摘要:依托表格先验数据拟合网络(TabPFN)模型,以高程、坡度、坡向、地形湿度指数、河流强度指数、曲率、岩性、归一化植被指数(NDVI)、道路距离、库水距离、断层、地表形变速率、土壤类型及土地利用类型这14个因子为依据,对长江三峡库区巴东至秭归段的滑坡易发性开展评价。结果显示,TabPFN模型在测试集上的受试者工作特征(ROC)曲线下的面积(AUC)值达0.889,且准确率、精确率、召回率与F1分数均突破0.80,展现出优异的预测性能。沙普利值可加解释(SHAP)分析进一步揭示,岩性与高程是滑坡发生的关键影响因子,地形湿度指数、植被指数及土壤类型等因子也对滑坡易发性有显著贡献。从空间分布维度来看,滑坡高风险区主要集聚于库区主航道及次级河道周边,且与断层发育区、地表形变异常区呈现高度重合态势。
摘要:2023年12月18日,甘肃省临夏州积石山县发生6.2级地震,造成了大量人员伤亡。地震发生后,相关部门立即启动了基于遥感技术的地震应急响应。文章按时间段详细分析天基遥感数据的获取情况、参数特征以及应急响应过程。基于获取的天基遥感数据,开展震害建筑物信息提取、合成孔径雷达干涉(InSAR)形变场获取、基于车辆的救援力量分析、应急救援安置帐篷分布监测以及震害建筑物分布提取等技术研究,并与实际应急响应情况进行对比分析。结合此次积石山地震天基遥感平台应急行动的特点,分析天基遥感平台在重特大灾害应急行动中存在的问题。基于此,从卫星资源规划、数据处理流程、信息智能化识别等方面提出针对性的建议与对策,旨在提升天基遥感平台应急响应的效率与准确性。
摘要:为深入了解不同通道卫星遥感红外数据的基本特征,并提升其在区域强震监测预测中的应用效果,基于2004—2021年青藏高原东部及周边地区中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星遥感红外数据,从背景场特征和强震监测效果两方面,对中红外与热红外通道数据展开系统对比分析。结果表明:两通道辐射值均呈现显著的季节特征、纬度特征和海拔特征,但热红外通道辐射值受地表温度影响更大,变化幅度也更大;在巴颜喀拉块体中东段的年尺度监测中,中红外通道辐射异常的强震 (M?7,0) 对应率(约 78% 高,漏报率 (0%) 低,其强震监测效果优于热红外通道。因此,在巴颜喀拉块体中东段开展卫星遥感红外数据 M≥7.0 强震的年尺度监测预测工作,宜优先选用中红外通道数据。
摘要:石墨尾矿坝作为高势能堆积体,因石墨尾矿选矿工艺,使颗粒呈双峰结构分布,导致其内部受力情况及失稳机理复杂,滑坡风险高且难以预测。因此,通过短基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术反演石墨尾矿坝表面的时序形变特征,并结合监测数据构建卷积长短期记忆网络(CNN-LSTM)模型,以预测其形变趋势。首先,利用SBAS-InSAR技术处理 2019年12月—2021年12月的60景 SAR影像,获取研究区累计形变量和年均形变速率,通过对比现场GNSS同名监测点数据,并结合误差评价指标分析,验证InSAR监测精度;然后,分析降雨量与沉降量的关联特性,得出沉降量与降雨量呈周期性变化特征,揭示尾矿坝形变的内在机理;最后,构建CNN-LSTM模型,引入长短期记忆(LSTM)模型和双向循环神经网络(BiGRU)模型,通过误差指标及损失函数对训练及预测结果进行评价。结果表明:(1)尾矿坝顶部表现为沉降,坡顶点b沉降量为 189.74mm ,由顶部外扩展,沉降量呈减小趋势,直至坡脚变为抬升,坡脚处点a、f抬升量分别为 13.8mm.26.8mm :(2)SBAS-InSAR技术与全球导航卫星系统(GNSS)监测结果最大绝对误差 4.67mm ,误差分布均匀,SBAS-InSAR技术对石墨尾矿形变监测满足精度要求;(3)降雨为尾矿坝形变主要影响因素,随石墨尾矿内含水量变化,形变呈周期波动特性;(4)对三种预测模型比较分析,可知CNN-LSTM模型损失函数训练集和测试集的曲线拟合度高,表明训练效果好,揭示了该模型预测石墨尾矿形变结果较优,6个特征点位预测误差指标显示,最大均方根误差小于 2.06mm ,平均绝对误差小于1.60mm ,决定系数最大值0.89。因此,文章可为北方地区石墨尾矿灾害监测及预警提供技术支撑。
