地震地质 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (5): 1172-1189.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.05.006
华俊1)(), 龚文瑜1),*(), 单新建1), 王振杰2), 季灵运3), 刘传金3), 李永生4)
收稿日期:
2021-07-16
修回日期:
2022-03-14
出版日期:
2022-10-20
发布日期:
2022-11-28
通讯作者:
龚文瑜
作者简介:
华俊, 男, 1996年生, 2022年于中国石油大学(华东)获测绘科学与技术专业硕士学位, 现为中国地震局地质研究所固体地球物理学专业在读博士研究生, 主要从事InSAR技术在地震及地壳形变领域的应用研究, 电话: 17854291150, E-mail: 17854291150@163.com。
基金资助:
HUA Jun1)(), GONG Wen-yu1)(), SHAN Xin-jian1), WANG Zhen-jie2), JI Ling-yun3), LIU Chuan-jin3), LI Yong-sheng4)
Received:
2021-07-16
Revised:
2022-03-14
Online:
2022-10-20
Published:
2022-11-28
Contact:
GONG Wen-yu
摘要:
随着合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)的飞速发展, 海量高质量的干涉图使得大面积地表形变监测成为可能。但星载SAR的标准景幅宽有限, 需要将多轨InSAR数据进行拼接来开展大范围地表形变的监测。聚焦于地震震间形变研究中广域形变场重建的应用需求, 文中首先基于模拟数据集定量分析了入射角对多轨道InSAR形变拼接的影响, 讨论了多轨道单一方向观测时InSAR形变场拼接中的主要误差来源; 提出了基于多项式估计的比值法修正入射角的方法; 面向大型走滑断裂, 讨论并分析了转换到地距向(Azimuth Look Direction, ALD)后进行拼接的应用场景和效果。最后, 以青藏高原东南部为实验区域, 利用GPS水平速度场进行参考基准校正, 分别使用比值法和转换到ALD方向对基于哨兵1号卫星重建的3个轨道InSAR数据进行拼接, 获得了大范围、 高精度的InSAR形变速率场。结果表明, 入射角的差异会造成相邻轨道同一区域InSAR震间形变速率场的差异, 当难以对InSAR形变场进行三维分解时, 文中提出的拼接策略可将多轨道的InSAR形变速率场的参考基准统一到同一空间参考框架下, 能够有效抑制入射角的影响, 实现广域InSAR震间形变速率场产品的拼接。
华俊, 龚文瑜, 单新建, 王振杰, 季灵运, 刘传金, 李永生. 多轨道InSAR震间形变速率场拼接方法[J]. 地震地质, 2022, 44(5): 1172-1189.
HUA Jun, GONG Wen-yu, SHAN Xin-jian, WANG Zhen-jie, JI Ling-yun, LIU Chuan-jin, LI Yong-sheng. RESEARCH ON INTEGRATING INTERSEISMIC DEFORMATION RATE FIELDS OF MULTI-TRACK INSAR[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2022, 44(5): 1172-1189.
传感器类型 | 模式 | 幅宽/km | 入射角范围 |
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Sentinel-1 | TOPS | 250 | 29°~46° |
ERS | Stripmap | 100 | 20°~26° |
ASAR | Wide Swath | 405 | 17°~42° |
ALOS-2 | ScanSAR | 350、 490 | 32°~54° |
表1 SAR卫星传感器的主要参数
Table1 Detailed parameters of some SAR sensors
传感器类型 | 模式 | 幅宽/km | 入射角范围 |
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Sentinel-1 | TOPS | 250 | 29°~46° |
ERS | Stripmap | 100 | 20°~26° |
ASAR | Wide Swath | 405 | 17°~42° |
ALOS-2 | ScanSAR | 350、 490 | 32°~54° |
图3 邻轨重叠区域形变速率差的比值和直方图分布 a 比值分布; b 直方图分布
Fig. 3 Ratio map and histogram of interseismic displacement difference of adjacent track in the overlapping regions.
图5 基于模拟数据的邻轨InSAR形变速率场拼接 a 相邻2轨道的原始InSAR形变速率场直接叠加结果; b 校正入射角后的InSAR形变速率场拼接结果; c 加入大气湍流后原始InSAR形变速率场的直接叠加结果; d 加入大气湍流并经入射角修正后的邻轨InSAR形变速率拼接结果
Fig. 5 The integration of simulated InSAR displacement maps over two adjacent tracks.
图6 研究区域示意图 黑色矩形表示InSAR形变速率场覆盖的区域, 黑色三角形表示拟合中使用的GPS台站的位置, 红色三角形代表用于验证的GPS站的位置, 蓝线表示二阶活动块体的边界, 红色的实心圆表示1999-2020年间发生的地震, 6.0级以上地震的震源机制解用红色震源球标记。YLZ 雅鲁藏布江断裂带; JL 嘉黎断裂; BL 巴青-类鸟齐断裂; GY 甘孜-玉树断裂带; KL 昆仑断裂; LCJ 澜沧江断裂; NJ 怒江断裂
Fig. 6 Coverage of GPS and InSAR displacement rate data.
图7 GPS与InSAR形变速率差值基准统一改正前、 后的比较 黑色实线和红色虚线分别表示改正前、 后GPS形变率和InSAR形变速率的差值
Fig. 7 Comparison of the difference between the GPS displacement rate and InSAR displacement rate before and after correction.
图8 基准统一前、 后GPS点形变速率与InSAR点形变速率的比较 a 改正前InSAR和GPS形变速率的误差棒; b 改正后GPS与InSAR形变速率的散点图
Fig. 8 Comparison of displacement rate of all GPS points to the InSAR displacement rate before and after correction.
图10 剖面AA'和BB'覆盖下的InSAR形变速率差及统计分析 a 剖面AA'; b 剖面BB'; c-j 直方图统计。黑色线表示原始InSAR数据, 蓝色线表示统一参考基准后的InSAR数据,绿色线表示入射角修正后的InSAR数据, 红色线表示ALD向的InSAR数据, 紫色虚线表示主要断层
Fig. 10 Profiles of displacement rate difference between two adjacent tracks at AA' and BB'.
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