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。     

台湾恒春地震前的卫星热红外异常特征及其机理

构造地震前卫星热红外异常是国际地震界与遥感界的共同研究热点。分析2006年12月26日台湾恒春7.2级地震前出现的卫星热红外异常现象,其特征表现为:震前6d在菲律宾东部太平洋海域出现片状热异常,并不断向西迁移;震前2d到达菲律宾;之后沿马尼拉海沟转为北上,并由远到近、逐渐向震中迁移,同时异常的强度及范围逐渐扩大;临震前1d达到高峰,升温幅度约10℃。结合该震区构造背景,对此次卫星热红外异常与构造活动的关系进行了分析,表明震前红外异常的出现及其时空演化受构造活动控制显著。利用已有遥感-岩石力学基础实验结果,对震前红外异常的产生机制进行了讨论,提出震前构造应力场的迁移与集中活动所激发与加剧的应力热与地热的传递,及其与孕震区温室效应的叠加,是此次地震卫星热红外异常产生的主要机理。     

地震云预测地震续探

概述了地震云预测地震的历史;简介了国内外主要地震工作者关于地震云的识别标志、时空动态与地震三要素关系的论述及其实际预测效果;剖析了地震云的形成机制;列举了作者用其预测的几个震例;最后对其作了评价和结论,认为:震前地震云和红外增温异常是地震构造加剧活动派生的同源异象的气象效应。两者结合利于互相补充、验证,前者出现时间早些,可达3个多月,后者一般10多天。可形成地震地质为基础,长、中、短、临一体化的卫星预测地震系统。     

探讨与汶川地震有关的焦点科学问题

基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论和新划定的3.6版汶川地震区,再次探讨了与2008年汶川地震有关的若干科学问题,包括该震是否为主震?该震、2013年芦山MS7.0地震、2017年九寨沟M_S7.0地震之间关系?该震是否存在复发周期?该震发生前是否存在显著物理前兆?该震与紫坪铺水库之间关系?研究结果表明:汶川地震并非汶川地震区当前地震周期主震,未来将发生MS8.0~8.3标志性地震;2013年芦山地震和2017年九寨沟地震有直接联系且均与汶川地震密切相关,两者同为下一次标志性地震前的两次显著预震;汶川地震区标志性地震及其未来主震是否存在复发周期目前尚不能作出明确判断;在汶川地震前,由于自1995年12月18日后其震源体的物理状态长期保持近似不变,故不可能观测到显著的中长期与短临物理前兆;紫坪铺水库对汶川地震孕育过程的影响很小,可以忽略。     

中国沿海和内陆强震前地表潜热通量异常特征

地表潜热通量(SLHF)是反映地表蒸发能量大小的大气参数。国外学者分析近年若干沿海地区的强震时发现,沿海强震震中附近在震前出现了潜热通量异常,而远离海域的内陆地震并未出现潜热通量异常。本文以近10年发生在中国的1次沿海强震和3次内陆强震为例,进行了震前SLHF异常的时空特征分析,发现震前3～10d,震中附近均出现了SLHF异常。该异常主要分布在震中及其周围地区,且与区域内的主要活动构造带走向一致。因此,SLHF异常可以成为一种有价值的大地构造活动性遥感监测指标,并为中国沿海和内陆地区强震提供有用的临震前兆信息。     

强震孕育过程中地震类型的动态变化及实验研究

 讨论了1965年以来云南地区强震孕育过程中地震类型的动态变化,发现:云南地区发生6.7级以上强震前数月至数年,云南省内均有2次以上5级双震或群震型地震发生;部分强震前数月至数年,至少有3次以上前主震型地震密集发生.强震发生在这些前主震、双震、群震型地震150 km以外地区.典型地区地震类型的追踪研究也表明:宁蒗地区发生5级双震、前主震型地震以及腾冲地区发生6级群震型地震,云南地区均发生6.5级和7级以上强震,但地点远在宁蒗、腾冲200 km以外地区.实验中,随着载荷的增大,岩样的破裂类型经历了主余破、孤立破→群破→前主破→破裂类型多元化的过程.震例和实验研究结果的对照显示:地震的类型不仅与发震地区地质构造有关,也与地壳介质所处的应力状态有关.     

2016年10月6日台湾MS5.9级地震热红外异常研究

本文利用中国静止气象卫星FY-2E/G红外遥感资料,应用小波变换和相对功率谱法对2016年10月6日台湾MS 5.9级地震进行震例数据处理和分析.结果表明,震前热异常具有明显时空特征,2016年6月初震中以北区域出现热红外异常现象,并且异常区域随时间推移不断扩大,至7月1日天异常面积达到最大,随后逐渐收缩至消失,但随后在震中附近又开始出现热红外异常,该异常在8月5日异常值达到最大,随后逐渐消失.该次地震热红外异常特征显著,容易识别,可作为地震前兆异常信息之一,验证了卫星热红外异常在地震预判方面的作用,为今后卫星热红外在地震前兆识别中提供了震例素材和判定依据.     

