四川芦山地震次生地质灾害遥感调查及灾害特征初探

2013年4月20日,四川省雅安市芦山县境内发生MS7.0级地震。为充分发挥遥感技术在地震灾害应急决策、救援及震后恢复重建中的作用,利用地震前后的多源遥感数据,基于遥感图像人机交互解译和野外现场考察,研究了芦山地震次生地质灾害的特征及其空间分布。遥感调查结果表明,芦山地震引发了1 678处次生地质灾害,覆盖地表面积约8.354 km2,具有规模小且以崩塌、落石为主要灾害类型的特点。基于地震前的地形数据,研究了次生地质灾害的空间分布与高程、坡度的关系。对次生地质灾害分布特征的统计分析结果显示,95%的次生地质灾害分布在海拔750~1 850 m之间;82.5%的次生地质灾害分布在地形坡度15°~50°之间,但随着坡度的增加,次生地质灾害发生率显著升高。在空间分布上,芦山地震次生地质灾害呈现显著的线性排列:或沿NE向发震断裂线性排布,或沿山脊和河谷线性排列。研究结果为芦山地震应急决策、救援及震后恢复重建提供了重要依据。     

2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布

2022-09-05,青藏高原东缘的鲜水河断裂上发生了泸定Mw 6.6地震,该地震是鲜水河断裂上40年来发生的最大地震,研究该地震的运动学和同震破裂模式对理解青藏高原东缘构造形变机制和评估鲜水河断裂以及安宁河断裂的地震危险性具有重要意义。利用Sentinel-1和ALOS-2卫星雷达影像,采用合成孔径雷达干涉技术获取了泸定地震的同震形变场,进而基于弹性半空间的位错模型,确定了本次地震发震断层的几何参数和滑动分布。结果表明,泸定地震是一次典型的左旋走滑事件,发震断层西倾,倾角约为72°,走向沿NNW-SSE方向,约为167°;断层破裂主要集中在0~10 km深度,最大滑动发生在约5.8 km深度,约为2.23 m;同震释放的地震矩约为8.74×1018 N·m,相当于矩震级Mw 6.59。通过对震后光学影像解译,发现此次地震诱发的滑坡多集中分布在发震断层西侧,该现象与余震主要集中在断层西侧的结果相一致,可认为是地震上盘效应的体现。     

卫星雷达遥感在滑坡灾害探测和监测中的应用:挑战与对策

将卫星雷达遥感应用于滑坡灾害的探测与监测，不仅可以从空间尺度上大范围捕捉到滑坡信号，而且可以从时间尺度上以较长周期追踪滑坡的运动状态。但是，卫星雷达遥感本身的局限性和滑坡所处的复杂地形环境使这一应用面临一些挑战。对卫星雷达遥感技术的4个主要挑战进行了总结与分析，同时给出了相应的解决方案:①通过提高卫星雷达影像的空间、时间分辨率，使用较长波段雷达信号或采用增强型时间序列分析技术，可降低密集植被覆盖对相干性的影响。另外，采用像素点偏移量追踪或距离向分频干涉测量方法，可克服传统干涉测量中大梯度形变引起的相位失相干。②大气延迟对卫星遥感的影响较大，尤其是地处山区的滑坡探测和监测，利用通用型卫星雷达大气改正系统可显著减弱干涉影像的大气信号并进一步简化时间序列分析，提高缓慢运动滑坡的探测和监测质量。③对于中等分辨率的雷达影像而言，利用数字高程模型可提前量化分析雷达几何畸变（如叠掩、阴影等）引发的滑坡探测监测的适用性；而对于高分辨率的雷达影像而言，利用机器学习方法无需外部高分辨率数字高程模型即可精确识别雷达影像的阴影和叠掩区并进行掩膜，从而大幅度提高数据处理效率。④针对高坡度地区残余的地形相位引起的解缠误差，可通过基线线性组合的方法予以减弱。此外，提出了一个基于多源对地观测的滑坡探测/监测系统框架，综合卫星雷达遥感与其他对地观测数据（如地基雷达、激光雷达、全球导航定位系统），搭建了一个自动化滑坡探测与监测系统。该研究旨在阐明卫星雷达遥感的优缺点，进一步深化其在滑坡灾害监测方面的应用和推广，引出未来侧重发展方向的思考与探讨。     

