基于空间监测技术的汾渭盆地地质灾害构造动力学机制反演研究

It has an important academic and practical significance to prevent disaster and reduce disaster losses where geological disasters frequently take place, especially for the basin of Fenwei where the hazards are mainly land subsidence, ground cracks. In this paper we use the space monitoring technologies to obtain the high-resolution daily crustal movement and tectonic deformation information, explore the construction and dynamic mechanism of geological disasters and explain the formation mechanism based on geodesy and geophysical inversion theory. The goal of this project is to study a series of theories and methods in order to obtain high-precision and high reliability of three-dimensional deformation. It can be established a regional dynamical scale model by making using of these information. And through using the forward modeling and inversion, it can be obtained the construction and dynamic mechanism. So the author can explain the formation mechanism of the geological disasters more objectively and rationally by integrating the geologic conditions, geophysical methods, hydrogeology, geological structure, earthquake activity and other factors. The research of this project not only has an important theoretical significance to the development of Earth Sciences, but also has an important realistic meaning to the improvement of researches on geodetic inversion about the ground subsidence, ground cracks and the prevention and mitigation of disasters.

利用空间监测技术获得的高分辨率现今地壳运动与构造变形信息，基于大地测量地球物理反演理论，研究地质灾害的构造动力学机制，解释其成因机理，对地质灾害频发、特别是独特的地裂缝地面沉降灾害频发的汾渭盆地防灾减灾具有重要的理论与现实意义。本项目目标是通过研究一系列理论与方法，获取高精度、高可靠性的三维形变信息，利用这些形变信息，建立起区域不同尺度的动力学模型，通过正反演研究获取灾害的构造动力学机制，并综合地质、地球物理、水文、构造地质特性、地震活动性等因素，全面合理的解释典型地质灾害的成因机理模式。本项目的研究工作不仅对发展地球科学具有重要的理论意义，而且对提高有关构造地裂缝地面沉降大地测量反演的研究水平、地裂缝地面沉降灾害的防灾减灾工作具有重大的现实意义。

汾渭盆地地处我国极为特殊大地构造位置上，盆地内活断层极为发育，其活动对于盆地构造体制和地质灾害形成与分布有着极为重要的影响。当前，该区域尤以地裂缝与地面沉降灾害最为广泛与严重。为此，本项目充分利用空间大地测量技术在地质灾害监测中的巨大优势，并结合有关地质、地球物理等知识，对如何高精度获取灾害形变信息、综合交叉多学科知识对灾害成因机理进行了系统研究，主要成果如下：.（1）针对多平台、多分辨率SAR影像，研究了不同波长、分辨率SAR数据融合算法，在多个重点地质灾害区域实现了高时间密度、多方位地表形变高精度监测；.（2）针对GPS高精度数据处理，卫星轨道误差、整周模糊度、电离层影响及海潮等的影响，发展了一系列高效算法提高成果精度与可靠性，并在多个重点地质灾害区域获取了高精度监测形变场；.（3）研究了InSAR与GPS成果融合算法，有效避免了因InSAR监测形变直接忽略南北形变带来的垂向精度影响问题，获取到区域高精度的三维形变场；.（4）开展了我国最新自主研发的“北斗”导航定位技术高精度数据处理工作，并拓展了其在地质灾害监测中的应用研究；.（5）针对区域不同构造变形背景，基于高精度地表三维形变量，构建了不同尺度区域运动学与动力学模型，获取了区域地质灾害发生的构造动力学背景；.（6）针对地面沉降灾害特点，综合地质、地球物理、水文等信息构建了合理地面沉降模型，分析了城市建设载荷与抽取地下水导致区域地面沉降灾害成因机理模式；.（7）针对地裂缝、地面沉降与构造断裂活动相互交织关联性，基于高精度地表三维形变量，与地质、地球物理资料，构建了合理联动分析模型，探讨了三者之间内在联系；.（8）综合多学科与多影响因素，对典型区域地裂缝、地面沉降成因机理进行深入解释，为区域地质灾害防治减灾提供了重要的基础信息。.本课题研究工作的开展及成果对于揭示汾渭盆地地质灾害的孕育、发生、发展的机制和规律，以及对区域地质灾害防灾减灾提供了十分重要的科学指导。