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基于多轨道卫星观测数据分析尼泊尔地震长波辐射特征

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地球物理学报 2017年第9期60卷 3457-3465页

作者：孙珂单新建 Dimitar Ouzounov 申旭辉荆凤地震动力学国家重点实验室中国地震局地质研究所中国地震局地震预测研究所 Chapman University One University DriveOrangeCA 92866 中国地震局地壳应力研究所电磁卫星技术与应用研究室

综合已经在红外异常提取中应用的涡度和RST(Robust Satellite Technique)算法优点,提出了红外异常指数算法.并基于长时间尺度的中国静止卫星FY-2D和美国极轨卫星NOAA长波辐射数据,应用RST和异常指数算法,分别对2015年4月25日尼泊尔M_s8.... 详细信息

综合已经在红外异常提取中应用的涡度和RST(Robust Satellite Technique)算法优点,提出了红外异常指数算法.并基于长时间尺度的中国静止卫星FY-2D和美国极轨卫星NOAA长波辐射数据,应用RST和异常指数算法,分别对2015年4月25日尼泊尔M_s8.1和5月12日M_s7.5地震前后卫星长波辐射变化特征进行了分析,开展了多轨道、多时空分辨率长波辐射同步地震热红外特征研究.结果表明,运用RST算法,两次地震前后,未能在震中周围发现明显的长波辐射异常.运用异常指数算法:(1)对于NOAA卫星,4月15日在M_s8.1地震震中以西出现热红外异常,到4月24日震中以西约100 km处出现异常最大值,随后逐渐消失.5月10日在M_s7.5地震震中以东约200 km发现异常;(2)在NOAA卫星长波辐射异常发现最大值当日,采用FY-2D卫星每3 h的数据分析可发现红外异常的动态演化过程,弥补NOAA卫星分辨率不足.以上结果为利用多轨道卫星监测地震热辐射变化提供了依据.

关键词：尼泊尔地震 NOAA FY-2D 热红外异常长波辐射

空基和地基近直流电场观测数据背景特征的相关性

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地球物理学报 2013年第4期56卷 1262-1273页

作者：颜蕊王兰炜张世中胡哲张兴国刘大鹏朱旭张宇中国地震局地壳应力研究所北京100085

研究空基和地基电磁观测数据各自的特点和规律,并探索两者之间变化的相关性,对将空基和地基观测资料综合应用于地震监测研究具有重要的科学意义.本文利用法国DEMETER卫星的电场观测数据和我国甘肃天祝前兆科学试验台阵红沙湾地震台的水... 详细信息

研究空基和地基电磁观测数据各自的特点和规律,并探索两者之间变化的相关性,对将空基和地基观测资料综合应用于地震监测研究具有重要的科学意义.本文利用法国DEMETER卫星的电场观测数据和我国甘肃天祝前兆科学试验台阵红沙湾地震台的水平地电场和垂直地电场、四川省地震局成都地震台的水平地电场的观测资料,重点对卫星和地面探测的近直流频段信号进行了综合分析.研究结果表明:(1)卫星直接观测记录的ULF电场观测值没有呈现明显的年变化趋势,但日侧和夜侧的Ez向(卫星运行速度的切线方向)观测数据呈现了一种长期的周期性特征,与地电场观测资料无相关性和同步性;(2)去掉卫星运行切割磁力线所造成的附加电场后所得的电离层电场与地面记录的地电场数据数量级相当,均集中在10-1～10-2 mV/m左右,两者具有可比性;(3)去掉卫星运行切割磁力线所造成的附加电场后,夜侧Ey(卫星轨道平面的法线方向)和Ez(卫星运行速度的切线方向)向的电离层电场数据均具有比较清晰的季节性变化趋势,呈现出较为稳定的年变周期,这与水平地电场的年变趋势一致.电离层电场和水平地电场在数量级和年变趋势上都呈现出明显的一致性.

关键词： ULF电场地电场 DEMETER卫星背景特征

张衡一号卫星记录的空间电磁波传播特征分析方法及算法实现

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地球物理学报 2020年第5期63卷 1751-1765页

作者：胡云鹏泽仁志玛黄建平赵庶凡郭峰王桥申旭辉中国地震局地震预测研究所北京100036 中国地震局地壳应力研究所北京100085

本研究主要利用张衡一号电磁卫星(CSES)记录的电磁场波形数据,研发了电磁波波矢量分析工具,该工具包提供电磁波形频谱变换、奇异值分解(SVD)方法以及坡印廷能流计算功能.选取了张衡一号卫星在ULF/ELF/VLF频段观测到的哨声波、准周期辐... 详细信息

