基于雷达差分干涉测量与断层自动剖分方法的地震震源参数反演

发布时间：2017-07-19 05:10

  本文关键词：基于雷达差分干涉测量与断层自动剖分方法的地震震源参数反演

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【摘要】：合成孔径雷达差分干涉测量(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar, DInSAR)是一种有效获取地表形变的空间测量技术。近年来,DInSAR技术以其分辨率高、覆盖范围广、测量精度高等多方面的优势,在地震同震形变测量中发挥着不可替代的作用。利用DInSAR技术获取的地震同震形变场,可为受灾范围估计、地震发震机制理解等方面提供重要的信息,特别是以同震形变数据为约束条件,基于弹性位错模型反演估计震源的位置、发震断层的几何、运动等参数,对于了解震区断层活动特征和评估潜在灾害风险具有重要的意义。 断层几何参数是断层精细滑动分布反演的基础,一般由非线性算法迭代获得。针对常规断层均匀剖分方法在滑动参数反演中出现的“伪滑动”和滑动分布过于平滑问题,本研究引入断层自动剖分方法,基于尺寸可变的三角位错单元,以反演模型分辨率最优为原则迭代得到最佳断层单元尺寸,保证滑动值能够合理地分布到所有位错元上,论文的主要内容可归纳为以下三个方面： (1)以巴姆地震为应用实例,基于Okada弹性半空间位错模型,运用Levenberg-Marquardt最小二乘算法,在解空间范围内迭代搜索得到了发震断层几何参数解。 (2)利用模拟数据测试了断层自动剖分方法的敏感性和适用性,分别以均匀采样和混合采样(均匀采样与四叉树采样结合)后的模拟形变数据为约束,采用断层自动剖分方法反演得到了较一致的滑动分布结果,但由于混合采样具有较少采样点,在不损失反演精度的情况下,解算效率较高；分别用走滑断层和逆冲断层得到的模拟形变数据为约束,进行滑动分布反演,反演得到的结果与输入的滑动特征一致,表明该方法适用于这两种断层的反演。 (3)以巴姆地震的雷达视线向形变数据为约束,分别基于断层的矩形单元均匀剖分和三角单元自动剖分,反演获得了断层面上的滑动分布,根据两种方法反演得到的滑动结果,正演模拟了雷达视线向形变场并将其与InSAR观测值之间的残差作为评价标准,验证了断层自动剖分方法能够获得更优的滑动分布解。 实验结果表明,巴姆地震震区形变范围在-16.82cm~30.33cm之间,地表形变最剧烈的地方发生在巴姆城区的东北侧及东南侧,发震断层的运动引起东北侧区域发生沉降,东南侧区域发生地面抬升。非线性反演过程揭示了断层的几何参数：长20km,宽15km,走向和倾角分别为175°和85°。巴姆地震的自动剖分反演结果显示,断层总体滑动值在0.20m～2.60m之间,滑动分布主要集中于地下0.50km～11km范围内,平均滑动大小为1.80m,最大滑动量为2.35m,出现在地下4.80km处。
【关键词】：断层自动剖分 合成孔径雷达差分干涉测量 滑动参数反演 混合采样
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P225.1;P315.6
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 论文研究目的与研究意义12-15
• 1.2 InSAR发展概况15-17
• 1.3 DInSAR应用于地震反演发展概况17-19
• 1.3.1 基于DInSAR技术的地震同震形变测量17-18
• 1.3.2 DInSAR反演地震震源参数的发展18-19
• 1.4 本文研究目标与主要内容19-20
• 1.5 论文组织结构安排20-22
• 第2章 InSAR测量同震形变原理22-29
• 2.1 InSAR原理及数据处理22-27
• 2.1.1 InSAR获取地形信息原理22-23
• 2.1.2 InSAR探测地表三维形变原理23-24
• 2.1.3 InSAR数据处理的关键技术24-27
• 2.2 DInSAR技术原理简介27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 地震震源参数反演理论基础29-45
• 3.1 地震震源参数反演的目标29-30
• 3.2 断层几何参数反演理论基础30-35
• 3.2.1 Okada弹性半空间位错理论30-33
• 3.2.2 Levenberg-Marquardt最小二乘优化算法原理33-35
• 3.3 断层滑动分布反演理论基础35-44
• 3.3.1 均匀弹性半空间三角位错模型37-39
• 3.3.2 滑动参数的正则化优化求解39-41
• 3.3.3 断层自动剖分方法的原理41-43
• 3.3.4 断层自动剖分方法的实现43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 DInSAR测量巴姆地震同震形变场及数据预处理45-54
• 4.1 巴姆地震及现有研究概述45-47
• 4.2 巴姆地震同震形变场测量47-50
• 4.3 地表形变数据的降采样50-53
• 4.3.1 形变场的四叉树降采样51-52
• 4.3.2 形变场的混合采样52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 基于断层自动剖分的巴姆地震震源参数反演实验54-68
• 5.1 断层几何参数反演实验54-55
• 5.2 断层自动剖分方法应用于模拟数据实验55-61
• 5.2.1 降采样方法对反演结果的影响测试实验56-58
• 5.2.2 不同断层类型的滑动分布反演测试实验58-61
• 5.3 巴姆地震的滑动分布反演61-67
• 5.3.1 基于断层均匀剖分反演断层滑动分布61-62
• 5.3.2 基于断层自动剖分反演断层滑动分布62-64
• 5.3.3 实验结果分析与评价64-67
• 5.4 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-77

【参考文献】

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本文编号：561324