本研究是SIGRIS專案的一部分，由紐西蘭地質研究機構完成。SIGRIS專案（www.sigris.it）致力於生產資訊產品來支援地震風險管理，資料來源是用衛星影像結合可獲取的地面資料，衛星影像主要用的是 COSMO-SkyMed 資料。它研究了近年來全球主要地震，包括：

•      巴基斯坦中部, Mw=6.4, 2008年10月

•      智利, Mw=8.8, 2010年2月

•      義大利的亞桂拉, Mw=6.3, 2009年4月

•      中國玉樹，Mw=6.9, 2010年4月

•      紐西蘭達菲爾德, Mw=7.0, 2010年9月

•      新西蘭克賴斯特徹奇, Mw=6.1, 2011

•      日本東北部, Mw=9.0, 2011年3月

2010-2011紐西蘭地震供發生三次較大的地震：

• 2010年9月4日,達菲爾德地震, Mw 7.0
• 2011年2月21日，首次新西蘭克賴斯特徹奇地震, Mw=6.1
• 2011年6月13日,第二次克賴斯特徹奇地震，Mw 6.0

一、2010年9月4日,達菲爾德地震, Mw= 7.0

這次地震發生在之前未知的斷層上。

圖1：地震發生區域

達菲爾德地震監測所用的資料集包括：

•     ENVISAT DInSAR 圖 (2幅)

•     ALOS-Palsar DInSAR 圖 (2幅)

•     ALOS-Palsar 方位偏移軌跡圖

•     餘震重定位

•     實地調查資料

•     震源機制

•     GPS (未用到)

  以下是利用這些SAR資料獲取的干涉圖：

• ALOS-Palsar（L-band: 23.6 cm）

震前: 8月13日

震後: 9月28日

視角: 38.9°

空間基線: 357 m

時間基線: 30 d

軌道: 升軌

圖2：干涉圖

圖3：解纏後的相點陣圖

從ALOS-Paksar像對得到的方位角偏移軌跡圖：

交叉相關視窗: 1 x 1 km

柵格大小: 0.2 x 0.2 km

左：經過校正的方位形變圖， 右：估計校正（由電離層引起的位移誤差校正-Raucoules and De Michele, GRSL 2010

從干涉圖上，我們至少可以識別出6種不同型別的形變，如下圖所示：

圖4：識別出的6種形變型別

  這些形變可以有以下9個引數累描述（rectangular dislocation in an elastic and homogeneous half-space (Okada, BSSA 1985)：

•       長度（length）

•       寬度（width）

•       深度（depth）

•       位置（經緯度）（location (lat, lon)）

•       走向（strike angle）

•       俯角（dip angle）

•       傾角（rake angle）

•       滑動（slip）

圖5：引數示意圖

反演這些引數包括兩種方法:

非線性：所有的源引數、斷層和已知點的表面位移關係是非線性的。

線性：斷層和表面位移的關係是線性的。

這裡我們使用我們用非線性的反演演算法來得到源引數，採用Levemberg-Marquardt 方法。我們用線性反演演算法來得到滑動分佈，同樣需要平滑和非負的約束條件。

圖6：非線性反演的震源

圖7：線性反演的震源

圖8：可變斑塊大小的線性模型反演的震源結果

  以下是非線性和兩種線性模型反演得到的震源結果：

  根據反演結果得到形變預測趨勢：

 


圖9：預測結果

• ENVISAT（C-band: 5.6 cm）

圖10：ENVISAT資料得到的干涉圖

震前: 9月1日

震後: 10月6日

視角: 23.3°

空間基線: 300 m

時間基線: 35 d

軌道: 升軌

二、2011年2月21日，第一次克賴斯特徹奇地震, Mw=6.1

這次地震是達菲爾德的餘震，由未知的斷層引起。用到的資料包括：

•       COSMO-SkyMed DInSAR 圖(2幅)

•       ALOS/Palsar DInSAR 圖 (2幅)

•       GPS 資料（Beavan et al., SRL 2011）

•       餘震重定位

•       震源機制

利用SARscape處理幾種資料得到的干涉圖。

圖11：幾種資料得到的干涉圖

對干涉圖進行解纏，從解纏後干涉圖和相關性圖上，結合實際地物破壞情況，可以看到：土壤液化和破壞的建築物降低了城市區域的相干性，尤其在X波段(COSMO)。

圖12：L-band ALOS 解纏後的相點陣圖 

圖13：COSMO得到的干涉圖

圖14：2011年2月克賴斯特徹奇地震源反演結果

三、2011年6月13日，第二次克賴斯特徹奇地震，Mw= 6.0

使用了時間序列SAR資料，時間序列資料使用SBAS演算法處理。

•       COSMO-SkyMed 升軌時間序列資料(12景)

•       COSMO-SkyMed 降軌時間序列資料 (14景)

•       ALOS-Palsar DInSAR圖

圖15：COSMO-SkyMed 干涉圖

X-band: 3.1 cm

前時相: 8月 20日

後時相: 10月23日

觀測角: 29.4°

空間基線: 101 m

時間基線: 64 d

軌道:降軌

從InSAR結果上分析地表斷裂：

圖16：斷裂資料來自加州理工大學的網站