2008年5月12日,以中国四川省汶川县映秀镇为震中(N31.01°,E103.42°)发生了Mw7.9级地震,地震造成龙门山断裂带的映秀-北川断层北东向单侧破裂320km,前山彭县-灌县破裂70km,断层错动引发剧烈的地表运动,造成大量的人员伤亡和经济损失。基于大地测量的空间观测技术,可精确获得大范围同震地表形变场,采用地表形变场反演发震断层的运动模式,可为地震发生机制、区域断层应力迁移、破裂风险评估提供重要的科学依据。星载合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)是一种新兴的空间大地测量技术,具有监测精度高、覆盖范围广、监测密度大等显著的技术优势。本文采用ALOS卫星覆盖汶川地震前后的PALSAR影像开展雷达干涉测量,获得了汶川地震大范围同震地表形变场。针对InSAR同震形变场存在显著的轨道残余相位误差,开展了基于GPS数据的轨道误差校正,较好地移除了InSAR残余轨道相位。依据相邻条带形变观测一致性原则,利用高质量邻轨数据对干涉条带平滑性予以校正。结果表明,校正后同震形变场的准确度与平滑性得以显著提高,InSAR高相干点残差约3.6cm,精度提高约60%,校正后形变场的邻接平滑因子标准差减小33%。为准确获得汶川地震发震断层的铲状几何模型,提出一种基于倾角渐变分层模型的断层几何确定方法。沿地壳深度方向对断层进行分层离散化,依据断层倾角渐变关系传递倾角搜优区间,以InSAR和GPS地表同震形变为约束进行断层倾角优化。对汶川地震的发震断层几何计算表明,映秀-北川断层沿深度方向具有复杂的几何结构,断层倾角在地表浅层极为陡峭,深度小于2km范围内倾角达73°,在深度2-6km范围内,断层倾角逐渐减小但均大于65°,而在6-14km范围内断层倾角减小趋势增大,14km处倾角降为450,14-20km深度处,断层倾角急剧减小,由45°锐减至2°,呈现为铲状几何结构,在20km深处与彭灌断层一同归并入地壳。为获得汶川地震断层滑动分布模型,将GPS数据和InSAR形变场联合约束用于断层滑动反演,探索出反演模型残差、地震矩与滑动模型粗糙度关系曲线的平滑因子选择方法,在满足模型残差和地震矩联合最小的情况下获得最优平滑因子。联合反演的InSAR数据模型残差约为7.1cm,精度改善超过50%。反演结果表明,断层滑动在震源处以逆冲分量为主兼具少量右旋走滑,沿东北向破裂传播,走滑分量逐渐增大,在断层破裂末端的青川区域,滑动基本以右旋走滑分量为主,在都江堰、高川、北川、房石和红光呈现出五个显著的滑动密集区,最大滑动量达10.03m。为克服单一大地测量数据对断层深部滑动反演不敏感的问题,采用联合断层表面应力变化和GPS形变数据,对汶川地震断层滑动分布进行联合约束反演。与单一大地测量数据的反演结果对比,联合反演方法在深度方向上具有更好的识别分辨能力。计算结果表明,在都江堰区域除了地壳浅部存在显著逆冲滑动成分外,在10-16km的地壳深部接近震源位置处存在一个显著滑动密集区,最大滑动量达9.67m,平均滑动量级超过8.5m。此外,在震源向西南延伸16km处地下7-19km范围内也发现了右旋走滑区域,平均滑动量级超过4.8m。联合反演结果较好地兼容了GPS形变和应力改变两种数据,GPS残差为1.7cm,断层应力改变残差为0.02Mpa,基于滑动模型计算得到汶川地震矩震级Mw=7.96。