卫星遥感热红外辐射信息与云南永胜6.0级地震

对利用气象卫星遥感热辐射信息进行地震监测预报时必须考虑的不同星号、不同通道、不同时段及不同分辨率等问题进行了讨论 ,并为此进行了多种应用方法的计算和比较 ,介绍了相应的气象卫星遥感热辐射信息资料处理方法及研制的计算软件。在此基础上 ,对 2 0 0 1年 10月 2 7日云南永胜 6 0级地震前的卫星遥感热辐射信息及其异常的时空分布特征进行了分析和研究。研究表明 :地震前一个月左右 ,从计算结果中可以发现明显的高频次异常图像 ;同时 ,在空间分布上呈现出“大范围减温异常—大范围增温异常—地震”这样一个过程。

中国遥感卫星辐射校正场陆表热红外发射率光谱野外测量

中国遥感卫星辐射校正场陆表发射率光谱是利用陆表场地进行遥感器红外通道绝对辐射定标的关键因子之一。基于光谱平滑的温度与发射率分离反演迭代算法,利用高精度的BOMEMMR154傅里叶变换红外光谱仪和红外标准板,对敦煌戈壁陆表发射率光谱进行测量。获得了不同时间和地点测量的陆表发射率光谱数据,并与利用CE312通道式红外辐射计在相同区域的测量结果进行比较分析。结果表明各个通道发射率的差别均在0.012以内,具有较好的一致性。利用该发射率光谱测量结果,可以在敦煌戈壁——中国遥感卫星辐射校正陆面场,对目前国内外主流的遥感卫星热红外通道进行在轨场地绝对辐射定标。

卫星遥感热红外辐射与川滇强震探讨

为了使卫星空间监测技术在地震监测预报的应用研究由理论性、实验性阶段进入实用性阶段 ,进行了探索和尝试。按照地震前兆资料常规处理的格式和要求 ,对收集的部分卫星遥感热红外辐射观测资料进行了处理。处理过程中使用了包含数据格式转换、数据预处理、异常挑选等内容的计算机工作软件。在此基础上 ,根据卫星遥感数据资料所具有的二维均匀分布的特性 ,应用平面和立体的数据图像处理软件 ,对卫星遥感热红外辐射观测资料的异常场信息进行了研究。同时 ,开发出了使用卫星遥感热红外辐射观测资料的数据接口软件。卫星空间监测技术的应用将给地震监测预报带来全新的思维方式及更加快捷实用的数据采集、传送。

一种新的卫星热红外遥感信息数据源:EOS/MODIS数据

概略介绍了四川省地震局近年来所开展的卫星遥感热红外辐射信息用于地震监测预报的研究工作及其进展 ;对目前地震系统卫星遥感热红外辐射信息研究工作所使用的数据源进行了比较 ;着重介绍了一种新的卫星热红外遥感信息数据源———搭载于美国地球观测系统 (EOS)的Terra和Aqua极轨卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)这一唯一进行直接广播的对地观测仪器的基本参数及数据特性。对MODIS数据与目前正在使用的AVHRR数据进行对比分析后认为 ,EOS/MODIS数据的产生 ,将进一步推动利用卫星热红外辐射资料研究强震前的热异常场的工作 ,并可望在我国地震监测预报实践中得到应用。

基于青海湖辐射校正场的FY3D/MERSI-Ⅱ卫星遥感器热红外波段在轨辐射定标

2018年8月在青海湖辐射校正场开展了针对FY3D/MERSI-Ⅱ卫星遥感器热红外通道的在轨绝对辐射定标试验.采用走航式测量的方式获取了青海湖水表光谱辐亮度数据,结合探空数据,并基于辐射传输模型计算出卫星过境时刻的入瞳辐亮度和亮温,实现了对FY3D/MERSI-Ⅱ卫星遥感器热红外通道24(10.26~11.26μm)和通道25(11.50~12.50μm)的在轨辐射定标.利用国际公认精度的AQUA/MODIS和NPP/VⅡRS卫星遥感器对在轨辐射定标方法进行精度评估,在10.26~11.26μm和11.50~12.50μm波段范围,通道亮温的平均偏差分别小于0.5K和1.0K,表明基于青海湖辐射定标场的在轨辐射定标方法具有较好的定标精度,获得的定标结果合理可靠.将利用青海湖进行的在轨定标结果与星上定标结果进行比较,在10.26~11.26μm和11.50~12.50μm波段范围,通道亮温的平均偏差分别小于0.5K和1.25K,表明FY3D/MERSI-Ⅱ在轨运行稳定.本次试验检验了FY3D/MERSI-Ⅱ星上定标结果,也为FY3D/MERSI-Ⅱ遥感数据的定量化应用提供了保障.

