电磁卫星地震应用进展及未来发展思考

法国DEMETER(Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions)卫星是世界上第一颗专门针对地震电离层扰动监测的电磁卫星, 于2004年发射, 2010年底结束运行, 共在轨飞行6.5年, 获得3万多条整轨数据, 为地震监测及电离层物理研究提供了坚实的数据基础。 全球科学家利用这颗卫星的数据开展了大量的地震应用研究, 发表文章上百篇, 将电磁卫星的地震应用研究推向了新的阶段。 中国第一颗电磁监测试验卫星CSES(China Seismo-Electromagnetic Satellite)于2018年2月2日成功发射, 目前已完成在轨测试并交付使用, 科学数据也已正式对外发布。 如何充分发挥CSES卫星的应用效能, 将空间电磁监测向业务化运行转化, 总结和思考DEMETER卫星的技术进步、 研究成果及曾经出现过的问题, 十分重要。 因此, 本文着重介绍DEMETER卫星在地震监测应用领域的代表性研究进展, 并结合CSES卫星的设计和运转实践, 对未来空间地震电磁探测及科学研究的发展方向进行一些初步讨论。     

一种改进的地理加权回归模型水深反演方法

利用多光谱卫星遥感影像反演浅海水深是水深测量的一种重要方式。提出一种基于主成分分析的地理加权回归模型(PCA-GWR),采用WorldView-2多光谱卫星遥感影像数据,对经过数学变换后的波段反射率数据先进行主成分分析,将得到第一主成分量进行地理加权回归分析,并与双波段比值模型、多波段线性模型和地理加权回归模型(GWR)的水深反演结果进行比较。结果显示,各个反演模型反演水深值与实测水深值的相关系数r均大于0.75,其中PCA-GWR模型水深反演结果最好,r为0.96、RMSE为1.56 m、MAE为1.06 m。研究表明,PCA-GWR模型可有效去除数据变换后的冗余信息,降低数据空间非平稳性,具有较高的反演精度与可靠性,适用于浅海水深反演。     

高分辨率遥感影像中建筑物轮廓信息矢量化

针对高分辨率遥感影像的特点,提出了基于多类分割与模板匹配的建筑物轮廓矢量化方法:首先对影像进行多尺度SVM分割获取建筑物候选点;然后在Radon变换结合主轴分析获取建筑物主方向的基础上,引入多类分割思想,构建用于分割的能量函数,基于α-扩展算法解算能量函数,将轮廓线分割为3类边缘线段;接着构建形状先验的边缘模板,进行精确定位以获取边缘线的实际位置,去除锯齿状变形,降低提取结果的影响;最后相邻边缘线相正交得到拐角点,依次连接每一个拐角点,得到规则化的建筑物轮廓。相比于同类其他方法,此方法考虑了边缘点的方向信息和相邻边缘点趋于同一类的先验知识,可得到近似全局最优的边缘线段分割结果,避免了规则化过程中选择初始点和处理顺序的麻烦和不利影响,同时充分利用了影像特征,对边缘线段进行精确定位,减弱建筑物提取结果误差的影响。对不同影像的实验结果证明此方法可得到规则化的建筑物外轮廓线,不考虑提取过程中遗漏的建筑物,矢量化结果平均准确度为89%、完整度98%、几何形状相似性87%、整体质量85%。     

