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。     

基于粗糙集的BP神经网络在震例中的应用研究

采用《中国震例》作为数据源,通过初步整理分析和预处理,构建了较完备的震例研究样本集。尝试将粗糙集与BP神经网络相结合的方法引入到震例研究中,用基于粗糙集的属性约简算法从众多复杂的地震异常指标中筛选出对最终分类起决定作用的核心异常作为输入,震级作为输出,构建了泛化能力强的BP神经网络模型来模拟异常与地震之间的不确定关系。仿真测试结果表明:地震震级预测精度误差基本控制在-0.5～0.5级之间。     

高光谱气体背景场特征及震情跟踪应用前景

基于2004—2017年华北地区高光谱数据,计算CH4、CO、O3总量背景场,发现不同气体在时间尺度上受温度、湿度、高空辐射等影响有较明显的周期性特征,在空间尺度上CH4、CO总量平原高于山区,O3总体呈现随纬度升高而降低的特征;利用RST算法对华北地区5.0级以上地震进行震例总结发现,震前62.5%的地震震中附近出现气体高值异常,异常气体主要为CH4、CO,而O3异常不明显。研究结果表明,RST算法对高光谱气体CH4、CO进行异常提取可作为地震预报的辅助依据,服务于震情跟踪判定。     

基于GA-BP神经网络的地震预报技术

概述遗传算法(GA)和BP神经网络的原理,利用遗传算法具有全局搜索能力且不易陷入局部极小点的特性,优化BP神经网络的连接权值和阈值,使得计算结果全局最优,以弥补BP算法的不足。选取闽粤赣交界及东南沿海地区的地震目录作为研究样本,提取出7个测震学前兆指标作为预报因子,构建GA-BP神经网络进行训练和仿真。震例检验结果显示,该优化方法的震级预测精度较BP神经网络有较大提升,具有对地震震级预测的可行性。     

基于主成分分析与BP神经网络相融合的云南砖木结构房屋地震破坏评估方法

针对如何选取合适的影响因素进行砖木结构房屋地震破坏合理评估的问题,提出了一种基于主成分分析与BP神经网络相融合的云南砖木结构房屋地震破坏评估方法,通过灰色关联度模型剔除对砖木结构房屋发生地震破坏影响较小的因素得到关键因子,采用主成分分析法从关键因子中提取主要成分,最后利用BP神经网络模型对处理后的主要成分进行训练,建立砖木结构房屋地震破坏比例预测模型,并利用实际震例进行验证。结果表明：本文方法相较于传统脆弱性曲线拟合方法和BP神经网络模型,其预测的砖木结构房屋地震破坏比例的预测精度更高、普适性更好。     

张北6.2级地震前的卫星热红外异常

利用张北地震前 1个月华北北部 (37～ 42°N,1 1 3～ 1 1 9°E)的气象卫星 NOAA/ AVHRR热红外遥感资料 ,提取震前热红外温度异常 ,研究其时空变化的过程和特征 ,并对热红外温度异常与地震的关系进行初步的探讨。结果表明 ,在张北地震前 1 3天沿张家口 -渤海断裂带确有显著的热红外温度异常出现。异常区域呈条带状 ,且与 NW向地质构造一致 ;温度异常的动态变化可大致分为初始、平缓发展和临震加速 3个阶段。将热红外温度异常作为一种临震前兆对强震的预报具有一定的映震效应     

改进型图像信息方法提取地震电离层扰动异常研究进展

首先总结了国内外利用法国DEMETER卫星观测数据识别和提取地震电离层中主要参量扰动异常的常规研究方法,介绍了图像信息方法(pattern informatics method, 简称PI方法)研究地震活动性异常及其应用于中长期地震危险性预测的研究进展和成果. 然后主要介绍了改进型图像信息方法（modified pattern informatics method,简称MPI方法）在提取电磁卫星数据资料中的进展应用．该方法的震例研究结果显示,地震电离层中电子浓度（Ne）、电子温度（Te）异常出现的时间一般在震前一个月左右,相对于其它方法提取到的异常在震前几小时至数天内,这一突出特点将使得MPI方法在短临地震预报中更具有可操作性．然而,该方法能否作为提取地震电离层异常扰动的实用数据处理方法并应用于地震短临预测中,尚需要进一步深入研究．最后本文提出了将MPI方法应用于提取地震电离层异常信息需要进一步解决的几个问题．      

青藏高原东北缘2次地震热红外亮温异常分析

应用静止气象卫星FY-2G的TBB产品为基础数据,针对2017年9月30日四川青川5.4级和2017年10月31日甘肃临潭4.3级地震前后出现在震中区附近的显著热红外异常,运用小波变换和相对功率谱法进行异常提取和资料分析。结果表明:青川地震热红外异常范围主要分布在震中东南区域,震前4个月左右出现功率谱增强现象,持续2个月左右。临潭地震热红外异常范围主要分布在震中的西南方向,震前20 d左右出现异常增强现象,随时间推移,异常范围逐渐向西南扩大,震前14 d异常开始收缩并减弱,异常持续30 d左右。通过对比2次震例,发现热异常特征有许多共同点,其中相同的特征周期可为中强地震前兆特征的归纳提供重要参考信息。     