武山地区Rn元素观测数据背景异常特征分析

通过对武山地区Rn元素观测资料中的异常变化分析总结,提取观测点300Km范围内大于Ms4.5级地震以及全国Ms7.0以上地震,确立水氡异常与地震的相关性,量化分析震前、发震、震后资料变化趋势。通过对震例的对比分析,提取武山观测点Rn元素的震前异常特征。通过研究表明:泉水流量是影响Rn元素测值的重要因素之一,对于Ms4.5震前观测到的Rn含量没有明显的共性特征,对于Ms7.0以上地震Rn测值出现明显的高值特征。     

地磁场起源学说及其与地震的关系

笔者研究了地球与地磁场结构,地磁场起源及地磁场变化与地震之间的关系.分析认为,发电机学说在观测、实验和理论研究上得到较多的证明,是目前研究和应用较多的地球磁场学说.地磁场变化与地震有密切的关系,主要是震前的地震电磁异常效应,其中地球电离层出现的局部或区域性的异常扰动可能是与地震有关的震前异常现象.     

“4·20”芦山地震与“5·12”汶川地震发震断裂初析

2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生的7.0级地震,是继"5.12"汶川地震之后相隔约5年发生的又一次强震。作者在收集了遥感、DEM、地面地质及芦山震区人工地震剖面基础上,对网上公布的芦山地震震中数据、地震机制解、余震分布数据和地震的地表破裂情况进行了分析,初步推断引发芦山地震的断裂是盆地内西南侧地腹隐伏断裂或新生断裂。将芦山地震与汶川地震进行了综合对比,认为2次地震均属构造地震,从构造动力学角度分析均与印度板块向北挤压碰撞有关;但2次地震发震断裂和发震构造单元特征是不同的,应属2次独立地震。     

ASTER多角度影像云参数模型解算与云迹风反演

卫星资料具有覆盖范围广、时空密度大等优点,能有效地弥补缺测地区观测信息不足的现状,可为天气分析和数值预报模式等研究提供大量有用资料.采用青藏高原西藏阿里地区上空的Terra ASTER多角度影像立体成像像对,结合遥感和摄影测量理论,建立了基于摄影中心、影像点和实际物方点共线关系的云顶三维参数解算模型,用以求取云顶三维坐...     

卫星微波遥感中云层的影响

本文在微波频率1—300GHz(波长1mm一30cm)范围内,卫星微波遥感以陆地和海洋为背景,分析8种典型的云层情况,衡量各因子的作用,进行分析讨论。为卫星微波遥感中消除云层污染及微波遥感云层特性提供了数据。     

基于轻量化卷积神经网络模型的云与云阴影检测方法

大多数遥感影像数据不可避免地受到云层的污染导致数据的失效。因此,对云进行检测是非常必要的预处理步骤。随着航天技术的飞速发展,更加轻便的卫星被设计出来,为了在这些算力有限的微小卫星上配备遥感影像预处理模型。设计一种高精度、算力要求低的轻量化云与云阴影检测网络模型具有重要意义。针对上述问题,本研究提出一种基于深度可分离卷积的轻量化卷积神经网络模型（Lightweight M-shaped Network,L-MNet）,L-MNet网络模型是在M-Net（ M-shaped Network）网络模型的基础上引入深度可分离卷积（Depthwise Separable Convolution）,设计一种深度可分离卷积模块（DS-Conv Block）,以减小算法的复杂度及计算量。实验结果表明,本研究所提方法在保证检测精度的前提下,可以有效减小像素级云检测的模型大小及计算量,有助于实现微小卫星在轨云检测的任务。     

四川芦山Ms 7.0级地震空基联合观测与灾情增强识别

 以四川芦山M_s 7.0级地震后中国科学院遥感与数字地球研究所的有人机航拍为基础,辅以低空无人机平台进行联合观测,建立了空基多平台联合灾情观测模式下的灾情增强识别系统。介绍了空基多平台航测系统的组成及联合灾情观测的技术流程,使用有人机遥感平台与固定翼无人机遥感平台对重灾区芦山县进行航空联合观测。对震后有人机与无人机遥感影像进行综合对比,分析了地震中房屋典型受损的细节、滑坡体空间变化及重要电力线的破坏情况。结果表明,采用空基多平台的灾情监测模式,可显著增强对灾情的识别能力。     

Wenchuan earthquake: Brightness temperature changes from satellite infrared information

By using an alternative processing method for satellite infrared remote sensing data and adopting the China Geostationary Mete-orological Satellite (FY-2C) infrared remote sensing brightness temperature data, we studied the great 2008 Wenchuan Ms8.0 earthquake. Results indicate the obvious characteristic period and amplitude, and distribution of thermal infrared anomalies before the Wenchuan earthquake. And we discussed the mechanism of the observed pre-earthquake thermal anomalies. The characteristics of observed thermal infrared anomalies are easy to be recognized and applied, and could provide a criterion for thermal anomalies of earthquakes.     

