GEOSS条件下固体地球灾害的广义遥感监测

地质灾害、地震灾害与矿山灾害是中国的主要固体地球灾害,地壳运动变化与岩石受力灾变是固体地球灾害发生的根源。通过分析岩石受力灾变辐射异常实验研究及固体地球灾害遥感监测实践研究的国内外现状,提出了综合多种电磁与非电磁手段,构建全方位、多层次的卫星-航空-地表-地下四位一体、立体协同的广义遥感监测体系。论述了突破经典遥感信息融合的局限,从时间、空间和物理尺度研究和挖掘广义遥感信息中多种物理量之间及岩石灾变前兆之间的内在机理与关联规律的必要性。为提高固体地球灾害前兆识别的可行性与可靠性,分析了在GEOSS条件下构建固体地球灾害广义遥感监测体系的有利契机和若干前沿问题,包括广义遥感信息融合理论、固体地球灾害前兆识别模型等。     

基于IDL与ENVI的MODIS遥感影像镶嵌

MODIS遥感图像镶嵌时,在图像接缝处出现黑色条带,且该处数据为无效值。在ENVI环境下利用IDL编程语言,消除黑色条带,并找回了丢失的数据,该程序运行速度快,操作简便,在MODIS遥感数据反演的大气水汽含量图像和地表温度图像的镶嵌图中得到了充分的应用。     

IDL程序去除MODIS遥感影像镶嵌图中的黑色条带

采用基于地理坐标的镶嵌方法和剪切线的方法对两幅MODIS遥感影像做镶嵌时,在影像接缝处出现了黑色条带,条带值显示为-NaN或者0.主要针对这一现象介绍在IDL 7.0环境下编写的Delete_NaN程序和Delete_0程序的应用.该程序实现了消除黑色条带,并找回了丢失的数据,该程序运行速度快,操作简便,特别适用于MODIS遥感数据的影像镶嵌图.     

汶川地震前卫星热红外异常与云异常现象

对汶川Ms8.0级地震发生前20d内的卫星热红外图像和电视云图进行对比分析发现:震前20～8d,青藏高原东缘出现了源于印度板块、紧邻汶川的北东向近3000km长的条带状高温异常;震前5～1h,电视云图显示震中龙门山断裂带及青藏高原东昆仑断裂带上方分别出现了线性云,汶川正好位于两者的延伸交叉位置。结合印度板块和亚洲板块的相互作用和区域构造运动过程,从地球物理的角度讨论了此次卫星热红外图像异常和云图异常的原因,希望能对地震遥感监测预报和汶川地震的前兆性研究提供参考。     

适用于大规模网络的全源最短路径重优化算法——RASP算法

为提升大规模网络全源最短路径的求解效率,基于重优化理论提出了一种快速的精确全源最短路径求解方法——RASP(reoptimization-based all-pairs shortest path)算法.分析了异源最短路径树间的相关性和差异性;在已知单源最短路径树的基础上,基于重优化理论实现了异源最短路径树间的高效转换,进而得出高效求解全源最短路径的RASP算法;理论证明RASP算法的时间复杂度为O(3n~2+2nm).实验测试表明:无论是在稀疏还是稠密网络上,RASP算法都能有效地超越Floyd算法、n次Dijkstra算法及其改进算法.     

干、湿沙层对岩石受力微波辐射影响的实验对比

在天空冷背景下，通过实验模拟卫星对地观测，研究盖层对岩石受力过程中微波辐射的影响规律及影响机理.实验以花岗岩及覆被干、湿沙层为例，采用卧式压力机和C波段微波辐射计对岩石受力过程中松散盖层对辐射变化的影响规律进行观测.实验结果表明:花岗岩弹性变形阶段的微波辐射变化与载荷具有很好的同步性，相关系数达0.94，微波亮温变化量为0.015K/MPa.当岩石观测面铺设2.5cm厚的干沙层或湿(含水)沙层时，其对受力岩石微波辐射影响存在差异:1) 干沙层对岩石受力过程中的微波辐射变化量无显著影响;2) 含水沙层显著削弱了微波辐射计所接收到的岩石中由力引起的微波辐射变化信号.     

岩石热红外光谱解混与矿物含量反演

 以碱性长石花岗岩为例,采用Turbo FT便携式红外光谱辐射计对其4种组成矿物(钾长石、斜长石、白云母、石英)分别进行0.71—1mm颗粒室外常温、0.71—1mm颗粒室内80℃、块体室外常温的热红外(7—14μm)光谱特征测试,以测试结果作为端元光谱对室外常温下测得的块状碱性长石花岗岩光谱进行解混,并与将ASU光谱作为端元光谱的解混效果进行比较。结果表明,当岩石与矿物端元的光谱测试条件相同时,解混效果最好;使用块状端元光谱能有效解混块状岩石光谱;ASU颗粒光谱不能解混块体岩石的矿物成分及含量。试验结果对遥感地质及矿物填图的研究具有指导意义。     

天空冷背景下受力岩石微波辐射特征实验研究

分析了环境因素对微波辐射观测的影响机理. 以此为基础,在天空冷背景条件下,利用岩石试验机、微波辐射计、声发射、温度测试仪等,开展了岩石弹性变形阶段循环加载微波辐射变化特征的室外观测实验. 结果表明,在天空冷背景下能可靠获取岩石受力变形过程中的微波辐射能量变化信息. 花岗岩弹性变形阶段的微波辐射亮温变化与应力间呈同步性很强的正相关关系,相关系数达0.94; 岩石表面的温度变化与应力间亦呈正相关,但其变化滞后于应力变化,且单位应力的微波亮温升幅远大于表面温度升幅. 实验证实了利用微波辐射观测手段可有效探测岩石受力引起的岩石内部应力状态的变化.     

水对花岗岩巷道岩爆红外辐射特征的影响

为研究水对岩爆发生的影响,采用自然与饱水花岗岩进行岩爆模拟实验,以美国Therma CAM SC3000红外热像仪为观测手段,研究了水对花岗岩巷道岩爆红外辐射特征的影响.结果表明:饱和花岗岩AIRT初始阶段温度上升速度快;岩爆发生前饱和岩样最高、最低温度均有微小突变,饱和岩样的岩爆前兆特征更易捕捉.岩爆瞬间,自然岩样孔洞左右两侧AIRT突然升高,岩样表面最低温度曲线呈线性上升,而饱和岩样AIRT和最低温度曲线均下降;饱和花岗岩AIRT平均值比自然花岗岩高,并且单位载荷下AIRT增量更大;趋近岩爆发生,花岗岩红外辐射温度表现出临界慢化特征,系统内在变化速率降低,与前一时刻状态越来越相似,其自相关系数转向增大的趋势,这可以作为岩爆发生的前兆特征.     

联合LiDAR DEM与时序SAR数据的露天矿特大型滑坡监测

面向长期多阶段大型滑坡变形监测需求,提出了一种像素偏移量跟踪(pixel offset tracking,POT)与多时相雷达干涉测量(multi-temporal interferometry,MTI)协同监测方案,分别针对滑坡的快速变形期及缓慢变形期开展变形监测研究.针对时序SAR滑坡监测中面临的观测方向与滑坡变形方向的空间不一致问题,提出了一种高精度激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)数字高程模型(digital elevation model,DEM)辅助的坡向变形求解方法,并开展了抚顺西露天矿南帮特大型滑坡长时序变形监测,其结果与GPS监测结果相比平均误差仅为dm级.