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2014年第39卷第10期

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创刊于1957年月刊

ISSN 1671-8860

CN 42-1676/TN

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胡羽丰

2022年汤加火山喷发的综合遥感快速解译分析

2022年1月14日―15日南太平洋汤加Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH)海底火山发生剧烈喷发并造成海啸，引起了国际广泛关注。对此次“千年一遇”的汤加HTHH火山喷发事件进行应急响应，首先综合利用国内外多时相卫星光学影像、雷达影像、全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）监测站等数据进行快速解译，分析此次火山喷发过程及影响，评估汤加部分地区的受灾情况；然后提出多源数据获取-地貌演化监测-地表形变监测-环境响应探测-灾害损毁评估-灾后恢复决策一整套综合遥感技术框架。结果显示，汤加HTHH海底火山自2020-06以来在卫星视线方向出现明显的地表形变，累积最大下沉达到6.0 cm，并且该火山在2021-12-22左右已出现喷发迹象；火山喷发过程中当地磁场和电离层出现明显异常变化，汤加地表GNSS监测站发生显著位移，其中地表抬升量达50.2 cm；火山喷发的火山灰覆盖了汤加大部分地区，但汤加首都北部沿海区域无明显海岸线冲断迹象，主要建筑和道路保持完整。研究展示了如何利用综合遥感技术对海底火山喷发进行快速解译分析，实现HTHH火山地形变化跟踪和灾害评估。该综合遥感技术框架将有助于灾后快速恢复和重建，也为后续灾害的防治提供支撑。

李振洪

InSAR数据约束下的2016年和2022年青海门源地震震源参数及其滑动分布

中国青海省门源县于2016年和2022年分别发生了Mw 5.9级和Mw 6.7级地震，相距不足40 km。利用欧洲空间局Sentinel-1A升降轨雷达影像，采用合成孔径雷达干涉技术（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）分别获取两个门源地震的同震地表形变场，进而利用弹性半空间的位错模型确定上述事件的震源参数，基于分布式滑动模型反演确定两次地震断层面上的滑动分布，并探讨 2016年门源地震对 2022年门源地震的发震影响及触发机制。结果表明，2016年门源地震为逆冲型地震，并未破裂到地表，升、降轨同震形变场沿视线向的最大形变量分别为6.7 cm和7.0 cm，断层的最大滑动量为0.53 m，主要集中在地下4~12 km区域滑动。2022年门源地震的同震形变场沿NWW-SEE向破裂，降轨影像最大视线向地表形变量为78 cm，本次门源地震发震断层的最大滑动值达到3.5 m，处于地下4 km左右，断层滑动分布模型揭示本次地震为左旋走滑型地震；结合冷龙岭断裂的运动性质和几何特征，可初步判定发震断层主要为冷龙岭断裂的西段、且破裂到了其西北端西侧的托莱山断裂。静态库仑应力触发关系显示，2016年门源地震对2022年门源地震的发生有一定的促进作用。

戴可人

川藏铁路沿线Sentinel-1影像几何畸变与升降轨适宜性定量分析

川藏铁路作为中国意义非凡的重大工程，也是世界铁路史上地形最复杂、地质安全问题最严峻的铁路。合成孔径雷达干涉测量技术（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）凭借其广覆盖、高精度、高效率等特点已成为地质灾害隐患早期识别与监测的重要手段，但是其在川藏线地形起伏剧烈的高山峡谷区域会面临较为严重的几何畸变问题。以覆盖面最广、获取时间最密的全球完全开放获取的哨兵1号卫星（Sentinel-1）数据为例，将川藏铁路沿线作为研究区域开展卫星雷达影像几何畸变与适宜性分析。综合考虑合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）成像几何、Sentinel-1影像斜距向入射角差异及被动几何畸变3个方面，提出了一套基于局部入射角的Sentinel-1影像几何畸变区域精准定量识别方法，并对川藏线全线几何畸变进行了定量计算与升降轨适宜性分析。结果显示：川藏线所在极陡高山峡谷区单轨道几何畸变区域达到31%~35%，升降轨联合观测可以有效将几何畸变区域减小至1.5%，同时约有35%区域适宜升降轨同时观测进行联合分析。

