【摘要】：地震是地球上所有自然災(zāi)害中給人類社會造成損失最大的一種地質(zhì)災(zāi)害,一直以來地震的預(yù)測預(yù)報都是各國學(xué)者研究的熱點和重點。眾所周知,地震發(fā)生前普遍存在熱紅外輻射異�，F(xiàn)象,而今這一現(xiàn)象已成為評估區(qū)域發(fā)震危險性的重要指標(biāo)之一。然而,地表熱輻射是太陽輻射、大氣輻射和地下熱傳導(dǎo)共同作用的結(jié)果,事實上后者在數(shù)量級上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前兩者,因此從地表熱輻射中識別構(gòu)造熱異常是一項極具挑戰(zhàn)且充滿爭議的研究。本文利用中分辨率成像光譜儀(MODIS)地表溫度數(shù)據(jù)(MOD11A2),按照數(shù)據(jù)預(yù)處理、可行性分析、異常提取和發(fā)震信號識別等流程對青藏塊區(qū)的構(gòu)造活動及孕震過程進(jìn)行探討和分析,證明了基于熱紅外遙感捕獲發(fā)震信號的可能性,同時為識別發(fā)震危險區(qū)提供一定的技術(shù)參照。首先,為解決因大氣水汽影響造成的地表溫度數(shù)據(jù)時空不連續(xù)問題,本文提出了基于被動微波遙感和時空域聯(lián)合分析的云下像元地表溫度反演算法,該算法通過更精確的地物分類和時間序列濾波實現(xiàn)了對經(jīng)典多通道統(tǒng)計模型的改進(jìn),反演精度提高76個百分點。然后,為證明基于熱紅外遙感預(yù)警地震的可行性,本文以汶川地震為例,采用經(jīng)典RST算法及其改進(jìn)算法(年趨勢RST算法)提取該地震的臨震熱異常,并建立了異常方向、異常強(qiáng)度和異常距離指數(shù)三個統(tǒng)計指標(biāo),分別從時、空、強(qiáng)不同角度分析熱異常與構(gòu)造活動的相關(guān)性。結(jié)果證明,改進(jìn)后的算法提取的熱異常在時間和空間上都表現(xiàn)出明顯的地震相關(guān)性。最后,為進(jìn)一步提取構(gòu)造熱信息、識別發(fā)震信號,本文從傳熱機(jī)制和信息分解兩個角度做了探索,分別選擇了用于度量地上熱源與地下熱源相位差的透熱指數(shù)以及在一定程度上去除了太陽、大氣和人類活動影響的原地溫度作為研究對象,分析二者與地震的關(guān)系。結(jié)果表明,兩個指標(biāo)都能有效地突出構(gòu)造熱異常,具有較好的發(fā)震指示性,可根據(jù)二者的時間序列波動及增溫異常時空分布特征識別潛在發(fā)震危險區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4
【圖文】：

二２．１熱紅外遙感概念與定律逡逑２．１．１熱紅外遙感概念逡逑熱紅外遙感是一種通過星載紅外探測器采集人眼看不到的地物熱輻射通量，并將其逡逑轉(zhuǎn)換為人眼可視圖像的技術(shù)。眾所周知，自然界中任何高于絕對零度（即熱力學(xué)溫度為逡逑０Ｋ）的物體都能不斷地以熱輻射的方式向外輻射能量，這是熱紅外遙感在無人造光源的逡逑條件實現(xiàn)對地物全天時的觀測的物理前提［６（）］。熱輻射與熱傳導(dǎo)、熱對流組成了自然界熱逡逑量傳遞的三種基本方式，然而，三者之間的傳熱機(jī)制截然不同。其中，熱傳導(dǎo)是依靠微逡逑觀粒子如分子、原子等的熱運動進(jìn)行熱量傳遞的過程；熱對流是是依靠流體如冷、熱氣逡逑流等的宏觀運動傳遞熱量的過程；而熱輻射則是依靠發(fā)射電磁波向外界傳遞熱量的過逡逑程，在這一過程中，地形、地物特性、水汽等都會對最終接收的能量值產(chǎn)生影響［６（）］。圖逡逑２－１給出了電磁波譜范圍。逡逑＇邐熱射＆邐邐逡逑

＾－邋＝邋Ｅ（Ａ，Ｔ）ｉｒｃｈｈｏｆｆ定律的另一個貢獻(xiàn)是表明，處于熱平衡狀態(tài)下的物體，其發(fā)射的福輻射能是相等的，即此時物體的發(fā)射率與吸收比相等，從而得到物體的輻其吸收能力也越強(qiáng)的結(jié)論。逡逑２）邋Ｐｌａｎｋ邋定律逡逑定律由Ｐｌａｎｋ于１９００年提出，通過將量子概念引入熱輻射的研究，從理論體輻射出射度與波長的關(guān)系：逡逑中，Ｍ為溫度為ｒ時的黑體輻射出射度，；Ｉ為波長，為Ｐｌａｎｋ常數(shù)，ａｎｎ常數(shù)，ｃ為光速。Ｐｌａｎｋ公式為反演地物溫度提供了物理基礎(chǔ)。逡逑ｉ0！可見光輻射能逡逑

而被傳感器探測到，導(dǎo)致獲取的數(shù)據(jù)產(chǎn)品存在大量的無值區(qū)，即云下覆蓋區(qū)。逡逑利用ＱＣ文件（Ｑｕａｌｉｔｙ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋Ｆｉｌｅ）對２００３－２０１４年間中國大陸區(qū)域的Ｍ０Ｄ１１Ａ２逡逑影像進(jìn)行云下像元檢測，結(jié)果如圖３－１所示。統(tǒng)計結(jié)果表明，中國大陸境內(nèi)的年平均缺逡逑值率最高達(dá)２０％，連續(xù)缺值最長達(dá)４０天；東南、西南為數(shù)值缺失最嚴(yán)重的區(qū)域，主要逡逑省份包括四川、貴州和廣西，其次是廣東、湖南、江西和福建，缺值率由東南向西北遞逡逑減。從季度上看，東北、華北、內(nèi)蒙古、西北、東南、西南區(qū)域數(shù)據(jù)缺失最為嚴(yán)重的季逡逑節(jié)是冬季，西藏地區(qū)數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象主要發(fā)生在夏季；整體而言，中國大陸境內(nèi)缺值率由逡逑高到低的季節(jié)排序依次為：冬季、夏季、秋季、春季。大面積的數(shù)值缺失會對地表熱輻逡逑射異常的識別和分析造成嚴(yán)重影響，因此，云下像元地表溫度重建是利用熱紅外遙感識逡逑別發(fā)震信號不可缺少的重要環(huán)節(jié)。逡逑（ａ）邐．邋＾￣（0逡逑＾ｙ＊邐ａ邐３ｄｍ邋ａｗＴ邋ｍｔ邋ｎｏ＊邋．＇ｅｍ逡逑■５！這邋ｉ逡逑ｍｇＭ邋．邋：，＾逡逑附注１：圖（ａ）為平均缺值率；圖（ｂ）為區(qū)域劃分；圖（ｃ）為各區(qū)域各季度缺值統(tǒng)計。逡逑圖３－１邋２００３－２０１５年ＭＯＤ１１Ａ２產(chǎn)品中國境內(nèi)缺值率統(tǒng)計逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｍｉｓｓｉｎｇ邋Ｒａｔｅ邋ｏｆ邋ＭＯＤ１１Ａ２邋Ｄａｔａ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｆｒｏｍ邋２００３邋ｔｏ邋２０１５逡逑１４逡逑

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2 李紅;高v

本文編號：2788018