基于免费开源软件MicMac处理的光学卫星影像相关的地面位移测量

1、基于免费开源软件MicMac处理光学卫星影像相关性的地面位移测量作者：Ana-Maria Rosu a, Marc Pierrot-Deseilligny b, Arthur Delorme a, Renaud Binet c, Yann Klinger a关键词：卫星图像，地表位移，影像相关，COSI-Corr，Medicis，MicMac摘要：影像相关是确定由于地震、山体滑坡、冰流或沙丘迁移引起的土体水平位移最有效的技术之一。分析这些变形可以更好地了解其原因和机制。通过使用高分辨率卫星影像获得的之前和之后的正射影像的亚像素相关性可计算得到高分辨率平面的位移场。在本文中，我们关注于由于地震引

2、起的地面位移测量。亚像素相关性应用在以下三个软件：COSI-Corr由加州理工学院开发的一个封闭相关因子源代码的免费软件，它因为依赖商业软件（ENVI）而广泛应用于地球科学界用于测量地表位移；Medicis由法国国家空间研究中心开发，同样是一个封闭相关因子的源代码并且也能够进行这种类型的变形测量的软件；MicMacIGN公司开发，它免费开放相关因子的源代码，这让我们能研究和调整并测量得到更精确的地面位移。我们使用这三个软件处理了三例现场图像的水平地面变形：2001年可可西里大地震、2005年阿法尔洼地的岩脉侵入和2008年的玉田地震。简介测量与地震相关的精细位移有一个关键的问题在于用地震构造提

3、供关于破裂断层的几何信息和地震所释放的能量信息（Van puymbroeck等人，2000）。用于测量位移的最常用的方法是根据现场测量。然而，故障区域往往是很难接近并且是复杂的破裂断层，不易在现场检测；根据断层滑动的程度，它只能在有限的位置进行测量（Leprince等人，2007）。用于测量这种位移的另一种方法是利用永久的全球卫星导航系统（GNSS）接收机。但是这种技术只能在一个区域内提供稀疏的覆盖，而这如果不能使整个区域都在监测下的话是不可行的。而且发生同震地表位移的地区是无法预知的，我们无法每次都能够在事件发生之前就已经测量。利用合成孔径雷达（SAR）卫星影像和光学卫星可以克服前面提到的技

4、术限制。而覆盖大面积的卫星图像也能使破裂断层的部分或全部可见。相对于光学传感器，干涉合成孔径雷达技术可以在各种天气和夜间的情况下工作（massonnet和Feigl，1998）。然而，这种技术是无法提供在断层附近位移的地图的，因为这个地区的大振幅位移引起的干涉相位解相关，因此它的位移是无法估计的。此外，SAR相关因子给出了低分辨率的平面位移结果，而InSAR则主要提供近垂直分量。高分辨率光学卫星图像能提供地面的详细影像，最重要的是，它可以解决近断层位移（Van puymbroeck等人，2000）。位移场可以通过分析获得的事件发生之前和之后的图像相关性而测定（因此基线的时间是相关性的主要问题）

5、。当地震发生时，光学卫星影像具有的扩展档案可以为老地震的测量提供事件的图像。不像InSAR数据，不同档案的组合是可能的（Hollingsworth等人，2012），这是使用光学卫星影像的一个主要优势。许多关于亚像素相关性的研究都被应到到高分辨率卫星影像上，比如SPOT已经表明该技术的效率在测量地面位移由于地震（Michel and Avouac，2002；Dominguez等人，2003；Binet and Bollinger，2005；Klinger等人，2006；Leprince等人，2007b）、山体滑坡（delacourt等人，2004；Casson等人，2005。），冰流（Scamb

6、os等人，1992）和沙丘迁移（Hermas等人，2012）事件时。分析这些变形可以更好地了解是什么引发了事件（例如，分析地震引起的故障及位移场可以提供关于地震的机制等非常重要的信息）。亚像素的检测能力一般是测量出小于图像像素大小的位移。在理论上，使用一对SPOT全色图像亚像素相关的方法可以提供0.1像素精度的断层滑动测量（Michel and Avouac，2002；Dominguez等人，2003）。因此，使用一幅地面像素尺寸为2.510米的影像，最小可以测量0.251米的位移。然而，亚像素检测是高度依赖于数据的质量和噪声电平的。有一个很重要的事情就是在做图像纹理和原因的相关性时因为历时性

