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测绘学报 2021年第9期50卷 1222-1239页

作者：刘计洪胡俊李志伟朱建军中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

三维同震地表形变场对于地震形变特征解译和断层滑动分布反演具有重要意义。本文基于地表应力应变模型(SM)和方差分量估计(VCE)的InSAR三维地表形变监测方法(SM-VCE),通过顾及一定窗口范围内不同像素点三维形变之间的力学关系(SM)建立... 详细信息

三维同震地表形变场对于地震形变特征解译和断层滑动分布反演具有重要意义。本文基于地表应力应变模型(SM)和方差分量估计(VCE)的InSAR三维地表形变监测方法(SM-VCE),通过顾及一定窗口范围内不同像素点三维形变之间的力学关系(SM)建立函数模型,显著增加了多余观测个数,进而可利用VCE实现不同类InSAR观测值之间的精确定权。相比于传统的单点解算方法,基于窗口的SM-VCE方法可显著提高三维地表形变的估计精度。在原始SM-VCE方法中,求解不同目标点的三维形变时,窗口大小是固定不变的,并且窗口内的InSAR观测值被认为是等精度的。对于同震形变场而言,InSAR技术在地震破裂带附近往往难以获得有效的形变监测结果,使得固定窗口大小的SM-VCE方法无法获取完整的三维同震地表形变。即使在断层附近有InSAR观测值的情况下,窗口内往往会包含断层两侧的异质InSAR观测值,使得原始SM-VCE方法难以得到可靠的近场三维形变。同时,InSAR观测值极易受到失相干等噪声影响,窗口内不同像素点的形变测量值精度往往各不相同,因此,忽略窗口内InSAR观测值精度差异的做法将会降低三维地表形变精度。鉴于此,本文在SM-VCE方法的框架下,提出一种顾及断裂线及自适应变化搜索窗口的观测值选取策略,进而基于邻近的InSAR有效观测值重建地震破裂带附近的三维地表形变场;引入迭代加权最小二乘方法实现窗口内同一类InSAR观测值内部的自适应定权,有效降低了误差较大的观测值对三维地表形变精度的影响。模拟试验和基于升降轨哨兵数据的2019年Ridgecrest地震研究表明,相对于原始SM-VCE方法,本文提出的窗口优化SM-VCE方法获取的三维同震地表形变场更加精确、完整。

关键词：干涉合成孔径雷达三维地表形变 SM-VCE 窗口优化迭代加权最小二乘方法

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多视线向D-InSAR三维地表形变解算中GPS约束定权

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测绘通报 2018年第8期 6-10页

作者：王志伟刘国林陶秋香于胜文王珂周传义山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590

提出了一种基于GPS约束的多视线向三维地表形变解算定权的方法。该方法以同期高精度GPS形变观测量对多视线向D-In SAR形变观测量进行精度评价,顾及轨道、地形和噪声等系统误差对多视线向D-In SAR形变量影响的特点,通过建立跟像元位置和... 详细信息

提出了一种基于GPS约束的多视线向三维地表形变解算定权的方法。该方法以同期高精度GPS形变观测量对多视线向D-In SAR形变观测量进行精度评价,顾及轨道、地形和噪声等系统误差对多视线向D-In SAR形变量影响的特点,通过建立跟像元位置和高程有关的联合拟合模型,实现逐像元精度评价,完成多视线向D-In SAR三维地表形变解算模型中定权。本文以2009年意大利拉奎拉地区地震为研究区,对该定权方法的可行性和精度进行了验证。结果表明,本文提出的GPS约束定权的多视线向D-In SAR三维形变解算方法可以获取可靠的解算结果。

关键词：多视线向D-InSAR 权阵三维地表形变拉奎拉地震

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融合InSAR和GNSS的三维形变监测:利用方差分量估计的改进SISTEM方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2021年第10期46卷 1598-1608页

