bostick反演

bostick反演
bostick反演

一, 博斯蒂克反演的基本原理

基本原理

由图2-4所示,水平层状介质大地电磁表面阻抗的递推公式是

[][][][]

n

n n

n n

n n

n h k 21

n h k 2n

n

h k 21

n h k 2n n

n n n e

1Z e

1k e

1Z e 1k k Z -+--+--++++-=

σσσ (3-1)

这里,n n i k ρωμ=;为电导率σ;h 为电性层厚度;Zn+1为第n+1层的表面阻抗。引出上式的目的是为了能推导出下列两种极限情况下,视电阻率曲线的低

频渐近线表达式

设有一两层介质模型,其第一层电阻率为一有限值,第二层电阻率趋于无穷大。此时其视电阻率曲线和低频渐近线由图示出,渐近线表达式为

2

0s 1ωμ=

ρω 如果第一层电阻率不变,第二层电阻率为零时,其视电阻率曲线和低频渐近

线由图示出,渐近线表达式为

2

h

ωμρω

=

在两式中:s 为总纵电导;H 为电性层埋藏深度;ω为圆频率,等于f π2;μ为磁导率,等于7104-?π亨利/米。

在第一种情况下,渐近线只与图所决定的s值有关。第二种情况下。渐近线仅仅取决于电性层的埋藏深度而与第一层的电阻率无关

从下图中可以看到,如果将图与图重叠在一起我们发现两条曲线首支(高频段)基本重合,尾支渐近线(低频段)相交一点,在对应于低频S和H渐近线交点的较高频率一侧,两种断面的视电阻率值近似于相同,几乎不受下部介质电阻率巨大变化的影响。两支渐近线交点的视电阻值与同一频率处上述两条测深曲线上的视电阻率值相差很小,后两者只在交点附近构成一个很小的区间。可以设想,当下部介质电阻率为上述两种极限情况之间的任何值时,上述结论显然也同样成立。这样,两支渐近线交点处的视电阻率值就相当准确地给出下部空间电阻率为任意值时该频率上的视电阻率值,即当下半空间的电阻率在两个极限值之间变化时,对应渐近线交点频率处上网视电阻率值只在上述交点上下一个很小的区间内变化,因此,可以交点上的视电阻率值来逼近,反之亦然。所以这种方法又可称为渐近线交点近似法。

基本公式推导过程

BOSTICK方法是一种对大地电磁测深资料进行一维解释的半定量解释方法,使用起来非常方便。这种方法根据大地电磁测深视电阻率曲线上任意一个频率(周期)及其对应的视电阻率计算探测深度,并且根据其是电阻率值和视电阻

率曲线的变化趋势计算对应深度的地层电阻率,将视电阻率随周期变化的曲线 变换成为电阻率随深度变化的曲线。 从水平层状介质的理论计算公式出发,可推导出下半空间介质电阻率为无穷大和零这两种极限情况时,曲线低频渐近线分别满足的方程式,

2

0s 1ωμ=

ρω (1)

20

h ωμρω

= (2)

两式相乘和相除分别得到

s h =

ωρ

00

21πμωμT hs ==

因此

s d h d d w lg lg lg -=ρ

s lg d h lg d T lg d += 令

dh ds

dh ds dh

ds s h dh ds

s h s ds h dh s ds h dh s d h d s d h d T d d ω

ω

ωρ

ρρα+-=+-=+-=+-==1111////lg lg lg lg lg lg (3)

为视电阻率曲线的斜率。因为

dz z s h

?=

)(σ

因此

()()

h h dh ds ρσ1== (4)

将式4 代入式3 ,整理后可得

α

α

ρρω

-+=11)(h (5) 而

T h ωω

ρωμρ3560

==

(6) 式5 和式6 就是BOSTICK 方法根据视电阻率曲线计算电阻率和深度的公式。

在反演理论曲线时,根据式(3),利用导数

dT

d ω

ρlg 时可得到令人满意的反演结果。但在反演实测数据时,由于其中必然有一定的分散性,而求导运算对

这种分散性尤为灵敏,所以在做反演之前应先对实测数据做三次样条平滑。此外,还可以设法回避应用导数项而代之以相位观测值φ,从而导出不含导数项的反演公式[17]。

在推导过程中,主要利用了一维介质的大地电磁阻抗是最小相位的响应函数这一性质。对于最小相位响应函数来说,其幅值和柑他们之间存在一定的芰系。推导过程如下。

波阻抗1Z 的幅值与相位角存在一定关系即i e Z Z φ11=

()14

111

log log 2

1021

02-≈???

? ?

