四川省区域性场地分类的初步研究

本文讨论两种代表性的区域性场地分类方法(地形坡度法和地表地质法)在四川省应用。地形坡度法是直接利用地形数据估计区域性场地类别的方法。本文采用Wald提出的地形坡度和Vs(30),地表至地下30 m的平均剪切波速的相关关系,利用SRTM30 DEM数字地形高程模型计算地形坡度,推导获得了四川省范围的Vs(30)分布;最后根据美国NEHRP规范的场地分类方法,划分四川省场地类别。另外一种方法是地表地质法,采用Wills提出的地质单元与Vs(30)之间的相关关系,以四川省1∶50万地质图地质单元推测估计全省范围的Vs(30)分布,从而获得场地类别分类图。对两种方法在四川省内应用的结果,并结合特征区域场地条件调查结果进行对比分析。结果表明,(1)依据上述两种区域性的场地分类方法获得的四川省场地分类结果宏观分布大体一致、相互印证,说明两种方法应用在四川大体可行;(2)直接引用其他地区已有的关系成果估计四川省的场地分类将导致一定误差,需要四川省的实测数据对其修正后应用。     

考虑场地效应的ShakeMap系统研究

本文主要以地表地质状况与地形(坡度)的相似性为原则,将中国大陆地区分辨率30″的地形DEM(数字高程模型)数据经过坡度计算后,利用坡度与Vs30(地表至地下30m处的平均剪切波速)的相关关系,得到各场点近似的Vs30值,再用Vs30量化地震动的场地放大系数。将由此建立的场地放大系数运用到本文研发的ShakeMap系统中,校正震后理论计算所得到的基岩地震动参数值,从而获得其地表土层上的地震动参数分布。本文还详细介绍了ShakeMap系统的计算流程、计算模型及相关的软件系统等。最后以应用实例表明ShakeMap系统在中国大陆地区是可用的。     

起伏地形下天文辐射分布式估算模型

基于数字高程模型（DEM）,建立了起伏地形下天文辐射分布式估算模型.模型全面考虑了地形因子对天文辐射的影响,只需DEM数据作为输入项,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台.以1km×1km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,计算了我国全年各月天文辐射的空间分布.结果表明：我国年天文辐射总量有明显的纬向分布特点,随着纬度的降低,年天文辐射总量由北向南增加;由于受坡向、坡度和地形遮蔽因子影响,山区天文辐射表现出非地带性分布特征.本文所提供的我国天文辐射数据产品,可作为基础地理数据供相关研究应用.     

通过高分辨率地形数据解析圣安德烈斯断层带的构造地貌：以乔莱姆段为例

断层带上的高分辨率地形数据对描绘新近地表破裂具有非常重要的辅助作用。圣安德烈斯断层（sAF）中南部的乔莱姆段南15kin长的范围内保存着许多非常好的构造地貌现象,如阶地、槽谷、陡坎和线性山脊,这些都表明了地震的多次重复发生。近期获得的整个圣安德烈斯断层南段的LiDAR（Light Detectionand Range）地形数据（“B4”计划）的拍摄密度为3～4m。通过计算LiDAR反射数据,使用反距离权重插值计算（Inverse Distance Weighting,IDW）的局部面元组合方法（LocalBinning）来获得0．25～0．5m分辨率、0．8m或者更大查找半径的数字高程模型（DEM）。通过该数字高程模型对构造地貌的解译足以对古地震场地进行评估。仅使用LiDAR数据对新近地表破裂进行填图的结果与航片解译方法和野外调查所得到的结果具有很好的一致性。整个圣安德烈斯断层的宽度从数米到近lkm不等,且由许多长度为数米到数千米的雁列、叠瓦状的近平行的断裂组成。这些断裂所围限的运动块体运动方向各不相同,但它们的延伸方向与圣安德烈斯断层近于平行。对“活动的”的定义和地表次级断裂的重要性不同认识,影响着最终填图结果中断层的宽度和复杂性。     

多源遥感技术在汶川震后高精度数字高程模型重建中的精度分析

汶川地震后,震中地区地表形态遭到很大破坏.在该地区开展科学研究急需高精度数字高程模型支持,重建震区数字高程模型十分必要.本文以高精度重建该地区数字高程模型为目标,综合ALOS PRISM获取的三轨立体像对、ALOS PALSAR雷达影像和欧空局发布的汶川地震ENVISAT雷达影像等资料,采用光学遥感立体测图技术、InSAR技术,并融合已有全球数字高程模型,研究建立覆盖此地区15m分辨率的数字高程模型.在利用中国地壳运动监测网络和陆态网络工程项目实测的GPS数据进行高程精度分析后表明:ALOS PRISM DEM精度优于10 m(95％置信度);ALOS PALSAR DEM精度优于10 m(95％置信度),而ENVSAT ASAR DEM在平原、丘陵地区精度优于20 m(95％置信度).研究证明:ALOS PRISM能进行高精度的地形测量,ALOS PALSAR在山区仍可获得高精度数字高程模型,ENVISAT ASAR在平原地区的精度较高.因此融合光学、雷达遥感技术完全满足获取高精度、高分辨率震区数字高程模型的需要,这为在困难地区建立高精度数字高程模型提供了一个很好的途径.     