作者：汪友军胡俊刘计洪孙倩中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074 湖南师范大学地理科学学院湖南长沙410081

利用干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术可以获取空间连续的地表形变监测结果,但仅能得到真实三维形变在雷达视线方向上的一维投影,降低了地表形变解译的可靠性。全球导航卫星系统(global navigati... 详细信息

利用干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术可以获取空间连续的地表形变监测结果,但仅能得到真实三维形变在雷达视线方向上的一维投影,降低了地表形变解译的可靠性。全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)可提供高精度的三维形变结果,但其空间分辨率较低。因此可通过融合InSAR和GNSS来实现高精度高空间分辨率的三维地表形变监测。提出利用方差分量估计(variance component estimation, VCE)方法对经典的联合大地和卫星同步形变测量值的应变张量估计(simultaneous and integrated strain tensor estimation from geodetic and satellite deformation measurements,SISTEM)方法进行改进,发挥SISTEM方法可以考虑相邻点地表形变的空间相关性的优势,优化了函数模型中InSAR和GNSS观测的构成比例,引入VCE方法精确估计了各类观测值的后验方差,进而实现了高精度的三维地表形变测量。首先通过设计模拟实验对所提方法进行了验证,然后将该方法应用于2007年夏威夷基拉韦厄火山喷发案例中。相较于SISTEM方法,该方法在东西、南北、垂直向解算的形变精度均有大幅提升。

关键词：干涉合成孔径雷达全球导航卫星系统(GNSS) 应力应变模型方差分量估计三维地表形变

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地震破裂模型约束的中国阿里地震三维形变场

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武汉大学学报（信息科学版） 2018年第9期43卷 1369-1375页

作者：温扬茂冯怡婷武汉大学测绘学院湖北武汉430079 地球空间信息技术协同创新中心湖北武汉430079 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室湖北武汉430079

利用环境卫星（Environmental Satellite,Envisat）的升、降轨数据在地震破裂模型约束下获取2007年阿里地震的高质量同震地表三维形变场。首先,对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像进行差分干涉处理,得到地震造成的视... 详细信息

利用环境卫星（Environmental Satellite,Envisat）的升、降轨数据在地震破裂模型约束下获取2007年阿里地震的高质量同震地表三维形变场。首先,对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像进行差分干涉处理,得到地震造成的视线向同震地表形变场;然后,以地震破裂模型为约束条件,采用赫尔默特方差分量估计法来解算阿里地震的高质量地表三维同震形变场。结果表明,震中区域最大下沉达约4.7cm,东西向位移较小,南北向呈挤压趋势。总体上,三维形变的特征表明阿里地震是一个以正倾滑为主兼少量右旋走滑运动的地震事件。

关键词：阿里地震 InSAR 地震破裂模型三维地表形变方差分量估计

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基于InSAR技术的贵州百里杜鹃矿区地表形变监测与分析

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作者：涂文丽重庆交通大学

学位级别：硕士

矿产资源开采活动在不同程度上改变了原有的地质环境,从而引发地表沉降和塌陷等地质灾害,因此矿区沉降监测十分必要。传统的监测方法是针对点的沉降监测,如设置固定监测站点、周期性移动站点观测等,基于站点的监测缺乏对区域沉降的全面... 详细信息

