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改进YOLOv5的闪电哨声波轻量化自动检测模型

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空间科学学报 2024年第3期44卷 458-473页

作者：路超泽仁志玛杨德贺孙晓英吕访贤冉子霖申旭辉应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中国科学院大学应急管理科学与工程学院北京100049 中国科学院国家空间科学中心北京100190

提出一种改进YOLOv5(You-Only-Look-Once version 5)检测模型YOLOv5-Upgraded.为了更快定位真实边框,该模型将损失函数CIoU (Complete IoU)替换为SIoU(Scylla IoU);同时为了避免网络训练过程中梯度消失、梯度爆炸以及神经元坏死等现象,... 详细信息

提出一种改进YOLOv5(You-Only-Look-Once version 5)检测模型YOLOv5-Upgraded.为了更快定位真实边框,该模型将损失函数CIoU (Complete IoU)替换为SIoU(Scylla IoU);同时为了避免网络训练过程中梯度消失、梯度爆炸以及神经元坏死等现象,将激活函数SiLU(Sigmoid-weighted Linear Unit)替换为具有更好梯度流的Mish;在主干网络中插入注意力(Coordinate Attention, CA)机制,帮助模型更精准地识别闪电哨声波,大大降低了漏检率.基于张衡一号感应磁力仪(Search Coil Magnetometer, SCM)数据,以2.4 s时间窗口截取数据,经带通滤波、短时傅里叶变换得到1126张时频图数据集,再经图像增强操作扩充至7882张,其中7091张作为训练集, 791张作为测试集.实验结果表明,基于改进YOLOv5的模型平均精度均值为99.09%,召回率为96.20%,与YOLOv5s相比,分别提升了2.75%和5.07%,与基于时频图的YOLOv3模型相比,平均精度均值和召回率则分别提高了5.89%和9.62%.基于智能语音的LSTM (Long Short Term Memory Networks)闪电哨声波识别模型大小为82.89 MB, YOLOv5-Upgraded仅为13.78 MB,约节省83.38%的内存资源.研究表明改进后的轻量化模型大大降低了闪电哨声波的漏检现象,在测试集中取得了较好结果,并且其轻量化特征易于部署到卫星设备,极大地提高了星载识别的可能性.

关键词：张衡一号卫星闪电哨声波 YOLOv5 轻量化自动检测

GPS数据揭示的喜马拉雅东构造结地区现今应变特征及其动力学机制

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地质学报 2024年第4期98卷 1114-1128页

作者：韦少港徐锡伟武艳强梁诗明罗佳宏常熟理工学院材料工程学院江苏常熟215500 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中国地震局第一监测中心天津300180 中国地震局地质研究所北京100029

喜马拉雅东构造结位于印度与欧亚板块碰撞的前缘,是地壳缩短和构造旋转变形十分强烈的部位。本文收集东构造结及其周边区域大范围、长时段的最新GPS速度场资料,采用“二维张力样条”方法计算获得区域构造应变场,研究其现今地壳运动与构... 详细信息

喜马拉雅东构造结位于印度与欧亚板块碰撞的前缘,是地壳缩短和构造旋转变形十分强烈的部位。本文收集东构造结及其周边区域大范围、长时段的最新GPS速度场资料,采用“二维张力样条”方法计算获得区域构造应变场,研究其现今地壳运动与构造变形特征。结果显示,高应变率区集中在喜马拉雅主逆冲断裂、实皆-阿帕龙断裂、鲜水河-小江断裂、东构造结的环形地区和印度东北部及缅甸西部的巴坎-若开山脉地区,而在跨嘉黎断裂和红河断裂区域并无显著的应变。区域最大剪切应变率主要沿着实皆-阿帕龙断裂、鲜水河-小江断裂等构造带分布,区域最大面压缩率发生在阿萨姆东北部一带(N28°~29°、E95.5°~96.5°),最高量值为151.8×10^(-9)a^(-1);反映喜马拉雅东构造结的最强变形核心部位已经由南迦巴瓦峰地区向其东南方向发生了转移,移至位于阿萨姆东北部地区的喜马拉雅主边界逆冲断裂与阿帕龙断裂的交汇处。综合分析认为,喜马拉雅东构造结地区在印度板块强烈的楔入挤压作用下,大陆变形以地壳增厚为主,深部以黏塑性为特征的下地壳和上地幔物质的流动驱动着上覆脆性上地壳地块。

