基于光学影像匹配技术的地震形变场提取研究.pdfVIP

第 4期 矿 山 测 量 NO．4 2012年 8月 MINE SURVEYING Aug．2012 doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2012．04．008 基于光学影像 匹配技术的地震形变场提取研究木 王颖洁 ，周玉杉 (中南大学 测绘与国土信息工程 系，湖南 长沙 410003) 摘要 ：文中对光学影像偏移量跟踪技术进行 了研究。采用 1999年 美国赫克托矿 Mw7．1级地震 的震 前、震后 SPOT2和 SPOT4影像组成的数据对 ，用频率域相位相关技术和傅里叶偏移理论求取光学影 像对应像素之间的偏移量 。在去除了地形误差、系统误差和卫星平 台姿态变化等误差之后 ，实现 了 精度达分米级的正射校正和配准 ，得到 了 1999年美国赫克托矿 Mw7．1级地震地表水平方 向形变 场。结果揭示的地表断裂带位置清晰，断层的特征与野外调查的测量结果十分吻合 ，显示了光学影 像 匹配技术在监测地表形变方面的 巨大应用价值 。 关键词 ：光学影像 匹配；相位相关技术；地震形变；傅立叶变换 中图分类号 ：P228 文献标识码 ：B 文章编号 ：1001—358X(2012)04—0020—05 传统地面监测方法包括用于水平形变测量的三 表形变情况。但该技术也有一些亟待解决 的问题 。 角 、三边测量和用于垂直形变测量的水准和三角高 一 方面 ，其受时间去相干影响严重 。另一方面 ，目 程测量 。尽管该方法可 以达到较高 的精度 ¨，但 由 前的相位解缠算法仍然存在许 多问题 ，对其得到准 于地震发生后环境 比较恶劣，效率很低 ，而且难 以保 确的地表形变 图有很大影响 。此外 ，D—InSAR技 证人身安全 ，实施起来很困难 。GPS(GlobalPosition 术只能监测一个方 向上的地表形变 ，即雷达视线方 System，GPS)是 20世纪 80年代发展起来 的全球定 向，对于地震形变的应用来说 ，仅仅靠单一雷达视线 位系统技术 ，具有高精度 、高效率 、操作简便等优点 ， 方 向上的形变信息，很难获得全面的同震形变信息 因此被广泛地应用于地球动态监测 、地壳形变监测 和详细的地表破裂情况 ，对灾情 的判断和地震反演 等领域…。由于功能齐全、使用方便 ，这种新型的大 工作 ，都是很大的缺失 。 地测量技术被广泛地应用 于地震 、火山等各种 自然 光学影像匹配技术中不受时 间去相干影 响 ，也 灾害的监测 中。因 GPS技术是一种基于点的形变监 不受最大形变梯度限制 ，能获得有效的形变值 ；而 测手段 ，空间分辨率较低 ，对于地震这种大区域 的形 且灰度匹配技术不采用相位信息 ，无需进行相位解 变场监测 ，故不可避免地将受这些 因素的限制。 缠。此外影像 匹配技术 能获得两个方 向的形变。 D—InSAR(DifferentialInSAR，D—InSAR)技术 2000年 ，Puymbroeck和 Michel等人 率先采用光学 借助同一地区两次或多次成像视角相似 的回波信号 影像匹配技术测量地震形变 ，并对其 间各种误差源 携带的相位信息 ，根据相位与雷达天线到 目标点距 进行 了比较全面 的分析 。随后 ，Michel、Dominguez等 离之间的