建筑物震害多源遥感特征与机理分析

随着遥感信息源的不断增加,多种遥感数据被用于详细判读建筑物的震害情况.为准确判读震害等级与建立震害自动识别模式,本文收集整理了汶川地震震区的震害遥感图像,通过目视判读、图像处理、统计分析,重点分析了各类震害建筑物在光学影像中的特征表现、在合成孔径雷达图像中的成像机理特征以及在激光雷达图像中的三维特征.在此基础上构建了建筑物简化模型,并联合光学影像和雷达图像对震害建筑物的影像特征剖面予以分析.结果显示:光学遥感图像色彩信息符合人眼色觉原理,具有较好的直观判读效果;合成孔径雷达图像能够记录地物侧面、表面的粗糙程度和角反射特点,信息量丰富但不直观;激光雷达图像能获取建筑物的三维信息,因此震害评估工作中需有效地综合利用多源遥感数据,才能实现最佳的判识效果.      

南极冰盖物质平衡变化的卫星遥感监测现状与发展趋势

南极冰盖物质平衡对全球海平面变化影响巨大,提高南极冰盖物质平衡估算精度对实现全球海平面变化趋势准确预测至关重要.卫星遥感技术的发展,特别是极地卫星对南极冰盖系统监测能力的提升,有助于认识、保护和利用南极,解决极地科学国际前沿难题.揭示南极冰盖对全球气候环境的响应及其反馈机制,对深化人类对南极的科学认知也具有重要意义.本文首先系统总结了用于南极冰盖监测卫星的发展现状及现有的卫星遥感数据产品序列,然后讨论了运用遥感卫星监测南极物质平衡的主要方法和研究进展,并对南极卫星遥感技术的最新进展进行了分析.最后在我国极地遥感卫星发展方面提出了建议,旨在进一步提升我国对极地冰盖变化和全球海平面上升的长期观测及预测能力,为相关应对策略的制定提供有力的科学支撑.

     

基于多源数据的建筑物空间分布格网化方法研究

利用多源数据将建筑物空间分布格网化,得到格网的单元数据,为区域地震灾害损失预评估和地震灾后快速评估提供较为详尽的建筑物格网数据支撑.以宁夏回族自治区平罗县为例,在数字城市建筑物数据、地理国情监测建筑物数据等基础上,结合高分辨率遥感影像进行目视解译,判读和更新建筑物图斑,再通过外业调绘、无人机航拍等手段对建筑物进行验证调...     

用多源遥感数据解译深圳市主要活断层

利用SPOT-5、ETM+等多源遥感数据和DEM数据,通过遥感解译,结合现场调查验证,初步查明深圳市主要活断层主要有NE向,NW向两组,从属于东南沿海构造体系,其中NE向的深圳断裂带为主要构造.进一步分析了这些断层的空间展布及其分段性,断层的活动性特征等.研究表明,多源遥感数据可以有效应用于深圳市城市活断层探测的初勘阶段,为进一步的活断层危险性评价提供了参考依据.     

基于多源数据的震害快速评估方法探讨

对目前基于GIS、遥感技术的地震灾害快速评估方法分别进行了分析,并通过汶川地震实例归纳总结了现有防震减灾软件系统建设取得的成绩和存在的问题,提出了一种利用GIS、遥感、地震现场数据等多源数据的综合地震灾害快速评估方法,并给出了其实现流程。     

数字遥感图像的多源数据融合方法在地质学中的一些应用

简单介绍了几种在地质应用中常用的卫星遥感数据及特点,进一步论述了不同类型的遥感数据及其它地学数据在不同层次上的融合方法;探讨了数据融合技术在突出地质特征信息方面的优势,并给出了几个地质应用的实例     