关键词：喜马拉雅东构造结 GPS 现今地壳形变构造应变场动力学机制

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地中电偶极源极低频电磁场的分布与传播特征

地球物理学报 2024年第4期67卷 1527-1545页

作者：王桥唐新功胡文宝应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 武汉430100 中国地震局地球物理研究所北京100081 北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站北京100095

利用层状大地中偶极源响应的正演算法,计算地中电偶极源激发的极低频地震电磁场并分析其在地球环境下的传播特征.设计了多个水平层状地球模型,分别模拟和展示了深埋地中的电偶极源的响应和空间分布特征.重点分析了含地壳波导+LAI波导模... 详细信息

利用层状大地中偶极源响应的正演算法,计算地中电偶极源激发的极低频地震电磁场并分析其在地球环境下的传播特征.设计了多个水平层状地球模型,分别模拟和展示了深埋地中的电偶极源的响应和空间分布特征.重点分析了含地壳波导+LAI波导模型的高阻大地中,倾斜电偶极源激励响应随观测点的偏移距和垂直位置、激励源深度、地壳波导结构和参数变化时各场量响应的幅频特征.研究表明,用倾斜电偶极源模拟和分析高阻大地中孕震电磁辐射的响应及在大地电磁系统中的传播特性是可行的;模拟的高阻大地中的电磁辐射在地壳波导和LAI波导中均表现有慢衰减或幅值增强特性,但两个波导效应具有不同的频率选择性;高阻大地中的电磁辐射在波导的高阻介质中具有幅值强、衰减慢的特点.建议在高阻地层出露的地表、井中或海底的高阻岩层中以及大气层中布设测站.

关键词：层状模型地中电偶极源极低频电磁场传播特征岩石圈波导 LAI波导

组织网格化制度规范化责任清单化考核标准化——陕西省基层应急管理体系和能力建设调研

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中国应急管理 2024年第9期 78-85页

作者：高桂云王成虎乔计花李虎平姜文学应急管理部国家自然灾害防治研究院陕西省应急管理厅

践行“人民至上、生命至上”理念，坚持提高基层应急管理能力的鲜明导向，近日，应急管理部国家自然灾害防治研究院课题组围绕健全基层应急管理体系、完善基层防灾减灾救灾等基础设施，强化基层应急救援和保障能力等方面，对陕西省西安...

践行“人民至上、生命至上”理念，坚持提高基层应急管理能力的鲜明导向，近日，应急管理部国家自然灾害防治研究院课题组围绕健全基层应急管理体系、完善基层防灾减灾救灾等基础设施，强化基层应急救援和保障能力等方面，对陕西省西安、咸阳、延安、铜川、宝鸡和汉中6个市11个区县的共计40余个乡镇、村（社区）开展了为期13天的深入调研。

关键词：

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阔叶红松林林木与林分生长对采伐干扰的响应

生态学报 2024年第5期44卷 2019-2028页

作者：岳庆敏何怀江张春雨赵秀海郝珉辉北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 吉林省林业科学研究院长春130013

提升森林质量、修复生态功能是东北阔叶红松林生态修复的核心,而阐明林木与林分生长对采伐干扰的响应机理是其中的关键。森林对采伐干扰的响应会受到空间尺度、时间尺度以及干扰程度等因素的综合影响。以往的研究侧重于比较不同采伐处... 详细信息

