遥感技术在地震领域实际应用
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遥感技术在地震领域 的实际应用
1
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目录
地震 地震监测中的遥感技术
卫星热红外异常与地震
地震灾害遥感快速提取技术 3Ｓ技术防减地震灾害应用
3
地震
地震（earthquake）又称地动、地振动，是地壳快速释放能 量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。由 于地壳运动引起的地球表层的快速振动，地壳快速释放能量 过程中造成的振动，期间会产生地震波。也是地壳运动的一 种特殊表现形式。全球每年发生地震约五百五十多万次。地 震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、房屋倒塌、 有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、 滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
1990-1992年中国科学家强祖基等利用热红外影像进行地震预 报研究在判读卫星热红外遥感图片时发现一些震前地表温度异 常增高现象认为临震前出现温度的异常升温是非常普遍的现象 是一种地震前兆热异常信息并由此开展了研究工作并成功地预 报了一些地震。
12 卫星热红外异常与地震
研究现状：
1984年苏联学者在对中亚加兹利的一系列地震研究中发现震前 10 天左右震中区两组断裂交汇部位的上空出现红外辐射异常的 现象由此提出震前有热红外异常。
10
遥感地震监测
热红外遥感
原理：所有的物质，只要其温度超过绝对零度，就会不断发射红外能量。常温的地表 物体发射的红外能量主要在大于3μm的中远红外区，是热辐射。它不仅与物质的表面 状态有关，而且是物质内部组成和温度的函数。在大气传输过程中，它能通过3-5μm 和8-14μm两个窗口。热红外遥感就是利用星载或机载传感器收集、记录地物的这种热 红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度和热惯量 等。
1998年 苏联学者在对中亚地区的地震卫星热红外图像分析时发 现该地区的一些中强地震 Ms≥5.5 震前卫星红外图像上存在热 异常现象且与断裂构造的活动有关在活动断层表面存在着稳定 和不稳定的热红外辐射异常异常增温可达到度的量级异常的形 态为线性条带。
13 卫星热红外异常与地震
研究现状：
1990-1992年中国科学家强祖基等利用热红外影像进行地震预报 研究在判读卫星热红外遥感图片时发现一些震前地表温度异常 增高现象认为临震前出现温度的异常升温是非常普遍的现象 是 一种地震前兆热异常信息并由此开展了研究工作并成功地预报 了一些地震。
目前已经有许多成功案例
14 卫星热红外异常与地震
研究现状：
15 卫星热红外异常与地震
临震热异常机理
为什么地震前会出现热异常或者说如何解释地震前出现的热红 外辐射异常众多学者在不断努力探索热红外异常产生的机wenku.baidu.com 对 临震热红外异常成因机理的解释目前主要有以下两种观点：
1. 地球放气学说 2. 应力致热学说
应用：热红外遥感对研究全球能量变换和可持续发展具有重要的意义，在地表温度反 演、城市热岛效应、林火监测、旱灾监测、探矿、探地热，岩溶区探水等领域都有很 广泛的研究。
11 卫星热红外异常与地震
研究现状：
1984年苏联学者在对中亚加兹利的一系列地震研究中发现震前 10 天左右震中区两组断裂交汇部位的上空出现红外辐射异常的 现象由此提出震前有热红外异常。
16 卫星热红外异常与地震
临震热异常机理
地球放气学说
地震前断层的破裂-气体扩散-地面增温-低空电场突变整个过程 把热红外异常原因解释为地下的CO2、 水蒸气、H2 等气体沿微裂 隙溢出地面，这些气体易于吸收太阳和地面的红外波段辐射和反 射产生局部温室效应，导致孕震区地面-低层大气增温，即“地球 放气说”。
临震热红外异常特征
热红外温统度异计常情况： 地震前热异常出现的时间在 地震时地表温度一定会发生异常变化，是临震前兆；
利用热红外遥感影像对地震前出现的这种热异常及其时空动态变化
• 1年以上的有1次 特征进行研究，通过对比或追踪分析得出地震前会出现地表温度或
地表亮度温度（LSBT）异常，并在大多数情况下表现为异常升温。