地形坡度和高程变异系数在识别墨脱活动断裂带中的应用

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南端,是欧亚板块与印度板块碰撞、会聚的地带,其内部的南迦巴瓦峰地区是喜马拉雅山东段的最高山峰,雅鲁藏布江围绕南迦巴瓦峰形成一个"几"字形的大转弯。南迦巴瓦地区东侧的雅鲁藏布江河谷位于喜马拉雅山的南麓,属于亚热带湿润气候区,分布有茂密的热带雨林植被。该地区的阿尼桥右旋走滑断裂带是南迦巴瓦构造结的东边界断裂。利用30m分辨率的DEM数据,在Arc GIS软件平台上获得了南迦巴瓦及其周边地区的地形坡度和高程变异系数2个定量地貌参数。在地形坡度分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江东西两岸的山体地形为坡度>30°的陡坡,在陡地形坡度的背景下,存在NE走向、断续分布的坡度为5°～25°的缓坡条带。地形高程变异系数分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江两岸地形为高程变异系数>0. 9的高地形起伏区,在高地形起伏区的背景上,发育NE走向、断续分布的高程变异系数为0. 2～0. 9的缓地形起伏条带。通过野外地质地貌调查和探槽开挖,发现上述地貌参数异常条带处为活动断裂通过的位置。上述工作表明,地形坡度和高程变异系数2个地貌参数的定量分析有助于发现地形坡度大、植被覆盖严重、剥蚀强度大的地区的活动断层。     

基于决策树考虑地形特征的场地参数估计方法

发展基于地形特征的场地参数VS30估计方法因其具有重要应用需求而成为研究热点.以我国新疆维吾尔自治区和河北省的DEM数据和工程钻孔资料验证了基于决策树理论考虑地形特征的VS30估计方法在我国的适用性,检验方法的准确性和对DEM数据精度的敏感性.得到如下结论:(1)基于决策树理论考虑地形坡度、表面纹理和局部凸度划分了两个...     

基于ASTER立体数据和ICESat／GLAS测高数据融合高精度提取南极地区地形信息

为了更好地保证从中山站到DomeA的南极内陆冰盖考察,该考察路线沿线的地形信息是必需的．虽然Radarsat南极制图计划fRAMP）能提供迄今为止最高精度的全南极数字高程模型（DEM）,其最高水平分辨率为200m,但其真正的水平分辨率根据源数据的比例尺和区域覆盖密度不同而不同．对于冰架和内陆冰盖地区,水平精度约为5km．在东南极内陆冰盖地区和远离山脉地区该DEM的垂直精度估计为±50m,因此更高精度的地形数据还不存在．为了满足将来对地形信息更高精度的要求,由于ASTER光学影像具有高的空间分辨率05m）,而ICESat／GLAS测高数据有较高的高程精度（13．8cm）,因此本文融合ASTER立体数据和ICESat／GLAS测高数据提取了该考察路线高精度数字高程模型．首先选择一些测高数据点作为ASTER提取DEM过程中的高程控制,以减少匹配错误．由于从75°～81°S范围没有合格的ASTER立体数据覆盖,并且在该范围内ICESat轨道覆盖度大,观测数据比较密集,因此在该区域仅使用ICESat测高数据提取DEM,最后生成覆盖整条路线的DEM．分析结果表明DEM精度得到很大的提高,DEM的绝对垂直精度某些地区优于15m,除了影像009—001外,其余所有结果精度都在30m以内．其内部精度优于15m,某些情况下优于7m．生成的结果达到1：50000制图标准．结果表明在南极地区,综合利用各种遥感数据提取南极地区冰面地形信息是一种经济有效的手段．     