2017年“8.8”九寨沟地震滑坡自动识别与空间分布特征

2017年8月8日发生的7.0级九寨沟地震诱发九寨沟熊猫海附近产生大量的滑坡体，造成道路阻塞，严重影响地震应急救援进度。为快速准确地识别滑坡分布范围，本文在深入分析滑坡遥感影像特征的基础上，引入面向对象分析方法，实现了基于无人机影像的震后滑坡体的自动识别。通过多尺度分割算法获取滑坡多层次影像对象，利用SEaTH算法自动构建每一层次特征规则集，实现基于不同层次分析的滑坡体自动识别。分析滑坡体在地形、活动断层等因子中的空间分布特征，为地震滑坡预测与危险性评价奠定基础。与人工目视解译结果相比较，基于面向对象的滑坡自动识别方法提取精度可达94.8%，Kappa系数为0.827，在电脑配置相同的情况下，自动识别方法的效率是人工目视解译效率的一倍。空间分布特征分析表明，地震滑坡的空间分布与斜坡坡度、地形起伏度呈正相关关系，与地表粗糙度存在负相关关系，研究区滑坡体分布存在明显的断层效应。     

2015年尼泊尔地震同震滑动及震后余滑的三角位错模型反演

2015年尼泊尔Mw 7.9级地震发生在印度板块向欧亚板块低角度俯冲的喜马拉雅断裂带上。对该地震的滑动模型进行精化，对于理解喜马拉雅断裂带的孕震模式具有重要意义。采用三角形位错元构建主喜马拉雅断裂“双断坡”几何模型，联合全球定位系统（Global Positioning System，GPS）和合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）资料反演2015年尼泊尔地震同震滑移及震后余滑。结果表明，尼泊尔地震最大同震滑移达到7.8 m，深度为15 km，位于中地壳断坡和浅层断坪的接触部位。不考虑中地壳断坡结构会使反演的最大滑移量偏低。震后余滑主要分布在同震破裂区北侧，释放的地震矩为1.02×1020 N·m，相当于一次Mw 7.3级地震，约占主震释放地震矩的12%。同震库伦应力变化和震间断层闭锁分布均表明，尼泊尔地震破裂区南部宽约60 km的区域仍具有较高的地震危险性。     

InSAR数据约束下的2023年赫拉特地震序列发震断层探讨及其建筑物损毁评估

2023年10月7日阿富汗西部赫拉特省在不足1 h内接连发生4次Mw 5.5+的地震,称之为“2023年赫拉特地震序列”,此次地震序列是阿富汗境内过去20多年来遭遇伤亡最严重的地震事件,研究该地震序列的发震断层几何和快速分析损坏建筑物的分布状况对理解Herat断裂系统的构造机制、保障高效救援以及灾后规划重建等工作具有重要科学意义。基于欧洲空间局Sentinel-1升降轨合成孔径雷达影像,利用InSAR技术（interferometric synthetic aperture radar）获取2023年赫拉特地震序列的同震形变场,以升降轨InSAR观测为约束,反演确定发震断层几何和断层滑动分布,并对发震构造进行分析;基于多时相InSAR相干性变化探测方法分析并提取本次震后建筑物损毁代理图（building damage proxy map, BDPM）。结果表明,升降轨同震形变场均位于Herat断裂带和Siakhubulak断裂带之间,升降轨数据观测得到的最大视线向形变量分别约为32.3 cm和58.9 cm。反演结果显示,同震位错以逆冲运动为主兼具少量右旋走滑运动,发震断层北倾,倾角约...     

