[发明专利]一种基于单轨InSAR观测的三维地壳形变转换方法

权利要求书

1.一种基于单轨InSAR观测的三维地壳形变转换方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、基于弹性位错模型，利用单轨InSAR视线向一维数据和初步或简化的断层几何参数反演断层滑动分布；然后正演得到地表空间连续的三维形变方向；

2)、以步骤1)所得的三维形变方向为约束，将InSAR视线向一维形变数据转换为N、E、U三维数据，进而得到地壳形变三维形变场。

2.如权利要求1所述的基于单轨InSAR观测的三维地壳形变转换方法，其特征在于：所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)、确定断层初步的几何参数：根据震源机制解得到；

12)、反演得到断层面滑动分布；

13)、地表三维形变方向参数估计。

3.如权利要求2所述的基于单轨InSAR观测的三维地壳形变转换方法，其特征在于：所述的步骤12)具体如下所述：

根据弹性均匀、各向同性、半无限空间位错理论和步骤11)得到的断层几何参数，将位错模型反演转化为视线向观测一维数据与断裂滑动分布的线性反演问题，即：

式(1)中，y_i(i＝1,...,n)为n个InSAR采样点视线向向形变观测数据；为m个离散的子断层沿走向和倾向上的滑移分量；G为格林函数；ε_i为InSAR视线向观测误差；

首先，根据已知的最大滑移量s_max和断层滑动性质先验信息，采用不等式约束来控制断层滑移的大小和方向，使之始终保持在一定范围和一定方向内变动：

式(2)中，为最大、最小滑动角；

其次：将整个断层面离散为许多子断层，并且认为每一个子块内的位错是均匀的，但不同的子块滑动大小和方向不同，地表上任一点的位移是各个子块单元位错造成的位移的叠加；采用拉普拉斯算子约束断层面上的滑动在空间分布上的平滑程度，见式(3)：

联合式(1)、(2)、(3)，建立断层表面上的滑动量与同震地表形变之间的反演模型为：

式(4)中，τ为平滑因子，H为平滑算子；

根据约束最小二乘便可反演得到断层面滑动参数s。

4.如权利要求3所述的基于单轨InSAR观测的三维地壳形变转换方法，其特征在于：所述的步骤13)具体如下所述：根据得到的断层滑动参数，由位错模型按式(6)正演地表三维形变值d_N,d_E,d_U，进而根据式(7)计算断层上方地表空间连续的三维形变方向参数cosα，cosβ，cosγ：

式中，α,β,γ是空间形变向量分别与N、E、U三轴的夹角，用三个夹角余弦cosα，cosβ，cosγ表示三维形变方向参数。

5.如权利要求1至4任一所述的基于单轨InSAR观测的三维地壳形变转换方法，其特征在于：所述的步骤2)具体如下所述：

21)、构建InSAR视线向一维观测与N、E、U三维形变之间的几何模型；

根据InSAR的成像特点，其形变观测结果是N、E、U三个方向的形变在雷达视线方向上的投影叠加，α为雷达飞行坐标方位角为，θ为雷达侧视角，这些参数由SAR影像头文件获取；

根据各向空间几何位置关系，列出InSAR视线向形变与N、E、U三维形变之间的转换关系式，即：

式(8)中，d_N、d_E、d_U为地面上任一点N、E、U向三维形变分量大小。d_LOS，ε_LOS分别代表InSAR视线向一维形变量和观测误差；

22)、得到转换后的三维形变分量d_N、d_E、d_U：

根据InSAR成像几何关系，三维形变分量d_N、d_E、d_U由地表三维空间总向量S表示为：

式中，

将式(8)和式(9)联立得：

由式(10)求得S为：

因此，根据InSAR一维观测值d_LOS和获取的地表三维形变方向参数cosα，cosβ，cosγ，结合式(9)和(11)即得到转换后的三维形变分量d_N、d_E、d_U。