基于三轨法D-InSAR技术的地震形变研究

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基于三轨法D-InSAR技术的地震形变研究

摘要: 合成孔径雷达差分干涉测量（Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry,DInSAR）是近二十年来发展起来的极具潜力的遥感新技术，具有全天候、大范围、高精度监测地表形变的优点，是形变灾害监测领域的一种空间对地观测新技术。本文介绍了D-InSAR技术获取地表形变原理 ,并以ENVISAT卫星获取的巴姆地震数据为例,成功地获取了Bam地震的同震形变场。表明D-InSAR技术用于监测地震形变的巨大潜力和优势。

关键词: D-InSAR；三轨法；地震；形变

1 引言

合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)技术是近二十多年发展起来的极具潜力的一项微波遥感新技术，是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术与干涉测量技术结合的结晶，它利用传感器高度、雷达波长、波束视向及天线基线距之间的几何关系可以精确地测量出地图上每一点的三维位置和变化信息[1,2,3,4],使得人们从空间对全球地表进行长时间序列的监测成为可能，其中获取地表形变的InSAR技术又被称为合成孔径雷达差分干涉测量（Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry,DInSAR）。

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)，特别是合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)作为新兴的空间测量技术，由于具有全天时、全天候、覆盖广、高分辨率等优点，使得它在地表微小形变的监测中得到广泛的应用,能够反演地表厘米~毫米级精度的形变量[6]。

近年来地震、火山、滑坡和地面沉降等地质灾害频繁发生，特别是地震灾害严重地威胁着人类的生存和经济社会的发展,自1993年Massonnet等人利用 ERSI/2的SAR数据获取了1992年Landers地震 (M=7.2)的形变场，并将DInSAR的测量结果与其它测量数据以及弹性形变模型进行比较，结果相当吻合，研究成果发表在《Nature》上[6]，引起了国际地震界的震惊，DInSAR技术在探测地震形变方面的能力才被大家所认识，DInSAR技术从此发展成为一种探测地震地表形变的新技术。

2 三轨法D-InSAR提取地震形变原理

合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)是利用同一地区两幅干涉图像，其中一幅是地震形变前的干涉图，另一幅为地震后的干涉图，通过差分处理(除去地球曲面和地形起伏的影响)来获得地表形变信息的测量技术[5]。常规的DInSAR技术分为二轨法、三轨法、四轨法等，其中三轨法D-InSAR基本原理是利用三幅SAR影像生成两幅干涉图。如图1是三轨法D-InSAR测量几何示意图。其中S1、S2是地震前SAR系统两次对同一地区成像的位置，所获得的干涉相位中仅