中国大陆地表温度年变基准场研究

非构造活动或非地震因素对地表热辐射场（地表温度）的影响,对于利用卫星热红外遥感探索地震前兆抑或断层活动有着重要的现实意义.地表温度中,典型非构造活动或非地震因素成份有：由太阳辐射引起的稳定年周期成份和与地形、纬度及能量平衡等因素有关的长期稳定成份,合称年变基准场.本文根据2000～2008年的MODIS/Terra地表温度产品,利用小波分析提取了中国大陆地表温度的年变基准场.在此基础上,结合热传导方程和数学物理方法,获得了年变基准场的（半）定量化表达式.进一步, 利用地表温度的长期稳定成份,获得了温度与海拔、纬度变化之间的定量关系：海拔每增加100 m,温度降低0.51±0.01 K; 纬度每增加1°,温度降低0.77±0.08 K.总之,年变基准场可为利用热红外辐射提取地壳活动信息提供一种参考背景, 温度与海拔、纬度变化之间的定量关系则可用来校正地形起伏和纬度变化对地表温度的影响.     

地表热红外辐射的小波分析及其在现今构造活动研究中的意义

地表热红外辐射的影响因素较多,不仅受到构造活动的影响,还受到大气、太阳以及植被等多种因素的干扰.如何排除这些因素的干扰,是热红外遥感用于研究断层活动或者地震活动的难点之一.从频率域看,地表热红外辐射主要存在3种频段：(1)高频, 周期小于1年的天气变化;(2)中频,以1年周期为主的太阳、植被与季节变化; (3)低频,大于1年周期的大气变化的长周期成份,地壳缓慢的运动引起的热辐射变化亦属于长周期变化.本文运用小波理论将地表热红外辐射分解为上述3个频率成份,并结合气象资料和地震活动进行综合分析.结果表明,低频成份的热异常更接近于断层活动所引起的热信息,能为断层或地震活动提供一定的指示信息.低频成份的高温异常区(条带)跟构造特征、地震活动密切相关.     

双频激电井地电位技术研究剩余油分布

双频激电井地电位法相对其它常规井地电位方法有独特优势和特点,利用该方法研究剩余油分布具备良好的理论和应用前景.但其理论机理、仪器方法及数据解释尚处于起步阶段.本文以大庆油田6-P2325井为倒,首次进行了双频激电井地电位探测,得到了地表的电位差分布图,把该图与前期结果进行对比表明应用该方法研究剩余油分布是可行的,可为剩余油分布研究提供信息数据,也可为深入研究大功率双频激电测井理论机理和仪器研制提供现场试验数据和依据.     

考虑航磁水平梯度变化的ΔT网格化方法研究

实测航磁横向水平梯度反映垂直于测线的磁场梯度,比传统航磁ΔT数据包含测线之间更多的磁场信息.针对航磁数据网格化问题,采用Hardwick提出的方法,利用航磁水平梯度与ΔT数据构建拟测线,并结合Akima插值法,开展了双方向测线型ΔT网格化方法研究,最终实现了考虑航磁水平梯度变化的ΔT网格化;针对网格化结果中的虚假异常采取了有效滤波方法.通过理论模型数据和实际数据网格化处理,表明该方法可以突出航磁测线之间的异常细节、更清晰地反映线性构造或磁性体走向,提高了网格化的精度和分辨率.     

利用噪声HVSR方法探测近地表结构的可能性和局限性——以保定地区为例

近地表结构和构造探测是研究活动断层近地表特征和工程场地地震效应的关键环节.对于城市地区,丰富的噪声限制了常规地球物理勘探方法的应用,最近的研究表明,利用噪声也可用来反演近地表结构.我们在河北保定地区,布设了一条由二百多个观测点组成的密集地震噪声剖面,探索利用噪声探测近地表结构的可能性.用噪声水平和垂直向谱比法(HVSR...     

基于LST年趋势背景场的地震热异常提取算法

地震发生前普遍存在的热红外辐射异常现象,是当前评估区域发震危险性的重要参数之一。然而,并非所有的地表红外异常都与构造活动或地震有关,如何排除非构造因素对地表热红外辐射的影响,从强噪声背景中提取微弱信号,是当前利用热红外遥感技术研究构造活动的难点。地表温度(LST)背景场是热异常提取的基础,而以往研究中所建立的背景场不能有效反映当年气候变化对其的影响,造成热异常提取精度受限。为此,文中在提取热异常的过程中对背景场进行了改进,结合地表温度时间序列的周期性特征,引入谐波分析,采用傅里叶逼近的方法拟合地表温度离散时序,从中提取其年趋势,建立1个动态的、同时包含局地信息和年际特征的、更加可靠的地表温度背景场;将其引入RST模型,基于"kσ"准则识别地震热异常信息;最终采用异常方向、异常强度和距离指数这3个指标对异常结果进行分析,验证算法的有效性。利用MODIS地表温度产品,基于所提算法对2008年汶川地震进行了再研究,结果表明:1)汶川地震前存在明显的热异常,沿龙门山断裂呈带状分布,持续时间较长;2)发震期无明显的异常现象;3)震后热异常的发生具有循环往复性,但异常幅度和影响范围明显缩小。与传统的空间温度均值RST算法异常提取结果相比,文中方法所提取的热异常在空间分布上与活动断裂带更为吻合,对异常的产生消散过程刻画更加细致,表明以地表温度年趋势作为地震构造热异常提取的背景场更加可靠。     

