张景发1  郭兆敏1，2  夏锐1，2  申旭辉1

（1.应急管理部国家自然灾害防治研究院，2.北京科技大学）

张景发，应急管理部国家自然灾害防治研究院研究员，博士生导师。1962年生，1989年获中国矿业大学（北京）构造地质专业硕士学位，2002年获中国地震局工程力学研究所防震减灾及防护工程专业博士学位，2004年北京大学博士后流动站出站。历任中国地震局地壳应力研究所地壳动力学研究室、遥感室主任。2003年首批入选“中国地震局新世纪优秀人才百人计划”。从事InSAR技术地震形变监测、震害遥感特征信息提取与活动断裂带多源遥感技术应用的研究和人才培养工作。主持或参与完成了10余项国家重大科技项目研究，曾获中国地震局防震减灾优秀成果奖3项，发表论文100余篇，负责编制发布《活动断层探查 遥感调查》、《地震灾害遥感评估 公路震害》和《卫星遥感地震应用数据库结构》3项地震行业标准，同时联合国内多家研究机构正在主持编制《InSAR技术地壳形变测量》（已立项）国家标准。编写专著3部。指导固体地球物理、工程测量、遥感地质专业硕士研究生30余名，地震工程及防护工程专业博士研究生10名。国家民用空间基础设施共性技术支撑平台副总设计师，中国地震学会空间对地观测专业委员会主任委员、中国遥感应用协会理事、中国遥感应用协会专家委员会常务委员，中国地震学会地震工程专业委员会委员，中国地震学会大地测量与地震动力学专业委员会委员、《地壳构造和地壳应力》编委、《世界地震工程》编委。

20世纪60年代初，遥感（Remote Sensing）一词首次由美国海军科学研究局的E.L.Pruitt提出，而后在世界范围被广泛采用，逐渐形成一门新兴的边缘学科。遥感的定义各家提法不尽相同，大多数学者认为：遥感是以非接触方式的目标电磁波谱特性（辐射、反射和散射）探测，通过对所获得的图、谱合一信息处理，达到识别目标理化特性的目的，结合基础的应用学科理论，解决生产、生活实际中的清查、监测、预测及决策问题。所以，遥感是一个应用性很强的学科。遥感应用已经广泛深入到国民经济建设的农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等各个领域。

20世纪70年代末-90年代初，我国的遥感应用事业基本已形成规模，与我国国民经济的改革开放同步发展。21世纪以来，我国的遥感事业从小到大，实现了跨越式发展，在国际的大舞台上占据了重要位置，发挥着越来越重要的作用。

一、我国地震遥感应用研究的历程

1974年，中国著名地震学家顾功叙院士和丁国瑜院士率团访问美国地质调查局（USGS），获赠了一套中国多光谱卫星遥感影像图，由此拉开了中国卫星遥感应用研究的序幕（丁国瑜和李永善，1979）。经历多年的发展，目前遥感已经成为地震科学研究的重要手段，灾害遥感技术发展为地震应急救援辅助决策和灾害评估发挥了重要作用，以卫星红外、卫星电磁、InSAR、GNSS为代表的卫星遥感技术，已在地震监测及预测研究中发挥了重要作用。为此，总结我国地震遥感应用与发展历史，先后经历了4个阶段：

（一）地震遥感应用研究起步阶段（20世纪70年代中-80年代末）。

从1974年开始，中国地震学家开展了全国性活动构造遥感调查研究工作，并引进了国外大型遥感图像分色和融合设备，光学遥感信息解译成为全国活动构造普查、线性构造分析和全国地震区划图编制的重要手段，推进了地震构造研究的快速发展。中国著名地震学家丁国瑜院士（1980）认为：“由于大量新资料的积累，特别是宇航遥感资料的急速增长，得到了许多以前在近距离所看不到的现象和新认识，对线性构造在地壳表面大范围的分布特征及其活动发展动态研究进入了一个新阶段”；黄培华等人（1982）编辑出版《地震地质学基础》，明确陆地卫星图像应用是活动构造研究的5种主要方法之一。在此期间，以遥感技术应用为基础，编制了《中国活动构造典型卫星影像集》（国家地震局地震研究所等，1982）和《中国卫星影象地震构造判读图》（国家地震局地质研究所，1985），初步查明了中国活动构造和地震构造分布，为地震区划和区域活动构造研究奠定了重要基础。