?+-=φπωμμωρω

ωρωωZ d Z d d

14

l o g l o g l o g l o g +-≈-==

φπ

ωρραωωd d T d d

将其代入式 中得

())12(

-=φ

π

ρρωh 这就是不用导数项而用视电阻率ω

ρ

和相位

φ得到的BOSTICK 反演公式。

从汶川地震到芦山地震_陈运泰

中国科学: 地球科学 2013年 第43卷 第6期: 1064 ~ 1072 https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, 中文引用格式: 陈运泰, 杨智娴, 张勇, 等. 从汶川地震到芦山地震. 中国科学: 地球科学, 2013, 43: 1064–1072 英文引用格式: Chen Y T, Yang Z X, Zhang Y, et al. From 2008 Wenchuan earthquake to 2013 Lushan earthquake (in Chinese). Scientia Sinica Terrae, 2013, 43: 1064–1072 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 从汶川地震到芦山地震 陈运泰*, 杨智娴, 张勇, 刘超 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081 * E-mail: chenyt@https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, 收稿日期: 2013-05-14; 接受日期: 2013-05-22; 网络版发表日期: 2013-06-05 国家自然科学基金项目(批准号: 41090291)资助 摘要 本文概述作者在龙门山断裂带中、小地震精确定位、地震活动性以及2008年汶川M W 7.9(M S 8.0)地震和2013年芦山M W 6.7(M S 7.0)地震破裂过程等方面所做的研究工作. 这些工作表明, 青藏高原东缘的龙门山断裂带不但是一条规模宏大的断裂带, 也是一条非常活跃的地震带. 通过对地震构造、地震活动性、地震矩释放“亏空”区以及余震活动规律的分析, 作者在汶川地震后提出了龙门山断裂带西南段宝兴-小金一带存在发生M W 6.7~7.3地震的潜在危险性的地震趋势估计. 芦山地震的发生初步验证了这一估计. 芦山地震发生后作者进一步做的分析结果表明, 芦山地震的发生并没有显著地缓解龙门山断裂带西南段的地震危险性, 该地段整体上仍存在发生M W 7.2~7.3地震的潜在危险性; 特别是, 其北段(即邛崃大邑西-宝兴 北-汶川南一带)存在发生M W 6.8地震的潜在危险性; 其南段(即天全-荥经-泸定-康定一带)存在发生M W 7.2地震的潜在危险性. 作者认为, 应当强化对上述具有潜在地震危险性区域的监测与多学科综合研究. 关键词 芦山地震 汶川地震 地震精确定位 地震破裂过程 地震危险性 据中国地震台网中心测定, 2013年4月20日北京时间上午08时02分46秒, 四川省雅安市芦山县境内发生了面波震级M S 7.0地震, 震中位置: 30.3°N, 103.0°E, 震源深度: 13.0 km. 另据美国地质调查局国家地震信息中心(USGS/NEIC)报道, 发震时刻: 00时02分47.5秒UTC (协调世界时); 震中位置: 30.308°N, 102.888°E; 震源深度: 14.0 km; 矩震级M W 6.6. 截止至05月17日16时00分, 共记录到余震9294次, 其中M ≥3.0余震132次, 包括3.0≤M <3.9地震106次, 4.0≤M <4.9地震22次, 5.0≤M <5.9地震4次. 芦山地震是继2008年5月12日汶川M W 7.9地震以来在青藏高原东缘的龙门山断裂带上发生的又一次 灾害性地震事件. 截止至24日14时30分, 芦山强烈地震已造成196人死亡, 失踪21人, 11470人受伤. 芦山地震发生于龙门山断裂带上的西南段, 该段是汶川地震时龙门山断裂带没有发生破裂的特殊地段. 为什么会发生芦山地震? 芦山地震是如何发生的? 它的发生对于龙门山断裂带及其周边地区的地震活动性究竟有何影响? 等等, 都是亟待研究解决的问题. 为此, 本文通过概述作者自2003年以来开展的与龙门山断裂带地震精确定位、地震活动性以及汶川地震和芦山地震的破裂过程有关的研究工作, 对芦山地震的发生及其可能的影响做一初步分析与探讨.

地球物理反演复习资料

复习 第一章 一、什么是正问题?(概念、特点)适定性问题的一般特点。 正问题:给定一个问题,寻找答案 适定性问题的特点:解一定存在;解的唯一性;问题发生一些小的变动仅导致问题的解发生 小的变动(解稳定性) 第二章 二、什么是数字正演模拟?什么是物理正演?各自的特点(优缺点)? 数字模拟:利用计算机建立地质模型并模拟其地震波传播响应的一种方法 物理模拟:在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的模拟相似比制作成物理模型, 并用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟的一种地震模拟方法。 各自特点:物理模拟:拟结果的真实性,不受计算方法、假设条件的限制;震源和检波器的 尺度,参数变化困难。(真实、可靠、费用高) 数字模拟:简单、运算快、费用低 三、地震正演的应用(5个应用) 地震波理论研究(声波介质、弹性介质、各向异性介质和双相介质中弹性波传播理论研究)、复杂构造研究(盐下构造成象)、特殊沉积现象研究(河道砂预测)、裂缝带检测、井间地震研究、油藏动态监测 四、数字正演有哪些算法? 有限差分法、有限元法、虚谱法 第三章 五、直接反演的分类(两类),每一类的概念,不同的计算方法(相位、波阻抗) 以及其公式; 道积分反演:利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗(速度)的直接反演方法。 计算: 递推反演:基于反射系数递推计算地层波阻抗(速度)的地震反演方法称为递推反演。 计算: 六、稀疏脉冲反演的概念,基本假设条件,适用范围,主要步骤,如何获得低 频信息(测井、叠加速度) 稀疏脉冲反演:基于稀疏脉冲反褶积基础上的递推反演方法。 基本假设:地层的强反射系数是稀疏分布的,即地层反射系数由一系列迭加于高斯背景上的 强轴组成。 ?=t dt t r t 0)(20e Z )(Z ∏ =-++=j i r r i i Z 11101j Z

(不用)近震源地震波波形资料反演震源破裂过程的可靠性分析_周仕勇

周仕勇,K ojiro Irikura.近震源地震波波形资料反演震源破裂过程的可靠性分析.地球物理学报,2005,48(1):124~131 Zhou S Y,Irikura K.Analysis on the reliability of the earthquake rupture process in ferred from near s ource waveforms.Chinese J .G eophys .(in Chinese ),2005,48(1):124~131 近震源地震波波形资料反演震源破裂 过程的可靠性分析 周仕勇1 ,K ojiro Irikura 2 1北京大学地球与空间科学学院,北京 1008712日本京都大学防灾研究所,京都宇冶 61120011 摘 要 用近震源波形资料拟合反演地震的震源破裂过程,所包含的一些不确定因素将对反演结果的精度及可 靠性产生影响.文中的数值实验分析了所假定的反演断层模型参数的某些不确定性对反演结果的影响程度,并对观测波形的截取长度对反演精度的影响进行了讨论.结果表明:(1)近震源地震波形资料能较好地分辨断层浅部的破裂过程.然而对断层深部的位错分布的约束和反演能力较差.联合使用近、远场地震波资料进行反演,能反演出一个更为完全的整个断层破裂过程的图像.(2)用近震源地震波资料反演时,反演结果对所假定的反演断层的走向和倾角非常敏感.断层走向偏离真实值2°或倾角偏离真实值5°都会导致一个虚假的反演结果.(3)反演中所使用的介质速度结构模型的不确定性,也会对反演结果产生影响. 关键词 地球物理观测 震源破裂 反演 近震源地震波 文章编号 0001-5733(2005)01-0124-08 中图分类号 P315 收稿日期 2003-12-26,2004-07-24收修定稿 Analysis on the reliability of the earthquake rupture process inferred from near source w aveforms ZHOU Shi 2Y ong ,K ojiro Irikura 1Department o f G eophysics ,P eking Univer sity ,Beijing 100871,China 2Disaster Prevention Research Institute ,K yoto Univer sity ,Uji ,K yoto 61120011,Japan Abstract Several numerical tests have been analyzed in this paper to discuss the in fluences from the uncertain parameters of the presumed inversion fault m odel.The in fluence from the data on the res olution of the inversion results has been als o analyzed.We have discussed the in fluence from the time length of the data and distribution of observational stations.Our research indicates :(1)The near 2field waveform data can well reveal the s ource rupture process of the shallow part of the fault ,however ,it poorly constrains the slip distribution on the deep part of the fault.Jointly using near 2and far 2field waveform data can provide m ore com plete message of the rupture process of the whole fault.(2)The near 2field inversion result on the s ource is very sensitive to the strike and dip parameters of the presumed fault m odel.2°deviated for the presumed strike and 5°deviated for the presumed dip angle from that of the true fault will lead to a distorted inversion result.(3)The uncertainty of the media m odel will als o in fluence the inversion results in s ome degree. K eyw ords G eophysical observation ,Earthquake rupture process ,Inversion ,Near 2s ource seismic waveforms. 基金项目 国家自然科学基金项目(40174015)资助. 作者简介 周仕勇,男,1962年生,理学博士,副教授,主要从事震源破裂过程、地震定位及地震活动性模拟研究.E 2mail :zsy @https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, 第48卷第1期2005年1月 地 球 物 理 学 报 CHI NESE JOURNA L OF GE OPHY SICS V ol.48,N o.1 Jan.,2005

