哨兵-1A与DInSAR技术监测尼泊尔地震前后地表形变

        2015年4月25号,尼泊尔发生里氏7.8级地震,超过5000人伤亡和几百万人受到影响。大量的卫星影像支持地震救援。地理学家利用卫星影像量测地震对陆地的影响。

      Sentinel-1A是欧洲委员会发起的哥白尼环境监测计划中的第一颗卫星。可获取全天候的数据,白天或晚上的SAR图像,非常适合于对各种类型的地质灾害影响进行监测和评估。卫星计划在全球范围内进行地质构造和火山的系统监测。Sentinel-1A SW宽幅影像幅度达到250公里,12天就能重复覆盖一次相同区域,这为干涉测量技术进行大范围的地表形变监测提供了良好的数据源。一景数据就能完全覆盖震前的区域,对所有的哥白尼的科学家实行持续开放、免费的数据政策。Sentinel-1A数据和其他的哥白尼监测计划由ESA来协调,用于哥白尼灾害应急管理服务(EMS),可支持应急工作的各个阶段。

      下图为2015年4月30号基于Sentinel-1A(哨兵)数据量测震区形变结果,震区靠近印度和欧亚板块边界,蓝色区域表示朝卫星方向位移大于0.8米的区域,在垂直方向的抬升能达到1米,黄色代表沉降,在地震时,有些俯冲带常常会发生隆起反运动,自北向南方向达到了2米。

图1:地震区域形变监测结果(DLR/EOC制作)

      利用Sentinel-1A卫星数据地震前后的两轨影像,进行干涉测量处理,在彩色显示的干涉图上,可以反应出地表的位移情况。下图是4月17日和29两景Sentinel-1A数据,通过InSAR处理,得到的干涉图,显示了4月25日地震发生后尼泊尔地区的变化,整个区域120x100公里都有变化,一半沉降,一半抬升,北加德满都显示为沉降。DInSAR技术得到的垂直精度是几厘米。

图2 两轨Sentinel-1A数据得到的干涉图(DLR/EOC制作)

      从Sentinel-1A 图像显示地表形变最大的地方距尼泊尔首都加德满都只有17公里,这对加德满都造成了很严重的损害。

     下图是尼泊尔加德满都地区的干涉图,从2015年4月17和29日,25日地震前后的两个时相SAR数据中,一个颜色周期的条纹代表约3厘米的形变。大的条纹代表该区域的形变达到了1米或是更多。

图3 尼泊尔加德满都地区的干涉图(DLR/EOC制作)

  从Sentinel-1A数据得到的尼泊尔加德满都地区的干涉图,显示了25日地震导致的地标形变,穿过城区的东西方向,每个彩色条纹对应2.8厘米的地面位移(包括抬升和沉降),数据分别是2015年4月17和29日得到的一对干涉像对。

图4 加德满都干涉条纹(DLR/EOC制作)

      哥白尼灾害应急管理服务在地震当天启动,调动ESA开始收集用于支持救灾工作的卫星图像。同时,由印度,中国与联合国启动重大灾害国际特许空间。这些合作机构提供数据和相关产品用于救援。在哥白尼灾害应急管理服务的推动下,欧空局已协调采集到尼泊尔地震2015年4月25日的光学卫星影像。利用卫星影像来创建地图支持救灾工作。

      下图是"加德满都分级地图"展示了加德满都的地形特征和危机信息,来自4月28日获取的WorldView-3数据。

图5 加德满都分级图

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