右旋扭动显示的右旋断错,断错量0.5—2m,同时还形成了高0.5—1m的断层陡坎。陡坎的垂直位错是断层倾滑运动分量引起的,而地形效应和重力作用也有一定影响。从这些地表形变带的断错地层、陡坎形态等分析,认为是同1次地震活动的结果,经调查访问其不是1988年澜沧7.6级地震的地表形变带,而是时代相对较新的未知年代的古地震形变带。经探槽开挖和样品年代测试,确认其时间介于(1400±30)a.B.P.—(1714±49)a.B.P.之间。根据走滑型地震的震级与同震位错的经验统计关系,估算该次地震的矩震级≥7级,这与该断裂中段即木戛-南代段发生的1988年澜沧MS7.6级地震相当。

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DInSAR技术监测地震形变及深度学习提取损毁建筑物——以厄瓜多尔为例

针对地震导致的地表变形、建筑物损坏等问题,利用合成孔径雷达差分干涉测量技术检测受灾区,并利用深度卷积网络提取损坏建筑物。以2016年4月16日厄瓜多尔地震为例,利用Sentinel-1A雷达数据获取地震形变。结果表明:厄瓜多尔地区整体地震形变在0~0.226 m,可检测形变变化为0.028 m;结合光学遥感影像进行分析,结果表明:80%损坏严重的建筑物存在于形变变化区域,形变较大区域道路受阻更为严重。基于高分辨率Worldview2光学卫星数据,利用ENVINet5深度卷积网络提取损坏建筑物,分类精度为74%,验证其在震后建筑物提取应用的可行性。

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。

基于球体位错理论的地震形变分析

地震形变分布特征主要取决于地震断层破裂特征,不同震级的地震引起的形变响应范围存在差异。本文中,我们基于球体位错理论,以5mm的形变测量值为基准,针对逆冲型和走滑型地震断层,分析了MW6.0-MW8.5地震在跨断层法方向上的形变响应范围,提出了地震震级和响应范围的经验公式,并与实际地震（2001年昆仑山口西地震、2013年芦山地震等）结果进行了比较。比较结果显示,经验公式计算结果和实际观测值相符合,可以用于估算MW6.0-MW8.5地震在跨断层法方向的形变响应范围,同时为地震远场形变特征分析与同震、震后形变测量点布设等方面提供参考数据。

遥感影像匹配技术在地震形变监测中的应用研究

针对传统地面观测技术、GPS技术和D-InSAR技术在地震形变监测中的不足,提出将遥感影像匹配技术用于地震形变监测的命题。分析了光学影像匹配技术的基本原理和实施方法,并将该技术应用于美国加利福尼亚州赫克托矿区域的Mw7.1级地震的形变监测。实验证明,该技术所监测的断层位置和地表破裂等与野外调查的结果基本吻合。