基于稳健三维成像方法的GNSS小尺度地表变形检测及其在欧洲地区的应用

《Geophysical Journal International》：Assessing small-scale surface deformation zones using GNSS-based imaging: a case-study for Europe

　　

摘要

密集的GNSS测站网络和高度精确的三维速度为成像小尺度地表变形场提供了可能。所应用算法的稳健性和敏感性对于可靠地检测局部且可能微小的水平或垂直变形至关重要。我们提出了一种新的稳健三维成像（R3DI）方法，该方法基于水平应变率和局部旋转的多变量中位数估计，并逐步增加测站数量，直至结果在2σ水平上显著。该方法可实现稳健的估计，而所达到的空间分辨率仅取决于测站网络的密度和局部变形速率。基于欧洲规则变形模式的合成速度进行的棋盘格测试，证实了对伸展和收缩单元格的稳健恢复。恢复预测的速度与输入值的差异中位数为0.04 mm yr^?1（长度相似性为74.9%）。R3DI还能在与应变率估计相同的空间分辨率下估计垂直地面运动。对欧洲稳健成像变形的恢复揭示了一些重要现象，例如，在斯堪的纳维亚半岛最大抬升速率区域观测到与冰川均衡调整相关的大尺度伸展应变为+12 nstrain yr^?1，以及在格罗宁根气田上方观测到小尺度收缩应变为?134 nstrain yr^?1。由速度梯度张量确定的网格化速度场表明，R3DI在提供足够测站网络的情况下，能够自动确定板块边界。该网格化速度场与近期发布的EuVeM2022进行了比较，结果显示整个欧洲范围内的平均水平速度差异为1.1 mm yr^?1，欧洲稳定区域为0.4 mm yr^?1。

瞬态变形, 卫星大地测量, 应变变形, GNSS