被测目标热参数反演算法研究

目录 摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................... I I 第1章绪论 .. (1) 1.1 研究背景及意义 (1) 1.2 热传导反问题研究概述 (2) 1.2.1 热物性基本内容 (2) 1.2.2 反问题定义及研究范畴 (2) 1.2.3 热参数反演算法的发展历程 (3) 1.3 国内外热参数反演算法的研究成果 (6) 1.3.1 国内外研究现状 (6) 1.3.2 研究成果综述 (6) 1.4 导热系数测量方法概述 (7) 1.4.1 数值反演方法及分类 (7) 1.4.2 实验测试方法及分类 (8) 1.4.3 算法验证装置简介 (10) 1.5 本文研究内容及目标 (11) 第2章一维非稳态导热理论研究 (13) 2.1 导热基本定律 (13) 2.2 半无限大物体一维非稳态导热问题 (14) 2.2.1 半无限大数学模型 (14) 2.2.2 工程中的等效方法 (15) 2.3 边界条件及分类 (16) 2.3.1 第一类边界条件及解析解 (17) 2.3.2 第二类边界条件及解析解 (19) 2.3.3 第三类边界条件及解析解 (20) 2.4 本章小结 (22) 第3章基于差分方程的导热系数反演算法 (23) 3.1 基于差分方程的正问题解法 (23) 3.1.1 有限差分法基本原理 (23) 3.1.2 隐式差分C-N法及实现过程 (24) - III -

长江口水体表层泥沙浓度的遥感反演与分析

长江口水体表层泥沙浓度的遥感反演与分析 【摘要】:水体悬浮泥沙浓度监测在海岸带环境管理中有重要的意义。常规船测法的成本较高,并且覆盖空间范围小,同步站点较少。卫星遥感数据具有明显的时间与空间优势,成为近岸Ⅱ类水体悬浮泥沙浓度反演与动态分析的重要数据源。本文以长江口及其附近水域为研究区,主要开展了以下工作:1)现场水体光谱测量。用ASDFieldSpec 光谱仪现场测量长江口Ⅱ类水体的反射率高光谱,同步采集表层0.5m 深处的水样,带回实验室用过滤称重法计算水样的泥沙浓度;同步测量流速、水体浊度等要素。2)对光谱数据进行处理,去除天空光等影响,计算水体的遥感反射率。光谱数据筛选,取平均以及一阶微分导数处理。3)分析水体反射率光谱的特征及其对表层泥沙浓度响应;基于最小二乘法,分别建立光谱反射率与泥沙浓度之间的指数形式和幂函数形式的拟合方程。选择对应常用卫星传感器波段,并且对泥沙浓度敏感的波长,建立泥沙浓度和光谱反射率之间的统计回归模式。4)对卫星遥感数据进行处理,然后从遥感数据中反演水体表层悬浮泥沙浓度;借助多期A VHRR和TM遥感影像反演的结果,对长江口泥沙分布进行遥感监测和分析。取得的成果和结论:1)水体反射光谱曲线随泥沙浓度不同而变化,并且存在两个反射峰(560~720nm和790~830nm);波长大于500nm的光谱反射率与悬浮泥沙浓度之间具有明显的相关性,特别是690~830nm的相关系数大于0.8,对泥沙浓度较为敏感。2)基于最小二乘法,建立水体泥沙浓度和反射率之间的统

计回归模式,结果表明,利用715nm波长的光谱反射率与泥沙浓度的指数拟合回归方程对泥沙浓度估算的效果优于幂函数形式;用670nm、715nm和800nm波段建立的指数方程比810nm和860nm波段的指数方程的拟合程度高。参照常用卫星传感器的波段设置,建立了泥沙浓度和A VHRR、MODIS和TM对应波段反射率之间的统计回归模式。3)选择A VHRR、MODIS和TM数据作为主要数据源,对水体表层的泥沙浓度进行反演。根据不同时相遥感数据的结果,分析了长江口泥沙的分布受季节变化、潮流和径流影响的模式。特别是通过多年数据的分析发现,1998年、2004年和2006年分别为径流来水特丰、平水和特枯年,径流量变化对长江口泥沙分布格局有显著影响。【关键词】:遥感高光谱悬浮泥沙浓度长江口II类水体 【学位授予单位】:华东师范大学 【学位级别】:博士 【学位授予年份】:2007 【分类号】:P237;TV148.1 【目录】:摘要7-8ABSTRACT8-10附图10-12附表12-13目录13-15第一章绪论15-241.1选题背景和研究意义15-181.1.1选题背景15-181.1.2研究意义181.2国内外研究进展18-211.3研究思路和全文内容21-24第二章水色遥感的理论基础24-362.1水色遥感的原理