7、所导致的两个图像之间很大的变化（由于两个图像采集之间的时间）。季节性变化可能产生的景观变化，这可能会导致去相关。为了避免由于视差引起的数字高程模型不精确的问题，最好使用获得的入射角非常相似的卫星图像，以接近最低点。本文的目的是提出免费的开源软件MICMAC，它能够通过光学影像的相关性测量二维位移且免除大部分直到现在仍然存在的软件使用的弊端（比如不开源而因此不容易适应一些特定情况下的测量，一些商业软件在缺乏稳健性的情况下两幅图像的采样时间间隔是相关且非常重要的）。图1：MicMac中的相关性估值分为线性和非线性。默认情况下，相关性的估值是线性的（估值=1-Cor，这里的Cor指的是归一化互相关系

8、数）。当处理具有很大不均匀性的图像时，一个非线性的估值用来限制噪声信号对测量的影响：，是相关的阈值（低于此值，相关性没有影响），它确定确定相关成绩的影响（在我们的研究中，）。方法2.1 影像相关相关的基本参数在“滚动窗口”，“搜索空间”（软件在搜索空间中的每个位置按给出的“离散的步骤”计算出相关性得分并选出得分最高的一个；离散的步骤定义了亚像素精度的相关结果）和“步骤”（在两个连续的像素之间视差估计的距离，定义了相关的图像尺寸）。位移的空间分辨率与相关窗口的大小是直接相关的。一个小的相关窗口的使用意味着更高的空间分辨率结果，这对一个好的近断层地区的描述是非常重要的。然而，噪声因为窗口的大小的减

9、少而增加（Binet and Bollinger，2005）；因此，这必须被看作是需要的分辨率和噪声之间的一种折衷。软件输出的两个视差图在行和列上的相对水平位移加上图像的相关性得分代表了图像中每个像素的相关性的信心。在参考地理图像时，两个视差图包含位移在东西方向和南北方向的成分。2.2软件的应用利用以下三个软件计算亚像素的水平位移场：COSI-Corr, Medicis和MicMac。2.2.1 COSI-Corr(Co-Registration of Optically Sensed Images and Correlation)COSI-Corr是加州理工学院天文台（美国）开发的一个使用I

10、DL和集成环境构造的软件模块。在 公司和一些地方， (2009)，COSI-Corr被描述为准确的通用工具提供给注册公司，是利用光学遥感影像（航空和推扫式卫星图像）的多时空的图像检索地表变形的最终目标。本软件在地学界被广泛使用。图2：合成位移场来检索相关：从影像是利用参考图像创建，一个QuickBird卫星图像，将其划分成块并将它们沿列和行移动，创建0:1 PX每块逐次补偿。合成的偏移值从0 PX 0:5 PX。使用COSI-Corr, Medicis和MicMac处理的相关结果在图3和图4中。图3：由COSI-Corr, Medicis和MicMac在图像上获得的在柱与线上的两个视差图在图2

11、，相关性窗口的尺寸COSI-Corr采用32*32px，Medicis和MicMac采用33*33px。三个软件在0到0：5px的列和行检索以及合成变形场。COSI-Corr的处理结果有少量相关性杂质，Medicis的处理结果比COSI-Corr的处理结果含有较少的噪音，MicMac的处理结果非常接近理论的变形场。图4：由COSI-Corr, Medicis和MicMac在图像上获得的在柱与线上的两个视差图在图2，相关性窗口的尺寸COSI-Corr采用8*8px，Medicis和MicMac采用9*9px。COSI-Corr的处理结果是不能令人满意的，他们是非常嘈杂并且变形场没有得到很好的检索

12、。Medicis的处理结果是噪音比那些使用较大的相关窗口获得的数据更为嘈杂（图3），但是变形场得以检索。MicMac的处理结果是它很好的检索了一个合成的变形场。表1COSI-Corr, Medicis和MicMac使用在三个相关案例中的相关参数；具体到每个软件的参数在2.2.1，2.2.2和2.2.3中都进行了描述。软件参数值COSI-Corr掩蔽阈值0.9迭代次数2Medicis最初的相似性阈值0.6最后的相似性阈值0.8勘探区7*3亚像素精度0.01MicMacCmin0.52勘探区5*5扫描方向数量14正则化项0.3亚像素精度0.05COSI-Corr在实施中的相关方法（Leprince

