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基于D-InSAR和Offset_Tracking技术的同震形变场提取研究

作　者: 邵叶
导　师: 申旭辉；洪顺英
学　校: 中国地震局地震预测研究所
专　业: 构造地质学
关键词: D-InSAR Offset_tracking 同震形变场巴姆地震汶川地震玉树地震
分类号: P315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

地表同震形变场的获取,对于定位宏观震中、获取发震断层的几何学和运动学特征、分析研究大陆块体之间的变形强度及机制都有十分重要的意义。因SAR图像具有空间连续覆盖、全天候、全天时、高空间分辨率的优势,目前,普遍利用已经发展较成熟的合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术来进行地震同震形变场的提取。Offset_tracking技术相对D-InSAR还不成熟,精度也较低,但不需要进行相位解缠,对SAR图像的相干性不敏感,并且能获得距离向和方位向的二维形变场,已在冰川移动和一些走滑性地震形变场测量中取得了成功的应用。因此,同时运用D-InSAR和Offset_tracking技术提取地震地表形变场,可以互补两种技术的不足,更全面地探测同震形变场的形变特征。本文利用D-InSAR和Offset_tracking技术,以巴姆地震、汶川地震和玉树地震为例获取了同震形变场,并对两种技术的优劣势和适用性进行了分析。主要工作总结为以下几点:1.以ENVISAT卫星的ASAR雷达影像为数据源,利用升轨IS2、降轨IS2模式的雷达数据各2景,用D-InSAR技术获取了两种视线向的2003年伊朗巴姆地震同震形变场,用Offset_tracking技术获取了升、降轨两种不同方位向的同震形变场。结果表明,巴姆地震以近南北向右旋水平走滑特征为主,推测兼具东西向水平左旋旋转特征。2.以ALOS卫星PALSAR影像为数据源,采用干涉雷达数据共112景,先后通过D-InSAR和Offset_tracking技术获取了2008年汶川地震同震形变场。结果表明,整个形变场覆盖范围约400×400km~2,向北影响至南坪、康县,向南影响至峨眉、乐山、遂宁、重庆一带;形变场揭示出此次地震有2条破裂带:映秀-北川主破裂带,全长约250~260km,汉旺-白鹿次级破裂带,长约60km;根据测量结果,推测映秀-北川主破裂带为逆冲为主并兼具右旋走滑分量的逆断层型破裂,汉旺-白鹿次级破裂带则为逆冲为主兼具左旋运动,表明地震时经历了一个复杂的构造运动过程。3.采用ALOS卫星的PALSAR数据4景,首先通过D-InSAR技术获取了2010年玉树地震视线向同震形变场,并通过水平解算模型得到了沿断裂走向的走滑形变量,然后再用Offset_tracking技术获取了视线向和方位向同震形变场。结果表明,发震断层甘孜-玉树断裂为左旋走滑性质,断裂东南段果青村附近的地表形变强度较大,为主破裂区,地表破裂总长度约60km;宏观震中为( 96°5 0’56"E, 33°0 3’29"N);根据水平解算模型得到的断层两侧的相对走滑量最大约182.3cm;此次地震在断层两侧的波及范围约10km;断层两盘的形变量不对等,南西盘的形变量明显大于北东盘,可能是由于主震后余震大多数都发生在南西盘造成的。4.初步取得了两种提取方法的优劣势和适用性。基于现有雷达卫星都是采用太阳同步轨道,综合分析得出,对于近东西走向断层的形变提取,走滑为主的破裂和正断为主的破裂用D-InSAR技术最为有利,逆冲为主的破裂用Offset_tracking技术最为有利;对于近南北走向断层,逆冲为主的破裂和正断为主的破裂用D-InSAR技术最为有利,走滑为主的破裂用Offset_tracking技术最为有利。

全文目录

论文摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 选题目的和意义  11-12
  1.3 国内外研究概况  12-15
  1.4 本文的内容及组织结构  15-17
第二章合成孔径雷达（SAR）形变测量  17-37
  2.1 雷达卫星平台  17-22
    2.1.1 SAR 原理及其特点  17-20
    2.1.2 星载雷达卫星概况  20-22
  2.2 合成孔径雷达干涉测量（InSAR）  22-30
    2.2.1 InSAR 的基本原理  22-27
    2.2.2 InSAR 的处理流程  27-29
    2.2.3 差分干涉形变测量（D-InSAR）的原理及处理流程  29-30
  2.3 基于SAR 图像的Offset_tracking 形变测量  30-37
    2.3.1 Offset_tracking 算法基本原理  31-32
    2.3.2 Offset_tracking 算法实现及处理流程  32-36
    2.3.3 Offset_tracking 误差因素  36-37
第三章巴姆地震同震形变场提取与分析  37-43
  3.1 巴姆地震概况与地质构造背景  37-38
    3.1.1 巴姆地震概况  37
    3.1.2 巴姆地震地质构造背景  37-38
  3.2 D-InSAR 技术提取巴姆地震同震形变场  38-40
    3.2.1 数据选取及处理  38-39
    3.2.2 处理结果与分析  39-40
  3.3 Offset_tracking 技术提取巴姆地震同震形变场  40-42
  3.4 巴姆地震同震形变场特征分析  42-43
第四章汶川地震同震形变场提取与分析  43-52
  4.1 汶川地震概况与地质构造背景  43-45
    4.1.1 汶川地震概况  43
    4.1.2 汶川地震地质构造背景  43-45
  4.2 D-InSAR 技术提取汶川地震同震形变场  45-48
    4.2.1 数据选取及处理  45
    4.2.2 处理结果与分析  45-48
  4.3 Offset_tracking 技术提取汶川地震同震形变场  48-51
  4.4 汶川地震同震形变场特征分析  51-52
第五章玉树地震同震形变场提取与分析  52-61
  5.1 玉树地震概况与地质构造背景  52-53
    5.1.1 玉树地震概况  52
    5.1.2 玉树地震地质构造背景  52-53
  5.2 D-InSAR 技术提取玉树地震同震形变场  53-59
    5.2.1 数据选取及处理  53-54
    5.2.2 处理结果与分析  54-59
  5.3 Offset_tracking 技术提取玉树地震同震形变场  59-60
  5.4 玉树地震同震形变场特征分析  60-61
第六章总结与展望  61-67
  6.1 D-InSAR 与Offset_tracking 提取形变场的比较研究  61-64
    6.1.1 提取的形变场定性对比  61-62
    6.1.2 优劣势分析  62-63
    6.1.3 适用性分析  63-64
  6.2 研究取得的成果与存在的问题  64-65
    6.2.1 取得的成果  64-65
    6.2.2 存在的问题  65
  6.3 未来工作展望  65-67
参考文献  67-73
致谢  73-75
作者简介  75-76

基于D-InSAR和Offset_Tracking技术的同震形变场提取研究

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