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我国地震遥感应用现状与趋势
——中国地震学会空间对地观测专业委员会第一次学术研讨会综述
1.会议概况
中国地震学会空间对地观测专业委员会是中国地震学会的一个分支机构。随着地震遥感应用领域的不断拓展和深入,尤其是中国卫星地震观测系统计划的不断推进,经有关专家提议,中国地震学会理事会通过,2008年5月12日,在发生汶川特大地震的同时,中国科协和民政部正式批准成立。按照2008年7月25日专业委员会成立大会的提议,中国地震学会空间对地观测专业委员会第一次学术研讨会2008年11月14 ~ 16日在北京十三陵地震培训中心召开。
本次会议是国内第一次以地震遥感为主题的专题研讨会,得到了国内遥感和地震领域有关专家的高度关注。与会专家代表来自中国地震局、中国科学院、中国航天科技集团、中国电子科技集团、北京大学、北京师范大学、哈尔滨工业大学、东北大学、黑龙江工程学院等科研与教育部门,以及中地公司和东方泰坦公司等遥感技术推广机构共23个单位,共计90余人。
会议印刷了论文摘要集。在2天的会期中,安排了会议交流39篇宣读论文和讨论,其中邀请主题报告3个,各专题报告共36篇,分别是:电磁卫星与电离层观测技术与应用专题15篇,卫星红外地震应用专题7篇,干涉雷达技术与应用专题8篇,地震灾害与应急遥感应用专题6篇。2.电磁卫星与电离层观测技术及应用进展
来自中科院电子所、中科院空间中心、中科院高能物理所、地震局地球物理研究所、地震预测研究所和地壳应力研究所等单位的专家围绕地震电磁卫星所开展的研究进行展示,并与参会专家们进行了热烈的讨论。其中,既有地震电磁卫星载荷调研与研制的报告,也有空间与地面电磁现象对比的报告,还涉及到GPS TEC获得的地震电离层异常的研究,更多的是关于利用法国DEMETER卫星数据开展数据处理与分析的报告。
会议展示了电离层各种参量应用不同的数据处理方法后得到的效果,不仅拓宽了电离层的研究参量,也探索了更多的方法来获取电离层的背景与地震异常。既有利用DEMETER卫星观测数据,也有VLF主动发射数据,另外还有报告结合地磁低点位移开展研究,实现空间与地面联合,为岩石圈——大气层——电离层的耦合机理研究提供基础资料。讨论中,普遍认为电离层背景与异常的界定至关重要。电离层自身受很多复杂因素影响,而地震的影响只是其中微弱的一份子,未来工作的重点仍然是探索更好的方法剔除非震因素。
此专题的报告主要都是围绕中国地震电磁试验卫星计划的推进展开的,尤其是5.12汶川特大地震后,利用国内地基电离层观测资料,并基于中法航天合作对DEMETER卫星数据的分析,对5.12特大地震的回顾性研究结果显示震前存在明显的多参数扰动,为进一步推进地震电磁卫星计划,奠定了基础。
中国地震卫星计划首席科学家许绍燮院士应邀出席被刺研讨会并作了“空间活动对地震的影响——探索地震预报,尚须关注天外来客”的专题报告。许院士从450年来我国地震序列入手,结合近年全球地震相关资料,分析了地震与太阳活动多种尺度相关特征。许院士认为,当前地震预报中较为有效的方法,都与太阳活动相关,探索地震预报必须关注宇宙环境变化。许院士的学术思路,为利用空间观测技术观测地震提供了理论上的重要支持。3.卫星红外地震应用研究进展
会议主要围绕汶川地震各类红外数据的异常反应、震前卫星热红外异常分析的若干关键技术、岩石加载试验结果进行了讨论,来自北京师范大学、东北大学、黑龙江工程学院、中国地震台网中心、地震预测研究所、甘肃地震局、四川地震局的研究人员向与会代表展示了各自的研究成果。
这次交流是近年来在红外遥感地震应用领域一次比较全面的学术性讨论活动,涉及MODIS数据、FY2C星红外数据、长波辐射产品、潜热通量产品等的数据处理和地震异常反应,同时还涉及到探索地震红外机理的岩石加载试验结果的介绍。这次研讨会给了大家一个相互交流的机会,长久以来,在地震红外研究方面存在的问题是某个研究团队只对某类红外数据进行专门的研究,如何将各类红外数据的研究结果进行比对和综合研究,分析这些结果之间的相关性,将有助于探索地震红外的产生机理。这次交流促进了行业内外地震红外研究的深入合作和交流,为今后开展红外地震研究提供了良好的合作平台。
经历近30年的发展,卫星红外遥感地震应用更加趋向科学化和理性化,各个学术团队更加关注有效的数据处理方法的开发,如北京师范大学提出的基于基准场的红外信息提取方法、地震预测研究所基于小波变换的方法,此外,越来越多专家意识到地震预报必须多手段同时攻关,因此对多源信息融合分析十分关注,会议上东北大学基于地震破裂的理学特性将红外遥感信息与GPS观测结果联合分析,也有一些专家考虑红外的电磁辐射特征将红外与电磁现象关联起来,为进一步深入该领域研究提供了思路。4.雷达遥感技术与应用研究进展
中国地震局地质研究所单新建研究员主持了雷达技术与应用专题的讨论。会议主要围绕干涉雷达技术测量同震形变场、地震形变监测、地面沉降监测、角反射器检校与识别及地面微小形变研究等进行了汇报和讨论。来自中国科学院光电研究院、中国地震局地震预测研究所、中国地震局地质研究所和中国地震局地壳应力研究所的研究人员进行了口头报告,并与与会代表进行了热烈的讨论。