强震时空统计分析及InSAR同震形变场空间分布特征

收集整理了全球1976年至2022年初的198个强震（Mw≥7.5）信息,统计分析了强震发生的时空分布、震源深度分布和强震发震类型占比,并结合公开发表的典型强震的合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）同震形变场图,分析了强震同震形变的空间分布特征。研究表明,强震空间分布呈条带状聚集,主要位于环太平洋地震带和喜马拉雅-地中海地震带,强震大多发生在各大板块交界处,与现代大地测量观测到的地壳强应变区域重合;强震时间分布存在活跃期和平静期交替出现的现象,1976―1992年为相对平静期,1992年至今为相对活跃期,强震发生频率有逐年增加趋势;在收集的全球198个强震中,发生在海洋中的强震占大多数,陆地强震仅有44个,且绝大多数强震属于逆冲断层地震,按震源深度统计,浅源强震最多且分布广泛,占比达81.3%;InSAR卫星对地观测新技术可以捕获强震的全域同震形变场,详细呈现强震同震形变的空间范围和分布特征,其中陆地强震同震形变波及的范围主要集中在发震断层两侧附近的条带状区域,离断层越远,形变衰减越快,而且形变关于断层呈不对称性。运用全球覆盖的InSAR和全球导航卫星系统地壳形变监测技术,拼接全球不同位置的活动断层形变信息片段,有可能揭示陆地强震的全周期孕震形变过程。     

利用GRACE数据检测日本Mw9.0地震同震和震后重力变化

基于德国地学中心（GFZ）发布的GRACE RL05月重力场模型数据,考虑全球陆地同化系统陆地水储量的影响,采用300 km的扇形滤波,利用叠积法提取了日本Mw9.0地震的同震和震后重力时变信号,并利用最小二乘拟合的方法计算了两个同震重力变化极值点在地震前后85个月的重力年变率。结果表明：土壤水分和雪水引起的重力变化为-0.34~0.09 μgal;利用GRACE数据检测到的同震重力变化为-5.3~4.2 μgal,与基于PSGRN/PSCMP模型计算的结果在空间分布和量级上具有较好的一致性;震后5 a震中附近区域的重力整体上呈现增加趋势,断层上盘所在的日本海域与下盘所在的太平洋区域重力增加的最大值分别为2.6、4.5 μgal,下盘重力增加较大,可能与断层下盘所在地层的黏滞性相对较低有关。     

汶川地震震后GNSS形变分析

采用国际通用高精度数据处理软件对1999—2015年汶川地震震后龙门山断裂两侧分布的109个GNSS连续站和区域站资料进行数据处理与分析,得到各测站点水平向坐标时间序列。考虑2013年芦山地震同震位移影响,通过时间序列分析,获取震后该区域109个测站在2010—2015年间累计震后形变场,断裂带上盘靠近震中的近场区域,水平向最大震后位移达到5~7 cm。基于震后黏弹性松弛模型,通过格网搜索,根据3种不同破裂模型分别反演龙门山断裂上盘中上地壳最佳弹性层厚度估值与下地壳/上地幔黏弹性层最佳黏滞系数,获取3种不同破裂模型在2010—2015年间震后形变观测值与模拟值分布。根据模型二反演得到的模型参数,推估汶川地震在未来几十年内对周边区域地壳形变影响,其中仅2018—2058年40年尺度累计震后位移最大能达到19 cm。     

层次分析法的黄河上游滑坡易发性评价

针对黄河上游龙羊峡至积石峡段滑坡灾害分布易发性评价与区划成图问题,该文以ArcGIS为平台,联系评价区的实际特点,选取地貌类型、地层岩性、降雨、断层、坡度为评价因子,运用层次分析法(AHP)确定各评价因子的权重,建立研究区滑坡易发性评价模型,结合GIS的空间分析功能实现研究区内滑坡灾害的易发性区划。结果表明,滑坡灾害主要集中在龙羊峡库区右岸和群科-尖扎盆地。区划结果与野外实际调查基本吻合,为今后GIS应用于地质灾害区划提供了思路,同时可为区内地质单位进行灾害监测提供基础数据和依据。     

The spatial response pattern of coseismic landslides induced by the 2008 Wenchuan earthquake to the surface deformation and Coulomb stress change revealed from InSAR observations