近地表气温遥感反演方法(定)

近地表气温遥感反演方法研究进展 摘要:气温是描述陆地环境条件的重要参数,也是气象观测资料中最基本观测项目之一。结合遥感的空间分辨率高,覆盖面广,资料同步性强的特点,运用遥感方法反演气温弥补了传统方法的缺点,气象卫星的发展,为其提供了技术平台支持。本文从近地表气温反演的各种不同的方法进行阐述,分别从半统计方法、统计方法、多因子分析方法和遗传算法方面进行叙述。 关键词:气温;遥感;反演方法这 1.引言 气温是描述陆地环境条件的重要参数,也是气象观测资料中最基本观测项目之一。由于近地球表面气温控制着大部分陆地表面过程(如光合作用、呼吸作用及陆地表面蒸散过程等),因此,气温是各种植物生理、水文、气象、环境等模式或模型中的一个非常重要的近地表气象参数输入因子[1,2]。高山、水体、植被以及土壤含水量等,以至于表现出很大的空间异质性。我们常常听说的气温,是有气象观测站在植有草皮的观测场所中离地面1.5米高的百叶箱中的温度表测得的。由于温度表保持了良好的通风性并避免了阳光直接照射,因而具有较好的代表性,这个温度基本上反映了观测地点(当地)的气温。但是随着数值预报的发展,常规的探测手段越来越不能满足现代业务预报的需要。特别是在海洋,沙漠,沙漠等的荒僻的地区,基本不可能设立气象站点,即使设立站点也十分稀疏,这就使得我们所获取的气温资料十分有限,要想研究特定位置的气温水平空间分布状况及其内部结构特征等都有一定的困难。同时在不同地形和不同景观条件下,一个气象站观测的数据能够代表的范围有很大差别,即使通过空间内插过程也不能够获得满意的气温空间分布,从影响模型模拟结果[3]。 而遥感具有覆盖面广,空间分辨率高,资料同步性强的特点,所以利用卫星遥感手段资料反演近地表的大气温度就弥补了传统手段的缺陷,不论在现实意义还是经济意义上,都是非常重要的。随着大气科学理论和遥感探测技术的迅速发展,在全球大气观测系统中,卫星探测技术将会成为中流砥柱。同时,从60年代有了气象卫星之后,给遥感反演温度提供了可靠的现实依据。 目前反演大气参数的方法基本可以分为三类:物理方法、半统计方法和统计方法。物理方法是从辐射传输方程出发,根据已知的一些大气知识对方程进行简化,从而达到求解的目的,至今对它们的物理机制认识得还很不清楚,所以极大地限制了该方法的应用与发展。半统计方法是采用物理方法与实测资料的结合,建立个大气参数间的关系,然后利用实测资料进行各参数的反演。目前在该领域采用比较多的是统计方法,它主要包括单因子线性回归分析方法、多元统计方法、Bowen 比分析方法、遗传算法和神经网络方法等,利用这些方法时需考虑多种影响因素,从而建立各因素之间的相互关系[4]。 本文具体从半统计方法和统计方法对气温反演进行研究,着重论述了统计方法反演近地表气温,考虑了热红外和微波两个波段对气温的反演。

2008年汶川大地震的时空破裂过程

中国科学D辑:地球科学 2008年 第38卷 第10期: 1186~1194 https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, 1186 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 2008年汶川大地震的时空破裂过程 张勇①②,冯万鹏②,许力生②*, 周成虎③,陈运泰①②? ①北京大学地球与空间科学学院, 北京 100871; ②中国地震局地球物理研究所, 北京100081; ③中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101 * 联系人, E-mail: xuls@https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, ? 责任作者, E-mail: chenyt@https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, 收稿日期: 2008-07-25; 接受日期: 2008-08-13 国家基础研究发展计划(编号: 2004CB418404-4, 2001CB711005)和国家自然科学基金(批准号: 40574025, 40474018)资助 摘要利用全球地震台网(GSN)记录的长周期数字地震资料反演了2008年5月12日四川汶川M S8.0地震的震源机制和动态破裂过程, 并在反演所得结果的基础上定量分析了汶川大地震同震位移场的特征, 探讨了汶川大地震近断层地震灾害的致灾机理. 反演中采用了单一机制的有限断层模型, 使用了从全球范围内挑选的、方位覆盖较均匀的21个长周期地震台垂直向记录的P波波形资料. 通过反演得出: 汶川大地震的发震断层走向为225°、倾角为39°、滑动角为120°, 是一次以逆冲为主、兼具小量右旋走滑分量的断层; 这次地震所释放的标量地震矩为9.4×1020 ~2.0×1021 Nm, 相当于矩震级M W7.9~8.1. 汶川大地震是在破裂长度超过300 km的发震断层上发生的、破裂持续时间长达90 s的一次复杂的震源破裂过程. 整个断层面上的平均滑动量约2.4 m, 但断层面上滑动量(位错)的分布很不均匀. 有4个滑动量集中且破裂贯穿到地表的区域, 其中最大的两个, 一个在汶川-映秀一带下方, 最大滑动量(也是本次地震的最大滑动量)所在处在震源(初始破裂点)附近, 达7.3 m; 另一个位于北川一带下方, 一直延伸到平武境内下方, 其最大滑动量所在处在北川地面上, 达5.6 m. 其余2个滑动量集中的区域规模较小, 一个在康定以北下方, 最大滑动量达 1.8 m; 另一个位于青川东北下方, 最大滑动量达0.7 m. 汶川地震整个断层面上的平均应力降约18 MPa, 最大应力降约53 MPa. 由反演得到的断层面上滑动量分布计算得出的汶川大地震震中区地表同震位移场表明, 汶川大地震地表同震位移场的分布特征与该地震烈度分布的特征非常一致, 表明了汶川大地震的大面积、大幅度、贯穿到地表的、以逆冲为主的断层错动是致使近断层地带严重地震灾害在震源方面的主要原因. 关键词 汶川大地震地震破裂过程同震位移 根据中国国家地震台网测定, 2008年5月12日14时28分4秒(北京时间), 在我国四川省汶川县境内的映秀镇附近(31.0°N, 103.4°E, 震源深度15 km)发生了面波震级M S8.0地震. 地震引发大规模的山体滑坡和泥石流, 造成了多处河流淤塞, 形成了3000个以上的堰塞湖(卫星影像图1(b)和(c)); 汶川大地震使位于龙门山断裂带附近的上百座城镇遭受严重破坏, 大量房屋损毁, 公路桥梁坍塌(卫星影像图1(d)和(e)), 造成了近9万人死亡或失踪. 汶川大地震震中位于青藏高原东缘的龙门山断裂带上. 龙门山断裂带是一条长约500 km、宽约30~50 km 沿NE-SW方向展布的巨大断裂带, 其断

