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ISSN 0253-3782 CN 11-2021/P

2016年38卷3期

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《卫星地震应用研究》专辑前言
申旭辉
2016, 38(3): 329-332. doi: 10.11939/jass.2016.03.001
[摘要](70) [HTML全文] (86) [PDF 470KB](1)
摘要:
我国高分辨率遥感技术在地震研究中的应用
陈立泽, 申旭辉, 王辉, 洪顺英, 荆凤
2016, 38(3): 333-344. doi: 10.11939/jass.2016.03.002
[摘要](58) [HTML全文] (31) [PDF 2481KB](3)
摘要:
本文概述了我国高分辨率遥感技术在地震监测预报、灾害预防和应急救援防震减灾三大业务体系中的应用现状,重点介绍了“高分遥感地震监测与应急应用示范”项目的进展.该项目针对防震减灾业务体系发展的应用需求,在整合地震行业现有技术和资源的基础上,突破了高分辨率对地观测系统卫星遥感数据在地震构造调查、地震监测和地震应急救援等方面应用的关键技术,制定行业应用规范,建设高分遥感地震业务应用示范系统,并开展应用示范.该项目的成功实施,使得我国高分辨率遥感技术在地震中的应用从以往分散的科学研究提升到一个业务化应用的状态,从而能更加有效地服务于防震减灾工作.
基于国家电波观测站网电离层垂测数据的地震电离层异常研究进展
吴健, 徐彤, 胡艳莉
2016, 38(3): 345-355. doi: 10.11939/jass.2016.03.003
[摘要](55) [HTML全文] (17) [PDF 1975KB](1)
摘要:
地震电离层异常现象已被大量观测所证实,地震电离层异常的特征分析及其物理机理研究对开展地震监测意义重大.近年来,中国电波传播研究所利用国家电波观测站网长期积累的电离层垂测数据,开展了震例分析及其机理研究,初步获得了震前电离层的异常特征,并建立了岩石圈-大气层-电离层电场耦合物理模型.本文简要介绍了近年来我们在该领域的研究进展,并对该领域的发展方向提出建议.
地震电离层探测技术及其应用研究进展
张学民, 申旭辉, 赵庶凡, 刘静, 欧阳新艳, 娄文宇, 泽仁志玛, 何建辉, 钱庚
2016, 38(3): 356-375. doi: 10.11939/jass.2016.03.004
[摘要](56) [HTML全文] (31) [PDF 710KB](1)
摘要:
2017年即将发射的中国电磁监测试验卫星将填补地震电离层立体监测体系中不可或缺的空白区域,也将为天地一体化地震电磁对比校验及圈层耦合机理认识提供重要的科学支撑.针对近期地震电离层立体监测体系发展的需求,本文主要介绍了目前国内用于地震研究的地基及空基电离层探测技术,包括电离层垂测/斜测、甚低频(VLF)电波观测、舒曼谐振观测、GPS及空间卫星电磁等,并总结了各种探测技术在国内外地震应用研究中的进展; 最后结合不同探测手段的优势,探讨了地震电磁立体探测系统的构建,并就未来的多手段综合应用发展提出了建议.
中国电磁监测试验卫星工程研制进展
王兰炜, 申旭辉, 张宇, 张兴国, 胡哲, 颜蕊, 袁仕耿, 朱兴鸿
2016, 38(3): 376-385. doi: 10.11939/jass.2016.03.005
[摘要](42) [HTML全文] (12) [PDF 3136KB](0)
摘要:
中国电磁监测试验卫星工程项目于2013年正式批准立项,卫星预计于2017年8月发射入轨,设计在轨运行5年,这是我国地震立体观测体系的第一个专用天基平台. 本文简要介绍了电磁卫星工程设计和卫星工程六大系统的功能与任务,并对卫星系统和应用系统的研制情况予以阐述. 目前,已基本完成卫星平台和有效载荷设计初样阶段的研制,将于2016年6月转入正样研制阶段. 应用系统基础平台的建设工作按计划进行,将在卫星发射前半年开始试运行,以确保电磁监测试验卫星数据的有效应用.