眭海刚

多模态序列遥感影像的洪涝灾害应急信息快速提取

遥感对地观测技术具有响应快、观测范围大、表达地表信息客观等特点，是监测洪涝灾害的有效手段之一。洪涝灾害发生时常常伴随云雨天气，灾害前后获取的时间序列数据来源多样，利用多模态多时相遥感影像对洪涝灾害进行一体化监测是大势所趋。然而，不同传感器类型的数据处理平台不同、处理流程不一，多源数据协同处理链路长、智能化水平低导致时效性难以满足应急响应的需求。提出了一种多模态序列遥感影像一体化配准与洪涝灾害自动变化监测方法，利用深度特征和语义信息实现灾前光学影像和灾后合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）影像的自动、高精度配准，基于先验基础地理信息和时间序列遥感影像实现洪水变化监测和灾损信息提取。所提方法在2020年7月中国安徽洪涝灾害和2021年7月中国河南洪涝灾害监测中得到了有效验证，能够实现小时级的灾害应急信息提取。

朱庆

环境因子空间特征约束的区域滑坡敏感性模糊逻辑分析方法

中国西部山区灾难性滑坡事件频繁发生，滑坡敏感性分析已成为灾前科学预警和主动防范的必要手段。传统滑坡敏感性分析方法中单一知识驱动模型对滑坡灾害环境因子定权主观性强，数据驱动模型过分依赖样本数据的质量及数量。针对上述问题，提出了一种环境因子空间关联特征与启发式模糊逻辑模型耦合的区域滑坡敏感性分析方法，通过灾害环境因子滑坡频率比与信息熵权等空间统计指标，显式描述滑坡灾害环境因子的贡献度与空间分布特征，以此约束多因子耦合的区域滑坡敏感性计算。选择中国重庆市奉节县内的灾害多发地带进行验证评估，实验结果表明，所提方法优于单一的信息量模型、信息量-逻辑回归模型方法。

唐新明

高分七号卫星立体影像与激光测高数据联合区域网平差

提高稀少甚至无地面控制点的区域网平差精度，是实现境外和外业测控困难区域高精度测图的核心问题之一，也是主要的技术难点。为了充分利用高分七号激光测高数据与立体影像同步获取、相对精度较高、高程精度极高的特点，充分发挥足印影像作用，提出了一种激光测高数据辅助的高分七号卫星立体影像区域网平差方法。通过足印影像实现了激光高程控制点在立体影像上的自动量测，利用其极高的高程精度对区域网立体影像进行高程控制，经过联合区域网平差实现区域网影像高程精度提升。通过覆盖不同地形类型的山东测区激光测高数据与立体影像联合平差实验表明，仅使用激光测高数据作为高程控制，实验区高程中误差可由原始7.97 m提高到0.79 m，高程最大误差优于1.5 m，高程精度改善明显。

朱建军

测绘大数据时代数据处理理论面临的挑战与发展

随着信息技术的发展、测绘大数据和人工智能的兴起，数据缺乏不再是一个问题。可是，现有的测绘数据处理技术一直追求数据的准确性(微观)，而大数据研究则恰恰允许数据的混杂性、不确定性(宏观)。因此，尽管传统测绘数据处理理论在微观数据处理方面积累了大量的技术优势，而大数据的规模性和复杂性使得传统的计算模型和分析算法无法有效地支撑大数据的高效分析处理。作为开启智能时代“大门钥匙”的数据处理理论与方法，如何适应新技术的挑战与机遇是值得深入思考的问题。在大数据驱动下，大规模的数据挖掘、机器学习和深度学习等新思想和新方法正在蓬勃发展，极大地促进了场景内外多源异质大数据的融合，从而有效地从多种传感器数据中提取地表特征信息，不断提升测绘信息获取和分析能力。因此，测绘数据处理理论也需要同步跟进，现有的数据处理方法也需要进行智能化。结合智能测绘的前沿热点、发展趋势和存在的挑战，探索数据处理理论扩展的方向，一是希望能够推动测绘数据处理理论的进一步发展，二是希望为有兴趣研究测绘大数据领域的研究生提供学习参考。

