InSAR大气校正技术研究及其在地震震间形变监测中的应用

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wennny77
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InSAR是获取大面积、高空间分辨率地表形变的有效的手段,已广泛的应用于地震同震形变场研究中。但是目前使用InSAR获取震间形变仍然非常具有挑战性,因为震间形变微弱,信噪比小,形变信号很容易被大气误差、轨道误差淹没。因此需要对误差进行精细的分析和处理,才能保证震间微小形变获取的精度。只有得到高精度的震间形变场,才能得到断层的活动状态的可靠估计,才能对该区域现今的潜在地震危险性做出可靠的分析和判断。本文选择了青藏高原东北缘的海原断裂带为研究区,以Envisat ASAR为研究数据,建立了以误差校正为基础的stacking InSAR震间速度场提取方法,获取了海原断裂带高精度、高空间分辨率的形变场,并分析了研究区现今的活动状态。论文的主要工作和结论如下:1、详细分析了大气误差和轨道误差的来源,以及在震间形变信号提取中两种误差校准的特点和难点。考虑到以长波为主的震间形变信号和长波大气和轨道误差耦合在一起难以分离这一关键性的问题,我们选择利用外部独立的大气数据进行大气误差校正,并对不同大气数据、不同轨道校正方法进行了实验研究,来评价不同方法的校正效果。基于研究区短时间基线的干涉图,评价了三种外部大气数据(MERIS,ERA-I和WRF),实验结果表明,在海原断裂带区域,MERIS和ERA-I的校正效果优于WRF;基于模拟实验,定量评价了基于远场信息和基于先验参考形变模型来校正轨道误差的可靠性,模拟结果表明基于远场信息的轨道误差校正方法优于基于全场的轨道误差校正方法,而基于远场信息时,是否考虑先验参考形变模型不是关键因素。2、基于上述InSAR误差校正、评价的实验研究,提出了提取高精度InSAR震间形变场的方法——基于最优误差校正的stacking InSAR震间速度场提取方法,在实验中通过不同大气校正方法得到的结果对比、相邻条带重叠区域的结果对比、与GPS的结果对比验证了方法的可靠性;提出了一种计算高空间分辨率应变率场的改进算法,该方法既可以得到连续的应变率场,又避免了由坐标系选取造成的系统误差,模拟实验的残差结果表明改进算法优于现有算法。3、以覆盖海原断裂带的6个条带的Envisat ASAR为研究数据,基于上述方法提取了海原断裂带高精度InSAR震间形变场,跨断层剖线计算得到的滑动速率和闭锁深度揭示了老虎山断裂带浅层蠕变的存在;InSAR与研究区内的GPS数据联合获取的海原断裂带高空间分辨率的水平速度场和应变率场,揭示了两个局部区域的应变率异常区:一个是存在浅层蠕变的老虎山断裂带的低应变率异常,但是其东西两侧的闭锁段(天祝空区和1920年大地震地表破裂段)则是高应变率异常;二是西华山-南华山与六盘山的交接处的高应变率异常,该区正是海原断裂带的运动性质由走滑向逆冲转化的区域。
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