活动断裂调查中的高分辨率遥感技术应用方法研究
张景发, 姜文亮, 田甜, 王鑫
2016, 38(3): 386-398. doi: 10.11939/jass.2016.03.006
[摘要](58) [HTML全文] (27) [PDF 4130KB](5)
摘要:
本文系统分析了高分辨率遥感在活动断裂调查中应用的技术现状、工作流程,梳理了各类遥感数据的要求、适用条件和处理方法,总结了活动断裂的遥感解译方法、解译要素和测量参数,并通过实例解析了一些典型的断错地貌,给出了相应的遥感特征. 基于资源三号卫星的立体像对和影像,判读了大青山活动断裂的几何特征和活动特性. 结果表明: 人工改造较大的地区宜收集早期遥感影像,利用不同波段间地物光谱的差异来增强隐伏活动断裂的信息,使用空间增强方法来识别断层陡坎等线性构造;雷达数据多极化分解是检测隐伏构造信息的有效方法;由宏观信息向局部信息追踪是活动断裂解译的有效途径;将遥感影像与数字高程模型(DEM)联合可进行活动断层参数的高精度测量. 本文结果可为活动断裂大比例尺、定量调查提供参考.
我国西南地区电离层垂测网数据应用研究
刘静, 姜春华, 邓迟, 杨国斌, 张学民, 娄文宇, 杨春华
2016, 38(3): 399-407. doi: 10.11939/jass.2016.03.007
[摘要](43) [HTML全文] (25) [PDF 1604KB](0)
摘要:
本文基于我国西南地区电离层垂测网普洱站和乐山站的基础数据,结合空间天气事件指数,通过限定不同阈值的滑动平均方法,提出靠近南部的普洱站应选取中值M±1.5σ(标准差)作为限定阈值,靠近北部的乐山站应选取中值M±IQR(四分位距)作为限定阈值.在此基础上,利用本文提出的扰动识别方法,对2015年4月25日尼泊尔MS 8.1地震予以分析.研究结果显示,震前1天普洱站和乐山站均出现了正向扰动,震前3小时乐山站持续出现负异常.根据规划,我们还将在西南地区建立1—2个垂测台站,架设数台被动接收垂测仪信号的电离层斜向探测仪,通过组网对西南地区上空的电离层进行监测,为分析震前电离层扰动提供数据支持.
基于电磁探测数据的时序分析模型研究
张志玮, 李子扬, 朱小华, 李传荣
2016, 38(3): 408-416. doi: 10.11939/jass.2016.03.008
[摘要](54) [HTML全文] (26) [PDF 1116KB](0)
摘要:
针对电磁探测数据交叉检验时对不同卫星探测数据的时间匹配需求,本文基于DEMETER卫星时序探测数据,分析了国际参考电离层(IRI)模型模拟电子浓度(Ne)数据在不同纬度区域的误差分布特征; 同时,基于自回归移动平均(ARIMA)模型构建了Ne数据时序预测模型. 在此基础上,分析比较IRI模型与ARIMA模型在Ne数据时序预测中的优缺点,结果表明: ARIMA模型模拟预测Ne数据时间序列的相对误差在短期内较低(小于10%),且随着预测时间的增长而增大; 而IRI模型模拟预测Ne数据时间序列的相对误差不会随着预测时间的增长而增大,且在高纬度地区的预测相对误差比在中低纬度地区低.
日本MW9.0地震震区及其周缘2002—2015年卫星重力变化时空特征
邹正波, 李辉, 吴云龙, 康开轩, 吴桂桔
2016, 38(3): 417-428. doi: 10.11939/jass.2016.03.009
[摘要](58) [HTML全文] (28) [PDF 2920KB](0)
摘要:
本文在考虑全球陆面数据同化系统陆地水储量变化影响后,利用2002年4月—2015年4月GRACE卫星RL05月重力场模型获取了2011年日本MW9.0地震震中及其周边区域的重力场信息;然后给出了日本及其周边2003—2015年的年度累积重力变化和差分重力变化,并且利用经验正态函数方法深入分析了该地震过程中同震重力变化对区域重力场的贡献. 结果显示:日本MW9.0地震前研究区域出现了幅值高达2×10-8 m/s2的异常重力变化,其同震效应的时间和空间特征均出现在第一模态,且同震重力变化和震后区域重力场变化特征显著,这充分表明该地震对区域重力场的影响显著.
