基于DEMETER卫星数据研究汶川M_(S)8.0地震前ELF电磁短临异常

1引言。地震电磁辐射现象是指伴随着地震孕育过程而产生的电磁辐射源释放出的某种电磁信号,且大多出现在地震前几天至几小时内地震孕育的后期,近地表大气层、上大气层、电离层、甚至磁层都存在电磁辐射异常(Pulinets et al,2004)。因此,具有短临预测的应用前景。于海雁等(2010)对DEMETER卫星记录的电磁数据研究发现,电磁辐射呈现出很强的平面波特征,传播方向为上行传播;曾中超等(2009)利用DEMETER卫星于地震前3—7天在震中附近记录到了电子浓度、电子温度和氧离子浓度出现的剧烈变化(变化率均超20%)。

利用DEMETER卫星数据统计分析全球M_w≥7.0地震的电离层电子浓度异常

基于法国DEMETER卫星ISL探测器升轨数据,统计分析了2005—2009年全球37个Mw≥7.0级地震前后电离层电子浓度变化.结果发现,共有19个地震(51%)前观测到了较为明显的电子浓度异常扰动现象,其中大部分表现为异常增强;观测到的电子浓度异常现象一般出现在震前1～5天内,也有部分地震前出现两次及以上扰动现象.分析表明,在赤道和中低纬地区更容易观测到明显的电子浓度扰动,即异常震例基本发生在纬度±40°以内(18次),更是以±20°内居多(13次).此外,震源深度对电子浓度扰动的影响并不明显,而震级大小则与扰动幅度基本上呈正相关;震前出现的电子浓度异常有时会受到地磁活跃的共同影响,此时的扰动幅度一般较大.地震电离层扰动现象是复杂多变的,需要联合地基和天基手段共同观测,并从机理上加强研究.

利用DEMETER卫星数据分析强震前后的电离层异常

基于法国DEMETER卫星观测的离子温度(Ti)、VLF电磁场单频点频谱数据探索了2008年5月12日汶川MS8.0、2010年1月12日海地MS7.3和2010年2月27日智利MS8.8等3次强震前后与地震有关的电离层异常现象.结果发现,汶川地震前3天(5月9日)震中北偏西方向离子温度明显升高,震前4天(5月8日)VLF磁场低于200Hz的频段范围频谱在震中2°以内有明显突升;智利地震前9天(2月18日)震中北东方向离子温度有剧烈扰动,震前4天(2月23日)VLF磁场100—160Hz频段范围内出现突升;海地地震震前没有观测到明显的异常现象,但地震发生当天(震后约4—5小时)的Ti,40—160Hz频段电场频谱,以及120—480Hz磁场频谱均有明显突升,应为地震发生后能量释放所引起.分析认为,不同地震由于发震机制等各种情况的不同,其地震前后的表现也各不相同.虽然目前没有直接的证据表明本文研究的异常变化是由地震的孕育和发生引起的,但在数据处理中已尽可能排除了太阳、地磁等因素的影响,并且研究结果与前人的研究经验吻合,因此本文发现的异常可能与地震发生的关系较大.

DEMETER卫星数据格式解析与数据入库效率研究

该文旨在解译DEMETER卫星载荷的二进制数据格式,并实现海量电磁数据导入ORACLE数据库的入库技术,为高效分析卫星数据和研究地震-电磁效应奠定基础。考虑到海量数据入库耗时太长,因此基于入库效率提出了3种不同的数据入库方法,并采用C和OO4O(Oracle Objects for OLE)接口编程实现。从入库耗时和后续科学分析的便利性对3种入库方法的效率进行比较和分析,采用最优方案建立了Demeter卫星数据库,为后期基于Oracle的高效数据读取和分析提供了技术依据。

基于GPS和DEMETER卫星数据的地震电离层电子浓度异常变化研究

地震电磁现象的观测与研究是认识地球内部物质特性、地震孕育发生过程以及空间信号传播和介质特性变化的重要途径。空间对地观测技术的发展，推动了地震电磁信号在大气层、电离层的传播与耦合机制的研究。从20世纪60年代发现美国阿拉斯加大地震震中区上空出现电离层异常扰动现象以来，有关地震空间电磁、电离层扰动的现象引起了广泛的关注，成为地震电磁学领域一个新的研究热点。