矿产资源开采活动在不同程度上改变了原有的地质环境,从而引发地表沉降和塌陷等地质灾害,因此矿区沉降监测十分必要。传统的监测方法是针对点的沉降监测,如设置固定监测站点、周期性移动站点观测等,基于站点的监测缺乏对区域沉降的全面掌控,而且费时、费力且易受天气影响。合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)是一种新兴的地表形变监测技术,具有全天时、全天候监测大面积地表形变的特点,同时监测精度能达到毫米级,满足工程应用需要。为此,本文以贵州百里杜鹃矿区为研究对象,选择C波段Sentinel-1A数据,利用SBAS-InSAR技术解算矿区雷达视线(LOS)向地表形变;此外,矿区地表覆盖和地形复杂,为此开展结合升/降轨影像解算矿区垂直向和东西向的形变,分析矿区在两个方向上的形变量及形变走向,从而解算更精确的地表形变。文章主要研究成果及结论如下:(1)矿区地表形变解算与沉降原因分析。选择矿区2017年至2020年Sentinel-1A升轨数据,利用SBAS-InSAR技术解算LOS向地表形变。从升轨年均地表形变速率图中圈定三处明显的地表沉降隐患区,对沉降隐患区作横纵剖面线,从矿区地表移动变形规律、矿区开采资料和现场实地调查情况三个方面入手,对各时间段矿区在形变范围及形变速率方面的差异进行分析。(2)结合升/降轨影像的矿区地表形变解算和差异分析。首先解算降轨LOS向地表形变,根据升/降轨地表形变结果反演平均速率标准差,结果表明SBAS-InSAR技术提取地表形变结果具有较好的稳定性。对比升/降轨地表形变结果,发现在形变速率、形变位置等方面存在一定的差异,经分析是由于升/降轨影像的飞行方向及矿区的地理条件等原因造成。(3)基于升/降轨影像的矿区三维地表形变解算与分析。以贵州百里杜鹃矿区为例,基于升/降轨影像解算矿区垂直向和东西向的形变场。根据垂直向和东西向的形变结果,在矿区范围内圈定三处地表沉降隐患区,结合形变运动规律对沉降隐患区的形变量和形变范围进行了分析,发现随着矿区的持续开采,沉降会对附近居民的生产生活造成影响。综上,本文利用SBAS-InSAR技术对百里杜鹃矿区升降轨数据进行地表形变监测,在此基础上进一步解算矿区的三维地表形变。文章形成的技术思路和成果对矿区地质环境防治提供强有力的技术和数据支撑,具有重要的工程参考价值。

关键词：时序InSAR 矿区形变监测三维地表形变

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多源异构SAR数据的三维同震形变场解算模型研究

多源异构SAR数据的三维同震形变场解算模型研究

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作者：田语堂防灾科技学院

学位级别：硕士

将多平台、多轨道和多时域InSAR一维同震形变场通过建立函数模型进行联合解算,获取高精度同震三维地表形变。简单的单一轨道进行InSAR地表形变监测结果仅能较为粗略的表现在视线向地表形变,不能真实地反映出三维地表在各方向上的形变,... 详细信息

将多平台、多轨道和多时域InSAR一维同震形变场通过建立函数模型进行联合解算,获取高精度同震三维地表形变。简单的单一轨道进行InSAR地表形变监测结果仅能较为粗略的表现在视线向地表形变,不能真实地反映出三维地表在各方向上的形变,对于地质灾害造成的形变结果容易造成误判,因此在灾害研究与防治时依然不够精准。不同SAR卫星平台、不同的卫星轨道和不同成像时间及不同处理技术等因素影响测量精度差异和误差,本文利用多源异构SAR数据,通过对形变场进行预处理（包括失相干重构、重采样和归一化处理）和建立解算方程组,使用方差分量估计和抗差最小二乘迭代定权,确定观测值权值,并去除观测值误差,从而获得稳定的函数模型,然后求解出三维形变值,最终获得精度较高的真实三维地表形变,为地质灾害研究提供较为准确的三维形变测量值。论文主要创新点:（1）标准化多源SAR形变场处理流程。对多源异构SAR数据的特点进行了研究,针对不同的形变场数据进行的降采样和归一化处理,提出了基于抗差估计的三维同震场处理方法与处理流程。（2）提出了基于抗差估计的方差分量解算模型。针对观测量中不可避免存在的粗差问题,提出了多源异构SAR数据获取三维同震地表形变的改进函数模型,减弱了粗差对函数模型的影响,获得了更为精确的地表形变值。

关键词：合成孔径雷达多源数据三维地表形变抗差估计

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