“资源三号”应用领域展望

开展国土资源调查与监测 目前,在国土资源调查、监测、规划与管理中主要依赖于国外的高分辨率卫星数据。在实际应用中,尽管这些国外高空间分辨率卫星数据有较高的图象质量以及优质的服务,但仍     

基于陆态网络GPS数据的电离层空间天气监测与研究

中国大陆构造环境监测网络(简称陆态网络)是以全球卫星导航定位系统(GNSS)为主,辅以多种空间观测技术,实时动态监测大陆构造环境变化,探求其对资源、环境和灾害的影响的地球科学综合观测网络.基于陆态网络约200个基准站的GPS观测数据,本文探讨了其在电离层空间天气监测与研究方面的应用.包括磁暴期间电离层暴扰动形态,大尺度电离层行进式扰动,太阳耀斑引起的电离层骚扰和低纬电离层不规则体结构等.研究结果表明:陆态网络布局合理,观测数据质量良好,完全可用于中国及周边地区电离层空间天气监测与研究,为进一步开展我国电离层空间天气预警和预报奠定了观测基础.     

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。     

卫星遥感热红外辐射与川滇强震探讨

为了使卫星空间监测技术在地震监测预报的应用研究由理论性、实验性阶段进入实用性阶段，进行了探索和尝试。按照地震前兆资料常规处理的格式和要求，对收集的部分卫星遥感热红外辐射观测资料进行了处理。处理过程中使用了包含数据格式转换、数据预处理、异常挑选等内容的计算机工作软件。在此基础上，根据卫星遥感数据资料所具有的二维均匀分布的特性，应用平面和立体的数据图像处理软件，对卫星遥感热红外辐射观测资料的异常场信息进行了研究。同时，开发出了使用卫星遥感热红外辐射观测资料的数据接口软件。卫星空间监测技术的应用将给地震监测预报带来全新的思维方式及更加快捷实用的数据采集、传送、处理和分析方法。     

基于NIR-Red光谱特征空间的土壤水分监测新方法

干旱是一种频繁发生的自然灾害, 而土壤水分作为干旱监测最重要的指标, 一直成为干旱遥感监测研究的重点内容. 利用经过几何精校正和大气校正的ETM＋近红外(Nir)、红光(Red)波段反射率建立Nir-Red光谱特征空间, 根据土壤水分在该特征空间的分布规律, 提出了遥感监测土壤水分的新方法, 并建立了基于Nir-Red光谱特征空间的土壤水分监测模型(SMMRS). 利用野外测定的不同深度土壤水分数据验证了SMMRS模型. 计算结果表明SMMRS模型观测值变化曲线和实测土壤水分变化趋势保持一致, 与5 cm和0~20 cm平均土壤水分相关系数分别为0.80和0.87. 认为基于Nir-Red光谱特征空间的SMMRS简单、易于构建, 有一定的应用价值和推广意义.     

页岩压裂过程的连续时域电磁法动态监测试验（英文）

页岩气开发水压过程中监测裂缝的空间展布对页岩气稳产高产并指导压裂至关重要。常规的时移地震、井间地震及微震监测不但成本高,监测效果显示周期长,且不能直观展示压裂液的平面和空间形态的动态变化。本试验研究首先对压裂液及压裂液充填的岩样进行了电性测试与分析,发现其具有极低阻与高极化特征,表明可控源电磁法进行页岩压裂过程的动态监测有着良好的电性基础。其次,基于试验区井震资料建立的地电模型,通过改变储层电性进行正演模拟,研究了电场分量的变化规律,提出了瞬变电磁法动态监测的归一化残差电阻率成像方法。最后,以时移电磁长偏移距瞬变电磁阵列法为手段,在我国南方涪陵页岩开发区水平压裂井上进行了连续时域电磁法动态监测试验。通过参研单位高度协同,采取了大功率与数百道阵列观测方式,获取了埋深在2800米处三个压裂段上方地面224个物理点近9个小时的电场时间序列数据。处理结果表明,该方法能有效观测到压裂液引起的电场信号变化。通过残差处理与电阻率成像,获取了储层改造过程的动态图像,结合地震、测井与水平井位的标定,解释了压裂液平面和空间展布,其结果对页岩气有效压裂与安全开采有重要指导意义,展示出连续时域电磁法在页岩气开发的压裂监测中有着广阔的应用前景。     