许强

延安新区地面沉降时空演化特征时序InSAR监测与分析

延安新区以其规模巨大的平山造城工程而备受关注，其快速的工程建设及复杂的地质条件导致了广泛的地面沉降。利用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar，SBAS-InSAR)技术对2016-05—2019-10期间获取的升轨Sentinel-1A数据进行处理，分析了延安新区工后地面沉降时空演化特征，探讨了其沉降机理及演化趋势。结果表明，新区的地面沉降区随造地工程由城区向林区发展，其面积随时间总体呈衰减趋势；地面沉降的时间演化经历快速、减缓、平稳3个过程，填方体厚度越大，其累计沉降量越大，沉降稳定所需时间越长。地面沉降主要为填方体自身的固结压缩变形，可分为瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降3个阶段，依据不同阶段的特征并结合时序形变，可以对新区的地面沉降过程及其发展趋势进行分析。研究结果可为新区进一步开展沉降监测预警、城市规划建设及灾害防控提供科学的参考依据。

赵庆志

融合ECMWF格网数据的水汽层析精化方法

全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)层析技术是获取对流层三维水汽信息的重要途径之一。然而，传统水汽层析方法在构建层析模型时缺少足够的初始先验信息，导致层析模型设计矩阵结构不稳定，层析解算结果精度较差。针对上述情况，提出了一种融合欧洲中尺度天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasting, ECMWF)格网数据精化层析模型反演水汽的方法。该方法通过ECMWF ERA-Interim再分析资料数据集提供的格网数据计算得到层析区域各网格内的水汽密度初值，将其作为先验初始信息附加到传统层析模型中对模型精化。在层析模型解算时，顾及层析模型先验信息权比对层析结果的影响。为了验证提出方法的有效性，以中国香港卫星定位参考站网(satellite positioning reference station network, SatRef)实测GNSS和气象数据为例进行实验，并以实验区域的无线电探空数据为基准验证该方法的可行性及精度。实验结果表明，提出的方法能够明显提高层析结果的精度，反演水汽的均方根误差(root mean squared error, RMSE)由原来的1.82 g/m³减小到了1.07 g/m³，改善率为41.2%。此外，所提方法在平均绝对偏差(mean absolute error, MAE)、偏差(Bias)和标准差(standard deviation，STD)等方面也均优于传统层析方法。

李清泉

利用管道胶囊进行排水管网协同检测的新方法

排水管网是城市基础设施的重要组成部分，对排水管网进行周期性的全面检测是快速发现管道病害、及时进行维修整改和提高管道建设质量的关键。管道胶囊是一种新型管道检测设备，可以在管道内部随流体运动时拍摄管道内壁图像，智能高效地检测出管道病害。该方法弥补了传统方法检测效率低、作业成本高等不足。在大范围管网检测工作中，多名工作人员可以相互配合，同时，操作多胶囊进行协同检测。因此，设计胶囊的投放、打捞位置，以及规划工作人员运动路径对于提高检测效率至关重要。提出了一种基于管道胶囊的排水管网协同检测方法，以最短工作时间、最短运动距离、最大检测范围、最大检测度为目标，利用模拟退火算法求解出最优协同检测方案。实验结果显示，基于管道胶囊的排水管网协同检测方法能够在实际检测作业中高效地完成管网检测任务，准确地识别管道病害区域。