基于多源数据的厦门市地震灾害风险评估

引入遥感影像图反演建筑易损性方法,基于多源数据,构建城市地震风险精准快速评估指标体系,并以厦门市93个社区单元为例进行了实证评估,计算厦门市不同社区的承载体易损性,同时结合区域响应能力分析厦门市地震灾害风险的空间分布特征。结果表明,构建的评估指标体系具有较好的可操作性。     

东南极Lambert冰盆-Amery冰架区域雪面相对高程变化的精确监测

采用自动气象站对东南极冰盖Lambert冰盆-Amery冰架雪面相对高程(SSH)变化进行了连续监测, 通过Argos卫星传输的逐时数据精确分析了冰盖LGB69地点和Amery冰架G3地点SSH的年内变化过程. 2002年2月至2003年1月一个整年资料得出, LGB69全年积累量为0.68 m, 与花杆网阵所得结果接近. 10月至次年4月南极夏季为主要积累期, 占全年SSH变化量的101.6%; 5~9月南极冬季期间雪面高度几无变化, 雪层密实化作用使之略有下降, 为全年SSH变化量的−1.6%. LGB69和G3雪面上升主要由雪面突升事件导致, 而且在LGB69较G3更频发. G3点每年有2~3次雪面突升事件, 均发生在夏季, 1999~2002年共发生8次明显突升事件. 2002年LGB69点4次突升事件均伴随空气湿度增加和太阳总辐射下降, 说明因降水过程导致. 下降风对LGB69点SSH变化有正向作用, 主要积累期风速的增大伴随着积雪增加, 大于7 m/s的吹雪临界风速引起表面高程的显著增加. 因大风天气有时伴随降水过程, 目前尚难于精确计算吹雪再堆积在全年物质积累中的百分比, 但估计其贡献率在35%以上.     

基于多源遥感数据的山西省交口县某尾矿库堆载过程回溯与失稳模式分析

2022年3月17日,山西省交口县某铝矿尾矿库发生溃坝事故,造成较大经济损失。为了探究尾矿库溃坝的原因,基于多时相光学卫星立体像对数据和SBAS-InSAR等遥感技术,回溯分析该尾矿库的堆载过程、库容变化和坝体形变,并采用GeoStudio软件Slope/W模块评价溃坝前边坡的稳定性。结果表明:(1)该尾矿库于2019年9月前已堆积至最大库容,2021年12月前在2^#坝后方子库堆载至96万m³,超出设计库容4.8万m³,从而降低了坝体的稳定性;(2)溃坝物源主要来自2^#坝以上库区,在2^#坝与1^#坝之间以及1^#坝到沟口区域均主要以堆积为主;(3)该尾矿库溃坝属于典型的渗流场诱发尾矿坝失稳,尾矿加载导致其坝体边坡稳定性安全系数由1.125降至0.991,是该尾矿库溃坝的直接诱发因素。     

基于多源数据的机器学习在地震预测中的研究进展

近年来,机器学习的快速发展在计算机视觉、自然语言处理和数据挖掘等领域取得前所未有的成绩。地震研究学科众多,包括地震学、大地测量学、地球化学、地球电磁学和地质学等,研究产生的多源、复杂、海量数据高度符合机器学习对于训练数据的要求,因此许多学者将机器学习方法引入到地震预测中。本文基于机器学习背景、地震预测应用流程和评价方法等方面,回顾了近年来基于机器学习方法,利用不同学科数据进行地震预测的应用概况和主要进展,并对机器学习在地震预测中的应用进行总结和讨论。     

基于GRACE卫星RL05数据的南极冰盖质量变化分析

CSR(Centre for Space Research)最近发布了RL05数据,其空间分辨率、精度和周期变化特性等都优于RL04数据.本文采用300 km的扇形滤波及P5M11去相关滤波削弱南北条带等重力场模型误差,并采用Paulson2007模型进行冰川均衡模型改正,利用CSR RL05与RL04数据计算分析了南极2002年到2012年的质量变化序列及其变化趋势的空间分布特性,并选取8个特征点进一步分析了其质量变化序列.同时,对CSR、JPL(Jet Propulsion Laboratory)、GFZ (GeoForschungsZentrum)三个机构发布的RL05数据采用相同的滤波方法进行计算,得到整个南极的质量变化分别为-195.7±20.5 Gt/a、-203.8±23.1 Gt/a、-133.2±29.9 Gt/a,对全球海平面变化的影响分别为0.54±0.06 mm/a、0.56±0.06 mm/a、0.37±0.09 mm/a.     