GF-1遥感影像结合等高线消除云层干扰的连续水体重建法

为了解决遥感影像水体提取时易受到云干扰的问题,针对连续水体局部受云层干扰的影像图,采用高精度地形信息与高分一号卫星(GF-1)遥感影像两种数据相结合的方法重建水体。分别对高分一号卫星影像数据和高精度等高线地形数据进行预处理后,对缓冲区多次迭代提取未受云层覆盖的部分水体,通过对两种数据的地理配准、数学统计计算等图像运算确定水体还原水位值,从而还原云层影响下的水面面积。结果表明:该方法可以有效消除云层的影响,7幅受云层干扰影像提取水体还原后的水体面积平均相对误差在5%以内,与参考值相比,水体面积平均差值为0.0809km2。该方法较准确地还原了云层干扰下的水体面积,可广泛应用于受云层干扰影像的水体提取。     

一种高分辨率遥感卫星帧间图像配准的方法

针对某高分辨率遥感卫星高精度图像配准要求,提出了一种采用边缘特征的提取和特征点提取相结合的方法,解决了卫星云图存在云层遮挡导致图像边缘信息无法准确提取的问题。该方法基于改进的Canny算法和Harris检测算子对图像的边缘特征和特征点进行提取,并采用Hu氏不变矩实现图像特征点的匹配,通过仿真试验验证了该方法对提高图像配准精度的有效性。     

基于地面LiDAR点云的北川县城震害建筑物提取研究

北川县城在汶川地震后变成一片废墟,本文以北川县城扫描获取的地面激光雷达数据为实验数据,在介绍地面LiDAR点云基本特征、面向对象方法思路的基础上,将面向对象方法引入到地面LiDAR点云建筑物提取中,从而实现了震害建筑物的自动提取。通过对比分析插值生成的特征的不同,构建适合于LiDAR点云震害建筑物提取的特征规则集,基于面向对象方法对北川地震遗址地面LiDAR数据进行震害建筑物识别,对结果进行分析,震害建筑物提取总体精度达92.3%,Kappa系数为0.873,提取精度满足地震遥感应急评估的需求,为震害评估增添新的可用遥感数据源。     

基于多时相高分四号影像的雪盖范围提取

积雪覆盖监测是地球科学研究的基础,对于研究全球气候变化,开展防灾减灾救灾等工作都有重要的意义.高分四号卫星是我国高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗民用高轨卫星,也是世界上首颗静止轨道高分辨率光学成像卫星,其机动灵活、高频次观测能力在积雪遥感业务化监测中具有广阔的应用前景.该文利用高分四号卫星多谱段、高时效、大幅宽和中分辨率等成像优势,紧密结合积雪和移动云层在多时相图像上的反射特点,提出了基于多时相高分四号卫星数据的积雪覆盖范围提取方法.首先对高分四号卫星全色图像进行二值化分割以消除低反射目标的影响;然后对多时相云雪覆盖区域进行合成来剔除移动云层的干扰;在此基础上,利用云、雪在多时相近红外图像上反射值变化的差异性,通过对多时相高分四号卫星近红外图像的最小值合成和阈值分割精细化地提取积雪覆盖范围,进一步去除变化云层的影响.以新疆中西部为试验区,通过与基于HJ-1B卫星的积雪覆盖结果比较,实验表明：两类数据提取的积雪空间分布具有较好的趋势一致性,高分四号卫星影像监测积雪范围更广,总体精度达92.19%,高于HJ-1B卫星图像的89.84%;但受空间分辨率和“不变云层”的影响,基于高分四号卫星影像的积雪识别精度为85.16%,低于基于HJ-1B卫星图像的识别精度94.53%.     

二维距离图分割的激光雷达点云无损压缩方法

激光雷达动态获取点云压缩是智能驾驶的关键技术之一。针对动态获取点云场景范围大,分布稀疏,本文将点云几何信息映射到二维距离图(range image),提出一种基于距离图分割的激光雷达点云无损压缩方法。由于动态获取点云的稀疏性,以及噪声和离群点等的影响,目前的距离图分割算法分割后类别过多,导致对分割区域编码时,边缘信息消耗较大的比特数。对此本文提出孤立区域精细处理的方法,有效地改善了过度分割的问题,提高了分割区域的压缩性能。为了保持残差、地面区域点云等数据原有的相关性,我们利用两种无损的数据压缩技术进行编码。实验结果表明,本文设计的基于距离图分割的激光雷达点云无损压缩方法具有较高的压缩性能。