本研究主要利用张衡一号电磁卫星(CSES)记录的电磁场波形数据,研发了电磁波波矢量分析工具,该工具包提供电磁波形频谱变换、奇异值分解(SVD)方法以及坡印廷能流计算功能.选取了张衡一号卫星在ULF/ELF/VLF频段观测到的哨声波、准周期辐射、电离层嘶声波等典型波动事件,开展了频谱分析和波矢量分析.通过与DEMETER卫星的对比观测研究,验证了算法的正确性,并且初步探讨了这些波动的传播特征,其结果也验证了张衡一号卫星在电磁场观测方面具有良好的性能.本研究研发的波矢量分析工具包可直接运用到张衡一号卫星的常规数据处理和科学分析应用中.

关键词： CSES 电磁波波矢量奇异值分解法哨声波嘶声 DEMETER

中国地震遥感应用研究与地球物理场探测卫星计划

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遥感学报 2018年第S1期22卷 1-16页

作者：申旭辉张学民崔静周新姜文亮龚丽霞李永生刘芹芹中国地震局地壳应力研究所北京100085 中国地震局地震预测研究所北京100036 清华大学环境学院北京100084

中国地震遥感应用研究始于20世纪70年代中期,从简单的多光谱遥感图像解译线性活动构造开始,迄今已走过了40余年的历程。其中20世纪70、80年代以可见光遥感图像应用为特征,90年代为红外遥感、GNSS遥感和InSAR技术试验应用阶段,20世纪末... 详细信息

中国地震遥感应用研究始于20世纪70年代中期,从简单的多光谱遥感图像解译线性活动构造开始,迄今已走过了40余年的历程。其中20世纪70、80年代以可见光遥感图像应用为特征,90年代为红外遥感、GNSS遥感和InSAR技术试验应用阶段,20世纪末到21世纪前10年主要表现为综合遥感应用和卫星电磁、卫星重力等地球物理场探测卫星计划预研,2011年以来侧重于集成前期研究成果,实施地球物理场卫星计划和卫星地震应用系统建设运行。目前可见光遥感技术在活动构造探查和灾害评估中已实现业务化应用,卫星红外、卫星电磁、InSAR技术、卫星重力和高光谱气体地球化学探测技术在地震监测领域越来越凸显出其应用效能。作为国家地球物理场探测卫星计划首发星,张衡一号电磁监测试验卫星于2018年2月2日进入预定轨道,目前在轨运行正常并产出了中国首幅全球地磁图,填补了中国在全球地球物理场获取能力方面的空白。

关键词：地震遥感地球物理场探测卫星卫星电磁卫星重力 InSAR 红外遥感光学遥感 GNSS遥感

美国锁眼侦查卫星遥感数据在活动断层研究中的应用——以郯庐断裂带江苏段为例

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遥感学报 2018年第S1期22卷 233-246页

作者：王鑫张景发姜文亮王德华中国地震局地壳应力研究所地壳动力学重点实验室北京100085

遥感技术是活动断层研究的重要技术手段之一。美国锁眼侦查卫星(Keyhole,简称KH)于20世纪60年代开始运行,在中国拍摄了大量的影像数据,具有成像时间早、分辨率高的特点。该影像较好地保存了东部地区城镇化建设之前的原始地形地貌信息,... 详细信息

遥感技术是活动断层研究的重要技术手段之一。美国锁眼侦查卫星(Keyhole,简称KH)于20世纪60年代开始运行,在中国拍摄了大量的影像数据,具有成像时间早、分辨率高的特点。该影像较好地保存了东部地区城镇化建设之前的原始地形地貌信息,可以有效地揭示现今影像无法呈现的构造地貌特征,从而完成活动断层及微地貌的精细化填图与定量化分析,是活动断层调查的重要资料来源。本文首先简要介绍了KH卫星数据的基本信息及处理流程,其次论述了KH卫星影像的优势及其在活动断层研究中的初步应用,最后以郯庐断裂带江苏段为例,开展了基于KH卫星影像的活动断层遥感解译工作。试验结果表明,郯庐断裂带江苏段在试验区内仅马陵山—重岗山分支断裂(F5)、新沂—新店分支断裂(F2)断续出露地表,两条断裂的构造微地貌极为发育,为高角度逆冲断层,走滑运动不明显。KH卫星影像记录着上世纪至今大量的瞬时影像信息,为研究和理解活动构造相关地质构造、构造地貌、最新的地貌演化与历史变迁提供了更精确的基础数据,这些影像资料在活动构造研究领域乃至其他行业都具有重要的应用价值。