低山丘陵地形效应的三维有限元模拟

山地丘陵地形对地震动的分布有重要的影响,研究地形效应,有利于充分认识地震灾害风险,为减轻灾害损失做好防御措施。基于实际地形建立自贡西山公园观测台阵所在山体的三维有限元模型,研究开发黏弹性人工边界和SH波垂直入射前处理程序,开展动力学数值模拟;数值模拟结果与实际记录进行对比,并验证模型的合理性;研究分析低山丘陵山体对地震动强度及空间分布影响,以及峰值加速度与入射波频率、高程、坡度的关系。结果表明：低山丘陵山顶位置地震动峰值放大明显,而山脚凹陷位置地震动峰值存在削弱现象;地形效应与输入地震动频率密切相关,不同主频的输入地震动所造成的地表峰值加速度分布不同;较高主频的地震动可以凸显地形细节的影响;地表峰值加速度与高程具有较好的正相关关系,与坡度的相关关系较弱。综合高程和坡度拟合峰值加速度的效果优于仅使用高程或坡度的拟合,二元三次多项式拟合效果较好,可用于定量描述地形放大系数随高程和坡度的变化。     

起伏地形下黄河流域太阳散射辐射分布式模拟研究

针对天文、大气、宏观地理与局地地形等因子对起伏地形下太阳散射辐射的复杂作用,将影响起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素分开处理.通过基于数字高程模型（DEM）数据的起伏地形下天文辐射模型和地形开阔度模型,综合考虑地面因素对散射辐射的影响;基于常规地面气象站观测资料建立的水平面散射辐射模型考虑天空因素对散射辐射的影响;依据各向异性散射机理,建立了起伏地形下太阳散射辐射分布式计算模型,探索出一条利用DEM数据和常规气象观测资料实现山区太阳散射辐射定量模拟的技术路线.以1 km×1 km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,实现了起伏地形下黄河流域1 km×1 km分辨率的太阳散射辐射分布式模拟.     

基于DEM的黄土高原(重点流失区)地貌演化的继承性研究

黄土堆积过程如何继承下伏古地形,即黄土地貌演化的继承性研究,是反映黄土高原200余万年来发育、演化的关键环节,也是黄土沉积地貌的研究热点.本文以地质图、DEM、遥感影像及实测数据为依据,运用GIS空间分析方法,得出黄土高原(重点流失区)第四纪黄土堆积以前原始地形面的数字高程模型.通过地形剖面图、面积高程积分、地形剖面比降及地形剖面凸凹度等方法与指标,分析现今地形与古地形的空间关系.实验结果显示:两种地形的高程、比降、凸凹度呈现明显的线性正相关关系,特别在黄土沉积较为完善的区域表现为相当完好的继承关系.尽管现今黄土高原部分地区受流水侵蚀,地表形态较为破碎,但仍然可以反映出,黄土堆积过程的总体趋势是缓和了原始地貌的地形起伏程度.该结果深化了对黄土地貌发育演化继承性的认识.     

基于ASTER GDEM的河南西部伏牛山区断裂构造特征解译

采用ASTER GDEM数据及LANDSAT影像,运用GIS地形分析技术,通过山体阴影提取、坡度、坡向、水系走向、夷平面以及三维可视化等分析方法,对河南西部伏牛山地区的断裂构造特征及力学性质进行提取和分析,验证并总结了DEM与遥感、GIS相结合的手段对断裂构造解译的可靠性。     

甘肃地区地震烈度影响场评价及其与地形因子的关系

地震发生后,根据地震参数快速设计和显示出地震影响场,初步确定较为合理的地震烈度分布范围,对于政府及时了解灾情和损失分布非常重要。收集、整理甘肃地区实际地震等震线图,将其与现有地震烈度衰减关系生成的理论烈度图进行统计对比分析,并与研究区DEM（数字高程模型）相结合,研究地形因子对烈度影响场分布的影响。结论表明：不同震级档之间,实际与理论地震烈度分布之间规律不同;分区研究发现,除极震区外,祁连山—河西走廊地区外圈等震线理论长短轴以及面积均大于实际,甘东南地区规律则与之相反。地形因子对烈度影响场的影响是明显的,海拔越高,烈度越高;山顶点处烈度高于周围地区;相对震中而言,坡度大的地方烈度衰减快,反之则烈度衰减慢。     

甘肃地区地震烈度影响场评价及其与地形因子的关系

地震发生后,根据地震参数快速设计和显示出地震影响场,初步确定较为合理的地震烈度分布范围,对于政府及时了解灾情和损失分布非常重要。收集、整理甘肃地区实际地震等震线图,将其与现有地震烈度衰减关系生成的理论烈度图进行统计对比分析,并与研究区DEM（数字高程模型）相结合,研究地形因子对烈度影响场分布的影响。结论表明：不同震级档之间,实际与理论地震烈度分布之间规律不同;分区研究发现,除极震区外,祁连山—河西走廊地区外圈等震线理论长短轴以及面积均大于实际,甘东南地区规律则与之相反。地形因子对烈度影响场的影响是明显的,海拔越高,烈度越高;山顶点处烈度高于周围地区;相对震中而言,坡度大的地方烈度衰减快,反之则烈度衰减慢。     

长白山天池火山喷发物地形地貌特征初步研究

借助数字高程模型(简称DEM)的地形分析技术,得出了能够突出沟谷信息的长白山天池火山锥形立体地形图.利用坡度分析、高程剖面分析、三维透视等DEM技术方法,对更新世以来的长白山天池火山喷发物空间分布范围进行了地形地貌分析,并与前人已有的野外地质调查结果进行对比,总结出了研究区内喷发物的地形地貌特征,据此推测了前人未涉及地区的喷发物的窄问分布范围.这为开展长白山天池火山的大比例尺火山地质填图,特别是对于某些全新世火山喷发物范围和界限的厘定提供了遥感学依据.     

