基于InSAR技术的长宁地区地表形变监测研究

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地表形变一直是引发次生地质灾害的直接原因之一,给人类生命与财产安全带来了巨大的威胁。地震形变作为地表形变的一种类型,由地震引发的地表形变,进而可能引发如滑坡、坍塌、危岩体脱落等次生地质灾害,因此,进行有效的地表形变监测尤为重要。InSAR技术作为新型地表形变监测手段之一,以高覆盖率、高精度、全天候的观测优势被广泛应用于地表形变监测。基于InSAR技术发展起来的D-InSAR技术是利用同一研究区不同时相的两幅或多幅SAR影像来提取形变信息,并将监测精度提升到毫米级。但D-InSAR也会受到大气延迟和时空失相干的影响,而小基线集(SBAS)技术能在D-InSAR的基础上获取研究区的长时序形变速率信息,且能很好地克服大气延迟和时空失相干的影响,被广泛应用于长时序的地表形变监测。2019年6月17日在长宁县双河镇(28.34°N,104.90°E)附近发生了MS6.0级地震,本文以“6.17”长宁地震形变区域为研究区,以2018年10月24日至2019年7月27日的23景Sentinel-1A升轨数据为支撑分别进行D-InSAR和SBAS技术处理,获取研究区的形变信息,并以Okada位错模型为基础模拟反演地震同震形变特征。本文主要工作内容与研究成果总结如下:(1)基于InSAR技术,重点研究D-InSAR和SBAS在地表形变监测方面的应用,根据研究内容收集实验所需的Sentinel-1A数据、DEM数据、精密轨道数据,并对Sentinel-1A数据进行预处理和对研究区进行可视性分析。(2)采用D-InSAR技术分别对研究区VV极化和VH极化的两对影像进行差分干涉处理,获取差分干涉形变图,根据差分干涉生成的条纹图、解缠图等对长宁地震形变场进行对比分析。结果显示,通过VV极化方式的数据获取到的形变场更能有效反映地震形变区域及形变量。(3)基于D-InSAR分析结果,选取20181024~20190727间的23景VV极化Sentinel-1A升轨数据并采用SBAS方法进行处理,获取长宁地震形变场的长时序地表形变速率和累积形变量图,对其进行分析得出,研究区形变速率特征与D-InSAR监测到的形变趋势一致,明显形变日期为地震之后。(4)通过对D-InSAR获取的形变场进行降采样处理,结合Okada位错模型非线性反演地震形变区的发震断层几何参数,线性模拟反演地震形变场。结果显示,模拟得到的形变场形变区域明显,断层特征显著,反演得到地震矩为9.09×1017Nm,震级MW6.0级与国家地震测量中心一致。(5)研究结果表明,VV极化数据更适合长宁地震形变区域形变信息的提取,D-InSAR技术和SBAS技术结合能在时间和空间上反映地表形变特征,利用Okada位错模型模拟反演形变场能更加直观反映形变区域及断层分布。
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