关键词： KH卫星影像活动断层郯庐断裂带江苏段构造微地貌

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电磁卫星地震应用进展及未来发展思考

地震 2020年第2期40卷 18-37页

作者：张学民钱家栋申旭辉刘静王亚璐黄建平赵庶凡欧阳新艳中国地震局地震预测研究所北京100036 中国地震局地壳应力研究所北京100085

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。

关键词： DEMETER卫星 CSES卫星地震电磁扰动卫星数据分析

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SLF/ELF电磁接收机研究及观测试验

地震地质 2010年第3期32卷 482-491页

作者：王兰炜赵家骝张世中中国地震局地壳应力研究所北京100085 中国地震局地震预测研究所北京100036

大功率、人工源的超低频/极低频电磁波技术已经成为当今国际地球物理学界瞩目的一个新兴研究领域,采用此方法计算获得的地下介质电性结构具有很高的精度和稳定性,特别适用于地震预测等需要精确观测数据的研究。在中国,从20世纪90年代末... 详细信息

大功率、人工源的超低频/极低频电磁波技术已经成为当今国际地球物理学界瞩目的一个新兴研究领域,采用此方法计算获得的地下介质电性结构具有很高的精度和稳定性,特别适用于地震预测等需要精确观测数据的研究。在中国,从20世纪90年代末开始,开展了基于大功率人工源超低频/极低频技术的方法研究,也开展了该方法在地震监测领域的应用研究,然而对于适用于地震监测应用的观测系统的研究进展比较缓慢。文中介绍了专门用于地震监测应用的超低频/极低频电磁接收机的研发,详细说明了仪器的硬件系统组成、主要技术指标及其关键技术。试验观测结果表明该仪器能满足目前0.1～300Hz频段人工源电磁信号观测的需求。

关键词：人工源超低频/极低频观测系统相关检测频率细化

活动断裂调查中的高分辨率遥感技术应用方法研究

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地震学报 2016年第3期38卷 386-398,508页

作者：张景发姜文亮田甜王鑫中国地震局地壳应力研究所中国北京100085

本文系统分析了高分辨率遥感在活动断裂调查中应用的技术现状、工作流程,梳理了各类遥感数据的要求、适用条件和处理方法,总结了活动断裂的遥感解译方法、解译要素和测量参数,并通过实例解析了一些典型的断错地貌,给出了相应的遥感特征... 详细信息

本文系统分析了高分辨率遥感在活动断裂调查中应用的技术现状、工作流程,梳理了各类遥感数据的要求、适用条件和处理方法,总结了活动断裂的遥感解译方法、解译要素和测量参数,并通过实例解析了一些典型的断错地貌,给出了相应的遥感特征.基于资源三号卫星的立体像对和影像,判读了大青山活动断裂的几何特征和活动特性.结果表明:人工改造较大的地区宜收集早期遥感影像,利用不同波段间地物光谱的差异来增强隐伏活动断裂的信息,使用空间增强方法来识别断层陡坎等线性构造;雷达数据多极化分解是检测隐伏构造信息的有效方法;由宏观信息向局部信息追踪是活动断裂解译的有效途径;将遥感影像与数字高程模型(DEM)联合可进行活动断层参数的高精度测量.本文结果可为活动断裂大比例尺、定量调查提供参考.

关键词：活动断裂高分辨率遥感影像特征解译要素

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地震电离层探测技术及其应用研究进展

地震学报 2016年第3期38卷 356-375页

作者：张学民申旭辉赵庶凡刘静欧阳新艳娄文宇泽仁志玛何建辉钱庚中国地震局地震预测研究所中国北京100036 中国地震局地壳应力研究所中国北京100085

2017年即将发射的中国电磁监测试验卫星将填补地震电离层立体监测体系中不可或缺的空白区域,也将为天地一体化地震电磁对比校验及圈层耦合机理认识提供重要的科学支撑.针对近期地震电离层立体监测体系发展的需求,本文主要介绍了目前国... 详细信息

2017年即将发射的中国电磁监测试验卫星将填补地震电离层立体监测体系中不可或缺的空白区域,也将为天地一体化地震电磁对比校验及圈层耦合机理认识提供重要的科学支撑.针对近期地震电离层立体监测体系发展的需求,本文主要介绍了目前国内用于地震研究的地基及空基电离层探测技术,包括电离层垂测/斜测、甚低频(VLF)电波观测、舒曼谐振观测、GPS及空间卫星电磁等,并总结了各种探测技术在国内外地震应用研究中的进展;最后结合不同探测手段的优势,探讨了地震电磁立体探测系统的构建,并就未来的多手段综合应用发展提出了建议.

关键词：电离层垂测/斜测 VLF电波舒曼谐振 GPS TEC 电磁卫星