融合升降轨InSAR和GPS数据估计南加州地表三维形变场

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• 论文作者：杨长江 ; 胡俊 ; 李志伟
• 年：2016
• 作者机构：中南大学;
• 论文关键词：MT-InSAR ; Sentinel 1 ; GPS观测量 ; 三维形变
• 会议召开时间：2016-10-15
• 会议录名称：2016中国地球科学联合学术年会论文集（三十一）——专题55：空间大地测量与地壳动力学、专题56：空间大地测量的全球变化研究、专题57：地震大地测量学
• 英文会议录名称：Proceedings of 2016 Annual Meeting of Chinese Geoscience Union(CGU)
• 语种：中文
• 分类号：P227;P228.4
• 学会代码：ZGDW
• 会议名称：2016中国地球科学联合学术年会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国地球物理学会、中国地震学会、全国岩石学与地球动力学研讨会组委会、中国地质学会构造地质学与地球动力学专业委员会、中国地质学会区域地质与成矿专业委员会
• 学会名称：中国地球物理学会
• 页数：1
• 文件大小：1109k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

地表三维形变场的提取有助于地质灾害机理的反演。传统的单轨InSAR形变测量结果只能反映真实的地表三维形变在雷达视线向(LOS)上的一维投影,难以满足地表形变监测的实际需求。理论上,在无任何先验信息情况下,重建地表真实的三维形变场(垂直向、东西向和南北向),至少需要三个不同方向的观测量。随着新一代SAR卫星(Sentinel 1、ALOS2等)的发射升空,利用多颗SAR卫星平台获取的多轨道数据,可以将InSAR一维形变测量拓展至三维,最终实现InSAR三维形变场估计。但是,考虑到InSAR观测量对南北方向形变不敏感的固有缺陷,如何克服该缺陷以及更高精度的估计地表三维形变成为国内外众多学者的研究热点。本文系统研究了多源异质InSAR(包括MT-InSAR、Offset_tracking等)观测量解算地表三维形变的函数模型,并深入分析融合多平台、多轨道和多时域InSAR观测量求解地表三维形变场的精度和局限性。本文研究将GPS提供的高精度的不同方向形变信息与不同LOS向InSAR观测量融合解算,改善InSAR地表三维形变结果的估计精度。本文以美国南加州地区作为研究区域,由于Offset-tracking技术的在方位向的形变监测精度较低,本文仅利用MTIn SAR技术(如TCPIn SAR技术)对2015-2016年Sentinel 1升、降轨数据分别进行处理得到升、降轨两个LOS向的年平均形变速率。其中,采用欧洲空间局的精确轨道数据对Sentinel 1数据进行轨道精化,地形相位的去除采用1弧秒的SRTM DEM(空间分辨率约为3030m),为抑制干涉图的相位噪声,距离向和方位向分别做10视和2视的多视处理,并采用改进的Non-Local滤波法对干涉图进行滤波,提高干涉图的质量。由于In SAR得到的形变观测量是形变相对值,本文依靠SCIGN网提供的与InSAR观测量同步的GPS台站将InSAR LOS向形变观测量进行绝对校正,得到真实的LOS向形变观测量。同时,本文采用普通Kriging法对GPS数据进行空间插值,将插值结果与校正后InSAR观测量进行融合解算,获得整个研究区域的高精度三维形变场。为验证分析融合不同向GPS形变观测量对于升、降轨InSAR观测量解算地表三维形变的精度影响,本文共分为3种方案解算。方案1:仅将GPS南北方向形变观测量参与三维形变融合估算;方案2:将GPS水平方向的形变观测量参与三维形变融合估算;方案3:将GPS垂直向和水平向形变观测量参与三维形变融合估算。最终利用未参与融合解算的GPS台站数据验证其三维形变估算精度。

引文