GB-InSAR技术及其形变监测

地基InSAR(GB-InSAR)是最近10年发展起来的一种相对较新的形变监测技术。本文阐述了GB-InSAR技术的国内外研究现状、基于GB-InSAR技术的IBIS-L系统,以及GB-InSAR的基本原理、数据处理流程和关键技术,提出了GB-InSAR技术存在的主要问题及今后的发展方向。     

一种改进的GVF蛇模型水域矢量边界更新方法

目的 利用现势性较好的真彩色遥感影像,基于已有水域矢量边界数据,提出了一种改进的GVF蛇模型水域矢量边界数据更新方法。将已有水域矢量边界数据作为GVF蛇模型初始位置,用真彩色遥感影像彩色梯度作为GVF求解中的边缘梯度,通过轮廓演化实现水域矢量边界精化,以满足水域矢量边界数据更新的要求。实验表明,本方法相比传统的GVF蛇模型、四元数及数学形态学方法具有更高的精度,而且在一定距离范围内对初始边界位置不敏感。     

2013年四川芦山7.0级地震烈度遥感评估

2013年4月20日四川芦山MS7.0级地震发生后,在灾区应急获取了多种高分辨率航空和无人机遥感影像,并快速解译提取了灾区建筑物震害信息.采用地震烈度遥感定量评估方法,利用2008年汶川8.0级地震等震后震害遥感解译和现场调查研究确定的经验震害遥感定量评估模型,获得了芦山地震灾区126个主要居民点的地震烈度遥感评估结果,并据此圈画了地震烈度分布遥感评估图.结果显示,本次地震Ⅸ度区面积约150km2,Ⅷ度区面积约900km2.该结果在第一时间(4月21日晚)提供给了中国地震局地震现场应急指挥部.对比分析显示,地震烈度遥感快速评估结果与中国地震局4月25日公布的地震烈度图,以及与笔者在现场实地进行的建筑物震害详细调查结果基础上评定的地震烈度具有较高的一致性.表明强烈地震发生后,借助于快速获取的灾区高分辨率遥感影像,可以快速估计地震烈度分布,对地震灾区灾情估计和抗震救灾工作具有十分重要的参考意义.     

龙门山中段中央断裂和前山断裂的晚新生代垂向活动性差异及其构造意义

2008汶川地震之后,多个研究组对龙门山的新生代剥蚀历史进行了研究,但是在龙门山推覆构造带中段,剥蚀历史研究主要集中在彭灌杂岩,而彭灌杂岩东侧(即中央断裂下盘)的热年代学资料相对缺乏,其剥蚀历史还比较模糊.对于彭灌杂岩东侧岩体的新生代剥蚀历史研究,不仅可以了解龙门山推覆构造带的新生代断层活动历史,而且对于青藏高原东缘的新生代隆升机制具有重要约束作用.在前人热年代学研究基础上,在龙门山推覆构造带中段中央断裂和前山断裂附近补充了一些裂变径迹样品.采用外探测器法(external detector method)对样品进行裂变径迹分析,实验测试在台湾中正大学裂变径迹实验室完成.实验获得了6个锆石裂变径迹和6个磷灰石裂变径迹年龄.前山断裂上盘,AFT(磷灰石裂变径迹)年龄以小鱼洞断裂为界存在明显的差异,其中小鱼洞断裂以南的样品AFT年龄为39Ma,小鱼洞断裂以北的4个AFT年龄介于6—8 Ma之间.研究揭示出中央断裂和前山断裂的新生代活动性以NW向小鱼洞断裂为界存在较大差异:距今8Ma以来,小鱼洞断裂以北,中央断裂和前山断裂的平均垂向滑动速率分别为约0.1mm·a-1和约0.55mm·a-1;小鱼洞断裂以南,平均垂向滑动速率则分别为约0.55mm·a-1和约0.1mm·a-1.低温热年代学方法获得的断层新生代垂向滑动速率与汶川地震断层垂向同震位移分布基本一致.前山断裂(小鱼洞断裂以北)距今8 Ma以来北西-南东向水平缩短量达到8~12km,表明地壳缩短是造成龙门山抬升和剥蚀的重要因素之一.本研究结论不支持下地壳增厚模型对于龙门山隆升的解释.     