基于地震属性的煤层火成岩侵入预测

煤层火成岩侵入给煤矿生产以及经济效益带来了极大的影响,属于亟待解决的问题.本文充分发挥测井信息的作用,基于测井数据建立正演模型,获得不同侵入模型叠加记录,并提取多种地震属性;利用灰色关联和模糊聚类方法对提取的地震属性进行分类和优化,得到与地质目标相关性较好,且相互独立的4种地震属性;利用井旁道地震记录和井信息作为BP神经网络的学习样本进行训练,在训练好的BP神经网络中输入从地震数据中提取的优化后的地震属性,预测煤层火成岩侵入区的分布情况.从实际测区的预测情况看,该方法准确性和可靠性较高,可对实际生产进行理论指导.     

基于MODIS数据的伽师—阿图什交界MS5.8地震热红外异常检测研究

以2011年8月11日在伽师—阿图什交界处发生的5.8级地震为例,利用MODIS的LST产品数据,采用STL分解法有效地去除地表温度时空数据中的年变趋势及季节因素周期性的影响,对其余的残余项进行GESD异常检测,并分析2008年1月1日至2013年1月1日的LST异常及其他地震的关系数据,研究结果表明:(1)地表温度的变化具有明显的时空变化趋势;利用STL分解法可以看出震前存在明显的热红外异常,增温现象经历了"出现-扩大-分散增温-增温幅度达到极值-消失-发震"等几个阶段。(2)发震前四个月研究区周围存在明显的热红外异常,2月10日发震断层周围出现大面积异常,异常特征持续2个月后的4个月发震,峰值距发震时刻时间间隔较长。(3)余震分布与断裂带和热红外异常分布特征相关,震后大部分余震主要分布在主震发生的震前出现热红外异常的断裂带附近。(4)通过对比同地区相似震例发现,本次地震与2018年9月4日伽师县M_S5.5地震的热异常特征有许多共同点,其中相同的峰值距发震时刻的时间间隔具有一致性,为震前热红外异常特征的归纳提供典型的参考信息。该次地震热红外异常显著,进一步验证了...     

基于L系统的地震裂隙模拟研究

分形技术根据物体的局部自相似特征,突破了以往只能生成较规则图形的局限性,能够利用较少的描述性语句构造出复杂的非规则图形,如树木,河流和地震裂隙等。地震断层的破裂结构具有复杂性与随机性,然而在破裂过程中,总体形态蕴涵着分形的性质,该文研究基于L系统的三维结构建模方法,用以模拟地震断层的破裂。本文通过对地震数据的采集,从整体几何结构出发,并考虑地震断层破裂的规律和岩石的各向异性,提出基于几何可观察性的三维地震断层破裂的L系统构造模型,最后基于OpenGL图形库,实现裂隙的三维可视化仿真。     

城市地震影响相关性研究

随着我国经济和社会的进步与发展,形成了若干以大城市为中心的城市群,其分布区域往往人口密集、经济发达,是文化政治的中心.而其中有些城市群位于高地震危险区,如以北京、天津为中心的首都圈城市群.这些城市群分布地区一旦发生大地震,其经济损失、人员伤亡以及造成的社会影响都将极其巨大.因此,城市群的防震减灾研究意义重大．     

基于人工神经网络的地震活动性研究

人工神经网络通过神经元之间的相互作用来完成整个网络的信息处理,具有自学习和自适应等一系列优点,因而用它来进行地震活动性研究是可行的。针对地震活动性问题,初步建立了基于人工神经网络的计算分析系统,给出了应用实例。     

中国大陆新生代构造应力场的研究

本文通过断陷盆地的分布特征、震源机制解和地应力测量等方面的资料分析研究,认为新生代以来中国大陆没有统一的构造应力场,或者说现今应力场小于前期应力场;断层活动、地震活动并不意味着应力的不断积累、不断加强,相反是应力的不断释放、不断减弱。     

地下水对地电前兆影响的实验研究

以含水岩土为样本，研究了不同含水率，不同矿化度，不同压力，不同温度以及岩土层中重力水面的不等高度状态下岩土电阻率的定量变化，实验表明，岩土介质电阻率与所含水的特性有十分密切的关系，该实验首次把地下水前兆与地地前兆作为一个整体，来研究地者之间的内在联系，并分析其相关特征。     

