地震同震形变InSAR电离层相位延迟改正应用研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院) | 被引量 : 0次 | 上传用户:jwyzfh
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合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)将合成孔径雷达(synthetic aperture rader,SAR)与电磁波干涉两大技术结合起来,凭借覆盖范围广、高空间分辨率、全天时、全天候的优势取得了广泛的应用,已成为对地观测的重要手段之一。然而InSAR系统受到电离层的影响,会导致系统测量精度降低,电离层对低频段宽带星载InSAR系统影响尤其明显。电离层相位不易计算并分离出来,在InSAR系统成像过程中电离层相位常与地表形变引起的相位混叠,从而导致测量精度下降,因此估算并改正低频SAR干涉图中的电离层相位具有重要意义。目前,国内外众多学者提出了频谱分割法、距离向群延迟法、方位偏移法以及法拉第效应法等来进行电离层延迟改正,其中频谱分割法和方位偏移法应用最为广泛。本研究以2010年3月11日于智利Pichilemu发生的Mw6.9级地震和2011年3月24日于缅甸Tarlay发生的Mw6.8级地震为研究案例,分别使用频谱分割法和方位偏移法对InSAR测量中的电离层相位延迟进行校正,并对两种方法的改正性能进行对比分析。本研究使用的影像数据为ALOS-1 PALSAR数据,其具有L波段穿透性强,可昼夜进行观测的特点。本文基于频谱分割法和方位偏移法对星载低频段InSAR系统中电离层相位的改正进行深入研究,可为InSAR电离层误差校正方法与应用方面提供参考。本文的主要内容如下:(1)2010年3月11日智利Pichilemu Mw6.9级地震同震形变InSAR电离层相位校正研究。以2010年3月11日于智利Pichilemu发生的Mw6.9级地震为例,分别利用频谱分割法、方位偏移法校正地震同震形变InSAR测量中的电离层相位并分析改正效果。结果表明,利用两种方法进行电离层相位改正后,远场的相位条纹均得到改正,远场形变量大致控制在-22~20 mm之间,研究区远场地区的形变情况得到有效控制。由此可见频谱分割法、方位偏移法均实现了对智利Pichilemu Mw6.9级地震同震形变InSAR电离层相位误差的校正。(2)2011年3月24日缅甸Tarlay Mw6.8级地震同震形变InSAR电离层相位校正研究。以2011年3月24日于缅甸Tarlay发生的Mw6.8级地震为例,分别利用频谱分割法、方位偏移法校正地震同震形变InSAR测量中的电离层相位并分析改正效果。结果表明,利用两种方法进行电离层相位改正后,远场的相位条纹均得到有效改正,远场形变量大致控制在-20~10 mm之间,研究区西北部的形变情况得到有效控制。表明频谱分割法、方位偏移法均实现了对缅甸Tarlay Mw6.8级地震同震形变InSAR电离层相位误差的校正。(3)两种电离层相位校正方法的比较与分析。本文比较了频谱分割法和方位偏移法对InSAR相位中电离层相位的校正性能。在智利Pichilemu Mw6.9级地震同震形变InSAR电离层相位改正研究中,利用GPS测量结果对频谱分割法和方位偏移法的改正结果的可靠性进行验证与比较。基于方位偏移法测得三个GPS站点的形变量与GPS数据的计算结果分别相差30.2%,1.4%,20.2%;采用频谱分割法所测结果与GPS数据的计算结果分别相差18.4%,1.4%,7.7%。在缅甸Tarlay Mw6.8级地震同震形变InSAR电离层相位改正研究中,三个远场区域经频谱分割法改正后的形变均值相对于方位偏移法分别改善了 52.62%,27.04%,89.07%。结果表明,两种电离层相位校正方法在改正电离层相位误差方面均有效,其中频谱分割法优于方位偏移法。
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