利用ICESat数据解算南极冰盖冰雪质量变化

南极冰盖冰雪质量变化反映了全球气候变化,并且直接影响着全球海平面变化.ICESat测高卫星的主要任务之一就是要确定南北两极冰盖的质量变化情况并评估其对全球海平面变化的影响.本文利用2003年10月至2008年12月的ICESat测高数据,针对南极DEM分辨率有限的特殊性,通过求解坡度改正值,解决重复轨道地面脚点不重合的问题,计算了南极大陆(86°S以北区域,后文所述南极冰盖均不包括86°S以南区域)在这5年里的冰雪质量变化情况,得到东南极冰盖的质量变化为-18±20 Gt/a,西南极-26±6 Gt/a,南极冰盖的冰雪质量变化为-44±21 Gt/a,对全球海平面上升的影响约为0.12 mm·a-1.解算结果表明,南极冰盖质量亏损主要集中在西南极阿蒙森海岸附近冰川以及东南极波因塞特角区域.     

海冰反照率参数化和遥感反演方法及其产品的研究评述

反照率是控制地表能量收支的关键地球物理参数之一,海冰作为南北极地区重要的组成部分,海冰反照率的时空变化会对极地地区和全球范围的气候变化、物质平衡以及能量平衡等产生重要的影响.本文系统的总结了海冰反照率的影响因素、海冰反照率的参数化方法和遥感反演方法及产品的研究进展,阐明了各方法的基本原理、特点以及存在的问题等.海冰反照率的影响因素众多,主要受地表冰雪反射特性、太阳天顶角以及大气属性的影响;参数化方法提供了一种模拟海冰反照率的途径,主要通过取经验定值或建立温度、冰雪厚度以及光谱反照率等参数与海冰反照率的经验关系来进行,但是这种基于特定位置、特定时间以及特定的大气状态下的观测数据运用统计或经验方法建立的参数化方法,适用范围通常有限.遥感反演方法是高时空分辨率获取大范围及长时序海冰反照率的有力手段,主要分为传统的反演方法、直接反演方法以及基于非光学传感器的反演方法;但是遥感反演很容易受到云层的影响,仅能反演晴空下的海冰反照率,而且现有的方法基本都是针对单一传感器设计的,还没有能够联合多源传感器数据反演海冰反照率的方法.基于此,本文展望了未来海冰反照率的研究重点,即开展能够适用于云天空下的、高...     

基于GRACE资料研究南极冰盖消减对海平面的影响

利用5年的GRACE重力数据,计算了南极1°×1°等效水量时间序列,得到每个格网的趋势项,结果表明在西南极Amundsen区域有明显的负增长,超过-80 mm/a,南极半岛存在着负增长,东南极Enderby Land地区质量增长;计算得到2002年7月到2007年9月南极、东南极和西南极冰盖的等效体积变化分别为-78±37 km3/a,-3±46 km3/a和-75±50 km3/a,对应海平面变化的贡献为0.21±0.1 mm/a,0.008±0.127 mm/a和0.2±0.14 mm/a.该结果与国际最新研究结果一致.同时发现冰后回弹是影响利用GRACE研究南极冰盖质量变化的关键因素.     