RESEARCH ON EARTHQUAKE EMERGENCY MAPPING METHOD BASED ON TEMPLATE MATCH

After an earthquake, earthquake emergency response and rescue are important ways to mitigate earthquake-induced losses. Various earthquake emergency maps can provide effective references and guidance to those actions. Currently, related studies include the investigation on symbols of emergency maps, remote sensing emergency mapping and GIS-based mapping methods. However, the existing studies overlook the characteristics of rapidity, dynamicity and variety of presentation methods in making earthquake emergency maps. In this paper, a map template matching method is used to quickly make earthquake emergency maps considering their characteristics. We take investigations on the service objects(users)of the earthquake emergency maps to understand the needs of making earthquake emergency maps. The audience theory in mass media field and map information transmission theory are adopted to classify the users of the earthquake emergency maps into four categories: earthquake emergency commanders, technical staffs for decision-making, earthquake emergency rescuers, and the public. The components of different types of users are described and then their diverse demands in earthquake emergency maps are analyzed, such as the needs of on-field disaster information maps, earthquake information maps, physical geography and social economic maps. Following those needs, we introduce the representation methods of the earthquake emergency maps according to their formats(vector or raster)and contents, such as point symbolization method, kilometer grid method, line symbolization method and range method. Then, we study the rapid plotting method of earthquake emergency map based on map template matching method. The core steps of the method include: 1)before earthquake, the templates of different earthquake emergency maps are designed, prepared and connect the earthquake emergency features with their related spatial database. The map layout and map elements are stored in the templates. 2)After earthquake, the earthquake emergency features will be generated from seismic models(such as attenuation model of earthquake magnitude and seismic intensity)or the information obtained from field investigation. 3)Corresponding earthquake emergency map template is selected in accordance with the generated seismic features. And the features are used to update related features inside the selected template. 4)Minor adjustments are made such as to the map scale and some map annotations to finally generate the formal earthquake emergency map. Architecture of template system of the earthquake emergency maps is designed, including map user level, map template level, template layer level and map element level. Regrading to the architecture, the general map template of earthquake emergency is presented which includes four main regions: title region, main picture region, auxiliary region and annotation region. The main picture region is the essential, which lays geographic background maps and earthquake emergency features. Finally, an earthquake emergency mapping system is developed. Based on the system, a case study is presented, which demonstrates making a simulated seismic intensity influence map. From three aspects, the case presents the application of the template-matching method including: generating earthquake emergency features, substituting the features inside the template with the generated features, and revising map annotations. Therefore, the map template matching method is verified so that it can be used to quickly generate various earthquake emergency maps.     

白云母对岩盐断层带摩擦速度依赖性影响的实验研究

为更好地理解层状硅酸盐对断层强度、滑动速度依赖性及地震活动特征的影响,利用双轴摩擦实验对含白云母岩盐断层带在干燥及含水条件下摩擦的速度依赖性进行了实验研究,并观测了摩擦滑动过程中的声发射,分析了断层带的微观结构.实验结果表明,干燥条件下含白云母岩盐断层带在0.1 ～ 100μm/s的速度范围内表现为黏滑和速度弱化,增大σ2会使断层带从速度弱化向速度强化转化,速度依赖性转换出现在0.1 μm/s,其中断层滑动表现为稳滑或应力释放时间较长的黏滑事件;含水条件下含白云母岩盐断层带在0.05 ～0.01μm/s的速度范围内表现为速度强化,0.1 ～10μm/s的速度范围内表现为速度弱化,50～100μm/s的速度范围内又转换为速度强化行为.含白云母岩盐断层带在干燥条件下一次黏滑伴随一个或一丛声发射事件,而在含水条件下与稳滑相对应,滑动过程中并未记录到声发射事件.显微结构观察表明,速度弱化域的主要变形机制是岩盐颗粒的脆性破裂和局部化的滑动;干燥条件下,速度强化域的主要变形机制是岩盐颗粒的均匀破裂;含水条件下2个速度强化域对应不同的微观机制,高速域的速度强化受控于岩盐颗粒在白云母相互连结形成的网状结构上的滑动及其均匀碎裂作用,而低速域的速度强化还受岩盐的压溶作用控制.通过与岩盐断层带摩擦实验结果对比可知,白云母的存在对于燥岩盐断层带摩擦滑动方式和速度依赖性没有显著影响,而在含水条件下白云母的存在使得岩盐断层带滑动趋于稳定.实验结果为分析含层状硅酸盐断层的强度和稳定性提供了依据.此外,在速度依赖性转换域上观察到的应力缓慢释放的现象进一步证实了在岩盐断层带摩擦滑动过程中观察到的现象,这对慢地震机制研究具有参考意义.     

基于WebGIS的地震应急数据共享系统研究

利用Web GIS技术,在Arc GIS Server平台下构建了地震应急基础数据共享系统,通过局域网向局内用户提供地震应急数据服务,在客户端通过浏览器能够进行数据的浏览、查询、空间及统计分析等,系统不依赖于桌面GIS软件,具有成本低、跨平台、应用简单的特点,访问快速高效,使地震应急基础数据得到更广泛的应用,为地震局各部门参与抗震救灾工作提供数据支持。