浅部频率域电磁勘探方法综述

适用于近地表(2000m以内)勘探的频率域电磁法主要有音频大地电磁法(audio-frequency magnetotellurics,AMT),无线电大地电磁法(radio-magnetotellurics,RMT),可控源音频大地电磁法(controlled source audiofrequency magnetotellurics,CSAMT),广域电磁法(Wide Field Electromagnetic Method,WFEM).本文拟从最新的数据采集技术、数据处理技术、正反演算法、实例等四个方面,论述适用于浅部勘探的AMT,RMT,CSAMT和WFEM方法的国内外最新进展,总结目前AMT,RMT,CSAMT和WFEM方法遇到的困难,对潜在的发展方向提出建议.综述表明:(1)张量测量、多站阵列、多站叠加可提高AMT、RMT和CSAMT数据的质量.利用近区数据WFEM法可获得良好的效果.国产与国外仪器在质量方面的差距正在逐步缩小.(2)数学形态滤波技术、Hilbert-Huang变换等可有效分离出有用的数据,局部畸变仍然是亟待解决的难题,需要更为深入的研究.(3)矢量有限元与非结构网格的出现大幅度提高了有限元处理复杂电磁问题模拟的精度与应用范围,成为目前电磁正演的首选工具.完全非线性反演算法仍然局限于1D、2D问题,共轭梯度法和高斯牛顿算法等为解决3D问题的发展趋势.地质约束的引入和多数据联合反演可以减小反演的非唯一性.各向异性的反演为目前反演研究的热点之一.(4)野外数据解释的正确性严重依赖于对地下结构先期的维性判别,在2D特性不明显、3D特性明显时,需要采用3D进行反演解释.     

利用加强水平方向总水平导数对位场全张量数据进行边界识别

位场全张量梯度数据以其信息量大、含有更高频的信号成分,能更好地描述小的异常特征等优点在地球物理领域中得到广泛应用.边界检测是位场解释中不可缺少的任务,需要新的边界探测器来处理位场梯度张量数据.为了充分利用位场梯度张量数据的多信息成分,本文定义了方向总水平导数和加强方向总水平导数,并利用其定义新的边界检测器.为了能同时显示不同振幅大小异常的边界,本文对其进行了归一化处理.通过模型试验,证明了归一化方法能更加清晰准确地显示浅部和深部的地质体边界信息.最后将该边界检测方法用于加拿大圣乔治湾实际测得全张量重力梯度数据和中国朱日和地区的磁异常数据中,并得到了较好的边界检测结果.     

强磁性体ΔT异常计算的误差分析研究

本文主要针对当前磁法勘探中高精度处理解释的需求,对强磁性体ΔT异常计算存在的误差进行分析研究.我们首先通过理论模型计算试验,证明常规计算采用的投影关系的ΔT与实际测量的模量差ΔT之间的误差E在磁异常幅值大时是明显存在的,其影响不容忽视.其次,当磁性强且剩磁存在时,投影ΔT曲线及其误差曲线在磁化方向与地磁场方向改变时具有一定的对称性;地磁场T0、磁性体形态(如二度水平圆柱体模型的半径r、柱体埋深R)和磁性参数(如磁化率κ)等参数确定的情况下,最大误差值出现在磁性体正上方,且其大小与磁性参数(κ)和模型体规模(如r/R)之间皆是指数关系;另外,研究还发现ΔT的计算误差曲线的一些其他规律特点,如在各纬度带上,ΔT计算误差的最大值Emax曲线的极值主要分布在中纬度地区;磁异常矢量Ta与地磁场T0的夹角θ逐渐变化时,随θ变化Emax曲线的极值分布在θ=90°~120°范围内;当磁异常幅值小于10000nT时,最大误差近似为磁异常矢量垂直于地磁场方向的测点附近的误差值;另外,磁性体(圆柱体为例)的半径(即尺度)与埋深的比值r/R超过0.5,且磁化率超过0.1SI时误差已达到3.9nT,磁化率增大与对应的Emax的值呈指数增长特点.因此,我们的研究表明,在强磁性体、磁异常幅值大的数据处理、反演及解释时,现有方法会产生较大的误差,应该基于严格的模量差ΔT,完善相应的处理以及反演方法.     