13、等人描述，2007b）是基于频域相关。两块之间的相对位移采用傅立叶变换的相位差估计。相关过程包括两个步骤：第一步是确定两个关联块（窗口）之间亚像素的位移，采集相关峰值并进行初始化，然后反复地对此块进行重新定位来弥补他们的相对位移。估计亚像素位移，最后对块用最小化算法进行相关操作确定亚像素位（Vanpuymbroeck等人，2000；Leprince等人，2007b）COSI-Corr的用户图形界面为用户提供了可选择可能性大小的“相关性窗口”，“步骤”两个连续像素之间的视差估计，“遮掩阀值”（允许掩蔽的频率根据对数交叉谱中的振幅可以降低测量中的噪声；这在大多数情况下都是合适的（Ayoub等人，2

14、009），和“迭代次数”（两到四次迭代在大多数情况下是足够的（Leprince等人。，2007b）。有一个可选的重采样步骤是从Sinc采样搬迁相关的块。此选项从理论上消除了大部分的偏差在亚像素尺度。然而，它极大地增加了处理时间（平均的10倍），这让它很少有用在嘈杂的图像（Ayoub等人，2009）。经过测试，我们决定不使用该选项，因为我们并没有找到任何改善的结果。图5：采用2001年的卡卡西里大地震的正射影像作研究对象。事件前影像来自于SPOT1（1989年9月29日，入射角：L4.60），事件后的影像来自于SPOT4（2002年11月30日，入射角：L4.50）。该地区的结果是红色标记区域（

15、图6）。（对图中引用颜色的解释，读者可参考本文章的Web文本解读）。图6：2001可可西里大地震的同震偏移场东西分量，利用图5中的正射影像的像对。小的相关性窗口尺寸是8*8px（COSI-Corr）和9*9px（Medicis和MicMac），大的相关性窗口尺寸是64*64px（COSI-Corr）和65*65px（Medicis和MicMac）。对于小的相关窗口的垂直剖面进行叠置在一个宽约5公里，5公里的长度以加权中值法。COSI-Corr对同震位移幅度估计不足；Medicis的结果比MicMac的多一点噪音，但偏移的幅度是相同的，其结果与在大的相关性窗口相同。对于大的相关窗口，所有的三个软

16、件检索出来的振幅的偏移量相同(4:5 m)。2.2.2 MEDICIS (Moyen dEvaluation de Dcalages entre Images,Commun lImagerie Spatiale)MEDICIS由CNES开发（国家空间研究中心，法国）。它可用于传感器校准，数字高程模型（DEM）和数字表面模型（DSM）的计算，图像叠加计算图像间的变形。应用延伸到测量像素之间的相似性是必要的各个领域，如遥感，地理和医药。MEDICIS提供了空间和频率的相关性。我们选择的频域软件具有较短的计算时间，给出了类似的结果。计算方法是：第一，行和列的亚像素差异是使用的相关峰值进行亚像素位移计

17、算估计。一个最大的勘探区”（或“搜索空间”）是在给定的部分估计。在“似”的初始定义的阈值的相关系数较低的绑定，在像素级，亚像素的视差是只读型的夫妇（线、柱）与相关评分在阈值以上。亚像素位移可以用分数转移到滑动窗口测量（inglada等人，2007），通过图像插值完成。参数“定位精度”管理分数的变化和它所代表的要求的亚像素精度公认值在0（非常好的精度）和0.05（差）之间。二分法是一种精确搜索的迭代重采样使用的切趾的sinc函数。一个相关的解决方案是有效的只有当它的相关性得分高于“最后的裁定”的相似性阈值”。通过平均局部测量的位移得到所有保留的采样点计算图像之间的全部变化（Bicheron等人，

18、2011）。图7：正射图像对采集于对2005年九月的阿法尔地区为大堤的研究。包括事件之前的SPOT影像（2004年12月19日，入射角：L0.424817）和事件之后的SPOT影像（2006年1月13日，入射角：R0.22152）。蓝色的框表示区域的结果如表8所示。（对图中引用颜色的解释，读者可参考本文章的Web文本解读）。2.2.2 MicMac (Multi Images Correspondances par Mthodes Automatiques de Corrlation)MicMac是免费的开源软件，该软件在cecill-b许可下发布，在IGN被实现（Gographique et

