中国地震遥感应用研究与地球物理场探测卫星计划

中国地震遥感应用研究始于20世纪70年代中期,从简单的多光谱遥感图像解译线性活动构造开始,迄今已走过了40余年的历程。其中20世纪70、80年代以可见光遥感图像应用为特征,90年代为红外遥感、GNSS遥感和InSAR技术试验应用阶段,20世纪末到21世纪前10年主要表现为综合遥感应用和卫星电磁、卫星重力等地球物理场探测卫星计划预研,2011年以来侧重于集成前期研究成果,实施地球物理场卫星计划和卫星地震应用系统建设运行。目前可见光遥感技术在活动构造探查和灾害评估中已实现业务化应用,卫星红外、卫星电磁、InSAR技术、卫星重力和高光谱气体地球化学探测技术在地震监测领域越来越凸显出其应用效能。作为国家地球物理场探测卫星计划首发星,张衡一号电磁监测试验卫星于2018年2月2日进入预定轨道,目前在轨运行正常并产出了中国首幅全球地磁图,填补了中国在全球地球物理场获取能力方面的空白。     

星载朗缪尔探针载荷研究与测量

由地震活动引起的电离层扰动,在前兆现象中存在着震前空间等离子体参数的变化。电磁监测试验卫星设计研制的星载朗缪尔探针载荷,可以实现对空间等离子体电子密度、电子温度等参数的测量。该载荷采用优化的球形传感器,消除了其结构与支撑杆连接处的终端效应,性能指标达到国际同类仪器的先进水平。并通过在意大利国家天体物理研究院行星际物理研究所(INAF-IAPS)的地面等离子体环境下的测试,验证了该载荷在空间应用的可行性和正确性。星载朗缪尔探针载荷在中国电磁监测试验卫星任务中得到应用,为探索大地震短临预测与预警新方法提供空间观测数据,为中国地震立体观测体系的建立提供技术支撑。     

多地球物理场观测的玉树地震孕育过程分析

多地球物理场探测是研究地震孕育机理的关键,而卫星遥感探测为此提供了技术支撑。利用区域GPS应变场、基于汶川震源模型的应力触发效应等,全面综合地震学、重力场、地球化学、红外、电离层等多种参量研究结果,针对2010年4月14日玉树7.1级地震前多地球物理场参量进行整合分析,勾画了玉树地震多参数异常时间序列发展框图,确立了玉树地震独立孕育发生的特性,其中遥感探测技术显示了在地基测站稀疏区域的独特监测优势。结果发现,根据多地球物理探测参量的异常响应,玉树地震可分为3个不同的孕育阶段,不同应力状态下的岩石激发不同的地球物理场异常信息,长期监测GPS应力应变变化比较显著,而临震阶段以空间电磁扰动为主,多地球物理场之间的耦合关联还需深入研究。     

电磁监测试验卫星(张衡一号)数据处理方法和流程

电磁监测试验卫星(张衡一号)共搭载3类8种科学载荷,第1类是用于电离层电磁场探测的载荷,包括高精度磁强计、感应式磁力仪和电场探测仪;第2类是用于原位等离子体参数探测的载荷,包括朗缪尔探针、等离子体分析仪和高能粒子探测器;第3类是用于电离层结构探测的载荷,包括GNSS掩星接收机和三频信标发射机。电磁卫星载荷探测方式均不同于以往的成像遥感卫星载荷,其数据处理方法和流程也有本质差异。本文首先介绍了中国电磁监测试验卫星产出的科学数据种类、数据分级和各级数据的定义,根据电磁监测试验卫星的特点,科学数据分为0—4级。随后描述了1—4级数据的总体处理流程,最后详细描述了8种载荷1—2级数据处理的方法、流程以及关键的数据处理算法。该数据处理方法和流程将应用于电磁监测试验卫星应用系统,作为数据处理分系统设计和研发的依据。     