波阻抗反演

波阻抗反演通常指利用叠后地震资料进行反演的一种技术,它将地震资料、测井数据、地质解释相结合,充分利用测井资料具有较高的垂向分辨率和地震剖面有较好的横向连续性的特点,将地震剖面“转换”成波阻抗剖面,不仅便于解释人员将地震资料与测井资料连接对比,而且能有效地对地层物性参数的变化进行研究,从而得到物性参数在空间的分布规律,指导油气的勘探开发,地震反演的方法主要有两种,一种是叠前反演,一种是叠后反演,叠前反演主要有旅行时反演和振幅反演,叠后反演主要分为振幅反演和波场反演。而我们这里所说到的波阻抗反演属叠后振幅反演,主要有递归反演、稀疏脉冲反演和基于模型的反演这三种方法。 二、波阻抗反演方法介绍 1、波阻抗反演的基本假设前提 1、波阻抗反演的基本假设前提 目前我们常用的波阻抗反演软件所用方法基本都是基于褶积模型的基础上建立的,因此要求资料都要满足褶积模型的假设前提,基本可概括为下面的四个方面: (1)、地震模型 假设地层是水平层状介质,地震波为平面波法向入射,其地震剖面为正入射剖面,并且假设地震道为地震子波与地层反射系数的褶积。 (2)、反射系数序列 在普通递归反演中,假设反射系数为完全随机的序列,而在稀疏脉冲反演中,假设反射系数为由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数的背景上构成的。 (3)、地震子波 假设反射系数剖面中的每一道都可以看作是地下反射率与一个零相位子波的褶积。实际情况下往往需要对地震剖面进行相位校正处理 (4)、噪音分量 通常假设波阻抗反演输入的地震数据其振幅信息反映了地下波阻抗变化情况,地震剖面没有多次波和绕射波的噪音分量。因此,在资料处理时可以考虑的处理流程是反褶积、噪音剔除,尤其是多次波,处理的最终目标是得到真振幅剖面。类似二维滤波和多道混波这样可以改变地震振幅和特征的处理模块应当避免使用。 有许多反演技术都存在两个问题:一是多解性,即存在多个反演结果与地震数据相吻合;另一个问题是地震数据的带限问题。 2、递归反演 基本原理:递归反演是基于反射系数的计算公式而得到的,当和地震子波褶积时,反射系数的带限非常严重,低频分量和高频分量都损失了。低频分量的损失是递归反演面临的最严重的问题,因此如何补充低频分量是个很重要的问题,通常可以得到低频分量的方法主要有两种:直接从测井资料中得到,或从速度分析如叠加速度等的分析中得到。

HJ_1A_B卫星CCD影像的武汉市东湖水色三要素遥感研究

第36卷第11期2011年11月武汉大学学报·信息科学版 Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol.36No.11 Nov.2011 收稿日期:2011-09- 15。项目来源:国家973计划资助项目(2011CB707106);国家自然科学基金资助项目(40906092,41071261,40676094) ;国家自然基金委创新研究群体科学基金资助项目(41021061);湖北省自然科学基金资助项目(2009CDB107);武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室专项科研经费资助项目;南昌大学“鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室”开放课题资助项目(Z03975);武汉大学博士生自主科研课题资助项目;985国家重点实验室仪器设备专项经费资助项目。 文章编号:1671-8860(2011)11-1280-04文献标志码:A HJ- 1A/B卫星CCD影像的武汉市东湖水色三要素遥感研究 陈莉琼1 田礼乔1 邱 凤1 陈晓玲1, 2,3 (1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079 )(2 江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,南昌市紫阳大道99号,330022)(3 南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,南昌市南京东路235号,330031 )摘 要:以武汉市东湖为研究区域,利用同步的MODIS-Terra气溶胶光学厚度数据为输入参数,采用FLAASH模型对2010年3月11日HJ-1A/B卫星CCD影像进行大气校正处理,并利用多年实测数据建立叶绿素a浓度、悬浮泥沙浓度、黄色物质吸收系数三要素神经网络反演模型,对水色三要素进行反演。通过对反演结果与实测数据的对比分析可知,悬浮泥沙浓度、黄色物质吸收系数和叶绿素a浓度的平均相对误差分别为28.052%、17.628%和35.621%,表明HJ-1A/B卫星CCD传感器基本能满足II类水体水色要素的遥感监测需求。 关键词:HJ-1A/B卫星CCD传感器;叶绿素a;悬浮泥沙;黄色物质中图法分类号:P237.9 目前, 卫星遥感常用的水色传感器如MODIS等,虽然时间分辨率较高,但因为空间分辨率较低,1km的空间分辨率难以满足中小型内陆湖泊水体水环境的监测需求;常用的陆地应用传感器如Landsat TM/ETM+等,其空间分辨率虽然达到30m,能对中小型内陆湖泊进行监测,但由于时间分辨率为16d,也难以满足高动态水体长时间序列的遥感动态监测需求。2008年9月6日,我国自主知识产权的HJ- 1A/B卫星发射升空。目前,HJ-1A/B卫星CCD传感器在内陆湖泊水色要素方面的研究尚不多见,而与之类似的传感器在II类水体的研究也多见于在悬浮泥沙浓度 反演方面的探索[ 1- 3]。本文以武汉市东湖为研究区域,采用5次现场实测光谱与实验室分析所得的叶绿素a浓度、悬浮泥沙浓度、黄色物质(colored dissolved or-g anic matter,CDOM)吸收系数建立和验证神经网络反演模型,然后应用于2010年3月11日 HJ- 1A/B卫星CCD影像,获取武汉市东湖水色三要素反演结果的空间分布,以期对HJ-1A/B卫星CCD影像在内陆湖泊水环境遥感监测方面的能力进行评价。 1 研究区域和数据 武汉市东湖位于武昌区东北部,水域面积为 27.9km2 ,平均水深约2.21m, 最深处达6m,湖中120多个岛渚星罗棋布,112km湖岸线曲折,环湖34座山峰绵延起伏,是全国最大的城中湖泊。目前,最大的湖区是郭郑湖,面积12.34 km 2,是富营养化比较严重的湖区[4] 。笔者分别于2007年9月27日、2008年10 月16日、24日、2009年1月14日、2010年3月11日对武汉市东湖进行了5次观测,共获取了36 个站位的实测光谱数据和叶绿素a、悬浮泥沙浓度、黄色物质吸收系数等。