长江北支口门圆陀角附近潮滩沉积物元素地球化学特征及其环境指示意义

圆陀角地处长江北支与江苏海岸的交汇处,发育了典型的粉砂淤泥质潮滩,潮滩沉积物元素可记录海岸环境变化的信息。在圆陀角附近潮滩采集了长度为218 cm的YY孔岩芯,常量与微量元素分析结果显示,岩芯沉积物平均粒径与大多数元素之间相关性好,“粒控效应”特征明显。除Ca、Na、Ti、P、Sr外,岩芯大部分元素含量自下向上呈现由低变高再变低的趋势,并在岩芯132 cm深度出现最大值。根据圆陀角附近海岸沙嘴长江北支变迁的证据,苏北岸外海域是长江北支的重要泥沙来源;粒度和粘土校正后的元素含量呈自下而上由低变高的趋势。邻近区域沉积物元素富集系数分析显示,在1956年前后,圆陀角附近潮滩沉积物发生了较大的变化,1956年以前的主要来源于长江,1956年以后演变为主要来源于南黄海辐射沙洲南翼。     

南海实现和谐之路

中国最早发现和开发利用南海及其诸岛,南海之名始见于周朝,距今3 000多年,至秦汉时,已开发南海至印度洋的航运和商贸事业。南海诸岛和南海部分海域属于中国领土和海疆,标示在中国出版的地图中为断续国界线。南海周边国家关系历来大多处于和谐状态,其中秦汉南海海上丝绸之路和明朝郑和船队下西洋为其中显著发展的和谐时段。而自中世纪以来,域外强国侵入南海,使南海区域在相当长时间内处于严重不和谐状态。其中,15―19世纪,欧美殖民主义者侵占南海周边各国。20世纪上半叶,日本殖民主义者开始侵占中国南海诸岛,并在第二次世界大战中吞占了整个南海区域;20世纪下半叶,法国和美国相继挑起印度支那战争和越南战争。南海周边部分国家霸占中国南海诸岛许多岛礁,并在其上建筑和扩建机场及港口,扩军备,分割其海疆并掠夺其海洋石油天然气资源。中国必须开展积极的外交和军事活动,尤其是加强国防建设,在南海诸岛建设海空军基地,才能保护中国南海油气和渔业资源的开发和运输畅通,并尽早收回全部岛礁主权,使南海周边国家愿意“共同开发”,创造和谐的南海。     

敦煌西湖自然保护区湿地演化及驱动力分析

西湖国家级自然保护区位于河西走廊西端,是敦煌盆地人工绿洲的天然屏障。近几十年来,由于气候变化和人类水土资源过度开发,保护区生态环境持续恶化,湿地退化和沙漠化趋势日趋严重。本文运用多时相资源卫星遥感影像,解译分析了保护区湿地演化规律。结果表明：1980-2013年间有23个年份湿地处于快速退化状态,保护区湿地面积由1.72×10⁴ hm²减少到0.99×10⁴ hm²,减少了42.4%;保护区湿地的斑块数从32个增加到51个,平均斑块面积由537 hm²减少为213 hm²,湿地演化呈破碎化趋势。湿地分布质心向西南方向移动了11.59 km,湿地呈整体向西南缓慢移动的趋势。运用因子分析法对湿地演化的驱动因子进行了分类,并利用投影寻踪模型分析各驱动因子对湿地演化的贡献率,结果表明：下游湿地退化的根本原因是大规模引地表水和开采地下水灌溉,其次是气候变化引起的冰川退缩、径流量衰减。20世纪90年代,西湖保护区湿地处于相对稳定状态,建议敦煌地区耕地维持在20世纪90年代初的2.7×10⁴ hm²水平,或通过节水、调整作物结构和跨流域调水等措施,压缩引地表水和开采地下水水量,灌溉用水需控制在20世纪90年代初的用水水平。该研究成果可为自然保护区湿地保护和流域综合开发提供依据。