文章导读

合成孔径雷达差分干涉测量 (Differential InSAR, DInSAR) 技术是一种主要用于地面变形研究的技术。DInSAR的一个关键应用在于探测地震带来的影响，包括不同尺度地面变形的详细变化。本文基于欧洲航天局 (ESA) Sentinel Application Platform (SNAP) 软件的“snappy”模块开发了一个名为Snap2DQuake的新Python脚本，目的是利用Sentinel-1 C波段数据，通过DInSAR技术生成详细的同震变形图，以简化DInSAR处理流程，并解决使用SNAP软件时可能遇到的一些问题。结果表明，Snap2DQuake是一个用户友好、自动化的工具，能够有效生成同震变形图，对地震学研究和灾害评估具有潜在的应用价值。

研究过程与结果

本文介绍了一个名为Snap2DQuake的新Python脚本，其功能是利用Sentinel-1 C波段数据，通过DInSAR技术生成详细的同震变形图。Snap2DQuake几乎完全基于SNAP软件中的"snappy"模块，通过将该模块与其他Python库适当组合，实现了脚本的自动化处理过程。此外，它还包含了用于DInSAR处理的Sentinel-1工具箱中的所有运算符，包括提取东西向和垂直位移图所必需的LOS向量的数学分解。

使用Snap2DQuake进行DInSAR处理的工作流程如图1所示，主要包括以下步骤：

• 配准：包括TOPSAR分割、应用轨道信息、反向地理编码和增强光谱多样性等一系列操作；
• 干涉图形成；
• TOPSAR去条纹；
• 多视处理 (Multilook)；
• 滤波 (Filtering)；
• 相位展开 (Phase unwrapping)；
• 相位到位移；
• 地形校正：使用数字高程模型 (DEM) 校正图像。

图1. Snap2DQuake的处理过程示意图。

Snap2DQuake工作流程的第一部分用于生成LOS位移图，第二部分则可以使用以下两种不同方法来完成，从而生成水平和垂直位移图：

• BandMaths操作符：允许用户通过数学方式与数据交互。
• 水平/垂直运动操作符：直接从升轨和降轨数据输入计算水平和垂直位移。

作者将该工具在两个案例研究中进行了测试 (图2)：(1) 2020年12月克罗地亚的Mw 6.4 Petrinja地震；(2) 2021年3月希腊的Mw 5.7至Mw 6.3 Tyrnavós地震。选择这些震级较高 (Mw > 6) 的地震事件是为了观测地震对地貌的强烈影响，这种影响可能导致几厘米到几十厘米的地面变形，而C波段合成孔径雷达确实可以探测到这种规模的形变。将Snap2DQuake生成的变形图与已发表文献中的结果进行比较，发现Snap2DQuake计算的水平和垂直方向的位移图与之前发表的数据集非常接近，验证了该工具的有效性。

图2. (a) 克罗地亚Mw 6.4 Petrinja地震 (2020年12月29日) 和 (b) 希腊Mw 6.3和Mw 6.2 Tyrnavos地震 (2021年3月3—4日) 的简化地震构造图。

研究总结

研究表明，Snap2DQuake能够提供沿水平和垂直方向的详细变形图，这些地图与之前报告的观测结果一致。这为人们了解与地震相关的变形模式提供了新的视角，证明了Snap2DQuake作为一种替代工具的可靠性。Snap2DQuake的优势在于其自动化处理能力，使得即使是编程和DInSAR处理的初学者也能快速获得变形图。然而，作者也指出，该工具并非SNAP软件的替代品，而是为基本用户设计的一个简化解决方案。

原文出自 Remote Sensing 期刊

Occhipinti, M.; Carboni, F.; Amorini, S.; Paltriccia, N.; López-Martínez, C.; Porreca, M. Implementing the European Space Agency’s SentiNel Application Platform’s Open-Source Python Module for Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry Coseismic Ground Deformation from Sentinel-1 Data. Remote Sens. 2024, 16, 48.

DOI: 10.3390/rs16010048

Remote Sensing 期刊介绍

期刊范围涵盖遥感科学所有领域，从传感器的设计、验证和校准到遥感在地球科学、环境生态、城市建筑等各方面的广泛应用。

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