0 引言

据中国地震台网测定，2021年3月19日14时11分西藏自治区那曲市比如县发生M_S6.1地震（31.94° N，92.74° E），震源深度10 km。此次地震发生在羌塘地块中部安多—错那地堑东侧附近，距安多南断裂约16 km（袁伏全等，2021）。由于西藏地区地球物理台站数量少、分布稀疏，且观测手段单一，无法获取地震发生前后较高质量的地球物理场变化信息。研究区域地处高原，植被稀疏、建筑少、人口密度低，适宜采用卫星遥感空对地监测手段进行地表形变监测。

合成孔径雷达（SAR）采用主动式微波成像模式，可以全天时、全天候工作且不会受到云、雨的影响，其中合成孔径雷达差分干涉测量（Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar，DInSAR）技术通过卫星系统进行空间对地观测，不受时间、空间以及天气状况的限制，具有全天候观测、地表穿透性强等特点，不仅测量精度达毫米级，还可识别潜在的地表沉降信息，在地震形变监测中具有重要作用，目前被广泛用于同震形变场的研究。张艳梅等（2007）认为，地表形变是地震发生的直接表观现象，利用雷达差分干涉技术测量地表形变，对于地震学研究具有重要意义；刘学武等（2011）认为DInSAR技术可有效监测快速、激烈的地表形变，并利用该技术获取了玉树M_W 6.9地震的同震形变场；杨红磊等（2014）利用升降轨SAR干涉对，联合DInSAR技术和MAI技术，采用最小二乘方法求解三维地表形变场；张明等（2017）利用两景Sentinel-1A影像，经DInSAR技术处理得到2016年青海门源M_W 5.9地震的同震形变位移，通过两步法位错反演模型，分析确定门源地震的主要影响区域及断层的滑动分布；宫熙雯等（2021）为获取真实的地表形变，采用联合DInSAR技术和MAI技术的地震三维形变场反演方法，以2017年九寨沟M_S 7.0地震为例，融合升降轨Sentinel-1A数据，联合解算获取研究区地表在竖直、南北、东西向上的形变，构建地震三维同震形变场。

本研究基于DInSAR技术，利用研究区域两景升降轨Sentinel-1数据和研究区域精细DEM，获取2021年3月19日西藏比如M_S 6.1地震的地震同震形变场，判断地表形变场的变化。本研究使用的精细DEM为SRTM3，于2000年2月11日由美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载的SRTM系统完成。SRTM（Shuttle Radar Topography Mission，航天飞机雷达地形测绘使命)由美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）以及德国与意大利航天机构联合测量，数据覆盖全球陆地面积80%以上，包含中国全境。本文使用SRTM两种精度中的3 arc-seconds。

1 DInSAR基本原理

DInSAR是利用同一地区不同时相的合成孔径雷达（SAR）影像，结合获取研究区域精细DEM消除干涉图中地形因素的影响，以检测地表微小形变的技术。张威等（2014）研究发现，在地面沉降监测中应用DInSAR，可以提高监测资料的准确性和可靠性。

DInSAR充分利用SAR技术的回波相位信息，将测量精度提高到毫米级，可在不同微波频段、不同极化状态下进行形变识别，是其他测量技术无法比拟的，具有全天候观测、地表穿透性强等特点，可以识别潜在地表沉降信息，目前被广泛运用在地震形变、火山运动、冰川运动、地面沉降以及山体滑坡等监测中。基于DInSAR数据，采用二轨法、三轨法和四轨法获取地表形变信息。本研究基于DInSAR的二轨法进行形变数据处理，该方法由Massonnet等（1993）提出，测量原理见图 1所示，使用2幅SAR影像组成一个干涉对，即将研究区域形变之前的主影像和形变之后的辅影像组成生成包含地表信息的干涉图。利用SRTM3反演地形相位，并从干涉相位中去除地形相位信息，获取具备形变信息的地形干涉图。

2 研究区域及数据源 2.1 研究区域

2021年比如M_S 6.1地震震中位于羌塘块体内部的安多—错那盆地。该盆地是青藏高原中部的一个断陷盆地，总体呈NNE走向，具有东北部高、西南部低的特点。实地调查表明，该盆地由边界正断层控制，其主要边界断裂之一的安多南缘断裂距此次地震震中最近（约16 km），该断裂为正断层，长约40 km，走向N50° — 60° E，倾向NW，在全新世存在明显垂直活动，约2.8百万年以来平均垂直活动速率最小约0.19 mm/a（吴中海等，2005）。

田雷等（2021）对此次比如地震分析发现，不同研究机构给出的震源机制解差异较大，但矩震级及震源深度结果较为一致，其中矩震级约M_W 5.8，震源深度约11 km，综合分析认为，该地震属于正断兼走滑型地震。李玉丽等（2022）认为发震区域地质构造复杂，既有NW走向右旋性质的走滑断裂，也存在NE走向的左旋走滑断裂，还发育了近NS向、以正断性质为主的张性断裂（图 2）。由于震中位于高海拔地区，地形复杂，地质调查研究程度相对较低，相关研究人员对于发震构造与发震机制存在不同认识。

