联合雷达干涉测量与像素偏移量算法提取同震三维形变场

发布时间：2021-04-14 07:21

合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)具有覆盖范围广、空间分辨率高等技术优势,在地震同震形变场的观测和地表破裂线的确定方面具有较大的应用潜力。然而,单一InSAR技术观测得到的地表形变是沿雷达视线方向(Line of Sight, LOS)上的一维形变,难以准确获取在三维方向上的形变观测数据。因此InSAR技术需要联合其它观测值才能有效获取地震的三维同震形变场。本文在基于SAR影像配准获得的像素偏移量计算基础上,采用无变形区域的像素配准偏移量算法提取地表在方位向和距离向的同震形变。通过在SAR影像覆盖范围内选取足够数量均匀分布的影像配准控制点,基于轨道状态矢量粗配准与影像相关精配准的三级配准思路,获得主从影像在方位向和距离向的像素配准偏移量,从配准偏移量中去除系统差异外,获得与地表形变相关的像素偏移值,以此解算出形变区域在方位向和距离向的同震形变量。在提取出SAR影像像素配准偏移量的形变值之后,采用D-InSAR技术提取地表沿LOS方向的同震形变,结合方位向形变、距离向形变和LOS形变提取研究区域的三维形变场。将LOS形变和方位向形变分解为北、东、垂直三个分量,根据雷达入射角和轨道方位角推算其解析几何关系,并联合升降轨SAR影像数据,使用最小二乘方法解算地表三维形变。采用ALOS/PALSAR影像开展了汶川地震同震形变场的提取,计算结果表明,地震引发的地表形变表现为上盘抬升,可观测到的形变量最大值位于北川县城附近,影像配准算法在方位向和距离向的最大像素偏移量约为0.6个像元。采用Envisat卫星的升降轨ASAR影像数据,基于InSAR方法与像素配准偏移算法获得了伊朗BAM地震完整的三维同震形变场,计算结果表明,方位向最大偏移量约为0.11个像元,形变区域的最大抬升量约为30cm,最大沉降量约为17cm,计算得到的南北向最大形变量约为55cm,东西向最大形变量约为30cm,垂直向最大形变量为24cm。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P225.1;P227

文章目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 InSAR与D-InSAR发展概况与应用趋势

1.2.1 InSAR与D-InSAR发展概况

1.2.2 InSAR与D-InSAR应用趋势

1.3 三维同震形变提取技术的发展现状

1.4 研究内容与组织结构

第2章合成孔径雷达干涉测量技术原理

2.1 SAR系统概述与SAR影像特征

2.2 InSAR技术基本原理

2.3 D-InSAR技术原理与数据处理流程

2.3.1 D-InSAR技术原理

2.3.2 D-InSAR数据处理流程

第3章 SAR影像配准理论与方法

3.1 SAR影像配准步骤

3.2 InSAR影像配准原理

3.2.1 像元级粗配准

3.2.2 亚像元级精配准

3.3 InSAR配准精度分析

第4章联合AZO与LOS向形变提取三维同震形变

4.1 方位向像素偏移量提取技术

4.2 基于无变形区域的方位向像素偏移量提取方法

4.3 不同配准尺度对像素偏移量的影响

4.4 联合AZO与LOS向形变提取三维同震形变

第5章应用实例分析

5.1 汶川地震应用实例

5.1.1 龙门山地质背景

5.1.2 汶川地震实验数据

5.1.3 汶川地震形变结果分析

5.2 巴姆地震应用实例

5.2.1 BAM地震实验数据及地震区域

5.2.2 巴姆地震形变结果分析

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

【参考文献】