基于光学影像匹配技术的地震形变场提取研究.pdf

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1、第4期矿山测量NO．42012年8月MINESURVEYINGAug．2012doi：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

2、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

3、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

4、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

5、分析。随后，Michel、Dominguez等离之间的关系，提取地表形变信息，精度可达厘米级人分别采用该技术对2003年巴姆地震、1999年台甚至毫米级。目前，D—InSAR在形变领域应用很湾集集地震和1999土耳其地震。。进行地表形变广泛，包括地面沉降、地震形变和冰川运动等等。相监测，均取得了满意的结果。比基于点的GPS技术，D—InSAR技术是一种基于面本文重点对光学影像匹配技术的数据处理流程的形变监测方法，能够全面反映地震发生区域的地进行了研究，针对已有的处理流程存在的种种不足，基金项目：(1)湖南省科技厅重大专项2008FJ1006《湖南省极端采用一种根据外部DEM自动生成

6、高精度控制点的气象灾害预警评估技术体系研究与示范》；(2)湖南省商校创新平台正射纠正技术，通过处理一对SPOT光学影像，提取开放基金项目09K006极化干涉SAR地形高程测量关键技术研究．1999年10月16日美国加利福尼亚州的赫克托矿区2010～20l2；(3)湖南省高校创新平台开放基金项目09K005DInSAR可检测的最大和最小地表形变梯度的函数模型研究．2010～2012：域的Mw7．1级大地震的形变场。(4)2011年国家大学生创新训练立项项目ALl1495《我国西部冰川的变化和运动监测》，2011—2012。1方法介绍20第4期王颖洁等：基于光学影像匹配技术的地震形变场

7、提取研究1．1光学影像匹配简介形变。光学影像匹配技术主要包括正射校正和匹配相1．2．1控制点选取关两个部分。本文介绍的影像匹配技术主要针对原在上述一、二步骤的配准过程中均涉及到同名始影像，即没有经过地理编码的影像。地理编码主点的选取以及将同名点优化为控制点的过程，同名要分为考虑地形和不考虑地形两类。不考虑地形的点的选取通常有人工选点和自动选点两种方法。本地理编码就是通常所说的几何纠正，意谓使用几何文我们采用人工选点的方法即通过目视的方法在的方法来将影像转换或校正到给定