基于区域ATOVS数据同化的2008中国南方低温雨雪冰冻灾害的暴雪监测研究

2008年1月中国南方地区遭受了严重的低温雨雪冰冻灾害, 地面常规观测、地面雷达观测等气象监测手段因受冰雪灾害的影响, 未能提供全面及时的雪情信息. 为了补充雪情数据, 国家卫星气象中心采用区域ATOVS卫星遥感数据和NCEP预报数据, 利用与美国NCAR合作开发的WRF三维变分预报/同化系统(其中陆面子过程选用NOAH方案), 建立了基于区域ATOVS数据同化的2008中国南方低温雨雪冰冻灾害的暴雪监测系统, 提供了暴雪灾害时段内每6 h一次的雪水当量演化分布数据. 本文系统阐述了基于区域ATOVS数据同化的2008中国南方特大暴雪灾害监测方案, 并对比分析了同化前、后模拟结果与观测资料的吻合度. 研究表明: 同化后的分析场能更好地反映此次强降雪过程的天气特征, 雪深的计算精度较同化前有明显改进, 从而验证了基于区域ATOVS数据同化的雪情监测方案的可行性. 该研究不仅为暴雪天气灾害应急服务提供了及时准确的雪情空间分布和演变信息, 也为区域ATOVS数据的应用开辟了新途径.     

基于EOS/MODIS数据的青海湖遥感监测

在二十世纪八十年代,NASA 开始设计地球观测系统(EOS),MODIS 数据是地球观测系统中很具特色的数据,在 TERRA 和 AQUA 卫星上均搭载有 MODIS 传感器．利用 MODIS 的较高的空间分辨率和光谱分辨率进行地球资源的监测 及预测、预报未来变化的研究是近几年热点的研究问题．本文介绍利用 EOS/MODIS 遥感数据进行湖泊水域计算机自动 识别及面积计算、湖水面温度反演、湖冰信息自动提取、湖泊封冻和解冻监测原理和方法,并以青海湖为例介绍了实际应 用情况．     

基于时间序列HJ-1/CCD数据的土地覆盖分类方法

土地利用数据是遥感应用中普遍使用的基础数据,对于遥感应用的效果起着非常重要的作用.随着中国环境与灾害监测预报小卫星星座(HJ星座)的成功发射,使得中高分辨率数据的重访周期达到了2天.因此,本研究利用了HJ-1/CCD数据同时具有较高时间和较高空间分辨率的特点发展了一种基于时间序列HJ-1/CCD数据的土地覆盖分类方法;该方法既利用了较高空间分辨数据的纹理与光谱信息,也利用了较高时间分辨率数据捕捉到了地表随时间的变化信息,从而利用地物在时间维上的差异提高了土地覆盖分类与土地利用制图的精度.该方法被应用于辽宁大伙房水库与青海黑泉水库区域2010年土地利用制图,经检验发现该方法制作的土地利用图与传统方法制作的土地利用图相比制图精度得到了极大提高;在辽宁大伙房水库和青海黑泉水库地区精度分别达到了95.76%和83.78%,Kappa系数分别为0.9423和0.8165.     

空间观测技术在地震监测中的应用

当前地面地震监测系统主要观测单点的相对变化,由于观测台站密度低,观测资料覆盖面小,不能满足地震预测所需的信息。空间观测技术的发展提供了新的地震监测技术和方法,卫星空间监测技术具有覆盖面广、信息量大、动态性好以及分辨率高等优势,因而可提供更为丰富的地震前兆信息。岩石实验的结果和一些应用研究的结果显示,空间观测技术在地震监测中具有优越的应用前景。     

基于多源卫星数据的小型水体蓝藻水华联合监测——以天津于桥水库为例

近年来水体富营养化呈扩张趋势,蓝藻水华不仅在太湖等大型湖泊频发,水面面积较小的天津于桥水库等也形势严峻,亟需加强卫星遥感监测.但是,以往在太湖等业务化使用非常成功的MODIS等卫星数据(约500 m),由于空间分辨率较低,难以满足小型水体的监测要求;而Landsat-8等空间分辨率较高的卫星数据(30 m),通常重返周期较长,无法满足水华高频监测需求.本文以天津市于桥水库(面积约80 km2)为研究区,针对常用的卫星数据,从空间、时间、光谱范围和数据可获取性共4个方面,评价不同卫星数据蓝藻水华监测能力和算法,同时对不同卫星监测结果一致性进行评估.结果表明:(1)筛选出国产HJ-1A\B CCD、GF-1 WFV和美国Landsat-8 OLI这3种卫星波段合适,空间分辨率较高,适用于桥水库蓝藻水华监测,但考虑到其重返周期较长,建议多星联合观测;(2)各个卫星监测结果与卫星影像目视解译结果基本一致,均方根误差和相对误差均分别控制在0.78 km2和4.9%以内;(3)不同卫星监测结果一致性良好,一致性精度达到99.5%;(4)根据历史影像结果,发现于桥水库2016年水质开始呈富营养化,藻华现象在夏、秋两季最为严重.研究表明,针对小型水面水体蓝藻水华监测,利用较高分辨率数据联合监测,是一种有效的替代策略,今后可在更多小型水域推广.     

