高光谱热红外星上辐亮度图像模拟及初步应用

基于卫星数据的热红外图像模拟可以为热红外大气校正、地表温度和发射率反演和前期验证提供数据支撑,同时也可以为热红外传感器的波段设置和优化提供参考。热红外图像模拟是进行热红外定量遥感研究的有效手段。本研究利用Terra星上搭载的ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）遥感数据所反演得到的地表温度和发射率产品,基于高光谱辐射传输模型,模拟8—14 μm（714—1250 cm^-1）,波谱分辨率为0.25 cm^-1的星上TOA（Top of Atmosphere）高光谱热红外成像模拟数据。在此基础上,结合高光谱热红外图像数据的特点,实现了温度和发射率分离算法,以及对比了不同的基于图像的大气校正算法。结果显示,本文提出的热红外图像模拟方法可行,能够为评价不同的大气校正、温度和发射率分离算法提供有效的数据支撑。     

体应变地震波最大振幅与地震震级和震中距的统计关系探讨

Based on the body strain record of Tiantanghe station from 2008 to 2014,we make a statistical analysis of the relationship between the maximum amplitude of the body strain record and the surface-wave magnitude,epicenter distance of the earthquakes,which occurred in the Chinese mainland and its surrounding areas with MS≥6. 0 and the rest of the world with MS≥7. 0. According to statistical results,we propose a statistical formula between the surface-wave magnitude of earthquake and the maximum amplitude of the body strain record,the epicenter distance: M_S~*= 0. 37 ln A_max+ 0. 57 ln D + 0. 07. We can also derive a theoretical estimation formula for the maximum amplitude: A_max=e~(2. 7(M_S~*-0. 07))D~(-1. 54). This demonstrates that the maximum amplitude of the body strain record increases exponentially with the increase of the surface-wave magnitude, and decreases with the increase of the epicenter distance,and shows a negative correlation with their product. We further discuss the necessity of adding instruments with high frequency sampling to earthquake monitoring, and dicuss the prospects for precise earthquake prediction in future.     

地壳形变分析的抗差最小二乘配置迭代解法

利用最小二乘配置进行地壳形变分析,其结果的合理性关键在于经验协方差函数的拟合.考虑到观测数据存在粗差的情况,提出基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法和基于中位参数法的抗差最小二乘配置方法.两种方法首先分别利用观测值中位数给出观测值初始权阵以及利用中位参数法给出最小二乘配置初始解,然后均在给定协方差函数参数初始值的情况下,应用合适的等价权进行抗差估计并通过迭代计算,最终获得稳健的协方差函数参数估值及最小二乘配置解.利用本文提出的两种方法以及传统方法分别对庐山地震的GPS垂直位移数据和意大利L'Aquila地震的InSAR同震位移数据进行处理分析.结果表明:相对传统方法,基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法效果更好,更具稳健性.     

高烈度区大跨刚构-连续梁桥地震响应分析

为研究大跨刚构-连续梁桥在高烈度地区的地震响应,选取羊记沟左线大桥为工程背景,利用Midas软件建立多个有限元模型,考虑纵、横桥向的水平地震波输入,比较反应谱与时程分析结果,获得结构动力响应特点,为大跨刚构-连续梁桥的抗震设计提供参考依据。结果表明:刚构-连续体系仅单墩刚构时不宜采用反应谱分析,高烈度地区桥梁进行地震响应时程分析时,选用与场地适应的地震波的同时,应考虑采用本地地震参数转化人工波作为地震激励源。桥墩不等高时,可通过改变墩截面形状及其与主梁连接方式调节内力分布,避免矮墩刚度大导致的内力集中。     

基于主成分降维的总悬浮物浓度遥感估算模型适用性分析

总悬浮物浓度(C_TSM)是水质评价的重要参数.为了提高内陆Ⅱ类水体总悬浮物浓度估算的精度,利用主成分分析方法对2009年4月太湖水体实测高光谱数据进行降维处理,进而以不同数量的主成分作为变量,分别构建总悬浮颗粒物浓度的多元线性回归估算模型并比较这些模型的效果,从而确定最优的主分量个数;结合近年运行的高光谱传感器,对模型的适用性进行评价.结果表明:①前三个主成分(PC₁、PC₂、PC₃)从不同侧面涵盖了悬浮物浓度信息,它们与ln(C_TSM)的相关系数分别为0.728、0.401和0.403;②当主成分个数为6时,模型达到最优;模型的精度高于4个传统经验模型;③在400~850 nm之间,波段数大于45的高光谱传感器数据都能利用主成分分析的方法构建精度较高的总悬浮物浓度估算模型;此外,MERIS、HJ1-HSI、Hyperion和CHRIS这些常用的高光谱传感器的波段设置,都适合于主成分建模.     