基于ZigBee对地震勘探数据精度提高技术的方法研究

针对传统地震勘探方法不能准确获取高精度勘探数据,提出基于ZigBee对地震勘探数据精度提高技术的方法。采用全站仪极坐标法根据地震勘探地区地质和地表结构进行空间定位划区,利用地震勘探技术,通过分析地震波的传播方式及影响检测效果的地震分辨率因素,获取引入差分GPS定位模块的勘探仪器探测的地震数据;运用射线追踪技术,对地震数据中的破损数据进行检测追踪,采用专用检测设备提取破损数据,并对其修复处理;创建由MEMS加速度传感器和ZigBee模块构成的检测系统,并根据拓扑结构网络实现对地震勘探数据的质量检测,以提高地震勘探精度。根据仿真实验验证,该方法具有较高的地震勘探数据精度和有效性,可为相关工作提供较大的帮助。     

GPS-MR技术用于降雪厚度监测研究

降雪是重要的淡水资源,也是全球气候系统中重要的组成部分.目前全球雪深探测主要依靠站点稀疏的人工探测仪或低时空分辨率的遥感卫星.近几年,基于不同地表介质引起GPS多路径效应的GPS-MR技术以其全天候,自动化,时空分辨率高、无需建网等诸多优点成为雪深探测领域的一个新型探测手段,本文在国内首次开展了基于测量型接收机的GPS-MR探测雪深研究.首先详细给出了基于GPS信噪比观测值的GPS-MR技术进行雪深探测的基本原理;其次结合实测GPS观测数据和雪深测量数据,分别利用单颗和多颗GPS卫星对GPS-MR探测雪深的可行性与探测精度进行深入研究与分析.初步实验结果表明基于信噪比观测值的GPS-MR技术可用于雪深探测,与实测雪深数据相比其探测精度约为10cm左右,尤其可用于暴雪监测.GPS-MR技术不仅可充分挖掘全球密集GNSS网络用于地表环境监测(雪深探测、海平面变化、土壤湿度、植被变化、火山活动等)的潜能,而且可进一步精化GNSS多路径模型误差,以期进一步提高GNSS用于精密定位与地表环境监测的精度.     

库车坳陷深浅构造变形与地震关系浅析

通过研究库车地区的地震活动性 ,由地震分布的规律性推断可能的基底断裂 ,并分析了基底活动断裂与地表构造的对应关系、盖层变形和基底变形特征的差异及成因。结果表明 :1)地震震中分布揭示库车坳陷内对应东、西秋里塔格背斜带位置上 ,基底中发育东秋里塔格深断裂和南、北秋里塔格深断裂 ;另外 ,依奇克里克背斜和亚肯背斜位置上也存在对应的深断裂 ,这表明地表构造的形成受深部构造的控制。 2 )依奇克里克构造西端至东秋 5井连线位置上发育 1条NE向走滑断裂 ,在拜城西侧发 1条NW走向的活动断裂 ,这 2条切穿构造走向的活动断裂是库车坳陷构造分段的主因。 3)基底和盖层变形特征的差异主要源于二者之间介质特性的差异。盆地基底岩石圈强度非常高 ,决定了其变形以脆性破裂———地震活动为主 ;而盖层中沉积岩层强度较弱 ,且存在煤和膏盐等极软弱的薄层 ,在构造挤压作用下 ,可以产生黏性或塑性流动大变形及顺层无震滑脱     

中国地表亮度温度年变基准场

欲从热红外辐射中找到构造活动与地震活动的信息 ,需要考虑 2个基本问题 ,即大气的影响和地表热红外辐射的稳定场。通过以下方面的工作尝试对上述问题进行了研究 :1 )提出了地表亮度温度及年变基准场的概念。 2 )利用NOAA卫星 2 0年的观测资料 ,文中在获得地表亮温 (LSBT)的基础上 ,借用分离窗方法和小波分析方法 ,提取了中国地表亮温的年变基准场 ,为进一步分析异常场打下了基础。计算表明 ,大气的影响一般在± 1 0K范围内     

利用Terra和Aqua卫星地表温度探索汶川地震同震热响应

如何从卫星热红外遥感影像中提取出可靠的、能够验证的、与构造活动有关的热信息,是利用热红外信息研究构造现今活动亟待完善的问题之一.从信息提取的角度看,地震前后所对应的物理变化最为强烈,同震热响应可能是利用热信息探索现今构造活动潜在的突破点.本文以MODIS/Terra和MODIS/Aqua两颗卫星的地表温度为基础,探索汶川地震同震热响应.首先,去除了由地形等静态因素和太阳年周期组成的稳定背景;其次,去除大气环流的影响,获得由本地因素产生的原地温度场.最后,在原地温度场中,发现了汶川地震的同震温度响应.经过检验,上述温度响应的空间展布形态与发震断层的活动方式产生的力学效应吻合.从应力变化与温度响应的关系看,本文相当于借助热信息获得了汶川地震同震拉张或卸载区的空间展布情况.     