不同年龄段脑梗死的CT影像表现及临床意义

目的:分析不同年龄段脑梗死的临床特点,并评估CT诊断对临床病情、临床治疗及临床特点的影响。方法:选择我院2016年5月~2017年5月收治的62例脑梗死患者作为研究对象,将62例患者按年龄分为老年组（≥ 65岁,37例）和中年组（<65岁,25例）,分析两组患者的临床表现和CISS分型的差异,并通过CT头颅平扫总结脑梗死患者CT影像表现特征,此后对所有患者均使用静脉溶栓进行治疗,随访3月通过GOS评分统计治疗后的临床疗效。结果:老年组与中年组CISS分型中LAA、CS、PAD、OE比较,均无统计学差异（P>0.05）,老年组UE比率明显高于中年组（P<0.05）,62例患者以LAA、UE型较为多见,中年组头痛头晕人数明显高于老年组,而老年组偏瘫、意识障碍、大小便失禁者明显高于中年组（P<0.05）,62例患者多表现为头痛、头晕、呕吐、偏瘫及意识障碍,CT扫描276处病灶,其中46例腔隙性脑梗死,16例多发性脑梗死,其中17例病变位置在小脑,20例在皮质,14例在脑干,11例在基底区,溶栓治疗3个月后随访GOS评分结果显示20例5级,26例4级,12例3级,2例2级（持续性植物状态）,1例1级（死亡）。结论:不同年龄段的脑梗死在临床特点上差异显著,老年患者UE分型更多,发生偏瘫、大小便失禁、意识障碍的可能性更大,中年患者临床多见头痛,静脉溶栓治疗脑梗死患者预后较好,此外CT诊断对临床病情、临床治疗及临床特点的分析均可提供一定的依据。      

CT断层扫描联合CD24检测对早期鼻窦癌的诊断价值

目的:探讨术前鼻窦CT断层扫描联合CD24检测在鼻窦癌早期诊断中价值。方法:选取2016年1月至2017年12月间我院收治的50例鼻窦癌患者及50例鼻窦炎患者作为本组研究对象;所有患者均采用鼻窦CT断层扫描联合CD24检测,以病理检测作为金标准,分析鼻窦CT断层扫描、CD24单独及联合诊断鼻窦癌的价值。结果:采用CT断层扫描诊断的阳性共48例,CD24检测阳性共51例,平行联合诊断阳性共59例,系列联合诊断阳性共40例;系列联合诊断灵敏度及阴性预测值显著高于各指标单独诊断（P<0.05）,平行联合诊断的特异度及阳性预测值显著高于各指标单独诊断（P<0.05）;平行联合及系列联合诊断鼻窦癌的ROC曲线下面积显著高于各指标单独诊断（P<0.05）。结论:术前鼻窦CT断层扫描联合CD24检测在对鼻窦癌进行诊断时,可有效提高诊断灵敏度、特异度及诊断效能,具有较高临床应用价值。      

利用全波形匹配方法确定水力压裂诱发地震震源机制

准确确定水力压裂诱发地震的震源机制对于描述裂缝破裂类型以及工区地应力状态十分重要.本文采用全波形匹配的方法确定诱发地震震源机制解,在拟合波形的同时对实际数据P波初动极性和纵横波振幅比也进行匹配,并在此基础上发展了一种基于邻域算法分级优化确定震源机制解的新方法.新方法的优势在于它对解具有更强的约束,并且能够解决现有方法中存在的权值系数选择问题.合成数据测试结果表明新方法能够得到可靠的震源机制解.本文将该方法应用于国内某页岩气田水力压裂诱发地震监测数据,反演结果表明诱发地震的震源类型以走滑破裂为主,表明该地区的最大水平主应力大于垂直主应力.     