2007年孟丹等以江西11.26地震为例，研究了卫星红外遥感图像 增温信息，证明CO2和CH4等气体在震前有增温2-6℃。
17 卫星热红外异常与地震
临震热异常机理
应力致热学说
指在地球介质受到附加力的作用时，随着应力的增大，介质的辐 射温度、红外热像以及波谱特性都可能发生变化。
这些变化的物理量均可以成为孕震前兆特征指标而加以跟踪监测。 崔成禹等通过一系列岩石加载实验观测到岩石应力增加引起红外
• 3 月以上的有5次 • 1~2月的有15次 • 15天之内的有10次 • 热异常主要出现在震前的2月内
升温幅度在1~7℃或3~10 K，有 些高达7℃以上
20 卫星热红外异常与地震
临震热红外异常特征
辐射增高的物理现象和红外辐射的前兆信息。 刘善军等通过实验说明在岩石加载实验过程中存在热弹效应和摩
擦热效应。 遥感-岩石力学基础实验研究结果表明：无论岩石破裂还是摩擦
滑动都会产生热力耦合效应从而引起红外辐射。
18 卫星热红外异常与地震
临震热红外异常特征
热红外温度异常 地球长波辐射异常
19 卫星热红外异常与地震
4
地震
5
地震
6
地震
7
地震
山东菏泽
黄海海域
安徽固镇 江苏高邮
安徽肥东 安徽安庆 瑞昌阳新交界
长江口以东海域
8 遥感地震监测
传统的地震台网监测因数目和观测范围的局限性，很难给出 面上的精细信息而卫星遥感技术以其获取信息范围大数据更 新快可以实施时空动态监测的优势弥补了传统观测方法的不 足使地震前兆的监测从传统的静态定点观测模式向动态连续 的大面积观测模式发展为地震活动性研究开辟了一条新的途 径。
常用遥感监测手段：
热红外遥感 微波遥感
9 遥感地震监测
热红外遥感
热红外遥感（ infrared remote sensing ）是指传感器工作波 段限于红外波段范围之内的遥感。探测波段一般在0.76-1000微 米之间。是应用红外遥感器（如红外摄影机、红外扫描仪）探 测远距离外的植被等地物所反射或辐射红外特性差异的信息， 以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。
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地震 地震监测中的遥感技术
卫星热红外异常与地震
地震灾害遥感快速提取技术 3Ｓ技术防减地震灾害应用
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地震
地震（earthquake）又称地动、地振动，是地壳快速释放能 量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。由 于地壳运动引起的地球表层的快速振动，地壳快速释放能量 过程中造成的振动，期间会产生地震波。也是地壳运动的一 种特殊表现形式。全球每年发生地震约五百五十多万次。地 震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、房屋倒塌、 有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、 滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
1990-1992年中国科学家强祖基等利用热红外影像进行地震预 报研究在判读卫星热红外遥感图片时发现一些震前地表温度异 常增高现象认为临震前出现温度的异常升温是非常普遍的现象 是一种地震前兆热异常信息并由此开展了研究工作并成功地预 报了一些地震。
12 卫星热红外异常与地震
研究现状：
1984年苏联学者在对中亚加兹利的一系列地震研究中发现震前 10 天左右震中区两组断裂交汇部位的上空出现红外辐射异常的 现象由此提出震前有热红外异常。
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遥感地震监测
热红外遥感
原理：所有的物质，只要其温度超过绝对零度，就会不断发射红外能量。常温的地表 物体发射的红外能量主要在大于3μm的中远红外区，是热辐射。它不仅与物质的表面 状态有关，而且是物质内部组成和温度的函数。在大气传输过程中，它能通过3-5μm 和8-14μm两个窗口。热红外遥感就是利用星载或机载传感器收集、记录地物的这种热 红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度和热惯量 等。
1998年 苏联学者在对中亚地区的地震卫星热红外图像分析时发 现该地区的一些中强地震 Ms≥5.5 震前卫星红外图像上存在热 异常现象且与断裂构造的活动有关在活动断层表面存在着稳定 和不稳定的热红外辐射异常异常增温可达到度的量级异常的形 态为线性条带。