依兰-伊通断裂带地表温度变化分析

GPS结果显示,2011年3月11日日本MW9.0大地震引起了我国东北地区的拉张活动增强,其中,依兰——伊通断裂带最显著．这个变化在温度场中是否也有所响应是一个值得探讨的问题,也是一个利用地表温度进行现今构造活动探索的机会．本文利用2000——2011年的中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表温度产品对东北地区地表温度进行了分析,以去除稳定年周期变化的年变残差作为研究对象, 通过空间和时间分析,排除地形、纬度、气象等干扰因素的影响,寻找与构造活动相关的热信息．结果表明, 2001年初和2010年初依兰——伊通断裂北段曾经出现了显著的降温现象,且降温过程持续约两个月．通过气象资料分析,初步认为上述现象并非由气象因素引起．这与GPS远场同震位移结果所显示的依兰——伊通断裂带在日本地震后出现相对比较明显的张性应变相吻合. 初步认为上述降温现象与依兰——伊通断裂的拉张增强有关．      

红河断裂带中、越现代形变监测对比研究综述

利用现今大地形变测量资料,可分析研究得到现今地壳形变特征.大地形变场的建立,主要以精密水准测量监测大地区域垂直形变,以地面激光测距监测大地水平形变,以短基线、短水准测量等方法对断层活动性进行定点观测研究.20世纪90年代以后比较流行用GPS监测场区现代构造运动及断裂的地壳形变.本文主要通过分析对比中、越红河断裂带及其相邻地区的现代形变监测资料,得出现今红河断裂的形变特征.     

岩石红外比辐射率简易测定方法及意义

利用地表辐射 (亮温 )求取地面温度需要通过岩石比辐射率进行换算。地球上的岩石千差万别 ,即使岩石学上分类一致的岩石 ,比辐射率也可以显著不同 ,需要大量的比辐射率时 ,现有测量方法显得过于复杂或环境要求过高 ,发展简便的比辐射率测量方法十分必要。实际上 ,在室温情况下 ,比辐射率为常数 ,可以通过测量一系列的温度和相应的辐射值 ,仪器本身的辐射和环境辐射可直接当作未知量参加反演 ,最终利用最小二乘法拟合获得比辐射率 ,大大降低了测量的难度。文中测量了1 6种岩石标本的比辐射率 ,方差一般保持在 0 .0 1左右 ,大多数 <0 .0 1 ;线性拟合的相关系数均 >0 99     

应用静止卫星热红外遥感亮温资料反演地表温度的方法研究

双通道多时相反演方法在提取地表温度场时可把地表温度与地表发射率分离计算,是利用静止卫星热红外遥感资料研究地表温度场变化的一种有效方法。该方法计算简单,易于实现海量资料处理,基本满足红外遥感资料在地震预报中的应用要求。     

基于最大顺序统计量的P波初动极性自动读取方法的小震震源机制反演及在云南小江地区的应用研究

地震P波震相到时与初动极性的精确读取是地震资料分析处理的重要步骤之一.本研究采用了一种新的高精度自动确定地震波P波震相到时与初动极性的概率分布的方法(POI方法,后同),在此基础上研究开发了一套自动化小震震源机制解的反演流程,并将其应用在云南小江断裂带周边区域的小震震源机制和构造应力场反演中.得到的震源机制与应力场反演结果与前人的研究一致,且与区域GPS观测结果和构造背景吻合度较好,显示该方法具有良好的应用前景,为高效分析密集台阵地震观测资料,开展小震震源参数测量与区域应力场反演提供了新的研究思路和技术手段.     

基于最大顺序统计量的P波初动极性自动读取方法的小震震源机制反演及在云南小江地区的应用研究

地震P波震相到时与初动极性的精确读取是地震资料分析处理的重要步骤之一.本研究采用了一种新的高精度自动确定地震波P波震相到时与初动极性的概率分布的方法(POI方法,后同),在此基础上研究开发了一套自动化小震震源机制解的反演流程,并将其应用在云南小江断裂带周边区域的小震震源机制和构造应力场反演中.得到的震源机制与应力场反演结果与前人的研究一致,且与区域GPS观测结果和构造背景吻合度较好,显示该方法具有良好的应用前景,为高效分析密集台阵地震观测资料,开展小震震源参数测量与区域应力场反演提供了新的研究思路和技术手段.     

Integrative inversion of land surface component temperature

Land surface temperature (LST) was a key parame-ter in the study of energy fluxes and substance ex-change between the atmosphere and the ground. Re-trieving LST accurately was the main task of infrared remote sensing these years. According to the request of environmental monitor and global change study, the target was specified that the sea surface temperature (SST) should be accurate to 0.3 K, and the land sur-face temperature (LST) should be accurate to 1K in the near future[1]. Sea su…