活动断裂调查中的高分辨率遥感技术应用方法研究

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.      

带有地质和地形约束的加利福尼亚州V_(S30)图

许多地震工程应用工作中,场地响应由直到30m深度的时间平均剪切波速(V_(S30))的经验关系式估计。因此这些工作要么依赖于特定场地的V_(S30)测量数据,要么依赖于全球、区域或局部尺度的V_(S30)图。由于V_(S30)测量数据稀少,所以我们通常需要代用值来估计未采样区域的V_(S30)值。我们给出了一幅计及像地质、地形与特定场地V_(S30)测量数据多源不同空间尺度观测约束的新加利福尼亚州V_(S30)图。我们使用回归克里格(RK)地学统计方法结合这些约束预测V_(S30)。对V_(S30)趋势,我们以基于地质的V_(S30)值开始,识别了两种清晰的介于地形梯度和地质V_(S30)模型残差的趋势。一种趋势适用于深、细砂第四纪冲积层,而第二种趋势略强,适用于更新世沉积单元。回归克里格框架确保形成的加利福尼亚州图在局部上精细地反映了整个加利福尼亚州快速扩展的V_(S30)数据库。我们比较了这种新制图方法与以前绘制的加利福尼亚州V_(S30)图的精度。通过比较使用我们的新图和现有图V_(S30)值的真实场景地震动区划图,我们也说明了地震动对新V_(S30)图的敏感性。     

基于地形因素的地震灾害人员伤亡评估模型探讨——以云南省为例

以云南省为例,利用1976-2020年云南省5级以上历史震害资料,采用线性拟合和多项式拟合的方法计算得到了云南地区地震灾害伤亡人数的预测模型,分析地震伤亡人数与震级、烈度、高程、坡度、起伏度和森林覆盖率的相关性。结果表明,当地震震级大小在（5,7]之间时伤亡人数主要受烈度、震级、高程、起伏度、坡度和森林覆盖率的影响;当地震震级大小在（7,8]之间时伤亡人数主要受烈度、震级、高程、起伏度的影响,与坡度和森林覆盖率因素相关性很小。通过评估模型计算得到模拟地震伤亡人数,与实际伤亡人数进行线性回归检验,检验结果显示建立的模型基本能够适用于云南省地震灾害伤亡人数的预测。     

区域性场地V_s30及峰值加速度放大系数估算方法

地震动速报评估方法中常常考虑场地的影响,为了提高地形坡度模型的区域性地表30m的平均剪切波速Vs30估算精度,本文提出了基于工程钻孔资料的Vs30的修正方法。通过计算实际钻孔的Vs30值与坡度模型估算的Vs30值之间的残差,分析了残差的空间变化趋势,利用克里金插值对所研究区域的Vs30残差趋势面进行插值,并与估算的Vs30进行空间叠加,实现了Vs30的修正。选取K-net和Kik-net台网中台站的剪切波速资料和强震记录回归了峰值加速度放大系数与场地Vs30的经验关系,将其应用于基于ShakeMap框架的地震动快速评估系统绘制了汶川地震影响区域的基岩和地表加速度峰值,分析场地条件对于地震动的实际影响,结果表明区域性场地Vs30及峰值加速度放大系数估算方法具有一定的适用性。     

基于实测重力异常和地形数据确定重力梯度的研究

本文利用澳大利亚北领地West Arnhem Land 地区实测重力异常数据并联合DEM(9")和SRTM3(3")地形高程数据,使用移去-恢复技术和Stokes积分方法计算了该地区两条剖面的重力梯度及其功率谱密度,使用FFT方法解算了整个地区的重力梯度值,结果证明了联合重力异常数据和高分辨率地形高程数据能有效地提高重力梯度的解算精度;功率谱密度的计算结果与国外成熟的重力梯度功率谱密度模型相吻合,表明高于0.3 Hz频率范围的功率谱密度可看做噪声,为重力梯度数据处理中噪声的辨别和剔除提供了借鉴,另外对重力梯度辅助导航基准图的构建以及重力梯度测量系统的标定提供了有益的探索.