2015年尼泊尔MS8.1地震红外特征分析
荆凤, 申旭辉, 王辉, 康春丽, 熊攀
2016, 38(3): 429-437. doi: 10.11939/jass.2016.03.010
[摘要](55) [HTML全文] (28) [PDF 1265KB](0)
摘要:
本文利用改进的红外异常鲁棒估算(RETIRA)法对2015年尼泊尔MS8.1地震震区2007年1月—2015年8月共104个月的NOAA长波辐射日数据进行了处理,获得了该地震前后的红外辐射变化. 结果显示,在长达3158天的时间尺度内,尼泊尔地震破裂面区域的长波辐射值仅在震前半年内呈现显著的异常变化. 进一步对喜马拉雅构造带的分段研究表明:震前长波辐射异常出现在尼泊尔地震震中以西区域,说明地震孕育过程中喜马拉雅构造带西侧的应力积累高于东侧,这与前人利用GPS观测资料所得到的该区域应变积累特征一致;长波辐射异常的空间分布主要集中在喜马拉雅构造带南部,这一结果与地震震源机制所显示的发震断层南部区域为断层压缩区、北部为断层拉张区的应力状态相吻合. 因此,综合考虑检测到的长波辐射异常所呈现的空间和时间特征,本文认为该异常与尼泊尔MS8.1地震有关.
地震红外背景场研究进展与示范区亮温背景场构建
孟庆岩, 卢显, 邵楠清, 申旭辉, 耿飞, 王园园
2016, 38(3): 438-447. doi: 10.11939/jass.2016.03.011
[摘要](57) [HTML全文] (13) [PDF 2295KB](0)
摘要:
本文综合阐述了国内外红外背景场的研究进展,进而基于2010—2013年FY-2E卫星热红外亮温数据构建了首都圈和甘青川交界地区的亮温背景场,并对其时空演化特征予以分析. 研究结果表明,红外亮温背景场时间上主要受季节变化影响,空间上主要受地形影响,为地震热异常的判定和识别提供了研究基础和依据.
2008年汶川MS8.0地震前后川西
崔月菊, 杜建国, 荆凤, 李新艳
2016, 38(3): 448-457. doi: 10.11939/jass.2016.03.012
[摘要](64) [HTML全文] (28) [PDF 47257KB](1)
摘要:
2008年汶川地震导致了大量地下含碳气体释放. 本文基于卫星高光谱数据采用差值法获取了汶川地震前后川西地区含碳气体异常的时空分布特征. 结果显示汶川地震前后不同含碳气体异常的时空分布特征不同. 空间分布上,CH4,CO2和CO异常分布于震中附近且受断裂控制明显,与热红外异常特征类似;CO和CO2异常的范围较CH4大,CO除沿断裂带分布外,在四川盆地也大面积出现. 异常出现时间上,CO2异常最早,其次为CH4和CO. 气体来源上,CO2和CH4主要来源于地球内部沿断裂带释放,在地球内部还原条件下,CH4还可由CO2还原形成;CO异常除了沿断裂带释放和由断裂带释放的CH4氧化生成外,还由四川盆地渗漏的CH4氧化生成. 本文结果可用于地震监测预测研究,不仅提供了新的地震前兆观测参数,还为地震热红外异常机制“地球放气温室效应”提供了科学依据,同时对地震引起的地质碳排放研究也有重要意义.
中国电磁卫星地面对比观测系统方案研究
张宇, 王兰炜, 申旭辉, 张兴国, 张世中, 颜蕊
2016, 38(3): 458-466. doi: 10.11939/jass.2016.03.013
[摘要](55) [HTML全文] (29) [PDF 2117KB](0)
摘要:
针对我国即将发射的电磁监测试验卫星观测物理量和观测频段, 结合我国现有地基观测基础和对比观测需求, 本文提出了地面对比观测系统设计方案, 包括观测对象、 观测频段和观测区域的选取以及台网布局方式. 在此基础上, 根据该方案在甘肃省天祝前兆台阵区域建立了古丰、 寺滩和坪城等3个台站的地面对比观测原型系统, 并取得了电磁场的初步观测资料. 对观测资料的分析结果表明, 地电场和地磁场观测数据呈典型的日变化形态, 具有较好的同步性和一致性, 能够真实地反映小区域地电场和地磁场的变化. 该结果可为今后开展试验性的星地联合观测和建立我国地震电离层立体监测体系提供技术支撑.
基于震后机载激光雷达点云的 建筑物破坏特征分析
黄树松, 窦爱霞, 王晓青, 袁小祥
2016, 38(3): 467-476. doi: 10.11939/jass.2016.03.014.