摘要:地震所致建筑物倒塌是造成人员伤亡的重要原因,在震前对建筑物开展科学、系统的抗震性能评估,并制定针对性防震减灾措施,可显著降低地震造成的人员伤亡和财产损失。为实现大范围建筑物抗震能力快速分析,提出一种融合高分辨率遥感技术与经典易损性模型的区域建筑抗震能力评估方法。该方法以遥感影像为主要数据源,结合第一次全国自然灾害综合风险普查的建筑物信息和地面调查数据,系统解析建筑物的实体结构特征,通过遥感辅助手段实现建筑信息的快速更新,并应用于宁夏海原县建筑物本体信息的更新实践中,建立适用于中国西部县域尺度的建筑抗震能力评估技术体系。研究结果表明:(1)基于遥感技术可快速获取与更新建筑信息,有效弥补传统调查方法的不足;(2)在海原县遭遇X度地震烈度的影响下,全县17个乡镇房屋均会出现不同程度损坏,个别乡镇风险较为突出;(3)通过将遥感提取参数与修正后的易损性模型耦合,可实现区域建筑抗震能力的空间化评估。研究结果可为地震灾害损失评估、风险普查、风险区划等相关工作提供新的技术思路。
摘要:房屋结构类型是评估其抗震能力的关键属性。传统基于遥感的房屋抗震能力评估多依赖单栋房屋的影像特征,未能充分利用房屋之间的空间相似性。为提高房屋建筑结构分类精度,提出一种基于房屋空间相似性的最小生成树(MST)聚类方法。该方法首先利用房屋的图像几何特征计算表征视觉相似性的格式塔因子,进而通过Delaunay三角网构建房屋邻近图,并以视觉距离为权值生成MST,最后通过对MST进行剪枝,得到空间邻近且形态相似的房屋集群。在此基础上,采用支持向量机(SVM)分类算法,结合房屋的几何、纹理、高度和空间分布等多维特征,将房屋结构类型划分为简易房屋、砖混房屋和框架结构房屋三类。在贵州省毕节市威宁县县城开展的实验表明,相较于基于单栋房屋的分类方法,文章所提出方法的分类精度提升 10% 以上;Kappa系数由0.58提高至0.79,验证了引入MST聚类策略的有效性。
摘要:冰湖溃决洪水是高山区极具破坏力的自然灾害,而冰湖侧碛坝滑坡是引发冰湖溃决的诱因之一。2023年10月3日,印度锡金邦南洛纳克湖因侧碛坝滑坡引发溃决,对下游造成重大生命和财产损失。结合遥感解译、小基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术和深度积分方法,开展南洛纳克湖北侧侧硕坝滑坡运动过程模拟与危险性评估研究,为防范由滑坡引发的冰湖溃决灾害提供早期预警科学依据。利用倾斜局部基准面(SLBL)方法估算的滑坡体积约 1.442×107m3 。数值模拟结果显示,滑坡的最大流速约 32.5m/s ,最大堆积厚度约 80m 。利用灾后Sentinel-1A数据获取的侧碛坝形变结果显示,存在一个潜在二次滑坡区域,其体积与第一次滑坡相近,目前处于动态平衡状态,但该区域在强降雨、地震等因素影响下,存在发生二次滑坡风险。数值模拟结果表明,二次滑坡的最大速度小于第一次滑坡,但其滑坡物质入湖位置的 Hvmax2 值(最大流深 H 与流速 v 的平方的乘积)与第一次滑坡相近。由于二次滑坡距离终碛坝更近且下方水深更大,因此仍有引发冰湖溃决洪水的风险。最后,参数敏感性分析表明,基底摩擦系数和孔隙水压力系数对模拟结果有显著影响,因此需合理设置这两个参数。
