基于光学影像匹配技术的地震形变监测研究.pdf

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1、第1期矿山测量NO．12016年2月MINESURVEYINGFeb．20l6doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2016．01．023基于光学影像匹配技术的地震形变监测研究陈志阳，杨振忠，周思晗(中南大学，长沙410083)摘要：针对传统的水准和GPS地震形变监测空间分辨率低、InSAR地震监测易受失相关影响的问题，开展了基于Landsat8光学影像匹配的地震地表形变监测理论与方法研究，提出了一种监测地震形变的新方法。以巴基斯坦发生的7．7级地震为例：采用两幅遥感影像进行精确的配准和正射校正；利用相关

2、技术找出两幅影像的同名点；在同名点处获得对应像素在方位向和距离向的偏移量，去除系统偏移量后，准确获得了巴基斯坦地震的地表形变量；证明在地震变形监测过程中光学影像匹配技术具有巨大的应用潜力和前景。关键词：地震形变；光学影像匹配技术；正射校正中图分类号：P23文献标识码：B文章编号：1001—358X(2016)01—0077—03地震主要是由于地下深处地球内部介质破裂、变的新方法。将处理条带误差的方法用到了巴基斯错动把长期积累起来的能量迅速释放出来，以地震坦地震形变监测的实验当中，并且得到了更高质量波的形式发散并使地表产生剧烈

3、震动的现象。对同的形变数据。震、震间、震前和震后的形变监测是深刻认识地震发1光学影像匹配技术原理生周期乃至地震研究的重要内容。其中，对同震形变的监测是获取同震位移、滑动量、断层走向等信息1．1光学影像匹配地表形变监测原理简介的重要手段，也是深刻认识地震发生周期乃至地震对同一区域在两个不同的时刻分别拍摄(拍摄研究的重要内容。同时，可以帮助了解地震灾情，确角度差异不大)两次影像，同一个目标点在像元坐标定地壳形变模型和认识地震成因。因此，对地震形系下的位置存在偏移，这个偏移称为偏移量，其包括变监测方法的研究是十分必要的。以下几个部

4、分：现有的地震形变监测技术，主要包括GPS和In-(1)固有偏移量由拍摄位置不同引起(全局SAR。国外从20世纪80年代GPS技术开始用GPS的)；进行变形监测⋯。卫星导航定位系统具有高精度、(2)几何畸变偏移量拍摄角度差异引起(局部高效率、操作简便等优点，因此很快就被用于监测地的)；球板块运动状态和地壳形变，在测绘领域得到快速(3)目标点位移偏移量由于目标点在两次拍摄运用。但是GPS技术在监测过程中也有一些比较明时间内出现位置移动引起；显的弊端，其空间分辨率较低，在地震这类大区域的(4)其他因素偏移量。形变场监测中会受到很

5、大的约束。D—InSAR技术，若不考虑其他因素偏移量，且固有偏移量和几可以监测地球表面厘米级甚至毫米级的形变，应何畸变偏移量得到补偿，则可以通过计算目标点在用领域相当广泛。但是D—InSAR只能获取雷达视像元坐标系下的偏移来推算地面形变。线向即距离向的地表形变，不能全面的获取地震三1．2光学影像匹配地表形变监测方法流程维形变的详细数据，同时它受时空去相干影响较大，卫星数据处理流程：选取震前影像作为主影像，相位解缠算法也有一些问题。选震后影像为从影像，将主从影像导入ENVI软件并针对传统的水准和GPS地震形变监测空间分辨生成a

6、nc文件j，并将生成数据导人，另存为ENVI率低、InSAR地震监测受失相关影响的问题，本文标准格式，利用DEM数据并输入主影像的太阳高度开展了基于Landsat8光学影像影像匹配的地震地表角]，生成ShadedRelief影像，在影像上分别选取同形变监测理论与方法研究，提出了一种检测地震形名点并转化为GCP并对这些点进行优化处理，然后77第1期矿山测量2016年2月对主影像进行正射校正，进行上述重复操作对从影F2(，)=F1(，)木exp(一7r(0+vy0))像正射校正，对正射校正后的主从影像进行匹配，变这里，1，v代表

7、行列的频率变化。定义两幅图像形计算之后即可得到东西向，南北向以及SNR三个的互能量谱如下：设G(u，)是(，Y)和(，Y)的形变数据，对其条带误差等处理过之后即为影像匹互能量谱，则有配后的形变结果。F1(“，)F2(M，)(，'、J丌Landsat8卫星数据全色波段快速处理流程：选取震前影像作为主影像，选震后影像为从影像，在影：exp(丌(0+vy0))像上分别选取同名点并对从影像进行重采样，对处式中：代表复数共轭相乘。对上式进行傅里叶逆理过的主从影像进行匹配，变形计算之后即可得到变换，将得到一个冲击函数，该函数在其他位置都

8、为东西向，南北向以及SNR三个形变数据，对其条带误零，只有在平移位置处不为零，这个位置即两者的相差等处理过之后即为影像匹配后的形变结果。对偏移。考虑到相位相关法在噪声敏感性和计算复(1)控制点选取杂度方面的综合优势，选用这种方法计算两幅影像同名点选取至少15个点才能达到精度要求，有的偏移量