采用Geodatabase技术构建流域水文系统地理数据库——以太湖地区西苕溪流域为例

如何表达流域复杂的系统结构是实现流域信息与模型集成,构建流域决策支持系统需要研究的首要问题.在分析现有流域数据库存在问题的基础上,以太湖流域西南部的西苕溪流域为研究区,采用面向对象的Geodatabase地理数据技术,通过分析流域系统的组成要素及过程,提出面向流域水文、水质应用需求的数据库信息组织体系;应用Arcgis的Archydro水文分析模块,基于国家基础地理数据库中的数字地形提取流域要素信息,构建了包括河流流线、集水区出水口、监测台站位置、湖库出口等要素的完整水文网络,并分析水文网络要素上下游关系,对流域集水区与河流的水力联系进行表达;通过分析流域监测台站空间信息、监测项目、时间序列的信息特征,设计Geodatabase的表结构和连接类,实现流域空间特征与状态序列的一体化表达,研究可以为流域数据库建设及流域决策支持系统信息平台构建提供一些技术参考.     

城市地震应急指挥技术系统数据管理研究

以城市地震应急指挥技术系统(UEECTS)数据管理为研究背景,将空间地理信息系统技术引入数据管理领域,为UEECTS系统设计并开发了数据管理子软件系统,在实现对UEECTS系统数据空间可视化展示的基础上,实现了对系统数据的查询、添加、删除及修改数据管理操作,为城市UEECTS系统建设提供了良好的数据支持。针对UEECTS系统的数据规划以及数据管理子软件系统的开发与实现做了详细讨论与阐述,以期为全国范围内UEECTS系统数据库的建设以及数据管理子软件系统的开发应用提供通用性模型。     

三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用——以吐鲁番市主城区为例

承灾体基础数据是地震灾害评估的核心数据,是制定防灾减灾政策的基础,具有十分重要的地位。数据获取主要靠野外调查,费时费力,研究承灾体数据的快速获取方法刻不容缓。本文以新疆维吾尔自治区吐鲁番市主城区为例,对三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用进行了研究,以无人机倾斜摄影测量数据为基础,运用三维模型构建、遥感信息提取与地理信息系统空间分析方法,进行区域房屋基础数据信息提取,获取了研究区真实房屋空间分布、结构类型、建筑面积及层数等数据,为该地区地震预测预防、地震应急、震时救灾以及震后恢复等防震减灾工作服务。     

基于空间大地测量与地球物理方法的地心运动研究与监测进展

随着空间大地测量精度的提高与需求的发展,地心运动的研究与监测日益重要,它是精确实现地球质心参考框架的关键之一.本文详解了地心运动的原因(地球系统中的质量迁移)及对空间大地测量与地球物理学的影响,总结了常用的四种地心运动监测方法(网移动法,运动学法,动力学法和一阶形变法)及部分成果和应用,讨论了各方法和SLR,DIRIS,GPS和VLBI四种空间大地测量技术在地心运动监测中的特点,并给出了一些削减误差的建议.为满足地球动态环境研究的需要,地心运动监测的精度与可靠性仍需进一步提高,这依赖于观测精度的提高,地球物理模型的完善和数据处理方法的发展.     