电磁监测试验卫星(张衡一号)高精度磁强计研制与标定

本文将介绍电磁监测试验卫星(张衡一号)磁场探测载荷高精度磁强计的设计、研制和标定的情况。根据卫星平台观测磁场的特点,以及电磁监测试验卫星对矢量磁场准确度的需求,设计了矢量结合标量的磁场探测方案。高精度磁强计包含2个磁通门探头及1个绝对磁场校准装置探头,安装在卫星舱外伸杆的顶部。通过对高精度磁强计飞行件进行了线性度试验、温度试验、磁轴与结构坐标系转换标定试验、传感器互扰试验和CDSM转向差试验的测试,对磁场探测方案和高精度磁强计的性能进行了验证,并为地面数据处理提供了依据。按照所设计的磁场探测方案,高精度磁强计完成了全部的载荷研制、理论算法研究、标定试验等地面工作,载荷性能指标和地面数据能够满足电磁监测试验卫星的磁场探测任务要求。     

滑坡与地震监测中电离层扰动分析及其影响改正算法

<正>大型露天矿滑坡和地震是我国所面临的两种典型固体地球灾害。现有研究表明,电离层作为日地系统的重要组成部分,对日地空间环境的变化非常敏感,对穿过其中的电磁波信号产生极大影响,对身处其中的各种卫星系统产生严重干扰。因此,不管是保证星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的可靠性以实现高精度的矿区滑坡监测,还是基于电离层对地震等大型事件进行监测预警,固体地球灾害空间监测中电离层研究均具有重要的理论意义和应用价值。随着全球导航卫星系统(GNSS)的快     

高分四号卫星在干旱遥感监测中的应用

高分四号(GF-4)是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的一颗地球同步卫星,为探索GF-4号卫星在大面积干旱监测中的应用,本文对该卫星在快速监测大面积干旱方面的应用能力进行了初步探讨。以2016年内蒙古自治区巴林左旗和巴林右旗地区严重旱灾为例,利用NDVI差值对该区域的干旱情况进行了监测,并与MODIS NDVI产品进行对比分析,得到了研究区内2016年干旱分布情况,结果表明其总体趋势与MODIS NDVI产品一致,且细节信息更加丰富。本文主要是GF-4卫星数据结合GF-1卫星数据对内蒙部分干旱区域进行监测和分析,体现了国产高分辨率卫星数据,尤其是GF-4卫星数据,对提高中国突发灾害的应对能力具有重要意义。     

遥感技术在地震科学研究中的应用

介绍了遥感技术在地震科学中的一些应用成果,包括地貌研究、地壳形变、热异常及震害评估等方面。此外,近年来,随着俄罗斯和法国等国家专门用于地震研究的电磁卫星成功发射,为开展地震研究提供了丰富的电离层电磁信息,这类非成像遥感数据对地震电磁科学研究和地震短临预报具有重要意义。遥感技术(成像与非成像)在地震行业的应用将提高我国地震监测预报水平。     

环境一号卫星及其在环境监测中的应用

2008年9月发射的环境一号卫星是中国自主研发的首颗专门用于环境与灾害监测的新型卫星,对中国环境遥感监测技术发展与应用具有里程碑意义。围绕环境一号卫星应用关键技术研究与业务运行,首先对在大量研究基础上形成的环境一号卫星技术性能指标进行了介绍和分析,给出了环境一号卫星CCD、红外和超光谱数据的实例,并从几何精度和辐射特性等多个方面对环境一号卫星数据质量进行了分析和评价;然后从大型水体环境遥感监测、区域环境空气遥感监测、宏观生态环境遥感监测的角度,系统提出了环境一号卫星的应用需求;在此基础上设计了包括业务流程和数据产品定义在内的环境一号卫星应用方案;最后将所建立的基于环境一号卫星的环境参数反演方法用于京津塘地区气溶胶光学厚度及巢湖叶绿素a浓度反演,显示了环境一号卫星应用的作用和效果。     