19、 Forestire, 法国.）。它能计算多图像亚像素空间域的相关性。MicMac的应用领域包括考古学文化遗产三维建模，地质结构和环境应用的测量（Gurin等人，2012；lisein等人，2013）。在本文的三个软件的介绍中，MicMac是唯一一个使用正则化的软件。这种技术可以利用小的相关窗口提供很好的结果，这是非常适合我们的获得具有高空间分辨率的近断层结果的目的的。MicMac采用多向动态规划时，正则化，与能量最小化方法的基础上，“数据连接词”（代表数据的一致性）和“正则化项（表达表面规律的先验假设）（Pierrot deseilligny和paparoditis，2006）。一个多分辨率

20、的方法包括在开始计算在粗分辨率和改进每一个匹配的水平分辨率。对于MicMac，多分辨率的方法主要采用的是组合不确定度是非常高的三维建模。二维相关，作为初始不确定性低，多分辨率的方法是没有用的，我们的工作在全分辨率在每一个匹配的水平。差距的解决方案是在迭代过程中计算的解决方案，先后在每一个匹配的水平精度。在“相关性窗口”，“搜查空间”（或“勘探区”）对极几何初始像素位置和以前的水平相关。在搜索空间，相关计算每个位置的“离散的步骤”（控制的亚像素精度）。一种变迹sinc核（THvenaz等人，2000），通过乘法的“理想”的内核，sinc核，由一个微小的和有界的支持功能，Hann功能，用于重采样。

21、与最好的相似性/相关系数相关的解决方案仍有差距。我们适应了MicMac处理时可能出现的地面位移测量二维相关问题。在调整，需要指图8：从2005年阿法尔洼地的岩脉侵入偏移场的东西分量，采用图7中正射影像的点对。相关性窗口尺寸使用8*8px（COSI-Corr）和9*9px（Medicis和MicMac）。配置文件是堆叠在宽度2.6公里和长度10.3公里使用加权中值法得出。所有的三个软件检测两个位移对应到东西轴线上裂痕的延伸为7m。出的是它在长时间的基准图像之间的相似性非常重要的空间不均匀性的处理方法（如结合岩石区的变化很小，多雪的地区完全去相关之间的两个合并）。为了防止不相关的相关领域的测量干扰

22、，迈克提供了使用非线性成本的选项（Pierrot deseilligny，2013）与归一化互相关系数相关（图1）。一个相关的阈值，的Cmin，考虑相关，低于这个阈值没有影响。另一个参数，C，控制相关成绩的影响：C值越高，相关的分数接近1的较高的影响。当一个先验的断层滑动方向的知识是可用的，MicMac提供使用非各向同性的正则化的可能性，在断层滑动方向作为正则化的特权方向（Pierrotdeseilligny，2013）。MicMac的一大优点是，它是开源的，这意味着用户可以根据他们的具体问题，参与提高软件。2.3初步试验对卫星图像进行一系列的初步试验。第一次试验是在含有合成图像亚像素位移场进

23、行，以测试的相关的能力来获取这种变形并评价其在理想情况下的性能，其中的变形是完美的。首先，我们使用图像不穿时，在从图像进行合成子像素的变形对主图像创建（例图像合成的子像素的变形呈现在图2和三软件对这些图像得到的相关结果在图3和4）。这些测试允许我们评估三个相关参数，先对位移场之间的相关性理论的结果做比较。第二，试验是在两个历时的图像上进行测试，受历时性的相关结果的影响。在历时相同的情况下，我们使用了两个卫星正射图像从相同的位置获得几个月外，没有一个先验的变形。合成子像素的变形（对过失相抵）产生的coulomb3（由地球科学界用于构造仿真MATLAB插件）。这种变形，适用于最新的图像。使用合成图

24、像进行了历时的工作现实的场景，在变形的幅度和定位控制优势的机会。我们发现的相关的合成图像的精度约为1=100像素（非历时的合成图像）和1 =10像素（历时的合成图像）。在相关窗口的大小的试验表明，MicMac，不像频域软件，允许一个小的相关窗口的使用而不降低的结果，因为它使用了一个正则化算法。对频域软件，相关噪声降低相关窗口的大小显著增加（Binet and Bollinger，2005）。根据Leprince等人，2007b和Ayoub等人，2009，对于一个频域软件如COSI-Corr，32*32px被认为是一个小窗口的大小。因此，测试这种我们所认为的是一个小的相关窗口（8*8px）是一个

