劉 斌

（中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080）

（作者電子信箱，劉斌：lbin0226＠163．com）

目前，InSAR已成為監(jiān)測(cè)地震同震、震后以及震間斷層滑動(dòng)的重要手段之一，但由于In－SAR數(shù)據(jù)處理過(guò)程中存在多種誤差的累積使得測(cè)量精度受到影響。本文從InSAR形變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手，系統(tǒng)分析各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的誤差貢獻(xiàn)，探討InSAR誤差干擾項(xiàng)的消除方法。在此基礎(chǔ)上，研究了利用DEM校正InSAR大氣垂直分層延遲相位的方法，進(jìn)而將這種方法應(yīng)用于2008年當(dāng)雄地震同震和震后形變觀測(cè)；推導(dǎo)了系統(tǒng)和隨機(jī)2種觀測(cè)誤差在三維形變場(chǎng)解算模型中的傳播規(guī)律，進(jìn)而研究了地震三維形變場(chǎng)最優(yōu)解算模型。本文的研究取得了如下主要研究成果：

（1）系統(tǒng)總結(jié)了InSAR形變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)的主要誤差項(xiàng)：配準(zhǔn)誤差、干涉圖相位噪聲、DEM誤差相位、基線估計(jì)殘差相位以及相位解纏誤差等。綜合運(yùn)用理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬和實(shí)例數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法，深入分析了這些誤差干擾項(xiàng)對(duì)InSAR形變信號(hào)提取的影響特征，并給出了相應(yīng)的誤差校正策略。另外，根據(jù)誤差傳播定律，分析了InSAR大氣附加相位對(duì)形變信號(hào)的影響程度。分析表明：InSAR基線估計(jì)殘余相位和大氣延遲相位是影響InSAR觀測(cè)準(zhǔn)確度的主要因素。

（2）深入研究了InSAR大氣附加相位的空間變化特征，在此基礎(chǔ)上將InSAR大氣延遲相位重新劃分為：空間平均分量，與高程相關(guān)分量，以及大氣湍流混合分量。引入變異函數(shù)理論，推導(dǎo)出了InSAR大氣延遲相位的變異函數(shù)組成結(jié)構(gòu)，并分析得到了重新分類后大氣延遲相位各分量的空間變異特征。通過(guò)分析DEM和InSAR大氣延遲相位各分量的實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)曲線變化特征，提出了基于地形數(shù)據(jù)的InSAR大氣垂直分層延遲相位校正流程。為了構(gòu)建基于DEM的最優(yōu)大氣校正模型，本文進(jìn)一步給出了3種方法確定相位／地形最優(yōu)函數(shù)關(guān)系，同時(shí)評(píng)價(jià)了這3種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

（3）利用MERIS反演的PWV研究了2008當(dāng)雄地震震中區(qū)域的InSAR大氣延遲相位變化特征，結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)的水汽在大尺度上的時(shí)空變化微弱；而MERIS水汽產(chǎn)品不能反映小尺度的水汽變化。因此，本文選擇采用DEM校正InSAR同震形變干涉圖，根據(jù)校正后的干涉圖，本文發(fā)現(xiàn)：當(dāng)雄地震除了同震階段產(chǎn)生的構(gòu)造形變外，地震還導(dǎo)致沿啰朗曲河谷出現(xiàn)了地裂縫、地震滑坡、崩塌等非構(gòu)造震害現(xiàn)象。通過(guò)引入地形校正大氣策略（TCAD），提出了SBAS－TCAD InSAR時(shí)序分析算法，有效解決了InSAR時(shí)序解纏圖中存在大氣垂直分層殘余延遲相位的問(wèn)題。進(jìn)而利用該算法分析了發(fā)震斷層的震后形變演變過(guò)程：在震后最初10個(gè)月，發(fā)震斷層上盤的形變變化呈現(xiàn)出隨時(shí)間按照對(duì)數(shù)衰減的特征；而發(fā)震斷層下盤的震后形變過(guò)程在震后最初6個(gè)月內(nèi)呈現(xiàn)隨時(shí)間指數(shù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而后4個(gè)月內(nèi)表現(xiàn)為對(duì)數(shù)衰減特征。最后，在同震和震后階段的發(fā)震斷層形變結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，利用Okada模型反演得到了發(fā)震斷層的同震滑動(dòng)分布情況。

（4）系統(tǒng)分析了方位向形變測(cè)量技術(shù)Offset－Tracking和 MAI兩種方法的精度影響因素，并根據(jù)這些因素對(duì)方位向形變監(jiān)測(cè)的影響特征，分別給出了Offset－Tracking和MAI方法監(jiān)測(cè)方位向形變的處理流程?？偨Y(jié)了目前解算地震三維同震形變場(chǎng)的幾類主要構(gòu)建模型，并評(píng)價(jià)了這幾類模型的解算穩(wěn)健性問(wèn)題。根據(jù)誤差傳播定律，推導(dǎo)出了不同類別的觀測(cè)誤差（偶然誤差和系統(tǒng)誤差）在三維重建模型中的傳播規(guī)律。分別以Bam地震、Hector mine地震和改則地震為例，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)類型和質(zhì)量的不同，針對(duì)這幾次典型地震，分別給出了其三維同震形變場(chǎng)解算的最優(yōu)模型。