The 2008 Mw 7.9 Wenchuan earthquake triggered plenty of coseismic giant landslides, which resulted in almost one third of total fatalities and economic losses during the event. Previous studies investigated the spatial relations between landslide distribution and topographic and seismic factors such as elevation, slope aspect, distance from rupture trace and seismic intensity. However, few studies are performed exploring the effects of coseismic surface deformation and Coulomb stress change on triggering landslides due to lack of adequate deformation observation data and stress calculation model for slope failure. In this study, we develop an envelope method to map an entire coseismic deformation field in both near- and far-field areas of seismic faults through the data fusion from InSAR and pixel offset-tracking (POT) techniques. The change in static Coulomb stress (SCS) acting on coseismic landsliding surface caused by the event is determined using the faulting model derived from the joint inversion of InSAR and GPS data, and also with the use of the elastic half-space dislocation theory and the generalized Hook’s law. The analysis suggests the spatial response pattern of seismic landslides to the coseismic ground motion and stress change, especially in the vicinity of fault rupture trace. The landslide density dramatically rises with the stress increase within the range from Yingxiu to Beichuan areas along the major surface rupture. Moving further and eastward along the fault strike, most of large landslides are triggered as the zone of positive SCS change narrows. Moreover, the high-magnitude surface displacements are possibly responsible for the giant landsliding events in the easternmost section. From the analysis of the stress transfer, the occurrence of landslides in the study area is largely controlled by the Yingxiu-Beichuan fault with overwhelming rupture length and fault slip, yet the Pengguan fault indeed shows dominance in the area between the two faults. The results show that coseismic surface deformation (derived from InSAR data in this study) and static Coulomb stress change can serve as two significant controlling factors on seismic landslide distribution and that the stress factor seems more significant in the vicinity of surface rupture.     

Topographical Analysis of Lonar Crater Using Cartosat-1 DEM

The Lonar crater in India provides an ample opportunity to in-depth analysis of crater morphology. This paper focuses on the topographical mapping of Lonar crater with detailed study on slope, regional analysis and its rim signature. The slope of the crater (inner wall region) reveals that the northern part is steep and southern part is gentle, while, on the outer region, the northern part is flat and the later shows abrupt variations. On regional topographical mapping (~4 crater radii) around the Lonar crater, it was observed that the terrain descends from NE to SW. An elevation difference of ~20 m was observed between the N and S part, infers that the pre-impact terrain is a descending one. The crater northern rim was elevated ~10 m to ~15 m, whereas southern rim was elevated ~50 m above the average regional surface. We found that the topographically lower southern region was abruptly changed and the rim has been uplifted to an elevation of ~604 m above the average regional elevation (~555 m). This result infers that the post-impact topography was abruptly altered along the S side. The crater rim signature extracted from highest point all along the rim shows a near flat surface on north, whereas the V-shaped protrusion shows active erosion and degradation on the west. Thus, DEM based topographic study has opened a new insight about the Lonar crater, from differential rim uplift, alteration along the rim and finally revealed that the impact crater formed on a descending terrain.     

泸定Ms 6.8地震诱发滑坡应急评价研究

2022-09-05,四川省甘孜州泸定县发生Ms 6.8地震。地震在山区诱发了大量的地质灾害,造成了严重的人员伤亡。快速准确地获取地震诱发地质灾害的空间分布范围对震后应急决策和救援抢险至关重要。基于全球同震滑坡数据库与深度学习算法,构建了地震诱发滑坡空间分布概率近实时预测模型,在震后2 h内获取了泸定地震诱发地质灾害的预测结果。通过震后无人机与卫星遥感影像,采用机器学习与深度学习算法实现了震后大范围地质灾害的智能识别,共解译地震诱发滑坡3 633处,总面积13.78 km2。利用遥感解译的泸定地震滑坡数据,对地震诱发地质灾害预测模型进行了优化,获得了震区范围更广、准确性更高的同震滑坡预测结果。结果表明,同震滑坡预测模型能够快速获取震后地质灾害的空间分布情况,填补震后遥感影像获取前的空窗期,为灾后应急救援提供支撑;基于无人机与卫星遥感影像的智能识别技术是快速获取大范围地质灾害信息的有效手段。所取得的研究成果在泸定地震震后应急救援工作中发挥了重要作用。     

Mapping and Change Detection Study of Nepal-2015 Earthquake Induced Landslides

The devastating earthquake that struck Nepal in 25 April (Mw7.8) and 12 May (Mw7.3) 2015 have triggered numerous landslides and reactivated existing landslides extending over large areas. These two shocks mostly affected the northwest and northeast region of Kathmandu which accelerated large region along with southward up thrusting in the region. To detect the event of the landslides in time and space satellite images have been analysed using space remote sensing techniques like pseudo colour transformation technique and was employed to pre and post-earthquake images of the event to bring out only landslide affected areas from the image by masking the remaining part, where field based survey of the landslides provided information on real nature of it, slope and rock type. Surprisingly the observed mass movements are mostly belong to debris flow and rock fall types beginning from the top part of the ridge slope with south-westerly faces i.e. sun facing. Further, satellite images of different dates could be gathered which facilitated analysis on development of landslide with time. This study also revealed that the NE–SW trending geological faults have controlled the landslide occurrence especially in Ramche area and along the Bagmati river valley near Shital-chowk village on Kathmandu-Hetauda road.     