25、极端的情况在这种软件下，不可靠的结果是可以预料的。由于MicMac的参数化的灵活性，我们可以通过逐步降低相关窗口的大小，测试一个锥体的方法。在相关性以及与那些获得使用正则化方法的区域得到的结果，但他们迅速降解在困难地区，大大增加了计算时间。在实际应用中的相关结果在本文中，我们提出的相关结果，使用三个软件（MicMac, COSI-Corr 和 Medicis）两个同震例（瞬时地面位移由于地震）和堤防入侵案例（一个很慢的事件，发生在20天）。对于每一种情况下，我们使用两个正射影像包围事件。实际情况当然是更具挑战性的，尤其是如果有图像的变化意味着重要的两个采集日期之间的时间间隔大，因此去相关的风险

26、增加。在所有的情况下，从正射纠正SPOT全色图像的亚像素相关计算地面位移。地形信号是从3弧秒的SRTM数字高程模型的光学图像中删除。为了量化的位移，我们开发了（断层位移滑移曲线），一个免费的，开源程序在MicMac包CECILL-B许可下分布式计算。方向垂直于断层然后栈使用加权中值法剖面，与相关的分数权重。FDSC计算垂直于断层然后使用加权中值法计算剖面，与相关的分数权重。MicMac, COSI-Corr 和 Medicis的适用于所有三列的有效参数都被总结在表1。参数是具体到每个软件的。对于MicMac，所有的参数值，包括相关的窗口大小（9*9px），在所有情况下都是相同的。其他两个软件，

27、它是要适应的相关窗口的大小，根据图像的噪声电平。我们测试了许多大小相关窗口。窗口的大小选择是不定性的；每一个软件，我们目前的结果从最小的相关窗口的大小而发出的最明确的结果。3.1 2001年可可西里大地震可可西里大地震（矩震级Mw 7:8，2001年11月14日）昆仑断层破裂对青藏高原北部超过总距离450km。这是一个最大的大陆走滑型地震记录（Klinger等人，2005）。在走滑断层，断层面接近垂直并且位移主要是水平的。在Klinger等人，2005；Klinger等人，2006在2001年地震后昆仑断层估计位移平均达到4m，一个最大的是10m。图9：使用研究2008玉田地震的正射图像对。包

28、括事件发生前的SPOT5影像（2002年8月25日，入射角：L1.733520）和事件发生后的SPOT5影像（2008年6月26日，入射角：L2.206474）。事件是在一个几乎完全被雪覆盖的区域；地表破裂，在冰川在事件后的图像（插图）中依稀可见。绿色框表示区域的结果，在图10和图11中可看到。（对图中引用颜色的解释，读者可参考本文章的Web文本解读）。我们研究的同震位移对该事件使用子像素的相关性在SPOT1事件前图像和SPOT4事件后的图像的一小部分，10 m一个像素大小（图5）。它的两个图像之间的长时间基线（13年以上）是非常重要的。在我们的图像覆盖的部分事件区域，水平位移是相当恒定的并且

29、平均位移是3.5m，最大的在4.5-5m（Xu等人，2006）。相关性在三个软件分别使用小的和大的相关窗口中执行。小的相关性窗口的使用对保持信号的是很重要的。所有三个软件，没有检测到明显的不连续的同震偏移场的南北向分量。变形是只有在相关的东西分量检测到。在使用大的相关窗口的情况下，在64*64px的窗口（COSI-Corr）和65*65px的窗口（Medicis）中计算相关性时都有一个16px产生一个160m地面像素大小的步骤。在MicMac中，相关性窗口的尺寸为65*65px。在用8*8px（COSI-Corr）和9*9px（Medicis）这两个小的相关性窗口尺寸有一个用4px产生一个40