反演方法综述

几种常用的反演方法综述 一、稀疏脉冲反演(C onstrained Sparse Spike Inversion) 1、原理: ①首先假设地下地层的波阻抗模型所对应的反射系数序列模型是稀疏的,即由起主导作用的强反射系数序列和具有高斯背景的弱反射系数序列叠加而成。 ②将地震记录与子波进行稀疏脉冲反褶积得到地层反射系数,一般是使用最大似然反褶积求得一具有稀疏特性的反射系数序列Ri。 根据①的假设可以导出最小目标函数: R(K)为第一个采样点的反射系数,M 为反射层数, N为噪音变量的平方根,L 为采样 总数,? 根据目标函数,对每一道,从上到下推测反射系数的位置点,判断反射系数的幅值大小。如此反复迭代修改每个反射系数的位置和幅度,使最后的修改误差最小符合似然比值的判别标准即可,这样就完成了一道的反褶积,得到该道的反射系数的分布。 ③通过最大似然反演导出波阻抗Zi 反演公式为Zi=Zi-1*[(Ri+1)/Ri]. 具体的计算方法是稀疏脉冲序列每次建立的反射系数为一个脉冲,然后在地震资料中提取子波与初始反射系数进行褶积,得到一个初始合成地震记录,并用此合成地震记录与实际地震纪录作对比得到他们之间的残差,利用这个残差的大小来修改反射序列中脉冲的个数再次进行褶积运算,得到新的合成地震记录,再与实际地震资料对比,就这样循环迭代,直到残差达到最小,最后得到一个与实际地震资料达到最佳逼近的合成地震记录,获得宽频带的反射系数。

图1 稀疏脉冲反演每次建立反射序列为一个脉冲,增加脉冲进行循环迭代约束稀疏脉冲反演采用的是一个快速约束趋势的反演算法,约束条件主要是波阻抗趋势和地质控制,而波阻抗趋势又是由解释层位和断层来控制的,从而可以把地质模式融入进去得到一个宽带的结果,恢复地质信息中缺少的低频和高频成分。 约束稀疏脉冲反演的最小误差函数是: 第二项为原始地震道与合成地震道的均方差的总和; 第三项为趋势协调的补偿 i 是地震道样点号;di是原始地震道;Si是合成地震记录;ri 为地震道采样 点的反射系数;ti是波阻抗趋势;Zi是地震道采样点的波阻抗值,介于井约束的 最大和最小波阻抗之间;ɑ是趋势最小匹配加权因子,一般情况下ɑ=1;p、q是L 模 因子,一般情况下p =1,q=2是调节或平衡因子,与信噪比大小有关。 根据目标函数,我们可以看出:在约束稀疏脉冲反演中,反射系数的稀疏、原始地震道 与合成记录的残差最小这两项是相互矛盾的。?值的大小反映了合成地震道与实际地震道匹 配程度的好坏。若?值太大,着重强调残差最小,即过于追求合成地震记录与原始地震记 录的吻合程度,导致会把一些噪音当作有效信息出现在反演剖面中,同时,由于反射系数的

南海水色遥感的主因子分析

南海水色遥感的主因子分析* 曹文熙 钟其英 杨跃忠 (中国科学院南海海洋研究所 广州 510301) 摘 要 分析了叶绿素、黄色物质和无机悬浮颗粒等要素对海水光谱反射率的贡献,并由这些要素的光学特性正演光谱反射率,与实测结果符合较好。在此基础上,利用主成分分析方法,通过对光谱反射率数据的特征向量变换和主因子回归,建立了反演南海海水叶绿素和溶解有机碳的遥感算法。与实测结果的比较表明,叶绿素和溶解有机碳的相对误差分别达17 5%和37 4%。关键词 水色,遥感算法,主因子分析,南海 1 引 言 设R 是由n 个光谱通道测得的海水光谱反射率,它是海水中叶绿素、无机悬浮颗粒、黄色物质等水色要素的函数,可表示为: R =f (c i ) (1) 其中c i (i =1,2,3)分别为叶绿素、无机悬浮颗粒和黄色物质的浓度;f (c i )是与海水光学特性有关的函数。通常采用最小二乘法由(1)式反演水色要素含量,2个波段组合的生物-光学算法基本形式为 c i = A r B xy (2) 其中r xy 为x 波段和y 波段光谱反射率的某种组合 (如比值、和、差等);A ,B 是由具体海区生物-光学特性决定的回归参数。 CZC S (海岸带水色扫描仪)遥感数据的应用经验表明,2个波段算法存在较大的局限性。这主要是由于在海水中,各种物质成分的光谱信息叠加在一起,除浮游植物外,无机悬浮颗粒及黄色物质对离水辐射的作用同样重要。随着新一代水色遥感器如Sea WiFS 及中分辨率成像光谱仪(MODIS )光谱通道的增加,研究新一代的生物-光学算法,充分利用各光谱通道的有效信息,便有了十分现实的意义[1]。 利用主因子分析方法,探讨由高光谱信息反演水色要素含量的算法模式。 2 海水反射率光谱特征 2 1 理论分析 海水反射率定义为水中上行辐照度E u ( )与下 行辐照度E d ( )的比,即R ( )=E u ( )/E d ( )。对于给定的波长 ,海水反射率R ( )是水体吸收系数a( )和后向散射系数b b ( )的函数,其函数形式可由辐射传输理论确定。在考虑水平均匀海水的情况下,式(1)可近似地表示为[2] : R ( )=0.33 b b ( ) a( )(3) 海水光学参数a( )及b b ( )取各种物质贡献 的总和: a( )=a w ( )+c a c ( )+X a x ( )+ Y a y ( ) (4)b b ( )=b b w b w ( )+b bc b c ( )+b b x b x ( ) (5) 式中c 是以叶绿素为表征的浮游植物浓度(mg m -3),X 是悬浮颗粒浓度,以其相应的散射系数表示(m -1),Y 是黄色物质浓度,以其相应的吸收系数表示(m -1 );a w 为纯水的吸收系数(m -1 ),a c 为浮 游植物的比吸收系数(m -1 (mg m -3)-1 ),a x 为悬浮颗粒的比吸收系数(无量纲),a y 为黄色物质的比吸收系数(无量纲);b w 为海水的体散射系数(m -1),b c 为浮游植物的体散射系数(m -1),b x 为悬浮颗粒的体散射系数(m -1 );b bc ,b b w 及b x 分别为浮游植物、海水和悬浮颗粒的后向散射与总散射之比。图1为各种水色要素的吸收系数[3]。 2 2 海上试验 1993年12月和1994年9月,对南海南部海区进行了2个航次的海上生物-光学试验,试验海区为 *国家自然科学基金的资助(批准号:49406066),黄良民研究员测量分析了叶绿素浓度,在此致谢。 收稿日期:1998-04-17;收到修改稿日期:1998-12-04 第3卷第2期遥 感 学 报 Vol.3,No.21999年5月 JOURNAL OF RE MOTE SENSI NG May,1999