2.2 数据源

哨兵1号（Sentinel-1）卫星于2014年4月发射成功，卫星轨道高度693 km，重访周期12 d。Sentinel-1是由欧洲航天局和欧洲委员会基于欧洲航天局哥白尼计划（Global Monitoring for Environment and Security，GMES）发射的地球观测卫星，其应用范围大，具备全天时天候的雷达成像系统，具有多种成像模式，如条带模式（SW）、干涉宽幅模式（IW）、超宽辐模式（EW）、波模式（WV），并实现了单极化和双极化等多种极化方式，不受气候及昼夜影响。由于干涉宽幅模式（IW）一般运用于地表形变监测及地形信息提取等（表 1），故本研究使用Sentinel-1A卫星IW成像模式的斜距单视复数产品（SLC），空间分辨率为5 m×20 m，极化方式为VV，并选取地震发生前后4景升降轨SAR数据用于同震形变场反演。SAR影像基本信息见表 2。

3 同震形变场获取及分析 3.1 技术原理及处理过程

差分干涉图中存在一些因各种相干因素影响而产生的噪声相位，干涉相位条纹越清晰表示测量结果越精确，反之则精确度越低。为使测量结果更为精确，需采用滤波方法提高干涉相位信噪比和数据处理精度。本研究选用Goldstein滤波方法，通过计算局部条纹频谱，设计基于条纹频谱的自适应滤波，对差分干涉图进行滤波处理，得到图 3。Goldstein滤波方法存在滤波器可变，干涉条纹清晰度高，可减少由时间、空间基线引起的失相干噪声。

经滤波处理后，需采用相位解缠方法，将缠绕的干涉相位恢复到真实值。相位解缠方法有区域增长法（Region Growing）、最小费用流法（Minimum Cost Flow）、德洛内MCF（Delaunay MCF）等。其中，最小费用流法在大面积低相干限制增长导致相位解缠困难时，解缠效果较好，本研究即选择该方法进行相位解缠，设置相干性阈值为0.3，所得结果见图 4。相位解缠后为排除轨道参数不正确导致的轨道误差，需进行轨道精炼后将相位转化为形变，并进行地理编码得到雷达视线向（LOS）的形变结果。

3.2 同震形变场分析

基于差分干涉方法，使用二轨法获取比如M_S 6.1地震的同震形变场。利用比如原震区SAR影像数据和外部DEM SRTM3数据得到干涉图，将升轨和降轨干涉图进行去除平地效应和地形影响的处理，经滤波及相干系数计算，得到升轨和降轨的相位解缠图，据成像几何及轨道参数把相位转换为高程值完成相位转形变的操作，地理编码后得到LOS向的形变，即传感器方向上的形变。选用哨兵1号（Sentinel-1）卫星2021年3月7日、19日降轨道数据和3月12日、24日升轨道数据作为二轨法DInSAR的主从影像，选择VV极化方式，将制图分辨率设定为25 m，进行DInSAR处理，结果见图 5。

形变结果是一个单波段的灰度图像（为使结果更加清晰直观，文中提供彩色图件，见图 5），像元值即为形变量，正值代表朝传感器方向（LOS）运动，即为抬升（表示地面隆升），负值代表远离传感器方向（LOS）运动，即为沉降（表示地面沉降）。

由图 5可见，基于升轨和降轨数据获取的比如M_S 6.1地震同震形变结果有所差异，应为不同轨道侧视角造成。从降轨结果可以看出，沿LOS方向，地震引发的降轨最大抬升量为3.5 cm，最大沉降量为2.8 cm，震区存在2个方向相反的形变区域，其中北西侧地面沉降，东南侧地面抬升；从升轨结果看，沿LOS方向，地震区域主要表现为沉降趋势，其中地面最大沉降量为2.4 cm，最大抬升量为0.6 cm，且地震区域北西侧地表存在沉降。

降轨结果表现出较为明显的正断层形变特征。地震发生在安多盆地南缘断裂，断裂呈EW走向。地震震源机制解反演结果显示，此次地震破裂面为正断兼具走滑性质的断层面。结合断层运动与升、降轨LOS向沉降、抬升之间的关系，判定本次M_S 6.1地震同震形变场由断层兼具走滑运动造成。

4 结论

震源机制解显示，2021年3月19日14时11分西藏自治区那曲市比如县M_S 6.1地震破裂面呈正断兼走滑型性质。由于西藏地区地球物理台站分布稀疏且观测手段单一，利用DInSAR提取地震同震形变场，可将测量精度提高到毫米级，并可从不同微波频段、极化状态下识别形变。基于升、降轨Sentinel-1数据及数字高程模型SRTM3，采用DInSAR技术获取2021年比如M_S 6.1地震同震形变场，通过分析雷达视线向（LOS）的方向，判断震区地面的沉降或抬升，从而得出地面形变量，结果发现，主体形变区沿NW向展布，升、降轨沿LOS向最大沉降量为2.4 cm（升轨）和2.8 cm（降轨），最大抬升量为0.6 cm（升轨）和3.5 cm（降轨），且整体以沉降为主。将该结果与断层运动相结合，判定本次形变场由断层兼具走滑运动造成。

哨兵1号（Sentinel-1）数据由欧州航空局（European Space Agency，ESA）免费提供，在此表示感谢。