摘要:文章选取高程、岩性、坡度、坡向、曲率、地震峰值加速度(PGA)、距断层距离及距水系距离等8个环境因子,与Newmark模型计算所得的位移值共同作为输入特征,依托物理机理与机器学习的综合优势,初步构建考虑物理机制的人工预测模型,并成功应用于2023年2月6日土耳其双震地震诱发滑坡灾害的预测分析。研究结果表明:与Newmark模型相比,Newmark和随机森林(RF)的集成模型(Newmark-RF)对滑坡易发性评估更准确,在训练集上,Newmark模型与Newmark-RF模型的受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)值分别为0.8871和0.9390,在验证集上两模型的AUC值分别为0.8826和0.9368,均高于0.85,表明两者在研究区具有良好的适应性和预测能力。Newmark-RF模型的AUC值较Newmark模型提升 5.42% ,将该模型应用于绘制土耳其研究区地震滑坡易发性图,结果显示滑坡易发性图与实际的滑坡点位分布一致性较高,有 90.15% 的滑坡位于极高易发区。新提出的Newmark-RF模型显著提升了预测精度和可靠性,可为滑坡危险性评价提供一定参考。
摘要:我国北斗卫星导航系统完成全球组网后,在地壳变形监测领域的高精度定位能力有待进行有效验证。基于中国地震科学实验场连续观测站的北斗三号(BDS-3)和全球定位系统(GPS)观测数据,经高精度数据解算,获取ITRF14参考框架下的坐标时间序列与三维速度场,通过对BDS-3和GPS两个系统的解算结果进行对比分析,发现:(1)利用BDS-3观测数据解算的水平向位置、速度场精度分别为 ~2mm,~0.5mm/a ,这与利用GPS观测数据解算的结果基本相当;(2)两个系统得到的垂直方向位置精度均显著低于水平方向,为 ~7mm ,但二者无系统性差异;(3)在水平向速度场的东西分量,两系统的结果存在系统性偏差,差异最大值达到 2.5mm/a ,主要原因为二者参考框架之间存在 ~1.5×10-8 的尺度参数差异。研究表明,BDS-3已经具备与GPS相当的地壳变形监测能力,能够为板块运动与地震预警研究提供可靠的数据支持。
摘要:针对煤矿开采引发的地表沉降问题,提出一种联合永久散射体与分布式散射体的合成孔径雷达干涉测量方法(PS/DS-InSAR)。该方法在分布式散射体识别过程中引入土地覆盖类型信息,以优化监测点筛选,提升复杂地表环境下形变场提取的空间完整性与监测点筛选的适应性。以甘肃省白银市的大水头矿区为研究对象,基于Sentinel-1SAR影像与光学遥感土地覆盖分类数据,设定不同地物类型的自适应相干性阈值,优化分布式散射体点的识别过程,并结合永久散射体点构建干涉网络,实现多时相形变序列反演和沉降速率场提取。结果表明,所提方法在沉降漏斗中心及高形变梯度区域均可有效提升监测点密度与形变场连续性,避免传统方法在低相干区域的信息缺失问题。研究进一步结合监测期内地表形变的空间分布特征,揭示沉降中心位置、边界过渡特征及形变发展态势,为煤矿区地表沉降过程的精细化监测和地质灾害防治提供了技术支持。
摘要:2025年1月7日,西藏自治区日喀则市定日县发生 Ms6.8 地震,造成严重的房屋损毁与人员伤亡。为快速获取震害信息,基于高分二号(GF-2)卫星遥感影像,选取高烈度区(IX度、V度和VI度)典型乡镇(长所乡、措果乡和曲洛乡)开展房屋震害解译,分析房屋震害特征及其影响因素,并基于解译结果构建房屋遥感震害指数与断层距的拟合关系,分析破坏比与地震烈度的关系。结果表明:3个乡1435栋房屋在地震作用下发生不同程度的损坏(完全倒塌、局部倒塌/破坏、基本完好),老旧砖木结构及密集自建房倒塌严重,新建房屋抗震性能显著优于老旧民居;随着烈度增加,建筑物完全倒塌和局部倒塌/破坏的占比显著升高,X度区房屋倒塌占比最高(措果乡 27.90% 、长所乡26.20% );房屋震害指数与地震烈度呈正相关,措果、长所两乡X度区的遥感震害指数分别为0.44和0.48,而曲洛乡度与V度区的遥感震害指数分别降低至0.19和0.12;空间分布上,损毁房屋集中沿登么错断裂带展布,在靠近断裂处房屋破坏最为严重,远离断裂带处震害较轻。研究结果有助于提升震后灾情快速评估能力,为灾后应急响应和救援决策提供数据支撑。
摘要:地震发生后建筑物损毁识别与评估的快速开展对灾害应急响应与救援工作至关重要。遥感技术凭借其大范围动态监测的优势,已成为灾害监测的核心手段。近些年,随着计算机视觉方法的发展,损毁建筑物识别评估方法从传统图像处理技术逐步发展到以深度学习为代表的人工智能方法。文章系统梳理基于光学影像、合成孔径雷达(SAR)影像以及多源影像融合技术在震后损毁建筑物识别中的应用发展,归纳建筑损毁评估领域常用数据集,分析不同模型的技术特征以及性能表现;最后,结合当前技术现状及瓶颈,对未来的发展趋势进行展望。