基于DEM的龙口市土地利用空间格局与时空变化研究

本文以龙口市为例,在ARCG IS软件的支持下,分别从高程、坡度与坡向三个方面,对研究区内的耕地、园地、林地和建设用地四种土地利用类型,进行了空间格局与时空变化研究。研究结果表明:从1989年到2005年的17年间,耕地总数在减少,但其分布仍主要集中于低地形等级上。园地的面积增加较多,空间分布上,有向地形高等级发展的趋势,说明园地对各地形因子的适应性较强。林地主要分布于高海拔,大坡度的区域,这有利于防止水土流失。建设用地基本上不受地形的限制,其分布主要是人类活动的结果,因此它在各地形等级的变化表现不明显。通过对土地利用空间格局指标及参数特征的定量分析,将有助于优化该区土地利用结构,实现不同地形上土地利用类型的合理布局,促进区域持续发展。     

基于地形梯度的山地流域土地利用格局及时空演变研究——以云南小江流域为例

地形差异是山区土地利用结构和空间格局分异的重要影响因素,云南小江流域作为典型山地流域的代表,针对其土地利用结构不合理导致生态环境恶化的问题,文中提出利用小江流域1990、2000、2010年三期土地利用数据,采用GIS空间分析技术,在简要分析土地利用宏观总体格局及变化的基础上,分析流域4大垂直带谱的土地利用格局,并分析驱动因素。重点从高程和坡度两个因子分析流域土地利用格局及演变的地形梯度特征,得出土地利用变化所在的各地形梯度位置范围,可为小江流域土地利用结构优化、土地资源合理利用和生态环境治理及改善提供重要参考。     

地形因子与小微地震相关度的空间异质性分析

针对传统最小二乘回归未能顾及数据的空间特性,且无法度量模型自变量与因变量相关性的空间变异特性的问题,本文提出利用地理加权回归方法分析小微地震频次与地形因子相关度的空间异质性。以四川地区的地震监测资料、DEM为实验数据,选取地形复杂度、坡度变率、坡向变率和地面曲率为自变量,地震发生频次为因变量,构建地理加权回归模型,并进行回归系数的空间变异分析。实验分析发现,地震频次与地形因子具有一定的相关性:地形复杂度与地震频次相关性最强;坡度变率、沟壑密度、剖面曲率与地震频次的相关性依次减弱;不同空间位置的地形因子和地震频次的相关性具有较明显的空间异质性。实验结果表明,地理加权回归可以有效地度量分析地震频次与地形因子相关度的空间异质性,研究结果可为地震及次生灾害的分析与预报提供辅助决策参考。     

Use of terain factors in evaluation and classifications of Darjeeling district,West bengal

The use of LANDSAT data has proved to be a major aid to semi-macroscale geomorphic mapping of terrain. The geomorphological contribution to the classifications of the Darjeeling District, using quantitative measures of selected terrain factors apart from conventional landsystem mapping on MSS-imagery, has been found to be more useful means of terrain evaluation as well as its proper development in resource management. Qualitative estimates of terrain factors, viz. altitude, relief, slope and dissection nature, drainage texture and pattern, valley forms and crest types coupled with landcover types etc. are considered in preparation of landsystem map of the area. Because of its subjective biasness, an alternative approach, the parametric method of terrain classification is carried out to analyse the spatial distributions of quantitative parameters on terrain factors viz. maximum altitude, average altitude, relative relief, average slope, dissection index, drainage density and ruggedness index etc. and to combine the resulting patterns into compositive generalizations. The composite map thus prepared reveals six terrain units of distinct morphological classes and are sufficiently equatable to certain physical conditions of terrain.