中国海洋大学 卫星海洋学 课程大纲(理论课程)

附件2: 中国海洋大学卫星海洋学课程大纲(理论课程) 英文名称: Satellite Oceanography 【开课单位】海洋环境学院海洋系【课程模块】专业知识 【课程编号】【课程类别】必修 【学时数】48 (理论实践)【学分数】 3 备注:课程模块为公共基础、通识教育、学科基础、专业知识或工作技能;课程类别为必修或选修。 一、课程描述 本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。 (一)教学对象 海洋科学专业本科生(必修),地学领域其他专业(可选修)。 (二)教学目标及修读要求 1、教学目标(课程结束后学生在知识、技能和态度三个层面达到的目标) 知识方面:使学生理解遥感原理及其卫星在海洋学观测中的应用,并且学会获取和实际使用卫星资料;了解国内外卫星遥感基本信息;掌握电磁波辐射与传播的基本理论;理解大气和海水的吸收和散射机理;理解可见光水色扫描仪、热红外与微波辐射计等仪器原理;掌握叶绿素、海面温度、盐度等物理要素的基本遥感机理。 技能方面:学会获取和读取卫星遥感资料、实际使用卫星遥感数据绘图和做简单的统计分析,并且学会撰写科学研究的技术报告。 态度:培养学生理论联系实际的科学研究态度 2、修读要求(简要说明课程的性质,与其他专业课程群的关系,学生应具备的基本专业素质和技能等) 《卫星海洋学》是海洋科学专业的专业必修课,属于理论课。该门课程是海洋科学专业7门核心课程之一,属于大学物理(光学、电磁学)在海洋学领域的延伸课程,可培养学生在海洋学领域的科研能力。与其他专业课程之间没有隶属关系,但是与《物理海洋学》联系比较密切。《物理海洋学》为海洋学研究提供理论基础,《卫星海洋学》为海洋学研究提供观测数据和方法。选课前学生应具备良好的数学物理基础,以及计算机使用、绘图和统计分析的技能。

反演常用方法

稀疏脉冲法 包括最大似然反褶积、L1范数反褶积、最小熵反褶积、最大熵反褶积、同态反褶积等,稀疏脉冲反演是基于脉冲反褶积基础上的递推反演方法,其基本假设是地层的强反射系数是稀疏分布的。从地震道中根据稀疏的原则提取反射系数,与子波褶积后生成合成地震记录;利用合成地震记录与原始地震道残差的大小修改参与褶积的反射系数个数,再作合成地震记录;如此迭代,最终得到一个能最佳逼近原始地震道的反射系数序列。该方法适用于井数较少的地区,其主要优点是能够获得宽频带的反射系数,较好地解决地震反演的多解性问题,从而使反演结果更趋于真实。 约束稀疏脉冲反演采用一个快速的趋势约束脉冲反演算法,用解释层位和井约束控制波阻抗的趋势和幅值范围,脉冲算法产生了宽带结果,恢复了缺失的低频和高频成分;同时,再加入根据井的波阻抗的趋势约束。约束稀疏脉冲反演最小误差函数是J=∑(ri)p+λq∑(di-si)q++α2∑(ti-Zi)2(1) 式中:ri为样点的反射系数;zi为样点的波阻抗;di是原始地震道;si 是合成地震道;Zi介于井约束的最大和最小波阻抗之间;ti是用户提供的波阻抗趋势;α为趋势最小匹配加权因子;p,q为L模因子;i是地震道样点序号;λ为数据不匹配加权因子。 如果从最大似然反褶积中求反射系数r(t),则在上述过程中为了得到可靠的反射系数估计值,可以单独输入波阻抗信息作为约束条件,从而求得最合理的波阻抗模型 Z(t)=Z(t-1)(1+r(t))/(1-r(t))(2) 稀疏脉冲法假设反射系数是稀疏的、离散的,利用测井资料可以得到井旁道的准确反射系数,通过上述反褶积方法,在测井资料、地质模型的约束下,逐道递推子波、反射系数,从而反演出波阻抗、速度等数据。 常规递推法与稀疏脉冲反演法主要是利用反褶积方法来恢复反射系数序列,由经过标定的反射系数序列递推出相对波阻抗,然后加上从声波测井和地质模型中得到的低频分量,最终得到反演波阻抗。这两类方法的主要缺陷是选择可靠低频信息较为困难,由反射系数递推波阻抗过程中误差积累快,当反射系数存在较大误差时,递推出来的波阻抗剖面会面貌全非。 此外,经过反褶积处理的结果,并不代表真正的反射系数序列,