遥感-岩石力学(III)——交汇断层粘滑的热红外辐射与声发射规律及其构造地震前兆意义

以构造地震孕震机制之三即交汇断层粘滑发震为模拟对象,利用双轴加载实验系统和红外热像仪对自然界经常出现的断层组合模式——不同交汇角度的组合断层的物理模型进行了室内加载实验,利用红外热像仪和声发射仪分别测定了加载过程中试样表面的红外辐射及断层活动的声发射时间序列。结果表明:(1) 声发射及红外辐射的时间序列特征受加载过程中试样的力学行为所控制,并表现出阶段性变化特点;(2) 声发射与红外辐射特征与断层几何结构有密切关系,当主应力与主断层成45°角时,红外辐射异常区主要沿主断层发育;(3) 垂直交汇的断层与斜交断层的声发射及红外辐射特征有明显差异,交汇角度(1°～90°)越大,交汇点处的红外辐射异常越明显。

遥感-岩石力学(II)——断层双剪粘滑的热红外辐射规律及其构造地震前兆意义

以构造地震孕震机制之二即断层粘滑发震为模拟对象,利用双轴加载实验系统和红外热像仪,对4类断层组合条件下双剪粘滑过程中的红外辐射温度场的时空演变特征进行了模拟实验研究。研究表明:断层表面温度场的时空演变不仅与应力水平有关,还与组成摩擦面的两侧岩性及其粗糙度有关。具体表现在:(1) 应力集中和摩擦作用强的区域,其红外辐射较强;而应力松弛和摩擦作用弱的区域其红外辐射较弱。(2) 当两断层岩性及摩擦面条件对称时,红外热像呈双蝶翼形;当摩擦面粗糙,红外热像呈非对称、非均衡时空演变特征,如串珠状、针状、倒针状、条带状、单蝶翼形或其依次变化。卫星热红外遥感与差分干涉雷达(D-INSAR)技术相结合,并以活动断层预滑及其后续粘滑为监测重点,可望成为构造地震遥感监测和地震短临时-空-强预报的新途径。

利用卫星热红外遥感技术监测长白山天池火山活动性

介绍了卫星热红外遥感技术用于火山监测的国内外研究现状,阐述了热红外遥感技术的原理,分析了卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的可行性。以长白山天池火山为例,基于Landsat TM/ETM影像和ASTER影像反演获得了1999—2008年的温度场,并选取了其中的3种地面覆盖类型(森林植被、土壤和植被(矮草)以及裸露岩石),从而去除了地表环境因素的影响;从每种地面覆盖类型中扣除了当日天池气象站的平均气温,去除了气象因素的影响,得到了由火山热活动可能导致的温度热异常。结果显示,从1999—2005年,由火山活动导致的温度热异常伴随着扰动发生了明显的上升,自2005年以后逐渐下降,2006—2008年趋于稳定。这些结果与测震、GPS形变以及He同位素比值变化趋势保持了较好的一致性,表明卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的巨大潜力和优势,可以作为一种常规的监测手段尝试性地纳入日常的火山监测工作中。

利用青海湖对FY-1C、FY-2B气象卫星热红外通道进行在轨辐射定标

介绍利用青海湖水面辐射校正场对ＦＹ－１Ｃ、ＦＹ２Ｂ气象卫星热红外通道进行在轨辐射 定标．先用ＣＥ３１２野外热红外辐射计在水面测量水表辐亮度，再经大气订正传递到卫星入 瞳处，大气订正包括大气吸收削弱和大气产生热发射影响，这两部分对卫星信号的贡献通过 辐射传输模式ＭＯＤＴＲＡＮ３７计算出来．同时进行ＣＥ３１２与卫星通道光谱响应匹配，最终 得到卫星入瞳处的表观辐亮度．这个辐亮度与卫星通道的计数值得到该通道绝对定标系数． 我们对两颗卫星进行了多次定标，结果表明利用青海湖进行的在轨定标与星上定标系数相差 ５％左右，相当于３Ｋ的亮温差．