利用DEMETER卫星数据研究武都—文县5.0级地震

简单介绍了法国DEMETER（detectionofelectro—magneticemissionstransmittedfromearthquakeregions）地震电磁卫星的科学任务，以及所搭载载荷和观测模式。利用卫星观测资料研究了2006年6月20日16点52分（UT时间）发生在我国甘肃境内的5．0级地震。结果发现，在此次震前第5天电离层就开始出现异常现象，在震前大约1～2天时，这种异常达到最大。最后简述了发展卫星观测所面临的挑战和机遇。

基于DEMETER卫星观测数据的电离层地震前兆分析——以汶川地震、东海地震为例

本文利用可视化分析和统计分析的数据处理方法，结合2008年5月12日汶川Ms8．0地震和2007年4月20日东海慨6．3地震两个震例，进行了探索性研究，阐述了基于DEME—TER卫星观测数据提取电离层地震前兆信息的思路，通过对电磁场频谱、等离子体数密度、温度等物理参量的可视化展现，探讨了电离层扰动与地震的关系。结果表明，在排除电离层内一些典型干扰的前提下，地震发生前几天或者几个小时电离层扰动可以被观测到。

海洋系列卫星AIS数据分析和典型应用

随着中国海洋系列业务卫星在轨投入运行,船舶自动识别系统(AIS)载荷形成5颗海洋卫星组网监测能力。利用三年星载AIS数据,统计了报文的类型、时间和空间分布特征,调查了极地科考船在南极的航行轨迹,报告了AIS与遥感载荷结合的典型应用案例。海洋卫星提供连续、稳定、可靠的AIS数据源,使得船舶动态监测从近岸拓展到全球大洋,为远洋航运、海事监管、船舶搜救和救助、大洋调查、极地考察提供服务,在全球战略物资贸易和海洋运输安全等方面发挥重要作用。

BDS-2/BDS-3卫星观测数据联合处理关键技术研究

高质量卫星观测数据及高精度轨道钟差等产品作为全球导航与位置服务的核心,对整个系统的服务能力起到了至关重要作用。论文针对BDS-2/BDS-3卫星观测数据联合处理中空间构型、快速与高精度处理、轨道钟差精化及观测数据偏差等关键技术进行了深入探讨与系统研究。

我国卫星遥感数据资产管理的初步思考

一、引言数据资产,是指特定主体合法拥有或者控制的,能进行货币计量的,且能带来直接或者间接经济利益的数据资源。随着科技的进步,我国卫星遥感技术在多个领域得到了广泛应用。卫星遥感数据作为一种重要的战略性数据资产,其规范化管理和使用对于促进经济社会发展具有重要意义。

DEMETER卫星磁场波形数据分析方法初探

为充分利用法国DEMETER地震电磁卫星中心提供的磁场波形数据对地震事件进行分析研究,详细介绍了峰度演化方法,并对峰度演化方法的有效性进行了检验,最后将峰度演化方法应用于汶川地震前后DEMETER卫星所记录到的实际数据。分析研究发现,所采用的方法能够较好的处理DEMETER卫星记录到的磁场波形数据;汶川地震发生之前较长时间段内,磁场数据的峰度随时间的变化较为平缓,从地震发生前10天开始,其峰度演化在距离震中最近位置时刻附近出现尖峰现象,预示着有外部场源的信号的介入,这种现象在地震发生以后较长时间段内一直存在,这与此次地震的临震和余震对应较好,在对磁场的影响进行排除后,更进一步增强了尖峰现象和地震之间的联系。