摘要:为探究近断层区域渡槽结构在地震作用下的动力响应,基于Housner理论模拟槽内水体与槽身的动力相互作用,利用OpenSees有限元软件建立结构动力数值模型。结合近断层发震机制,模拟了槽位处地震动,分析流固耦合效应对结构动力响应的影响,并系统研究在近断层地震动作用下,不同水位条件下的响应差异。研究结果表明,在地震滑冲效应作用下,同一水位条件下考虑流固耦合效应有助于减小渡槽结构关键受力构件的动力响应。水体的存在使得槽身峰值位移和残余位移均小于无水工况,并在地震后期使槽身晃动趋于规律性;此外,水位变化对结构动力响应具有双重影响:在低水位条件下,水体晃动效应占主导,结构地震响应因水体晃动而减弱;而在高水位条件下,水体质量效应占主导,附加惯性力显著增强了结构响应。
摘要:以往资料中对于香河隐伏断层第四纪活动特征研究较少,文章旨在补充查明其空间分布、上断点埋深、断层性质和第四纪活动情况。在研究区内的LO5线利用高分辨率地震勘探和高密度电阻率探测法基本圈定断层上断点的位置,采用跨断层钻探法查明了断层在第四纪地层中的赋存情况。在此基础上,在研究区东西两侧的L04线和LO9线利用高分辨率地震勘探圈定了断层的位置,基本查明香河断层在北京东部平原区的空间展布形态。结合以往研究成果表明:研究区内的香河断层总体走向NE,南西段倾向SE,北东段倾向NW,埋深 60~120m ,表现为明显的正断层性质,推断其为第四纪中更新世断层。
摘要:共和南山断裂位于青藏高原东北缘祁连—海原断裂与东昆仑断裂之间的菱形块体内部,是一条主要调节断裂。目前,对该断裂晚第四纪以来的活动特征研究较为缺乏。通过高分辨率卫星影像解译、无人机航测、野外地质地貌调查及年代学分析( 14C 及光释光测年),对共和南山断裂中规模最大的共和南山南缘断裂的几何展布、活动时代及垂直滑动速率进行研究。结果表明:断裂整体走向为NW-EW,性质以挤压逆冲为主;整条断裂在晚第四纪以来均有活动,西段的最新活动年代为晚更新世末期,中东段在全新世中期活动明显。结合山脉高程剖面分析,断裂垂直滑动速率整体较低且具有分段性:西段为 (0.17±0.06)mm/a ,中东段为 (0.32±0.15) )mm/a,表明共和南山山脉整体隆升应力集中于山体中间弧顶部位。结合前人研究,认为共和盆地东南段是受共和南山逆冲断裂带作用而形成的背驮式盆地,与青海湖盆地性质一致。
摘要:丁家坪井隶属于长江三峡工程诱发地震地下水动态观测井网(三峡井网),观测数据稳定、可靠。研究该井的水位动态变化和影响因素对判断三峡库区的地震活动性尤为重要。文章采用多学科交叉的研究方法,包括水文地质调查、小波分析、小波相干分析以及水化学监测等综合技术手段,旨在揭示地下水变化特征及其相关的影响因素。结果表明:(1)对比井水位和降雨的连续小波功率谱发现,二者高能量周期域分布存在较多重合;小波相干谱表明二者在短期 (0~3.8d) 和中长期(100~512d) 的相关性较好,而中短期 (5~64d) 的相关性略差。(2)对比井水位和库水位连续小波功率谱发现,二者高能量周期域重合区域较少;小波相干谱表明,二者的相关性较差。(3)水化学分析认为,丁家坪井与周围地表水水化学类型一致,证明丁家坪井与地表水存在相同的物质来源;Na-K-Mg 三角图中,各样品均落在未成熟水处,进一步表明各采样点均为浅层地下水,受地表水补给;氢氧同位素分析结果表明,所有样品(包括丁家坪井水)均靠近三峡秭归段大气降水线,说明各样品的井水来源主要为大气降水。研究分析认为,丁家坪井的水力来源主要为大气降水,受库区水和深部来源水补给较少。