利用卫星热红外遥感探测南海天然气水合物

天然气水合物被誉为21世纪“化石燃料”的清洁替代能源,其意义十分重大。本文首次将卫星热红外遥感应用于南海天然气水合物的勘查中,实践证明效果较好。作者分析了卫星热红外增温异常的机制,探讨了卫星热红外增温异常与海底天然气水合物的关系,指出了南海西沙海槽区、东沙群岛岛坡区、笔架南盆地、北吕宋海槽区、南沙海槽一带等是天然气水合物可能的赋存地带。

利用青海湖水面辐射校正场对FY-1C气象卫星热红外传感器进行绝对辐射定标

利用青海湖水面场FY 1C气象卫星热红外窗区通道进行绝对辐射定标 ,由CE312野外热红外辐射计在水面测得辐亮度经大气订正传递到卫星入瞳处 ,考虑到大气吸收削弱影响 ,同时卫星观测路径大气产生热发射 ,这两部分对卫星信号的贡献由探空廓线和卫星观测几何输入MODTRAN37计算出来。同时进行CE312野外辐射计与卫星通道光谱响应匹配计算 ,最终得到卫星入瞳处的表观辐亮度。这个辐亮度与卫星通道的计数值比较得到该通道绝对定标系数。结果表明利用辐射校正场辐射定标与星上定标相差 5 %左右 ,相当于 3K的亮温差。

卫星热红外遥感在火山活动性监测中的应用

介绍了卫星热红外遥感在国内外火山监测研究中的应用现状,结合热红外遥感在地震中的应用成果,对利用卫星热红外遥感监测火山活动的可行性及方法进行了探讨,提出通过火山区热红外亮温旬变、月变和年变模型扣除地形地貌、岩性、植被等地表环境因素的影响,通过火山区和邻近参照区红外亮温差值运算扣除气象因素影响的火山活动性热红外异常提取方法。并以长白山火山为例,利用1999、2003和2004年的NOAA卫星影像资料,对长白山火山及周围地区的热红外影像特征进行了分析解译,对长白山火山区与外围参照区的红外亮温年变差异进行了统计分析。结果表明:1)长白山火山区的红外亮温分布特征在空间上主要受地形控制,总体表现为以天池为中心,向外围逐渐升高的漏斗状,天池则是低温背景上的明显高温标记。在时间上,长白山火山区红外亮温的演变过程主要受季节变化的影响,具有明显的夏高冬低年变特征。2)相对于1999年,2003和2004年长白山火山区均显示出明显的升温趋势,升温幅度可达2K左右。我们认为这可能是近年来天池火山活动性逐年增强的反映。这也意味着利用卫星热红外遥感监测火山活动性将是行之有效的新途径,也是值得深入研究的课题。

多通道自校准热红外辐射计实验室定标及比对验证

热红外辐射计在获取野外地物信息和验证遥感卫星观测数据方面起着至关重要的作用,其定标精度直接影响到遥感数据分析的精度和应用的水平。探讨多通道自校准热红外辐射计的设计思想,进行了实验室定标实验和重复性实验,验证了长时间运行状态下仪器测量数据的水平,得到仪器辐射亮温的不确定度为0.27 K。与主流辐射计进行了实验室测试分析,对比二者所得定标结果的准确性,多通道自校准热红外辐射计最大偏差值为0.26℃,整体偏差在0.3℃以内,通过户外草地测试实验验证了仪器的测量水平。结果表明多通道自校准热红外辐射计具有较高的精度水平,能够满足外场长时间、多通道、高精度的工作要求,为外场定标提供了有力的数据支撑。