三峡大坝上下游水质时空变化特征

为探索三峡大坝上下游（坝上99.9 km、坝下63.0 km、全长162.9 km）水质时空变化特征,运用主成分分析和方差分析对2016年近坝段水质时空变化特征进行了分析.主成分分析表明,水文因子流量（Q）、气温（T）、水位（Z）和水质因子（水温（WT）、pH、电导率（EC）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硫酸盐（SO₄^2-）、氟化物（F^-）、总硬度（T-Hard）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）和硒（Se））的变化主导着研究区域水质变化;各采样点主成分得分和双因素方差分析结果显示研究区域水质因子时间变化主要呈现出季节和不同水库运行时期的差异.消落期（2-5月）,T-Hard、F^-、SO₄^2-和EC是影响河流水质变化的主导因子;汛期（7-8月）,Q、SS、COD_Mn、NO₃^--N、TN和Se是影响河流水质变化的主导因子;T和WT主导着汛末（9月）河流水质变化,并引起了DO等理化特性的变化;高水位运行期（12月）,Cl^-是影响河流水质变化的主导因子.现阶段,DO、有机污染物（COD_Mn）、无机盐（SO₄^2-和F^-）、营养盐类（NO₃^--N和TN）、类金属元素（Se）和水体的矿化程度（T-Hard）的变化主导着区域水质的变化,是三峡大坝近坝段水域水质的控制因子.方差分析表明,河流的理化特性（DO、pH和SS）、营养盐组分构成（NH₃-N和NO₃^--N）、无机盐类（EC和Cl^-）、石油类有机污染物及粪大肠菌群（FC）等指标在坝上与坝下断面存在显著性差异.气温、水温、降雨、含沙量的季节性影响因素和水库调度运行模式是影响近坝段水质时间差异的主要因子;空间差异主要受城区污染排放和三峡水库调度引起的坝上和坝下水文和水动力学条件差异影响.因此控制研究区域因人类活动等造成的外源性污染,并针对不同类污染物质的季节变化特征实施合理的水库运行方式是近坝段水质提升的关键.     

鄱阳湖浮游植物功能群的长期变化特征(2009-2016年)

鄱阳湖是中国最大的淡水湖,每年都有剧烈的季节性水位变化.为了解鄱阳湖浮游植物功能群特征及其与环境因子的关系,2009-2016年每季度在鄱阳湖15个采样点采集水样,分析鄱阳湖的水质和浮游植物群落结构,并对浮游植物进行功能群划分.研究结果表明,鄱阳湖共检出浮游植物8门106属.2009-2016年平均生物量分别为0.044、0.252、0.335、6.379、3.945、2.912、3.562和1.550 mg/L.硅藻门为鄱阳湖浮游植物的优势门类.鄱阳湖浮游植物可划分为27个功能群,其中15个功能群（C、D、G、H1、J、Lo、M、MP、N、P、S1、Tc、Wo、W1和Y）为优势功能群.2009-2011年,功能群P、Y、MP、D为优势类群,2012-2016年,功能群P、Y、MP、H1、Lo为优势类群.鄱阳湖浮游植物优势功能群不同水文阶段的演替规律为：枯水期P、MP、Y、Lo、D,涨水期P、Y、D、MP、H1,丰水期P、Y、D、MP、Lo、H1,退水期P、Y、MP、G.RDA分析结果显示,水位变化、水温、透明度、电导率、悬浮物浓度和亚硝态氮浓度是影响鄱阳湖浮游植物功能群的主要环境因子.     

辽宁地区5级地震前加速矩释放现象的“回溯性”研究

强震前加速矩释放现象目前是国际上讨论比较激烈的一个话题,而不同地区的强震前的加速矩释放现象应各有不同。通过对辽宁地区1999年以来的3次MS5.0地震震前加速矩释放现象进行对比分析,并讨论了不同计算尺度和积累时间下震中附近地区m值的变化范围。认为在辽宁地区中强震前确实存在加速矩释放现象,且省内中强震发生前加速矩释放均存在累积半径较小和时间窗长较短的情况。     

青藏高原东北缘中上地壳介质各向异性及其构造意义

青藏高原东北缘(94°E—105°E,32°N-40°N)是高原北东向扩张的前沿地带,亦是研究高原生长过程的重要区域.本文利用青海省数字地震台网(2008-2014年)共7年的地震目录和波形数据,首先使用双差定位获取精定位震源位置,在此基础上,挑选位于S波窗口内(射线入射角≤45°)的地震事件,依据S波分裂分析方法(SAM),获取研究区域内共26个台站的S波分裂参数.研究结果表明:地处多个块体交汇部位的西宁及其周缘,地壳各向异性呈现两个优势偏振方向,表明该区中上地壳应力环境由区域主压应力场和活动断层共同约束;玉树地震序列的地壳各向异性优势偏振方向与区域主压应力场一致.