2013年4月20日四川雅安芦山地震破坏过程推演(中科院)

2013年4月20日四川雅安芦山6.7级地震震源破裂过程2013年4月20日四川雅安芦山6.7级地震 震源破裂过程反演初步结果 Preliminary result for Rupture Process of Apr. 20, 2013, Mw6.7 Earthquake, Lushan, Yaan, China 王卫民1 郝金来2 姚振兴2 1中国科学院青藏高原研究所,北京,100085 2中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100029 地震发生后,从IRIS数据中心下载了地震数据资料用于研究地震震源机制和震源破裂过程。选取其中信噪比较高并且沿方位角分布比较均匀的31个远场P波波形(震中距位于范围之内)数据进行点源模型的震源机制解反演;根据反演结果再利用31个远场P波波形并增加14个SH波波形资料用于震源过程反演。初始破裂点取USGS给出的震中位置。 计算得到的地震矩为1.54×10**19Nm,Mw=6.7。最大滑动159cm。 结果表明:雅安芦山地震为震级Mw6.7,震源深度10.2km的逆冲断层,破裂在断层面上的分布比较集中,震中区的地震烈度(中国地震烈度表,2008)约为9度。主震和余震分布于龙门山断层带西南端的彭县—灌县断裂带上,位于2008年5月12日汶川地震后的库伦应力增加区域内(单斌等,中国科学D,2009年39卷5期),且两者震源性质相近均为逆冲断裂为主,表明该地震与汶川地震有密切关系,可视为汶川地震的强余震。

图 1 雅安芦山Mw6.7级地震震源机制解 采用下半球投影,同时给出了点源模型的P波垂向位移理论图(红线)与资料(黑线)的拟合情况。图形下方给出了两组节面解(左下,λ,δ,θ,h分别表示错动倾伏角、断层倾角、断层走向、震源深度)和点源模型的震源时间函数(右下)。 Figure 1 Focal mechanism of the Mw6.7 earthquake, Lushan, Yaan, China. Lower-hemisphere projection is used here. The observed P wave records (black line) and the synthetic seismogram (red line) based on the simple point model are compared. The parameters of two possible fault planes are listed also, with l, d, q ,h indicating the rake angle, dip angle, strike direction and source depth respectively. The obtained source time function are plotted.

基于半分析算法的香港邻近海域叶绿素a浓度反演

J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(2): 199-206 https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html,. E-mail: jlakes@https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html, ?2009 by Journal of Lake Sciences 基于半分析算法的香港邻近海域叶绿素a浓度反演* 席红艳1, 张渊智1**, 丘仲锋2, 何宜军2, 简伟军3 (1: 香港中文大学太空与地球信息科学研究所, 香港) (2: 中国科学院海洋研究所, 青岛 266071) (3: 深港产学研基地海岸与大气重点实验室, 深圳 518057) 摘要: 为进一步了解香港近海水体特性及监测其水质状况, 根据2001年3-5月在香港临近海域调查取得的实测资料, 对该海域水体光谱进行解析, 开发该海域叶绿素a浓度与色素吸收系数a ph(675)的经验模型, 具有较高相关性; 用剖面数据外推及水体光谱模拟方法完成对水下表面遥感反射率光谱的推导; 进而建立反演低浓度区叶绿素a浓度的半分析算法, 反演结果与实测值比较平均相对误差为45%, 均方根差0.933, 相关系数0.78, 误差主要来源于外推演算及散射模型. 结果表明该算法在低悬浮物低叶绿素浓度区域有一定适用性. 关键词:香港近海; 半分析算法; 叶绿素a A semi-analytical algorithm to retrieve chlorophyll-a concentrations in the coastal region of Hong Kong and its vicinity XI Hongyan1, ZHANG Yuanzhi1, QIU Zhongfeng2, HE Yijun2 & JIAN Weijun3 (1: Institute of Space and Earth Information Science, the Chinese University of Hong Kong, Shatin, N.T., Hong Kong, P.R.China) (2: Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, P.R.China) (3: PKU-HKUST Shenzhen-Hongkong Institution, Key Laboratory for Coastal and Atmosphere Research, Shenzhen 518057, P.R. China) Abstract:Based on the in-situ data collected around Hong Kong sea area and its vicinity from March to May in 2001, spectral characteristics of water color components are analyzed. For establishing retrieval algorithm, the empirical mode between chlorophyll-a concentrations (Chl.a) and phytoplankton pigment absorption coefficients a ph(675) is developed with a significant correlation. Relationship between total suspended matter concentrations (TSM) and de-pigment absorption coefficients a d(440) is calculated. Underwater data which contain apparent optical property spectra are used to extrapolate water remote sensing reflectance (r rs). A semi-analytical algorithm is developed to retrieve Chl.a which is compared with in-situ measurements lastly. The mean relative error is 45%, the correlation coefficient is 0.78, and the root mean standard error is 0.933. Results show that the algorithm is suitable for the study area with low concentrations of TSM and chlorophyll-a. Keywords:Coastal region of Hong Kong; semi-analytical algorithm; chlorophyll-a 香港海域属于典型的二类水体, 海岸带水大量用于娱乐、水产养殖、工业用冷却水源、废水排放以及航运等, 水域东部是半封闭海湾式, 叶绿素a浓度较高, 新界西北部的吐露港、赤门海峡及九龙维多利亚港等水域, 由于是天然半封闭的海湾, 其空气和水体的流动受到周围地形的限制, 污染物一旦进入即很难排出, 造成水质恶化, 水体呈高度富营养状态. 西部水域则属于珠江河口, 由于珠江口沿岸经济发展迅速, 上游及沿岸的工业区和居民生活污水均对海域水质造成了极大的影响. 因此, 对香港海域水色水质 *国家自然科学基金(40801137)和湖泊与环境国家重点实验室开放基金项目联合资助. 2008-10-28收稿; 2008-12-04收修改稿. 席红艳, 女, 1983年生, 博士, E-mail: hongyanxi@https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html,.hk. **通讯作者; E-mail: yuanzhizhang@https://www.360docs.net/doc/ed13707549.html,.hk.

相关文档
最新文档