卫星热红外遥感资料在地震预报中的应用研究

利用NOAA-AVHRR数据通过Becker&Li地温计算模型反演,得到有关地震发生前后每日的地表温度分布图像,然后进行逐日的地表温度分布图像以及震源区地表温度平均值日变时序曲线分析。结果表明震前出现了较明显的热红外地震前兆异常。最后指出,从NOAA-AVHRR数据中利用分裂窗技术反演陆地表面温度结果容易受到云层的干扰,但是更高空间分辨率和光谱分辨率的EOS/MODIS数据的产生以及由于EOS/AMSU能够透过云层探测到地表亮温,必将使卫星遥感热红外信息在地震监测预报中的应用范围及深度上得以拓展。

卫星热红外遥感在地震预测和断层活动中的应用研究进展

近年来,利用卫星技术通过测量地—气系统的红外辐射来探测地表的热状况,使热红外遥感在地震预测方面取得了显著成就。本文回顾了红外遥感资料应用于地震预测的研究成果,阐述了地震热红外短临预测方法的研究进展及应用实效,介绍了利用热红外遥感信息研究断层活动变化的探索与发展,探讨了地震热红外异常发生的机理,并就该技术的应用与理想效果之间的差距提出了未来工作的研究重点。

热红外遥感中大气下行辐射效应的一种近似计算与误差估计

在热红外遥感中，大气下行辐射效应很难处理，原因是地表双向反射分布函数很难精确描述。因此常见的处理方法是在如下２ 个假设前提下对该项作做简化计算： 一是假设地表反射为朗伯体特性，二是大气下行辐射在半球空间内取常数。该文提出了一种在地表为非朗伯体、大气下行辐射为非各向同性等一般条件下近似计算大气下行辐射效应的方法。通过数值模拟表明：（１） 所采用的方法可以在放弃２ 个假设的前提下，更精确地计算热红外大气下行辐射效应的数值，计算精度比２ 个假设前提下的计算方法至少提高２０ ．５３ ％ ；（２） 该方法所带来的误差是大气模式、遥感器视角和通道的函数。其中，通道４ 的相对误差比通道５大，同一通道中模式５ 的相对误差最大，但最大可能相对误差不到８ ％ ，且随扫描角的增大而减小；（３） 大气下行辐射效应项占总辐射亮度值之比例在±３０°视角范围内一般不超过４ ％ 。

基于热红外卫星遥感的火山灰云监测研究

热红外卫星遥感技术能够准确地进行火山灰云监测。针对火山灰云热红外卫星遥感图像,通过利用主成分分析(Principal component analysis,PCA)方法解决了热红外卫星遥感数据具有波段相关性和数据冗余问题,并提高了火山灰云的监测精度。以MODIS热红外卫星遥感图像为例,利用PCA方法对火山灰云进行监测研究,并采用USGS标准光谱数据库对监测出的火山灰云光谱特征进行验证。结果表明:PCA方法能够有效地提取出火山灰云信息,且得到的火山灰光谱特征与USGS标准光谱数据库的光谱匹配度达到了81.65%,具有较高的精度。

基于热红外卫星遥感的上海地区1995～2012年城市热环境监测

利用1995~2012年的Landsat TM/ETM和MODIS热红外卫星数据,从时间、空间和城市热岛效应比率等方面对上海地区进行城市热环境进行了研究。结果表明,在时间序列上,一方面,上海地区地表亮温在季节上夏季最强,春季次之,秋冬季节较弱;另一方面,上海地区城市热环境主体逐渐从次中温区向中温区转化,城市地表亮温在总体上有升高的趋势。在空间分布上,在1995~2000年上海地区地表亮温格局主要是由中心城区决定,随着浦东、松江、闵行、嘉定等新城区的兴起,在2000年以后,逐渐形成以中心城区为主,多个中心建成区为辅的城市热环境分布格局。

航天遥感器热红外波段辐射精度分析

根据遥感器的辐射定标方法和计算模型 ,对遥感器的辐射精度进行了分析。当假设遥感器观测地面目标、冷空间和星上黑体定标源都通过扫描镜成像时 ,扫描镜的热辐射以及仪器有背景辐射能量不会对辐射精度产生影响。影响遥感器辐射精度的主要因素是遥感器的信噪比、星上定标黑体的比辐射率误差。