摘要:聚焦于1920年海原大地震灾情模拟,利用基于断层最短距离的地震动参数衰减模型,综合不同震中记录和震级区间对地震烈度进行模拟,使用双模型结合多情景估算大地震重演导致的人员伤亡,并通过与历史震害对比验证模拟精度。研究结果表明:中国地震局兰州地震研究所版本的海原地震震中位置和震源深度与 Mw8.3 的震级组合计算所得烈度分布与历史等震线吻合度较高,极震区范围与地表破裂带走向一致;人员伤亡估算表明,在目前人口密度和经济条件下,若地震重演,死亡人数仍可能达到十万数量级,且主要集中在度及以上高烈度区;极震区建筑抗震能力不足、人口密集及地震次生灾害是导致人员伤亡的主要因素,需通过活动断裂避让、提升建筑抗震标准、优化应急预案等综合措施降低潜在风险。
摘要:为揭示地震孕育过程中射出长波辐射(OLR)异常现象及其形成机理,结合欧洲中期天气预报中心再分析数据集,应用风云系列静止卫星的OLR数据,采用小波变换和功率谱估计法,对2025年定日 M6.8 地震的OLR信息进行研究分析。结果表明:(1)在定日 M6.8 地震发生前约90天(即 2024年10月9日),震中区附近开始出现显著的OLR功率谱异常现象,并于2024年10月12日达到峰值,且峰值持续偏离多年平均值和两倍标准差的时间分别达32天和9天;异常范围主要集中在以震中为中心的三个区域,其中最显著的区域为震中西北部的当惹雍错—定日断裂带和雅鲁藏布江断裂带,其最大相对功率谱幅值高达10.4;(2)在OLR功率谱达峰值时,震中附近呈现出地表气温偏低、总云量较高、地表潜热通量较高及总降水量较少的气象条件,大气中水汽含量显著不足;这些气象条件并不利于OLR增强,初步认为其异常与大气环境条件无直接关联,更可能归因于震前区域构造应力的累积与活动构造的强烈作用。定日 M6.8 地震前出现的OLR功率谱异常特征在持续时间、范围、形态方面与已有研究结果基本一致,对强震预测预报中的时间和地点判定具有一定的参考意义。
摘要:针对川西地区地震频发且地震断裂带分布紧密的特点,选取该地区三条主要地震断裂系统———龙门山断裂系统、鲜水河断裂系统、安宁河—则木河及大凉山断裂系统近54年的发震数据,采用统计领域总体差异性检验常用的非参数检验以及可用于不同时间尺度相似性检测的动态时间规整(DTW)算法,从发震强度、发震频率、发震时刻三方面探索断裂系统之间的差异性。研究结果表明,不同断裂系统之间的差异性显著,但是鲜水河断裂系统与安宁河—则木河及大凉山断裂系统发震数据在发震强度和发震频率方面的差异性较其他断裂系统组合更小。初步证明了鲜水河断裂系统与安宁河—则木河及大凉山断裂系统地震活动规律存在较高相似度,说明两断裂系统地震活动可能具有较高关联性,为断裂带地震活动关联性的定量推断提供参考。
摘要:黄土峁作为黄土地貌的典型形态之一,其在地震作用下的复杂响应机制和潜在破坏模式给地震灾害预测与防控带来了严峻挑战。结合宁夏西海固地区相关地质资料建立黄土峁概化模型,选取积石山地震动作为动力输入,采用三维数值模拟方法,系统分析黄土峁斜坡的三维地震响应与失稳破坏规律。结果表明:黄土昴斜坡在地震作用下表现出特有的动力响应模式;相较于地震强度,地震频谱特性对斜坡响应的影响更大;在强震作用下,斜坡先出现单侧拉裂,随后发展为贯通的弧形滑动面。研究成果可为黄土地区的抗震设计提供数据支撑和理论指导,有助于制定精准的斜坡稳定性评估标准和灾害防控措施,减小地震引发的地质灾害风险。
摘要:综合管廊作为城市地下基础设施的重要组成部分,其抗震性能和长期安全性受到复杂地质条件和腐蚀环境的显著影响。通过建立非均匀场地条件中综合管廊在不同腐蚀状态下的三维有限元模型,系统揭示综合管廊体在不同腐蚀状态(顶板、侧壁、底部及整体腐蚀)下的地震反应规律。研究结果表明:(1)在砂土-黏土-砂土地层中,黏土层处管廊侧壁腐蚀时,结构的动力响应显著放大;(2)腐蚀位置对管廊的地震应力分布影响显著,顶板和侧壁腐蚀使应力集中出现在黏土层中部,而底部腐蚀则使应力向砂土层转移;(3)腐蚀与非均匀土层条件的耦合作用加剧管廊的动力响应,特别是在黏土层中,侧壁腐蚀引起的加速度放大和相对位移最为突出,为该类结构的抗震薄弱环节。研究成果可为非均匀地质条件下管廊的抗震设计提供理论参考,并为类似工程结构的安全评估和加固提供参考。