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九寨沟地震RADARSAT-2卫星InSAR数据提取形变场及灾害信息
作 者:   发表时间:2017-8-11 20:32:26
    2017年08月08日21时19分46秒在四川阿坝州九寨沟县(103.82E,33.2N)发生7.0级地震,震中距九寨沟县39公里、距松潘县66公里、距舟曲县83公里、距文县85公里、距若尔盖县90公里、距陇南市105公里、距成都市285公里。截至2017年8月10日22时,地震已致20人死亡,493人受伤。
    地震发生后一小时,环球星云遥感科技有限公司和中国科学院遥感与数字地球研究所数据服务部启动应急响应机制,查询震区RADARSAT-2卫星数据存档情况,提交紧急编程计划,于8月10日晚在德清遥感卫星地面接收站成功获取了灾后第一组同震重轨干涉SAR影像对,影像时间分别为2017年4月12日、5月30日(震前)和8月10日(震后)。影像数据为Extra Fine超宽精细模式,分辨率为5m,幅宽为125km*125km,该数据幅宽广,有利于大范围的地表形变监测,同时兼具高分辨率的特点,对形变细节的表征具有优势。
    数据获取后,环球星云联合中国科学院遥感与数字地球研究所邵芸研究员团队、中国地质大学(北京)彭军还教授团队、中国地质环境监测院徐素宁教授团队、中国地震局地壳应力研究所张景发研究员团队,各方齐心协力,迅速投入灾区雷达遥感数据处理、解译和分析。取得的初步监测结果图件已经提供给地震现场指挥部,供专家参考。数据覆盖范围如图所示:


影像覆盖范围示意图

    1. 地震地质背景资料
    此次地震震中位于岷江断裂、塔藏断裂和虎牙断裂附近。岷江断裂是西倾的全新世逆断裂,塔藏断裂和虎牙断裂是全新世断裂。发震构造推测为塔藏断裂南侧分支和虎牙断裂北段,初步推断此地震为一次走滑型为主事件。另外据构造应力场分析结果,区域构造应力场水平最大主应力优势分布方位为近东西向。该地区历史震源机制解以走滑型和逆冲型为主,逆冲型地震主要分布在震中以南的龙门山断裂附近。综合断层面解反演的区域压应力轴为北东东—南西西向。
    2. 雷达干涉(InSAR)处理
    本次监测源数据采用高分辨率大幅宽,尽管相隔时间较久(72天),但在高植被覆盖率条件下,除震中区域相干性较差,其他区域保持高的相干性,体现了高分辨率数据在InSAR应用中的优势。
利用RADARSAT-2震前震后(5月30日和8月10日)的数据,基于合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术,计算此次地震的同震形变场,结果如图:


九寨沟InSAR监测提取地震形变场


九寨沟InSAR监测提取地震形变场

    从监测结果可以看出,断层东侧失相干比较严重,西侧约有5个干涉条纹(如图黑框所示),最外侧条纹距离中国地震台网中心确定的震中心约为36.64km,从而可以大致推断出此次地震形变场的范围。监测得到的同震形变场进一步可用于震源参数反演等后续研究。
    3. 地震前后变化检测
    (1)滑坡引起的道路损毁
    此次地震造成了多处山体滑坡,导致震区道路多处损毁,影响地震应急救援的效率。上图展示了震区一处滑坡造成了道路损毁的图像变化,从震前震后的图像对比可以很明显的看出,震前图像上的道路明显,具有连续性;震后道路由于受到山体滑坡的影响,造成道路中断,暗色调原有的道路被碎石覆盖,散射特性发生了变化。

震前(20170530)                震后(20170810)

    (2)滑坡引起的湖泊边缘决口
    地震发生后,九寨沟景区内部分景点损毁,其中的火花海、诺日朗瀑布等景点损坏严重,几乎“消失”。据10日进入九寨沟景区内的工作人员所拍摄的视频显示,景区内的火花海、诺日朗瀑布等景点损毁严重。火花海水位整体下降,已经见底,湖边发生小面积滑坡,也裸露出了黄土。从地震前后的RADARSAT-2图像对比可以看出,火花海湖面原有的暗色调水体在震后消失,湖水消失见底。


震前(20170530)                震后(20170810)

    九寨沟地震灾害首批InSAR数据的获取,充分体现了RADARSAT-2超宽精细这一新的数据模式在灾害监测中的优势,既能够获取大范围的同震形变场,又能够反应局部建筑物、道路等地物的精细变化。
    自2016年底,环球星云启动RADARSAT-2卫星XF模式数据(5米分辨率,125*125公里幅宽)全国大范围系统性采集工程,重点区域实现每个月覆盖一次,普通区域每2-3个月覆盖一次,可为灾害应急、地表形变监测、土地利用变化监测、农业监测等应用持续提供时间序列的大量存档数据。
    SAR卫星由于其特殊的成像机理及应用特点,在应急灾害监测方面发挥着不可替代的重要作用。环球星云决定将本次地震灾区InSAR监测时间序列数据集面向所有高校和科研院所免费提供,以期对我国雷达遥感灾害应急应用水平的提高做出贡献!


RADARSAT-2超宽精细模式(5m)全国覆盖情况

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