[發明專利]一種基于月均值背景場提取地震微波輻射異常的方法

有效

• 申請號: 202111327328.0
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN113762275B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 齊源;吳立新
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06V10/20
• 分類號: G06V10/20;G06V10/46
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎;張文君

本發明公開了一種基于月均值背景場提取地震微波輻射異常的方法，包括如下步驟：根據地震案例發生的時間和位置確定衛星微波輻射遙感影像數據、研究時間范圍和研究區域空間范圍；對所選衛星微波輻射遙感影像數據進行數據預處理；構建研究區域動態的月均值背景場；計算出研究區域內的地震微波輻射異常結果。本發明通過數據預處理對微波輻射觀測值中的云像素進行處理，得到純凈不含云的微波輻射數據，能夠提高計算結果的可靠性；本發明利用不同年份相同日期范圍的衛星微波輻射遙感影像數據構建研究區穩定的動態的而非均一不變的月均值背景場，進而按照實際地震發生的時間和位置提取微波輻射異常值，提升提取結果的合理性與精確度。

技術領域

本發明屬于微波遙感技術領域，具體涉及一種基于月均值背景場提取地震微波輻射異常的方法。

背景技術

衛星微波輻射計接收的來自地球表面的微波輻射強度取決于地表溫度和發射率，而地表微波發射率主要取決于其介電常數和粗糙度。地表的上行微波輻射受到諸多因素影響，尤其是地形、植被、地表含水量以及云層等，此外，地質災害（如地震、火山活動）的存在也會引起地表微波輻射的變化。地表的地形、植被和地表含水量在短時間內具有一定穩定性，而云層則存在較大的不確定性，這會導致衛星觀測某一區域的有效面積也存在一定的不確定性。實驗結果表明，利用28天左右的同一區域微波輻射觀測值的均值，可以在去除觀測值中的云信息的同時，較好的反映該區域穩定的微波輻射信息，進而可獲取目標區域地表微波輻射月均值背景場，有助于研究地表的特定區域在長時間周期內的穩定變化趨勢和特征。

在地震熱異常研究中，通常將地震發生前后一段時間研究區的觀測值偏離其穩定背景的值視作潛在的異常信息。而現有技術中，通常將不同年份相同日期的微波輻射觀測值作算術均值處理或按照距離發震年份的遠近進行加權均值處理，將所得結果視為背景場用于提取地震微波輻射異常。一方面，同一衛星傳感器的運行周期往往只有幾年，相同日期不同年份的觀測值的數量有限，這大大降低了均值處理后所得結果的代表性和穩健性；另一方面，從原理上講，地表的上行微波信號雖然能夠穿透云層，但并不代表衛星微波輻射計所接收到的信號全部來自于地面，而應該是來自于地表與大氣傳輸路徑中各種輻射源的共同貢獻，因此為保證研究區觀測值的純凈性，作為微波輻射傳輸路徑中最主要的影響因素，云層的剔除是十分有必要的。然而，現階段的技術和方法還未曾針對微波輻射觀測值中的云像素進行處理，因此無法獲取可靠的、準確的地震微波輻射異常信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于月均值背景場提取地震微波輻射異常的方法，利用多時相衛星微波輻射遙感影像數據和云層數據自動生成目標區域動態的地表微波輻射月均值背景場，并基于此動態背景場提取和研究地震活動相關的熱輻射異常信息。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于月均值背景場提取地震微波輻射異常的方法，包括如下步驟：

S1、根據所選地震案例發生的時間和位置，選取該地震案例區域內的衛星微波輻射遙感影像數據，并確定研究時間范圍和研究區域空間范圍；

S2、對所選衛星微波輻射遙感影像數據進行數據預處理，所述數據預處理包括對所選衛星微波輻射遙感影像數據進行裁剪、分辨率統一以及云像素剔除；

S3、利用預處理后的衛星微波輻射遙感影像數據構建研究區域動態的月均值背景場；

S4、根據構建的動態月均值背景場計算出研究區域內的地震微波輻射異常結果。

進一步的，所述地震案例發生的年份為Y、日期為T，所選衛星微波輻射遙感影像數據的起始年份比所選地震案例發生的年份Y早至少3年，所述研究時間范圍是所選地震案例發生的日期T的前60日至后30日的時間區間。

進一步的，在所述步驟S1中，確定研究區域空間范圍的具體方法為：

S1.1、根據所選地震案例的矩震級確定所述研究區域空間范圍的半徑，表達式如下：

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