应用自适应HP滤波的卫星遥测数据预测方法

在应用HP(Hodrick-Prescott)滤波的卫星遥测数据预测方法的基础上进一步研究,提出了基于二分法和琴生不等式判别的自适应HP滤波的遥测数据预测方法,有效解决了平滑参数的选择困难。同时,趋势项和波动项预测在应用HP滤波的方法的基础上有创新和优化,分别采用了线性预测模型和自回归单整移动平均(ARIMA)模型,有利于有效趋势特征提取和模型参数调整范围的优化。应用文章方法对卫星在轨行波管阳极电压数据进行分析,证实了方法的正确性和有效性。此方法可有效提高预测精度,实现遥测数据中长期预测,在卫星故障诊断和预警方面具有工程应用价值。

重力卫星加速度计数据预处理研究

静电悬浮加速度计主要用于测量重力卫星质心处受到的非保守力,是重力卫星的核心载荷,卫星平台和环境中的各类干扰均会对加速度计测量产生影响.本文重点研究了GRACE Follow-On卫星加速度计ACC1A原始数据的预处理方法,给出了加速度计数据预处理详细流程,重点分析了卫星平台和环境中各类干扰引起加速度计数据异常的量级和处理方法(包括姿控推力器推力偏差、磁力矩器干扰、温控开关、阻尼震荡等引起的异常影响).基于加速度计ACC1A原始数据生成ACT1A产品和ACT1B产品,并与JPL发布相应产品进行比较.结果表明,ACT1A产品的三轴线加速度残差中误差优于10^(-17)m·s^(-2),残差幅度谱密度优于10^(-18)m·s^(-2)/(Hz)^(1/2),ACT1B产品的三轴线加速度残差中误差优于10^(-11)m·s^(-2),残差幅度谱密度优于10^(-12)m·s^(-2)/(Hz)^(1/2),均低于加速度计测量精度10^(-10)m·s^(-2),生成的产品可以用于后续重力场反演.

异构卫星遥感数据融合的水深反演模型

为探究影像分辨率和水深反演模型对异构卫星数据融合水深反演结果的影响,本文将ICESat-2激光测高数据分别与多时相Landsat 8、Sentinel-2及WorldView-3卫星数据相融合,利用对数比值模型、多波段模型、BP神经网络、支持向量机、随机森林和极限梯度提升进行水深反演。试验结果表明,影像空间分辨率对水深反演结果精度影响不显著,且综合考虑反演结果的精度和分辨率,Sentinel-2卫星数据性能最佳,同时极限梯度提升相较于其他模型的反演性能最优,其在东沙环礁试验区域的水深反演结果RMSE最优可达0.51 m。该结果对基于异构遥感卫星数据融合的近岸区域水深测量具有很好的参考价值。

数据中继卫星系统体系综述

自20世纪70年代美国开始发展“跟踪与数据中继卫星系统”(TDRSS)以来,数据中继卫星系统已历经50余年的发展。俄罗斯、中国、欧洲等航天国家/地区根据其政治、经济、地理等国情及航天探索发展规划,分别发展出技术体制与形态各异的数据中继卫星系统。同时,随着人类探索太空的脚步迈向深空,地月空间、地火空间的测控与数据中继设施建设也未曾止步。2024年3月20日,探月工程四期鹊桥二号中继星在中国文昌航天发射场成功发射升空,鹊桥二号中继星作为探月工程四期后续的“关键一环”,将架设地月新“鹊桥”,中国数据中继卫星家族进一步发展壮大。本文回顾了各国/地区数据中继卫星系统发展概况,并对深空数据中继卫星体系展开介绍。

中法海洋卫星与ERA5数据在中国邻近海域的波高对比分析

中法海洋卫星CFOSAT搭载的高性能海浪谱仪SWIM获得了连续、大范围的海浪数据。CFOSAT海浪波高数据在全球范围已开展了许多验证与校准工作,但大多是与站点数据的比对,将卫星数据应用于面域波浪场特性研究时缺乏与已有成熟数据集的对比。通过将中国邻近海域作为研究区域,对CFOSAT与ERA5数据的有效波高进行对比,分析了二者间的差异。结果表明,CFOSAT数据与ERA5数据在波浪的面域观测上表现相似,相关性较高;二者有效波高的差值呈现季节变化特征,秋冬季节的数据离散程度较大,春夏季节较稳定;随海浪高度的增加,CFOSAT与ERA5数据的差异明显增加。