[摘要](55) [HTML全文] (29) [PDF 12462KB](3)
摘要:
本文利用2010年海地MW7.0地震震后获取的机载激光雷达(LiDAR)三维点云数据, 通过人机交互的方式选取受损程度不同的典型建筑物点云数据, 比较分析倒塌建筑物与完好建筑物点云数据的高度、 坡度和法向量等分布特征, 提出了用建筑物点云高度均值偏离度、 屋顶面坡度值以及法向量与天顶方向夹角等因子判定建筑物破坏程度. 试验分析结果表明, 高度均值偏离度因子对单个建筑物的破坏部分识别效果较好, 屋顶面坡度值因子可以识别建筑物破坏部分的边缘, 点云法向量与天顶方向夹角因子能够较好地识别大范围区域内的建筑物破坏情况, 因此上述判定因子均能在一定情况下表征建筑物的破坏情况.
基于高分一号卫星遥感图像的建筑物 震害损毁检测研究 以2015年尼泊尔MS8.1地震为例
叶昕, 王俊, 秦其明
2016, 38(3): 477-485. doi: 10.11939/jass.2016.03.015.
[摘要](51) [HTML全文] (26) [PDF 10933KB](0)
摘要:
在高分辨率遥感图像中, 不同震害损毁程度的建筑物呈现不同的图像特征, 鉴于此本文提出一种利用遥感图像多特征分析建筑物损毁程度的检测方法. 以2015年尼泊尔MS8.1地震为例, 结合震后高分一号卫星全色遥感图像和城市道路矢量数据提供的街区信息, 以建筑物街区为单元进行图像纹理提取和局部空间统计等多类别图像特征参数分析, 并构建多特征分类模型, 将震后建筑物街区划分为基本完好、 部分损毁和严重损毁等3个类别. 试验结果表明, 本文提取的参数能够有效地表征损毁建筑物的图像特征, 而且建筑物震害损毁检测精度较高. 该方法可用于建筑物震害损毁信息的快速提取, 为震后应急救援提供指导; 同时还可为我国自主研发高分卫星遥感数据在地震灾害信息提取中的应用提供技术参考与方法借鉴.
基于中分辨率遥感影像的居民区震害信息提取
张小咏, 李庆亭
2016, 38(3): 486-495. doi: 10.11939/jass.2016.03.016
[摘要](54) [HTML全文] (24) [PDF 1582KB](0)
摘要:
针对中分辨率遥感影像建筑物震害信息弱以及变化检测法受非震害信息影响大等弱点, 本文建立了一种基于变化检测的居民区震害信息快速提取方法. 该方法利用主成分变换增强震害信息, 采用监督分类法提取似居民区, 并用灯光影像数据进一步对似居民区提取结果进行优化, 从而很好地消除了变化检测方法中非震害因素的影响. 在此基础上, 以2001年印度MW7.6地震的极重灾区为研究区域, 利用震前、 震后Landsat卫星TM图像和震区灯光影像数据, 对本文算法进行了验证和分析. 结果表明, 在30—50 m中分辨率遥感影像上, 以建筑物为主的居民区震后图像变化最为显著的震害特征是反射率变大, 本文所建立的居民区震害信息提取方法在解决中分辨率遥感影像震害目标信息弱、 背景复杂等方面效果明显.
基于相关变化检测与面向对象分类技术的 多源遥感图像震害信息提取
薛腾飞, 张景发, 李强
2016, 38(3): 496-505. doi: 10.11939/jass.2016.03.017
[摘要](55) [HTML全文] (14) [PDF 21658KB](0)
摘要:
遥感图像面向对象分类作为空间信息提取的关键技术, 在震害信息提取方面发挥着非常重要的作用, 然而由于光学遥感影像是正射图像, 只能提取建筑物屋顶信息, 这使得单一利用震后光学影像进行震害信息提取存在一定的局限性. 针对该问题, 本文提出了一种基于合成孔径雷达(SAR)相关变化检测的光学影像震害建筑物面向对象提取方法, 即在光学影像面向对象提取的数据中融合SAR相关性, 对光学影像进行面向对象提取震害建筑物时不仅考虑建筑物的几何、 光谱等特征, 还加入震前震后变化信息即SAR相关性进行分类. 在此基础上, 选取2008年汶川MS8.0地震震区都江堰地区作为研究区进行试验. 结果表明, 本文提出的方法相对于单一使用光学影像进行震害建筑物提取, 其准确度有较明显的提高.
全球大震和中国及邻区中强震地震活动 (2016年1—2月)
陈培善
2016, 38(3): 506-507. doi: 10.11939/jass.2016.03.018
[摘要](49) [HTML全文] (23) [PDF 215KB](0)
摘要:
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