澳大利亚森林火灾高分四号卫星监测图

正封面图片为2020-01-11高分四号卫星获取的澳大利亚森林火灾影像,利用着火点自适应阈值检测方法生成的森林火灾监测结果图,空间分辨率为400 m。高分四号卫星是中国首颗地球静止轨道高分辨率对地观测光学遥感卫星,具有普查、凝视、区域、机动巡查4种工作模式,其搭载的全色/多光谱相机(简称PMS)空间分辨率优于50 m,单景成像幅宽优于500 km,中波红外相机(简称IRS)空间分辨率优于400 m,单景成像幅宽优于400 km。高分四号卫星可以提供中国全境和周边国家的高时效、高分辨率的观测数据,能以分钟级甚至秒级间隔进行高频率拍摄,为中国及周边区域的灾害风险预     

"资源1号"地球资源遥感卫星升空

１９９９年１０月１４日１１时１６分,我国在太原卫星发射中心用“长征４号乙”运载火箭,成功地将中国和巴西联合研制的“资源１号”地球资源遥感卫星送入预定轨道。一颗巴西小型科学应用卫星也同时搭载升空。由中国空间技术研究院和巴西国家空间研究院联合研制的“资源１号”卫星,总质量为１５４０ｋｇ,轨道高度７７８ｋｍ（太阳同步轨道）,工作寿命两年,采用对地三轴稳定姿态控制方式。卫星上装有ＣＣＤ相机、红外多光谱扫描仪、宽视场成像仪、空间环境监测仪和数据采集、传输系统,主要用于监测国土资源的变化;评估森林储量、农作…     

InSAR技术及其在地质灾害中的应用

InSAR是在太空对地球进行3维成像技术,它标志着空间遥感从2维信息获取进入到3维信息获取的新阶段,也为大地测量带来了一场革命。该技术为地质灾害的研究提供一个全新的工具。运用InSAR和D-In-SAR技术进行地面微位移监测,是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。本文例举了InSAR技术在地震、火山喷发和滑坡等地质灾害应用的实例。表明它在形变监测研究中有广阔的应用前景,具有不可替代的优势。     

卫星跟踪卫星技术确定地球重力场的加速度法研究

地球重力场是地球的基本物理场,表征着地球物质空间分布、运动和变化,一直是大地测量学科的核心科学任务之一。随着卫星重力测量技术的飞速发展,21世纪初国际卫星重力探测计划,CHAMP、GRACE和GOCE先后成功实施,提供了大量高低卫星跟踪卫星、低低卫星跟踪卫星以及卫星重力梯度观测数据,为研究地球重力场精细结构和构建高精度全球重力场模型提供精确的长波信息。其中,基于卫星跟踪卫星观测值恢复高精度中长波重力场被各国学者广泛而深入地研究。在此背景下,本文研究由卫星跟踪卫星技术利用加速度法确定地球重力场模型的理论与方法。     

基于环境一号卫星遥感数据的南京市市区湖泊信息提取研究

环境一号卫星系统是专门用于环境和灾害监测的,对地观测系统由两颗光学卫星HJ-1A和HJ-1B组成,拥有光学、红外、超光谱多种探测手段,具有大范围、全天候、动态的环境和灾害监测能力。本文以南京的环境一号卫星影像为例,运用归一化差异水体指数法提取并分析了南京市市区湖泊分布信息,得到了较为满意的结果。     

基于不同空间尺度测站网的BDS-3 GEO卫星轨道机动实时监测

地球静止轨道(GEO)卫星为保持地球同步特性,需要频繁进行轨道机动,及时准确的对卫星轨道机动的状态进行动态监测,有助于对卫星真实轨道进行修复,使其在机动过程中仍能提供基本可用的轨道参数. 利用基于历元差分测速原理的卫星轨道监测模型,对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的2颗GEO卫星各12次历史机动进行了分析. 结果表明:所选不同空间尺度测站网均可以对C59卫星的机动时间与轨道动态变化进行实时监测,且监测结果基本一致. 另外,本文所选的不同空间尺度测站网均可对C60卫星机动时间进行精准探测,但在对其轨道状态进行实时监测时,空间尺度较大的测站网监测结果更优.      

