基于不同时空尺度多源遥感数据的地震热异常分析

作     者：杜宸 

作者单位：中国地震局地震预测研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：孙珂

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0708[理学-地球物理学] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：地震热红外异常 遥感 时空尺度 MODIS 地表温度 长波辐射 

摘      要：我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一,防震减灾是我国一项重要的事业,加强地震科学研究至关重要。卫星红外遥感技术具有数据连续、全天候、覆盖范围大等诸多优势,在很大程度上弥补了常规地面观测的不足。近年来,基于卫星遥感的地震立体观测预测理论与方法研究已成为国际观测领域发展前沿,在国内外引起广泛重视。大量研究证明,热红外遥感是一种很有前景的地震预报方法。基于卫星热红外遥感技术的地震监测预测取得了很多成果,地震红外遥感形成了多参数、多方法、多时空的研究体系,但仍有大量问题待深入研究。目前热红外研究主要涉及亮度温度、地表温度、长波辐射等,除这些红外参量,大气温度、潜热通量及其它参量也可用来进行地震热异常研究,并取得了较好的研究成果。各种参数的物理意义有一定区别,时间、空间尺度不同,不同参数所提取出的热红外异常具有不同的特点,异常特征也具有一定的关联。为了有效地提取出与地震相关的热红外异常信息,针对不同热红外参数,根据不同数学物理方法,越来越多异常提取算法被提出,主要有基于差值分析、背景场分析、信号分析的异常提取算法,不同算法所反映的异常信息有一定差异。本文选取中国大陆地区近20年来典型的强震,采用MODIS地表温度数据、NOAA长波辐射数据卫星遥感数据,采用RST算法、涡度背景场算法、透热指数、距平值多种算法从不同时间尺度提取地震热红外异常,提取与构造活动相关的地表热信息。不同的算法适合不同的数据与时间尺度,对不同算法所提取的地震热红外异常进行对比分析,对提取的异常特征进行系统的梳理与评估,总结每种算法适用的数据及其时间尺度。选择合适的算法,使用不同时空尺度的遥感数据进行热异常综合提取。开展示范区应用,对示范区提取的热红外异常进行分析,总结不同时空尺度不同数据源异常发生的规律。结合前人在地震红外遥感的研究,总结了异常判别方法,并在示范区内开展检验应用。通过检验,新疆南部、川滇两个示范区检验出44次异常,其中31次对应5.0级以上地震发生,13次错报,此外有15次漏报,对应地震数量较多,报准率70%,检验效果较好。川滇地区回溯性检验结果表明,多源遥感数据比单一数据所提取的异常区间数量减少了8个,错报率减少24%。本文研究成果丰富了地震异常信息提取方法,为多时空尺度开展地震热红外异常判别提供支撑,对于地震热红外异常监测有一定意义。