融合向—位错模型和量子粒子群算法的断层参数反演研究

论文摘要

断层活动与地震存在密切联系,利用大地测量观测数据反演求解断层的几何运动参数并分析其构造应力特征,并结合其他地球物理数据可评估地震发生的可能性、研究地震破裂过程和机理。进行断层的深入研究不仅有利于认识强震孕育的过程、附近区域板块的运动情况,对地震灾害进行科学预警更具有指导意义。本文选取九寨沟作为研究区域,对覆盖该区域的两对四幅Sentinel-1A影像进行处理,获取了九寨沟震区的同震LOS向形变及三维形变场;然后以全局最优搜索智能算法—量子粒子群算法与向—位错模型进行融合,反演九寨沟震区断裂—树正断裂、虎牙断裂的同震滑动参数及转动参数。本文的研究内容具体包括:1、对位错理论及向错理论的发展进行总结,并详细阐述了经典位错、向错及其引起地表形变的理论模型。2、鉴于利用多视角InSAR直接解算同震三维形变场时南北向误差存在严重放大的现象,首先对覆盖九寨沟震区的升、降轨InSAR影像进行解算,获得了九寨沟地震的同震LOS向形变,升降轨干涉图表现出相反的形变特征。其次基于粘弹性球体位错模型模拟出该地震的南北向形变,联合LOS向形变求得了九寨沟震区的三维同震形变场。最后与模拟值进行对比,其中东西向同震形变的RMSE为3.41 cm,南北向同震形变的RMSE为2.57 cm,表明解算结果具有可信性。3、本文在考虑断层转动对地表形变影响的基础上,引入量子粒子群算法用于断层参数反演。首先利用向—位错模型正演出自定义走滑、倾滑及张裂转动断层在地表产生的水平形变。然后以走滑转动断层为例,在同等条件下分别用标准粒子群算法与量子粒子群算法反演该断层的滑动参数与转动参数,将两种算法求得的结果进行对比分析,验证了将量子粒子群算法用于大地测量反演的可行性。4、在获取九寨沟震区三维同震形变场的基础上,结合向—位错模型,将性能更优的量子粒子群算法用于反演九寨沟震中断裂—树正断裂、虎牙断裂的同震滑动参数及转动参数。反演结果表明树正断裂的同震运动以左旋走滑为主,兼有微量张裂,且树正断裂对同震形变贡献最大;虎牙断裂的同震运动分段明显,北段稍大。之后对反演结果进行正演并与反演的结果进行对比,结果表明反演结果具有较高的可靠性。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展及动态分析

1.2.1 九寨沟地震的研究现状

1.2.2 位错模型及向错模型研究现状

1.2.3 智能算法反演断层活动参数的研究现状

1.3 本文的研究内容

1.4 论文组织结构

第二章位错与向错的理论及模型

2.1 概述

2.2 经典位错理论

2.2.1 点源位错与位移变化的关系

2.2.2 矩形位错引起的位移变化

2.2.3 矩形位错引起的重力变化

2.3 向错理论

2.3.1 弹性介质内奇变源与任一点的位移关系

2.3.2 矩形断层三维转动引起的地表形变

2.4 本章小结

第三章九寨沟地震三维同震形变场提取与分析

3.1 九寨沟地震背景

3.2 D-InSAR技术提取九寨沟地震同震LOS向形变场

3.2.1 数据准备

3.2.2 LOS向同震形变场提取

3.3 三维形变场解算

3.3.1 直接解算法

3.3.2 结合地震破裂模型解算

3.4 结果分析

3.4.1 解算结果特征分析

3.4.2 误差分析

3.5 本章小结

第四章基于量子粒子群算法反演九寨沟震区断层活动参数

4.1 概述

4.2 粒子群算法的基本理论

4.2.1 标准粒子群算法

4.2.2 量子粒子群算法

4.3 断层活动参数反演的实例分析

4.3.1 反演计算的目标函数模型

4.3.2 地表水平形变场的正演模拟

4.3.3 断层参数反演结果分析

4.4 九寨沟震区断层滑动速率反演

4.4.1 数据来源及降采样

4.4.2 研究区域地震地质背景

4.4.3 断层分段及各断层参数信息

4.4.4 树正断裂、虎牙断裂滑动及转动参数反演计算

4.4.5 正演分析

4.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 康朝虎

导师: 田永瑞

关键词: 多视角,向位错模型,九寨沟地震,三维形变场,量子粒子群算法

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,自动化技术

单位: 长安大学

分类号: TP18;P22

总页数: 68

文件大小: 6703K

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