30、m的地面像元大小，MicMac中为9*9px。MicMac的结果是全分辨率；因此需要有一个像素的大小与其他两个软件相同的采样。对于小的相关窗口，COSI-Corr的结果是非常嘈杂的且同震位移幅度被低估了（图6）。MicMac在垂直于断层剖面栈检索变形噪声和幅度上提供了良好的结果。Medicis的结果比较嘈杂，但偏移振幅由MicMac对应的振幅反演得出。对于大的相关窗口，所有的三个相关检索相同的变形振幅（4.5m，Xu 等人. (2006), Klinger等人. (2005)和Klinger等人. (2006)提出的对位移测量的一致性）。Medicis和MicMac的结果相比使用小的相关性窗口

31、时较为模糊。因此，对于其他的研究，我们目前使用COSI-Corr用最小尺寸的相关性窗口32*32px处理得到的结果(Leprince 等人., 2007b)。对于Medicis我们目前的结果无论是小的相关性窗口（如果可能的话，如果相关性噪声是许可的）和大的相关窗口（一个窗口的大小相当于一个用于COSI-Corr的）。MicMac的所有结果都是小的相关性窗口的（9*9px）。为统一起见，所有相关的结果进行下采样因子等于用于COSI-Corr相关的步骤。3.2 2005年阿法利亚堤坝入侵在2005到2010年之间，对阿法利亚（埃塞俄比亚）的Manda-Hararo裂谷是一个发生了14次堤坝入侵的裂

32、谷期。第一次最大的堤坝侵入发生在2005年9月26日，破裂产生了一个总共60公里长的破裂段（yirgu等人，2006；Ayele等人，2007；Grandin等人，2009），裂谷的裂缝最大的延伸达到了6m(Ayele等人, 2007; Grandin等人, 2009;Barisin等人, 2009)。这些裂谷事件的原因包括两个不同的板块构造和岩浆过程分离。在堤防入侵的情况下，大多数变形是抗震的（或者“无声的”），因此，地震能量（由矩震级MW量化）是不相关的，但等效的矩震级（MEQ）7.0是基于测量数据和堤防几何反演计算得出的（Grandin等人，2009）。2005年9月的事件被认为是有史以

33、来陆地上被观察到的最大的断裂事件（yirgu等人，2006）。为了测量这种入侵引起的水平位移，相关性在相隔13个月的两个8m分辨率的SPOT4正射影像上执行（图7）。选择BCOSI-Corr相关窗口的大小是32*32px为16px的步骤，其产生一个128米的地面像元大小。对于Medicis和MicMac，使用9*9px大小的相关性窗口并且他们的需要一个倍等于COSI-Corr的降低采样的步骤。东西走向的结果（图8）表明，三个软件检测到的两个裂缝扩展对应的位移共7m。三个软件都检测位移相同的振幅，它已超过从6m扩展的最大值（Grandin等人，2009年；barisin等人，2009年；Ayel

34、e等人，2007年）。这种差异似乎是由于正射影像的问题引起的，独立的相关，最有可能是由于不准确的卫星姿态确定（Grandin等人，2009）和电荷耦合器件（CCD）失调引起的扭曲（barisin等人，2009）。3.3 2008年玉田大地震在青藏高原上的玉田大地震（Mw7.1,0208年3月21日）是最近的一个最大的大陆正断层地震（Elliott等人，2010）。在这个区域内正常断层的延伸和活动包括垂直和水平位移的变化。同震的水平位移使用两幅5m分辨率的SPOT5正射影像的相关性测量得出（图九）。另外一个时间间隔近6年的两个图像，因为白雪覆盖了很大比例的区域（包括断层区域）而使得相关的计算非常

35、困难。与此相关的地震地表变形主要是在东西方向（Elliott等人，2010），所以它是由地图东西方向的相关性检索得出（图10和图11）。最大水平偏移量由Xu等人在现场测量得出（2013）为3.6m。在这种情况下，COSI-Corr最好的结果是用32*32px像素中的8像素步骤的相关性窗口获得的，产生一个40米的地面像元大小。对于Medicis，它通过小的相关性窗口（9*9px）得出的结果是不令人满意的，他们提出了使用一个相关性窗口尺寸得出的结果相当于一个使用COSI-Corr得出的结果（图11）。在这种非常困难的情况下，MicMac是唯一的能够过失相抵的使用较小的相关窗口提供了一个清晰的图像的

