[发明专利]一种基于月均值背景场提取地震微波辐射异常的方法

说明书

本发明公开了一种基于月均值背景场提取地震微波辐射异常的方法，包括如下步骤：根据地震案例发生的时间和位置确定卫星微波辐射遥感影像数据、研究时间范围和研究区域空间范围；对所选卫星微波辐射遥感影像数据进行数据预处理；构建研究区域动态的月均值背景场；计算出研究区域内的地震微波辐射异常结果。本发明通过数据预处理对微波辐射观测值中的云像素进行处理，得到纯净不含云的微波辐射数据，能够提高计算结果的可靠性；本发明利用不同年份相同日期范围的卫星微波辐射遥感影像数据构建研究区稳定的动态的而非均一不变的月均值背景场，进而按照实际地震发生的时间和位置提取微波辐射异常值，提升提取结果的合理性与精确度。

技术领域

本发明属于微波遥感技术领域，具体涉及一种基于月均值背景场提取地震微波辐射异常的方法。

背景技术

卫星微波辐射计接收的来自地球表面的微波辐射强度取决于地表温度和发射率，而地表微波发射率主要取决于其介电常数和粗糙度。地表的上行微波辐射受到诸多因素影响，尤其是地形、植被、地表含水量以及云层等，此外，地质灾害（如地震、火山活动）的存在也会引起地表微波辐射的变化。地表的地形、植被和地表含水量在短时间内具有一定稳定性，而云层则存在较大的不确定性，这会导致卫星观测某一区域的有效面积也存在一定的不确定性。实验结果表明，利用28天左右的同一区域微波辐射观测值的均值，可以在去除观测值中的云信息的同时，较好的反映该区域稳定的微波辐射信息，进而可获取目标区域地表微波辐射月均值背景场，有助于研究地表的特定区域在长时间周期内的稳定变化趋势和特征。

在地震热异常研究中，通常将地震发生前后一段时间研究区的观测值偏离其稳定背景的值视作潜在的异常信息。而现有技术中，通常将不同年份相同日期的微波辐射观测值作算术均值处理或按照距离发震年份的远近进行加权均值处理，将所得结果视为背景场用于提取地震微波辐射异常。一方面，同一卫星传感器的运行周期往往只有几年，相同日期不同年份的观测值的数量有限，这大大降低了均值处理后所得结果的代表性和稳健性；另一方面，从原理上讲，地表的上行微波信号虽然能够穿透云层，但并不代表卫星微波辐射计所接收到的信号全部来自于地面，而应该是来自于地表与大气传输路径中各种辐射源的共同贡献，因此为保证研究区观测值的纯净性，作为微波辐射传输路径中最主要的影响因素，云层的剔除是十分有必要的。然而，现阶段的技术和方法还未曾针对微波辐射观测值中的云像素进行处理，因此无法获取可靠的、准确的地震微波辐射异常信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于月均值背景场提取地震微波辐射异常的方法，利用多时相卫星微波辐射遥感影像数据和云层数据自动生成目标区域动态的地表微波辐射月均值背景场，并基于此动态背景场提取和研究地震活动相关的热辐射异常信息。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于月均值背景场提取地震微波辐射异常的方法，包括如下步骤：

S1、根据所选地震案例发生的时间和位置，选取该地震案例区域内的卫星微波辐射遥感影像数据，并确定研究时间范围和研究区域空间范围；

S2、对所选卫星微波辐射遥感影像数据进行数据预处理，所述数据预处理包括对所选卫星微波辐射遥感影像数据进行裁剪、分辨率统一以及云像素剔除；

S3、利用预处理后的卫星微波辐射遥感影像数据构建研究区域动态的月均值背景场；

S4、根据构建的动态月均值背景场计算出研究区域内的地震微波辐射异常结果。

进一步的，所述地震案例发生的年份为Y、日期为T，所选卫星微波辐射遥感影像数据的起始年份比所选地震案例发生的年份Y早至少3年，所述研究时间范围是所选地震案例发生的日期T的前60日至后30日的时间区间。

进一步的，在所述步骤S1中，确定研究区域空间范围的具体方法为：

S1.1、根据所选地震案例的矩震级确定所述研究区域空间范围的半径，表达式如下：

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