卫星遥感在监视地震中的可应用性

阐述了卫星遥感技术及其产品在地震监视中的可应用性。已有震例的研究结果表明 ,震中附近存在着显著的震前地表增热现象。利用 RS热红外卫星遥感资料地气系统射出长波辐射信息 (即 OL R值 ) ,不仅可以有效地预测未来地震发生的区域 ,还可以对地表监测项目 (如地磁、地下流体、形变等 )中资料的可靠程度作出诊断。采用卫星遥感系统与地面监视系统的“融合”,形成空间与地面相结合的多源观测信息支撑的地震监视体系 ,将有助于提高我国的震情监视和预测能力     

FY-2G卫星红外遥感图像中的震前异常统计分析EI北大核心CSCD

红外遥感图像异常是一种重要的地震前兆,需要稳定且有效的提取算法才能发现地震前兆。然而,许多算法只是在少数地震中有验证,数据样本少,不能进行异常信号的统计分析。本文提出了一种方法,对中国及周边地区的红外遥感图像的功率谱异常信号进行统计,以评估算法的准确性和普适性。该方法还分析异常信号的幅度、空间范围和相关的地震信息,将时间和空间上连续的异常点视为一个样本,以计算不同参数条件下异常信号的阳性预测值和地震的真阳性率。本文提取了FY-2G卫星的红外遥感图像中的地震异常信号,并进行统计,得到20.37%的阳性预测值和65.96%的真阳性率。高幅度大范围的异常信号可以达到80%的阳性预测值。对于大于5.4级的地震,真阳性率可以达到81.82%。本文验证了功率谱相对变化法能在大部分地震前提取到红外遥感图像异常,该方法可以分析异常信号的特征和评估异常信号与地震的相关性,有利于算法的对比和改进。     

利用卫星分布概率对BDS-3性能的评估

为了研究北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)在全球范围内的服务性能,基于卫星的分布概率,分别对北斗全球卫星导航系统(简称北斗三号系统,BDS-3)和北斗二号系统(BDS-2)在"一带一路"沿线,以及BDS-3在全球范围的可见卫星数和精度因子进行了预测和评估,重点分析了BDS-3与BDS-2在中国及全球区域的定位精度差异。结果表明,现阶段BDS在"一带一路"沿线的可见卫星数为8～20颗,几何精度因子小于1.85,在中国区域其值为1.3～1.4;BDS-3完整系统在全球的可见卫星数为7～15颗,相比于BDS-2,其地球同步轨道卫星+倾斜地球同步轨道卫星的覆盖率有所下降,但中圆地球轨道卫星的可见卫星数可增加6～8颗;在中国及周边区域,BDS-3的平均空间精度因子、水平精度因子、高程精度因子和钟差精度因子分别为1.356、0.759、1.123和0.682,相比于其在全球范围的平均值提升了4%～13%,相比于BDS-2在该区域的定位精度提升了19%～37%。     

平稳随机函数在重力场逼近中的应用

随着卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度等空间重力探测技术的不断进步，出现了垂线偏差、重力梯度等新的重力场观测信息，综合有效使用上述信息资源已成为重力场研究应用的关键。本文分析了地球扰动场元的随机平稳特征，研究了综合利用各类重力场观测信息根据最小二乘配置理论逼近任一待求扰动场元的协方差函数?     

InSAR技术及其在地质灾害中的应用

InSAR是在太空对地球进行3维成像技术，它标志着空间遥感从2维信息获取进入到3维信息获取的新阶段，也为大地测量带来了一场革命。该技术为地质灾害的研究提供一个全新的工具。运用InSAR和D～In—SAR技术进行地面微位移监测，是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。本文例举了InSAR技术在地震、火山喷发和滑坡等地质灾害应用的实例。表明它在形变监测研究中有广阔的应用前景，具有不可替代的优势。