活动断裂带热红外遥感信息提取方法及初步应用

摘要

地震是地壳运动的一种特殊表现形式，是活动断层突发性错动的结果，也是地震活动构造存在的有力证据，因此研究活动断层的发育及活动性状况对地震构造监测工作具有重大的现实意义；地震前发震构造区出现近地表温度异常早已被国内外地震学者所关注，近年来大量的研究工作表明，利用卫星热红外遥感探测构造活动及地震活动引起的热红外辐射热异常已成为地震研究领域具有广阔应用前景的技术手段。 论文选取MSS、TM、ETM等可见光数据以及EOS/MODIS、NOAA/AVHRR热红外亮温数据，在前人研究基础上，提取断层发育的宏观及微观地貌特征，对天津实验区主要的活动断层位置及其活动性进行解译和判定。论文解译了天津及邻区的五条活动断层，包括昌平－丰南断裂、礼贤－上仓断裂、丰台－野鸡坨断裂、蓟运河断裂以及唐山断裂。断层解译结果显示：（1）MSS影像获取时间跟唐山地震时间相近，在影像上可见较为明显的断层线性形迹，解译效果较好；TM/ETM影像色彩丰富，经过主成分分析和滤波等增强处理后也可观察到较为明显的断层线性形迹。（2）断裂带内富水性强，红外亮温图像在宏观上对断裂解译效果明显，与光学影像提取的活动断层在位置上能够很好地吻合。 卫星红外亮温是地表、大气诸多因素热辐射的综合反映，它受到地形地貌、地表覆盖类型和气象等非构造因素的综合影响。因此，有效地去除热信号中的非构造因素的影响是异常判定的前提。论文在川滇实验区选取大凉山—龙门山区域，利用NOAA/AVHRR热红外亮温数据，建立了红外亮温背景场，同时分析了研究区红外亮温背景场的时空演化特征及变化规律，为有效地挖掘与地震构造相关的热红外异常信息奠定基础；在亮温动态背景场分析研究的基础上，设计改进了基于小波变换的地震构造热红外异常信息提取方法，并通过研究区内的两个典型震例，分析该算法用于提取震前构造区热红外异常信息的可行性。结果表明：（1）基于统计学规律的异常提取方法可以在一定程度上平滑非构造因素信息，但是在长时间受雨云天气等因素影响的区域，无法取得预期的效果。（2）基于小波变换的地震构造热红外异常信息提取方法可以很好的去除信号中的低频背景信息与高频噪声，并提取出热信号中可能含有地震热异常信息的频段。

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