基于Daisy的天文卫星数据处理软件系统设计与实现

天文卫星数据处理是开展空间天文学领域科学研究的重要内容,也是当前研究的热点。然而,在大数据背景下,由于需要进行大规模数据处理,传统的数据处理方式已经无法满足当前应用的需求。针对这一问题,本文提出了一种数据处理软件系统,该系统基于Daisy(Data Analysis Integrated Software System)研发,实现天文卫星数据处理流程的自动化和规范化。首先,通过分析卫星数据产品间的依赖关系,采用数据分块处理技术,实现系统内存管理;其次,通过对数据处理算法和工具进行标准化,实现底层代码的统一管理;最后,研发工作流调度平台,实现数据处理流程的自定义配置和实时监控。实验验证了该系统具有有效性和实用性,能够克服传统数据处理方法的不足,实现数据处理流程的自动化和规范化,为相关软件系统的设计提供指导。

低轨卫星下行仿真数据精密定轨研究

低轨卫星导航定位是新一代卫星导航技术发展的重要方向,使用低轨卫星提供高精度定位、导航与授时(positioning,navigation and timing,PNT)服务,需要能够利用下行数据对其进行精密定轨.目前低轨卫星定轨相关研究多以星载GNSS数据和星间链路数据为研究对象,缺少针对低地球轨道(low earth orbit,LEO)下行数据定轨能力的分析.为分析低轨卫星下行数据定轨性能,模拟仿真了轨道高度1000 km、轨道倾角48°的Walker 90/10/1低轨卫星导航星座、150个地面测站及相应轨道、钟差和观测数据.分别使用测站数为60、90、120和150的全球测站网络观测数据进行LEO卫星精密定轨,并对定轨精度和可视测站卫星位置精度衰减因子(satellite position dilution of precision,SPDOP)值进行分析.结果表明:测站数从60增加至150可使LEO卫星轨道1d均方根(root mean square,RMS)从117.5 mm提升至39.8 mm;当测站稀疏时,LEO卫星定轨精度降低迅速;增加测站可以有效改善陆地范围可视测站SPDOP和LEO卫星定轨精度,但由于测站跟踪范围有限,海洋区域可视测站SPDOP和LEO卫星定轨精度难以获得改善,需引入新的观测数据源.研究结果可为低轨导航卫星系统建设提供支持.

基于卫星数据的海上目标特性数据处理系统

为解决基于卫星数据的海上目标特性数据处理分析、应用服务的相互访问以及调用,针对各类算法模型在集成系统中统一对计算资源管理,提出一种基于卫星数据的目标特性数据处理集成系统设计,支持遥感数据驱动、实测任务驱动2种方式自启动任务。通过系统级架构设计的同时,对原型系统进行测试,该系统可以实现实测任务背景下的卫星数据采集,目标特性数据全流程自动化提取,以及多维目标特性可视化分析比对,采用微服务架构、GPU加速等技术手段,构建常态化、全链条目标特性数据处理系统,实现目标特性数据的高效积累。

基于科学工作流的通用卫星数据处理调度系统

天文卫星产生的海量观测数据下传至地面后,需要经过一系列的处理流程生成可供科学研究人员的数据产品。传统数据处理方式需要耗费大量的时间和人力成本,同时存在缺乏灵活性、任务管理困难及执行效率低下等缺陷。基于上述问题,为实现卫星数据产品生成的自动化和规范化,该文研究并设计了一种基于科学工作流的通用卫星数据处理调度系统。通过封装卫星数据处理算法,结合科学工作流、可视化编辑等相关技术,实现卫星数据处理的自动化和可配置,用户更新需求时无需修改代码,只需重新配置参数;利用可拔插组件设计机制实现系统的通用性,满足不断扩增的卫星的不同数据处理需求。根据已有卫星的数据处理需求进行应用测试,应用实例表明,该系统能够实现卫星数据的自动化处理,并且能够极大地提高处理流程的灵活性、可维护性和执行效率,有利于科学研究人员根据自己的需求获取卫星数据产品。