干涉雷达技术是20世纪后期发展起来的新方法,可以获取丰富的地表信息及地表变化信息。这次交流是近年来干涉雷达技术在地震应用领域一次比较全面的学术性讨论活动,涉及到ASAR数据和ALOS数据的处理,玛尼地震、改则地震、于田地震和汶川地震形变监测和同震形变场提取,相干点目标分析和角反射器识别等关键技术研究,以及PS-InSAR技术在苏南地区地面沉降监测中的应用研究。此专题的报告给与会代表留下了深刻的印象,不仅提取了改则地震同震形变场,还对形变进行了定性和定量分析,并深入分析了该地区的地质背景;对不同数据和不同方法提取的汶川地震同震形变场结果进行了讨论,分析C波段ASAR数据、L波段ALOS数据和ASAR宽幅数据的处理方法和结果,比较了不同相位解缠方法处理的结果;PS-InSAR技术的应用研究表明,该方法与水准测量、GPS测量和实地考察相比,其结果具有良好的一致性。5.地震灾害与应急遥感应用研究进展
来自中国地震局地震预测研究所、中国地震局地壳应力研究所、上海市地震局的六位专家就高分辨率光学卫星/航空影像、高分辨率SAR影像在地震预测、震害评估、地震应急救援等方面的应用及相关软件系统做了专题报告。
专家们主要以汶川大地震造成的破坏为例,介绍了建筑物、生命线、地震地质灾害等遥感震害提取中的关键技术方法,基于遥感震害定量评估技术,以及高分辨率SAR影像震害提取方法等方面的研究现状、进展及取得的研究成果,展示了部分处理结果,引起与会代表的浓厚兴趣,进行了遥感在地震应急与评估中应用存在的问题以及其前景的激烈讨论。同时,专家们还分析了遥感应急时效性,介绍了遥感震害识别与评估工作模式和工作流程,以及已经研制成功和正在研制的应用遥感进行震害评估专业软件。汶川地震的实践表明,遥感在地震应急指挥与救援、灾害调查和损失评估、次生灾害调查与监测、地表破裂调查、灾民安置和恢复重建以及地震灾害科学研究等方面,都具有广阔的应用前景。6.结语和感想
(1)汶川地震进一步加速了科学家对地震监测预报能力的思考,也对空间技术的应用前景更加期待。本次会议特别邀请到中国地震台网中心张晓东研究员与会详细介绍了汶川大地震有关情况,除了对汶川地震造成的巨大损失深感痛心外,还对现有监测能力的局限性以及目前地震预报能力的困惑,并希望能通过卫星从天上获取地震信息,服务于地震预报。会议上许多专家展示的地震前后各种遥感技术手段获取的震前异常以及震后灾害跟踪评估结果,全面地展示了空间技术在地震构造研究、地震监测和震后应急方面的广阔应用前景。可以预期,在天地一体化地震监测体系规划思路框架下,空间技术与地面台网的有效结合,坑定有助于推进国家防震减灾能力明显提高。
(2)对地观测作为国家中长期规划确定的一个重要发展方面,得到有关方面的高度重视。本次会议中国科学院遥感应用研究所的孟庆岩研究员作了题为“高分辨率对地观测系统重大专项总体情况介绍”的报告,引起了在场专家的极大兴趣。会议结束时申旭辉博士简单介绍了《国家十一五航天规划》、《国家空间信息基础设施建设与示范应用规划》、《中国综合地球观测系统十年规划》和《国家防震减灾规划》关于发展空间对地观测和构建立体观测体系的总体思路和框架,以及中国地震电磁卫星计划推进、干涉雷达卫星论证情况和地震空间信息基础设施建设的初步构想。会议摘要中还有一篇设计LiDAR方面的论文,会议也安排了高光谱卫星研究气体地球化学变化的报告。总体感觉,空间对地观测作为国家层面上的一种战略考虑,越来越受关注,地震遥感应用也将随着国家相关计划的推进,在深度和广度两方面得到有效发展。
(3)防震减灾问题已经得到了许多行业领域专家的共同关注。本次会议,有一半以上的参会单位和代表来自于地震系统以外,而且带来了他们的研究成果。在地震系统内部,则形成了以地震预测研究所、地质研究所和地壳应力研究所为主体的稳定研究团队,地球物理研究所在地震电磁卫星计划推进过程中,也逐渐发展了电磁卫星和电离层研究队伍,中国地震台网中心以及各省局则已经开始尝试将红外遥感技术应用到日常地震监测工作,初步形成了各方面共同参与和关注的良好局面。
(4)年轻科技人员异常活跃。本次会议的参会代表有70%左右是年轻科技人员。他们或是已经取得较高学位的年轻专家,也有的正在攻读自己的学位。众多的年轻人员的加入,一方面奠定了地震遥感领域可持续发展的基础,同时年轻人思路活跃,对现代信息技术把握较好,必将带来了地震遥感信息处理和应用的新思路新方法并将最终带来地震遥感研究的新突破。
空间对地观测是一个跨领域,跨部门、跨学科的高新技术,具有观测范围广,空间分辨率高,不受地面自然条件限制等特点,有着常规地面观测无法比拟的优势。空间对地观测技术委员会将按照国家天地一体化地震立体观测体系建设规划框架,继续为各领域的专家搭建合作和交流的平台,发挥多部门、多学科的优势,推动空间对地观测在防震减灾工作中应用深入和取得实效。中国地震学会空间对地观测专业委员会
2008年7月25日
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