陆态网连续重力数据管理与处理系统开发

陆态网连续重力数据管理与处理系统采用 Access 设计数据库,以 Visual Basic 为开发软件,具有数据分割、入库、预处理、显示等功能,满足了数据处理分析的要求,为数据资料的分析研究提供了一种方便快捷的应用途径,充分发挥连续重力基站监测效能。     

卫星遥感数据评估黄土高原陆面干湿程度研究

卫星遥感数据具有估算时空尺度上地表参量的优势,在陆地环境状况评估和监测等方面有很大的应用潜力.本文利用美国地球观测系统卫星搭载中等分辨率成像光谱仪（EOS/MODIS）在黄土高原2002-2010年期间获取的每16天归一化植被指数（NDVI）和每日地表温度（LST）数据,分析了黄土高原地区LST-NDVI空间的基本特征.结果发现：当研究区域足够大且遥感数据时间序列足够长时,LST-NDVI空间中（NDVI,LST）散点并非呈三角形或梯形分布.为了能够利用EOS/MODIS的NDVI和LST数据正确地评估陆面的干湿状况,本文给出了利用数据集合法确定LST-NDVI空间中干边和湿边的数值,即在LST-NDVI空间中,利用NDVI等值区间内LST最大值和最小值的集合代表干边和湿边的数值,并进一步证明了在LST-NDVI空间中干边和湿边数值并非呈线性关系.在分析LST-NDVI空间特征的基础上,通过构建地表温度-植被干旱指数（TVDI）,探讨其在评估黄土高原地区陆面的干湿状况的应用潜力.结果表明：由TVDI距平表征的陆面的干湿程度与局地降水距平有很好的关联性,二者在时空分布上有较好的对应关系.在我国陇东黄土高原塬区,TDVI数值与地面观测的表层土壤湿度有很好的相关性,相关系数在0.67以上,并通过显著性为1%的检验.由此说明：如果合理选取干边和湿边的数值,TDVI可应用于区域陆面干湿程度的客观评估.     

电离层斜测数据集

电离层斜测数据集包括F₂层临界频率数据和最大电子密度空间分布图,来源于中国地震电离层监测试验网观测数据。2008年汶川地震后,中国地震局地震预测研究所和中国电子科技集团第22研究所,在国防科技工业电波环境观测站网原有的稀疏发射站网基础上,根据地震重点监测区带分布和区域数据覆盖能力的双重需要,利用电离层对地基发射信号的反射特性,在华北5个电离层垂测发射站的基础上,建立了20个电离层斜测接收站,形成100条发射—接收链路,达到以经济手段取得电离层加密监测的效果。数据由接收台站接收后,汇聚到北京数据中心,并建立Oracle数据库,将数据入库。通过人工判读,生成可应用的电离层斜测观测数据。此数据集通过数据共享网站提供数据共享服务,可为地震系统内部各省地震局和研究所进行地震监测预测研究以及系统外部科研机构和院校电离层观测研究提供基础数据。     

中国大陆典型沉降区垂直形变图数据集

2015—2019年,由中国地震局第一监测中心牵头,自然资源部大地测量数据处理中心和武汉大学等单位共同完成科技部科技基础性工作重点专项,系统拯救、整编共享20世纪50年代以来全国垂直形变测量数据,编制不同时空尺度的地壳垂直形变图,为强震中长期预测、地壳动力学研究、地形变灾害研究与防控及相关的国民经济建设服务。本数据集内容为中国大陆典型沉降区垂直形变图,展示特定沉降区的地表垂直形变分布,为制定地面沉降防控措施提供依据。本文对数据集的数据采集和处理情况、数据要素项和时空范围、数据输出质量和准确度,以及数据的应用前景进行了介绍。     

面向地震应急的人口空间化方法研究——以云南省大理白族自治州为例

为提高震后受灾人口估算精度和灾区人口空间分布可视化表达效果,以云南省大理州为研究区,结合FROM-GLC10地表覆盖数据和NPP/VIIRS夜间灯光数据,基于乡镇人口统计数据,展开人口空间化方法研究,制作了大理州50 m×50 m人口格网数据。使用相关系数、相对误差和平均相对误差对人口模拟结果进行了检验,以漾濞5.1级地震和云龙5.0级地震为例对模拟结果进行了应用分析。结果表明:①结合FROM-GLC10地表覆盖数据和NPP/VIIRS夜间灯光数据的人口空间化可以有效提取人口空间分布范围,并区分人口空间分布的差异性;②乡镇模拟人口与实际统计人口的相关系数R~2为0.955,平均相对误差为14.306%,82%的乡镇相对误差在±20%以内,人口模拟数据精度较高;③2次地震的灾区人口模拟数据与实际统计数据的相对误差分别为-1.67%和-2.27%,人口空间分布模拟结果可以直观反映灾区人口分布情况,研究成果可为震后辅助决策提供数据支持。