提升森林质量、修复生态功能是东北阔叶红松林生态修复的核心,而阐明林木与林分生长对采伐干扰的响应机理是其中的关键。森林对采伐干扰的响应会受到空间尺度、时间尺度以及干扰程度等因素的综合影响。以往的研究侧重于比较不同采伐处理下林木生长的相对大小,而忽视了不同恢复时间下,林木和林分生长随干扰程度的变化。以吉林蛟河阔叶红松林采伐样地为对象,基于连续四次样地调查数据(2011、2013、2015、2018年),分别探讨了林木和林分生长在不同恢复阶段对不同程度采伐干扰的响应,并通过构建分段模型确定采伐干扰阈值。结果显示:林木和林分生长对采伐干扰的响应并不一致,采伐促进了林木生长,并且林木生长量随采伐强度的升高而升高;采伐降低了林分生产力,林分生产力随采伐强度的升高而降低。林木和林分生长对采伐干扰的响应存在时滞效应:林木和林分生长在采伐后两年内并无显著变化,而在采伐三年后才发生明显变化。此外,分段模型的结果显示:当保留木断面积为21.6 m^(2)/hm^(2)时,林分生产力最高,表明通过密度调整使阔叶红松林胸高断面积维持在21.6 m^(2)/hm^(2)附近,可使林分处于较高的生产力水平、促进森林恢复。研究结果能够为制定科学的阔叶红松林生态修复策略提供技术支撑。

关键词：阔叶红松林采伐干扰林木生长林分生产力采伐强度

2023年2月6日土耳其两次7.8级地震引起的井水位同震响应对比分析

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地震 2024年第3期44卷 96-107页

作者：梁卉高小其颜龙新疆维吾尔自治区地震局新疆乌鲁木齐830011 应急管理部国家自然灾害防治研究院地壳动力学重点实验室北京100085

2023年2月6日,土耳其发生的两次7.8级地震引起了新疆乌鲁木齐地区新04井、新10井和新11井的同震响应,但同震变化形态各有不同。本文对比分析了这三口观测井水位的同震响应特征,探讨了地震引起的井水位同震响应机理。结果显示,本研究中... 详细信息

2023年2月6日,土耳其发生的两次7.8级地震引起了新疆乌鲁木齐地区新04井、新10井和新11井的同震响应,但同震变化形态各有不同。本文对比分析了这三口观测井水位的同震响应特征,探讨了地震引起的井水位同震响应机理。结果显示,本研究中的三口观测井水位的同震响应类型有振荡、同震下降和同震上升三种。其中,新10井表现为振荡,而新04井和新11井则分别表现为同震下降和上升,表明井水位同震变化机理的复杂性。两次地震在同一观测井的同震响应形态一致,不同观测井水位同震变化与井孔所在位置的渗透性结构改变有关。

关键词：井水位同震响应机理潮汐因子相位滞后 2023年土耳其7.8级地震

刚度弱化边界条件在TI拟声波方程模拟中的应用

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石油物探 2024年第2期63卷 392-407页

作者：何凌毅狄帮让丁拼搏魏建新黄兴兴油气资源与探测国家重点实验室中国石油大学(北京)北京102249 CNPC物探重点实验室中国石油大学(北京)北京102249 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 复合链生自然灾害动力学应急管理部重点实验室北京100085

由于地震波数值模拟在有限区域内进行,因此减少边界反射波的影响十分重要。完美匹配层(PML)方法被广泛应用于边界反射的吸收。但在各向异性介质模拟中,PML存在稳定性问题。为此,尝试将一种刚度弱化方法(SRM)应用到拟声波各向异性方程的... 详细信息

由于地震波数值模拟在有限区域内进行,因此减少边界反射波的影响十分重要。完美匹配层(PML)方法被广泛应用于边界反射的吸收。但在各向异性介质模拟中,PML存在稳定性问题。为此,尝试将一种刚度弱化方法(SRM)应用到拟声波各向异性方程的模拟中。首先,给出了TI介质拟声波方程模拟中SRM和PML边界条件的加载方法和差分格式。模拟结果显示,SRM在内存要求和运算速度上优于PML方法。之后,通过对均匀VTI和TTI介质、层状介质以及BP模型进行数值模拟,对比分析两种方法的吸收衰减效果。对VTI介质的模拟结果显示,在本研究的实验条件下,使用同样的吸收层厚度SRM内存需求仅为使用PML方法的50%,运算耗时减少约25%。虽然在VTI条件下SRM吸收效果略逊于PML方法,但在TTI介质、层状介质以及BP模型模拟中显示出了更高的稳定性。模拟结果表明,SRM在TI介质拟声波方程模拟中具有较好的实用性和可靠性。