基于机载高光谱的长江口北港悬沙浓度反演

机载高光谱遥感是悬沙浓度反演的重要方法。针对高光谱悬沙浓度反演中敏感波段和反演方法的确定,以机载高光谱影像为数据源,采用相关性分析法确定单波段模型和双波段组合模型的敏感波段,并基于敏感波段构建单变量回归模型,确定最佳反演模型并获取长江口北港区域的悬沙浓度空间分布特征。结果发现,基于归一化差值指数(NDWI)构建的二次多项式模型为最佳反演模型,精度上优于其他5种常用的反演模型;且长江口北港区域的悬沙浓度与水下地形基本上呈倒数关系。相较于基于多光谱卫星影像进行遥感反演,本文的结果表明高光谱影像的精细化光谱能够更为准确地表达含沙水体的光谱信息变化,在复杂的水环境反演研究中具有重要的应用价值。     

Jason-3卫星高度计回波波形去噪及重定方法研究

针对传统波形重定方法无法有效处理近海区域卫星高度计回波波形中的噪声问题,提出基于奇异谱分析的Jason-3高度计回波波形重定新方法,以进一步提高波形重定数据质量。通过奇异谱分析方法滤除回波波形中包含的噪声信息,提取出主要波形信息,然后进行波形重定处理。对原始波形及去噪后的波形分别进行波形重定处理,比较分析重定海面高。结果表明,本文提出的基于奇异谱分析的Jason-3高度计回波波形重定方法是有效、可靠的,对进一步拓宽卫星测高技术在近海区域的应用具有一定的借鉴意义。     

吉林延吉杜荒岭浅成热液金矿床岩体锆石微量元素地球化学特征及其地质意义

杜荒岭金矿床是中国东北部吉林省延吉地区典型的浅成热液高硫化型金矿床之一,矿区内发育大量早白垩世火成岩。为了更深入地认识杜荒岭金矿床的岩浆作用、岩浆起源及成矿条件,本文在已有研究基础上对矿区内含矿的石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗闪长斑岩中的锆石进行了微量元素测试。结果显示,绝大多数锆石Th/U值>0.1,锆石的球粒陨石标准化REE配分曲线呈左倾配分型式,强烈富集重稀土元素、亏损轻稀土元素,并存在不同程度的Ce正异常与Eu负异常;研究对象为典型岩浆锆石,结晶温度主要介于700～900℃之间。研究认为含矿岩石起源于下地壳部分熔融,形成于板块俯冲的弧构造环境。此外,成矿岩体花岗闪长斑岩锆石相比成矿前岩石具有较高的Ce⁴⁺/Ce³⁺值和较低的结晶温度,指示花岗闪长斑岩岩浆具有高氧逸度和含水量,即高成矿潜力。而岩浆氧逸度和含水量的差异可能是石英闪长岩和花岗闪长岩未成矿的原因。     

基于多源测高数据建立平均海面高模型

利用多源卫星测高数据构建9°～19°N、110°～116°E范围内分辨率为1′×1′的平均海面高模型,对ERM数据的共线平均、GM数据的时变改正、单星及多星间交叉点平差、格网化等方法进行阐述。实验结果表明,平均海面高模型与CLS15差值的平均值(mean)、均方根(RMS)、标准差(STD)分别为0.59 cm、 2.85 cm、2.79 cm,与DTU18差值的mean、RMS、STD分别为2.06 cm、4.17 cm、3.62 cm。利用独立于模型的测高数据(Sentinel-3B、HY-2B)验证模型的精度,建立MSS时使用HY-2A、Jason-3和Sentinel-3A卫星数据,再通过与T/P(TOPEX/Poseidon)数据的对比,分析新数据对MSS的提升作用。     

运用溴离子示踪法评价玛纳斯河流域平原区潜水蒸发

潜水蒸发是干旱内陆盆地区地下水的主要排泄方式,但其定量评价存在很大的不确定性,是水均衡分析和水资源评价的难点.在新疆玛纳斯河流域平原区,以溴离子为示踪剂于2017年5月在不同土地利用类型区试验点投溴化钠,分别于2017年8月和2018年8月采样测定溴离子垂向分布,根据溴离子垂向运移速率确定潜水蒸发速率.试验点溴离子的浓度在垂向剖面上的分布呈现单峰形态且峰值上移,根据其峰值上移距离计算得出非沙漠区年平均潜水蒸发量为33.59 mm;不同土地利用类型潜水蒸发由强至弱依次为棉田、荒地、林地和沙漠,年平均蒸发量分别为41.71 mm、34.01 mm、11.28 mm、8.58 mm.溴离子示踪法评价潜水蒸发量的结果与前人相符;潜水蒸发速率与土地利用类型、包气带岩性、土壤体积含水量和潜水埋深有关,岩层粘粒含量越高、含水量越高、越靠近细土平原低地势区,潜水蒸发作用越强.