13 卫星热红外异常与地震
研究现状：
1990-1992年中国科学家强祖基等利用热红外影像进行地震预报 研究在判读卫星热红外遥感图片时发现一些震前地表温度异常 增高现象认为临震前出现温度的异常升温是非常普遍的现象 是 一种地震前兆热异常信息并由此开展了研究工作并成功地预报 了一些地震。
目前已经有许多成功案例
14 卫星热红外异常与地震
研究现状：
15 卫星热红外异常与地震
临震热异常机理
为什么地震前会出现热异常或者说如何解释地震前出现的热红 外辐射异常众多学者在不断努力探索热红外异常产生的机wenku.baidu.com 对 临震热红外异常成因机理的解释目前主要有以下两种观点：
1. 地球放气学说 2. 应力致热学说
应用：热红外遥感对研究全球能量变换和可持续发展具有重要的意义，在地表温度反 演、城市热岛效应、林火监测、旱灾监测、探矿、探地热，岩溶区探水等领域都有很 广泛的研究。
11 卫星热红外异常与地震
研究现状：
1984年苏联学者在对中亚加兹利的一系列地震研究中发现震前 10 天左右震中区两组断裂交汇部位的上空出现红外辐射异常的 现象由此提出震前有热红外异常。
16 卫星热红外异常与地震
临震热异常机理
地球放气学说
地震前断层的破裂-气体扩散-地面增温-低空电场突变整个过程 把热红外异常原因解释为地下的CO2、 水蒸气、H2 等气体沿微裂 隙溢出地面，这些气体易于吸收太阳和地面的红外波段辐射和反 射产生局部温室效应，导致孕震区地面-低层大气增温，即“地球 放气说”。
临震热红外异常特征
热红外温统度异计常情况： 地震前热异常出现的时间在 地震时地表温度一定会发生异常变化，是临震前兆；
利用热红外遥感影像对地震前出现的这种热异常及其时空动态变化
• 1年以上的有1次 特征进行研究，通过对比或追踪分析得出地震前会出现地表温度或
地表亮度温度（LSBT）异常，并在大多数情况下表现为异常升温。
2007年孟丹等以江西11.26地震为例，研究了卫星红外遥感图像 增温信息，证明CO2和CH4等气体在震前有增温2-6℃。
17 卫星热红外异常与地震
临震热异常机理
应力致热学说
指在地球介质受到附加力的作用时，随着应力的增大，介质的辐 射温度、红外热像以及波谱特性都可能发生变化。
这些变化的物理量均可以成为孕震前兆特征指标而加以跟踪监测。 崔成禹等通过一系列岩石加载实验观测到岩石应力增加引起红外
• 3 月以上的有5次 • 1~2月的有15次 • 15天之内的有10次 • 热异常主要出现在震前的2月内
升温幅度在1~7℃或3~10 K，有 些高达7℃以上
20 卫星热红外异常与地震
临震热红外异常特征
辐射增高的物理现象和红外辐射的前兆信息。 刘善军等通过实验说明在岩石加载实验过程中存在热弹效应和摩
擦热效应。 遥感-岩石力学基础实验研究结果表明：无论岩石破裂还是摩擦
滑动都会产生热力耦合效应从而引起红外辐射。
18 卫星热红外异常与地震
临震热红外异常特征
热红外温度异常 地球长波辐射异常
19 卫星热红外异常与地震
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地震
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地震
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地震
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地震
山东菏泽
黄海海域
安徽固镇 江苏高邮
安徽肥东 安徽安庆 瑞昌阳新交界
长江口以东海域
8 遥感地震监测
传统的地震台网监测因数目和观测范围的局限性，很难给出 面上的精细信息而卫星遥感技术以其获取信息范围大数据更 新快可以实施时空动态监测的优势弥补了传统观测方法的不 足使地震前兆的监测从传统的静态定点观测模式向动态连续 的大面积观测模式发展为地震活动性研究开辟了一条新的途 径。
常用遥感监测手段：
热红外遥感 微波遥感
9 遥感地震监测
热红外遥感
热红外遥感（ infrared remote sensing ）是指传感器工作波 段限于红外波段范围之内的遥感。探测波段一般在0.76-1000微 米之间。是应用红外遥感器（如红外摄影机、红外扫描仪）探 测远距离外的植被等地物所反射或辐射红外特性差异的信息， 以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。