南极冰盖内部结构特性研究——基于三维各向异性电磁波时域有限差分方法

冰雷达技术已成为目前探测南极冰盖内部结构的主要技术手段.近年发展起来的多极化雷达技术可根据不同方向雷达反射功率的变化推断冰盖内部冰晶组构特征和变化规律,进而推断冰盖内部应力应变历史,这对于理解冰流机制和动力过程以及解释冰盖过去、现在和未来的变化规律具有非常重要的作用.本文从Maxwell方程出发,推导出适于介电常数各向异性的三维电磁波时域有限差分方程,进而建立模型模拟各向异性介质的响应输出及其时空分布特征.模拟结果表明： (1) 电磁波在各向异性介质中传播时,波前面为椭圆形,长轴位于介电常数小的主轴方向; (2) 横向各向异性介质反射波振幅在水平面内具有180°的变化周期.通过对现场常用三种天线装置类型模拟对比分析发现,不同天线类型各向异性层底界面反射波存在“时差”现象,并且时差大小和正负与上下层介电常数差异以及同层各向异性差异有关.在模拟计算的基础上,作者讨论了由于介电常数各向异性导致的“时间延迟”和水平面内振幅“周期性变化”的原因.模拟结果和结论对于南极冰盖冰雷达数据处理和解释工作具有指导意义.     

基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显（小于10 Gt/a）.本文的估算结果显示：在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3 Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5 Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1 Gt/a,东南极则为52.9±8.6 Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment（流域20-23）,该地区质量变化速率为-203.5±4.1 Gt/a,其次为南极半岛（流域24-27）以及东南极Victoria-Wilkes Land（流域13-15）,质量变化速率分别为-29.2±2.1 Gt/a和-19.0±4.7 Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land（流域1）和Siple Coast（流域18和19）以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land（流域3-8）,三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4 Gt/a、43.9±1.9 Gt/a和62.7±3.8 Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如：Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如：Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复杂的非线性耦合过程.

     

Experimental observation on the characteristics of the near-surface turbulence over the Antarctic ice sheets during the polar day period

Based on the ultrasonic anemometer/thermometer data in the East Antarctic coastal area ice sheets ob-tained first by Chinese scientists, turbulent intensity, kinetic energy and sensible heat of turbulence, surface roughness height drag coefficient and normalized variation were calculated and analysed using the eddy-correlation method. The results show that the values of roughness height and drag coefficient are 4.3 X 10 m and 1.8x 10 -³, respectively. These turbulent parameters have apparent diurnal variations. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49675252).     

Fhe application of electromagnetic-induction on the measurement of sea ice thickness in the Antarctic

As an important component of the cryosphere, sea ice is very sensitive to climate change. The study of sea ice physics needs accurate sea ice thickness. This paper presents an electromagnetic induction （EM） technique which can be used to measure the sea ice thickness distribution efficiently and its successful application in the Antarctic Neila Fjord. Based on the electrical properties of sea ice and seawater and the application of electromagnetic field theory, this technique can accurately detect the distance between the EM instrument and the ice/water interface to measure the sea ice thickness. Analyzing the apparent conductivity data obtained by the electromagnetic induction technique and drill-hole measurements at same location allows the construction of a transform equation for the apparent conductivity and sea ice thickness. The verification of the calculated sea ice thickness using this equation indicates that the electromagnetic induction technique is able to determine reliable sea ice thickness with an average relative error of only 5.5%. The ice thickness profiles show the sea ice distribution in Neila Fjord is basically level with a thickness of 0.8 - 1.4 m.     

运用多语言开发震害遥感评估系统数据库的研究

基于遥感提取地震灾情信息,需要处理高分辨率的大数据量遥感影像。采用数据库的方式,对系统处理过程中可能用到的图像文件、典型震害样本文件、系统特征模型库文件、GIS文件以及以往地震处理实例等文件进行管理,将系统各种资源融为一体,将提高地震应急震害遥感评估的效率,提高应急的速度。文中针对IDL在数据库管理方面的不足,提出了利用IDL与VB联合开发遥感图像数据库的解决方案,并具体介绍了图像数据库的实现方式。