36、软件。在图11中，通过MicMac (相关性窗口大小为 9 * 9 px),，COSI-Corr(32 * 32 px) 和 Medicis (33 * 33 px)检索出的位移振幅为2.7m。这个值得到了Xu等人（2013）的同意。图10：2008年玉田大地震同震偏移场的东西分量，使用图9中SPOT正射影像的点对得出。相关性窗口的尺寸采用32*32px（COSI-Corr），9*9px（Medicis）和9*9px（MicMac）。配置文件采用加权中值法叠置在宽1.6km、长1.6km的区域内。COSI-Corr（使用大的相关性窗口）和MicMac（使用小的相关性窗口）检测道德地震偏移量相同

37、，都为2.7m；Medicis采用小的相关性窗口得出的结果是不令人满意的，也不能的检测得到较好的偏移振幅数据。图11：2008年玉田大地震同震偏移场的东西分量，使用图9中SPOT正射影像的点对得出。相关性窗口的尺寸采用32*32px（COSI-Corr），9*9px（Medicis）和9*9px（MicMac）。三个软件检测出的同震偏移都为2.7m。讨论及结论我们为了确定三个软件的最佳参数进行了大量的测试，并选择每个软件得出的最好的结果。不像Medicis和MicMac，COSI-Corr没有提供很多的参数供用户选择，这也可以看做是一个优势（它使用起来很容易），但是同样也是一个缺点因为用户没有

38、很多的选择特别是相关情况比较困难的时候。Medicis是很容易使用的，尽管他有大量的参数和没有图形用户界面，MicMac同样有大量的参数，但他有一个简单的命令行接口专用于测量地面位移的，是可利用的（Pierrot-Deseilligny, 2013）。我们套用的例子让我们能够评估每个软件的性能。对于可可西里大地震，我们面临的挑战主要是SPOT1和SPOT4两幅影像之间的长时间基线，断层地区在高山雪地中和多传感器图像的使用。它允许我们研究如何能在困难的情况下，让每个软件找到断层信号，检测小的和大的相关性窗口。我们的主要目的是为了精细的评价地面变形并让其有详细的结果，因此如果相关噪声允许的话使用小

39、的相关性窗口是很有必要的。阿法利亚的堤防入侵是在成像条件良好的情况下的一个很好的案例：它发生在一个没有明显的季节变化的沙化地区，并且两幅SPOT4影像之间的时间间隔较短。而玉田地震是一个非常困难的案例：两幅SPOT5影像之间近6年的相对较长的时间间隔和在雪地是非常困难的由于去相关的高风险是很难检索到断层信号的。由于所有这些不利条件，这是一个极端的软件的效率测试。频域软件如预期的一样，COSI-Corr在使用大的相关性窗口时（最小值32*32px ，Leprince等人（2007（b）和Ayoub等人（2009）指定）能提供很好的处理结果，但当使用较小的相关性窗口时结果并不令人满意。然而，尽管使

40、用频率域，Medicis在第一和第二例中使用一个小的相关性窗口也能准确的测量变形振幅。在最难的研究案例中（玉田），MicMac是唯一能在小的相关性窗口中给出较好的结果并且提供较好的断层信号图片的软件（例如，正则化，非线性相关的成本）。MicMac似乎更不易受噪音影响并能够处理大型的空间尺度，和由于长时间间隔引起的积雪和季节变化。这说明MicMac是一个通过影像相关性高质量的测量地面变形的免费开源软件。致谢作者希望感谢CNES通过TOSCA程序和将Medicis借给我们使用资助该项目。我们感谢Stphane，Raphal Grandin，Stphanie Dumont 和 Belle Phili

41、bosian在Medicis方面给我们的宝贵的帮助和建设性意见。我们感谢两位匿名审稿人，帮助改善这手稿。IPGP投稿编号3501。参考文献Ayele, A., Jacques, E., Kassim, M., Kidane, T., Omar, A., Tait, S., Nercessian, A., de Chabalier, J.-B., King, G., 2007. The volcanoseismic crisis in Afar, Ethiopia,starting September 2005. Earth Planetary Sci. Lett. 255, 177187. H

42、YPERLINK /10.1016/j.epsl.2006.12.014 /10.1016/j.epsl.2006.12.014.Ayoub, F., Leprince, S., Keene, L., 2009. Users Guide to COSI-CORR, Co-registration of Optically Sensed Images and Correlation. .Barisin, I., Leprince, S., Parsons, B., Wright, T., 2009. Surface displacements in the September 2005 Afar

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