关键词：各向异性数值模拟刚度弱化方法(SRM) 边界条件有限差分 TTI介质

基岩地质差异对活动断层地表几何形态的控制作用——以祁连山北缘佛洞庙-红崖子断层为例

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地质力学学报 2024年第2期30卷 348-362页

作者：杨勇忠李占飞任俊杰徐锡伟李康程佳康文君中国科学院大学应急管理科学与工程学院北京101408 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

全球广泛分布的活动断层是孕育地表破裂型强震的天然载体,地球科学观测揭示活动断层的先存几何结构对地震地表破裂的发育演化具有很强的控制作用。目前针对活动断层地表构造变形特征与基岩地质背景关系的研究较少且仅局限于高温高压岩... 详细信息

全球广泛分布的活动断层是孕育地表破裂型强震的天然载体,地球科学观测揭示活动断层的先存几何结构对地震地表破裂的发育演化具有很强的控制作用。目前针对活动断层地表构造变形特征与基岩地质背景关系的研究较少且仅局限于高温高压岩石力学实验尺度,缺乏数百千米尺度天然活动断层结构特征的直接参考,尤其是关于活动逆冲断层的研究相对更少。不断发展的高精度对地观测技术和活动构造定量研究方法能够更加精细地刻画活动断层大尺度几何结构,清晰揭示断层多参数错断地貌特征,深化断层活动行为的定量研究。利用青藏高原东北缘佛洞庙-红崖子逆冲断层上长约120 km的高精度地形数据(分辨率为0.5 m),系统分析了该断层浅表错断地貌参数特征,并将其与基岩地质背景进行综合对比。研究结果揭示出断层上断错地貌参数显著变化区与断层上盘沿走向的基岩地质界限、断层分段位置以及垂直位移显著衰减区明显对应。对比断层东段和西段,佛洞庙-红崖子断层中段志留系花岗岩发育区几何结构更加粗糙且浅表变形带宽度更大,断层阶跃宽度分布沿断层的变化也更为剧烈。研究结果进一步提示基岩地质背景对逆冲断层的浅表构造变形具有很强的控制作用,在活动断层地震危险性分析中也需要关注基础地质背景可能带来的影响。

关键词：活动断层错断地貌基岩地质构造变形

2008年汶川和2013年芦山地震触发滑坡全景回顾与比较分析

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安全 2024年第9期45卷 25-38页

作者：许冲应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 复合链生自然灾害动力学应急管理部重点实验室北京100085

为给地震触发滑坡的防灾减灾救灾工作提供支持,需全面掌握地震同震滑坡的发育与分布特征。基于文献调研、高分辨率卫星影像与超高分辨率无人机航空影像目视解译,结合野外调查验证,以2008年汶川和2013年芦山2次地震触发的滑坡为例,介绍... 详细信息

为给地震触发滑坡的防灾减灾救灾工作提供支持,需全面掌握地震同震滑坡的发育与分布特征。基于文献调研、高分辨率卫星影像与超高分辨率无人机航空影像目视解译,结合野外调查验证,以2008年汶川和2013年芦山2次地震触发的滑坡为例,介绍典型滑坡、同震滑坡数据库、滑坡分布规律等的研究情况。结果表明:汶川地震触发的滑坡数量多、分布面积广、规模大、危害严重,芦山地震触发滑坡的数量约是汶川地震的1/9,面积约是1/60,体积约是1/150,分布面积约是1/20;这2次地震的标量地震矩比率与同震滑坡发育程度比率大体相当,表明这2次地震触发滑坡差异的原因主要来自地震释放能量的差异;这2次地震触发滑坡的空间分布均呈现椭圆形展布的形态,且长轴与地震发震构造走向一致;同时,总结了汶川地震地壳抬升与同震滑坡导致震区地形变化的研究结果。

关键词：龙门山地区汶川地震芦山地震滑坡比较