（二）多种遥感手段全面探索推进阶段（20世纪80年代末-到20世纪末）。

1988年，苏联科学家发现了地震前红外辐射增温现象。中国学者迅速跟踪国际前沿，开始了这方面的研究工作。围绕震前红外辐射增强现象及其统计特征、地震红外辐射机理以及红外辐射信号提取技术等方面开展了大量的研究工作，在地震系统建设了多个NOAA/MODIS卫星数据接收站，以保障红外遥感数据的时效性和连续性，并在历年地震监测预测实践中发挥相应的作用。1993年，欧洲空间局专家反演获取了1992年美国LANDERS地震同震形变，中国学者王超等人（2000）、单新建（2002）、张景发（2002）等随后利用国外SAR遥感数据反演获得了中国历次7级以上地震的同震变形并分析了相应的地震变形特征。为进一步提高InSAR形变测量精度，中国学者分别在青藏高原东北缘地区、京西北地区、云南丽江和鲜水河地区以及西藏当雄-羊八井地区，布设了人工角反射器台阵，发展了毫米级形变测量和反演技术。这一阶段，高分辨率遥感信息越来越丰富，王晓青等人（2013）利用高分辨率光学遥感信息发展了地震灾害遥感评估技术并在历次破坏性地震中得到检验。谢广林（1991）、申旭辉等人（2000）利用高分辨率遥感数据定量分析断层位移规模，并识别和寻找历史地震形变带，申旭辉等人还利用SAR数据的穿透性能在西北干旱地区开展了隐伏构造提取试验研究，多源遥感应用在地震行业得到长足发展并全面覆盖防震减灾3大业务领域。

（三）地球物理场遥感探测与多源遥感应用技术协同推进阶段（21世纪初）。

20世纪末至21世纪初，国际学术界围绕地震能否预报展开了一场大讨论（Geller等，1997；Wyss等，1997；陈运泰，2009），同时一系列7级乃至8级以上强烈破坏性地震袭击了世界各地，困惑中的地震预报与巨大的地震灾难触动了关于地震预报方法论的思考。在此背景下，中国地震局等正式启动地震卫星规划论证工作，并相继发布了《国家防震减灾规划（2006-2020）》、《民用航天“十二五”规划》、《防震减灾“十二五”规划》。地震遥感应用研究也由分散性课题研究开始整合，形成了以国家科技支撑计划、863计划、国际合作交流计划和民用航天科研计划为依托的系统研究分工合作新格局。此阶段地震遥感应用的发展，一是地球物理场遥感探测技术得到高度关注，卫星电磁和卫星重力探测、反演与应用技术研究和研发取得突破性进展；二是灾害遥感应用进入业务化，2004年伽师震群后，遥感技术作为一种重要的技术手段进入应急救援与灾害评估业务领域且在汶川地震、玉树地震灾后应急救援业务发挥了重要作用；三是多源遥感综合应用不断深入和拓展，高光谱气体地球化学、LiDAR技术，以及红外多角度遥感等新技术开始进入防震减灾领域。

（四）遥感应用业务化示范与地球物理场遥感探测系统发展阶段（2011年以来）。

2010年“高分地震遥感监测与应急应用示范工程”正式启动，旨在建设具备业务化运行能力的地震遥感示范应用系统，2013年国务院正式批准电磁监测试验卫星工程研制，以高分重大科技专项和电磁监测试验卫星工程为依托，建成了卫星地震应用示范系统，并具备业务化运行能力。2018年2月2日，中国地球物理场探测卫星计划首发星张衡一号顺利发射入轨，目前在轨运行正常，并首次获取了中国自主知识产权的全球地磁图，填补了中国在地球物理探测卫星和全球地球物理场战略资源获取能力的空白。2008年汶川地震后，国家启动了623专项论证工作，并于2015年正式发布了《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025）》，按照规划和《卫星对地观测数据产品分类分级规则标准》，正式提出和明确了地球物理场探测卫星的概念。目前，除电磁监测试验卫星之外，其他地球物理探测卫星计划同步论证推进中。

二、我国地震遥感早期的应用与发展

遥感技术在地震工作中的应用可以分为航天遥感、航空遥感和地面遥感，包括遥感信息的地震灾害分析和利用遥感信息预测地震两大部分。我国已将遥感技术应用于分析判读地震地质、活动构造、地震灾害和地震烈度分析及地震区划工作。在地震灾害中应用了全色黑白航空摄影、黑白红外航空摄影和彩色红外航空摄影及地面遥感-陆地摄影；在地震地质、活动构造、分析地震烈度和地震区划工作中除了应用航天遥感信息外，还应用了航空遥感信息。

（一）地震监测及预测领域的遥感应用研究。

遥感信息在地震研究中的越来越重要，特别是在一些震级比较强的强震研究方面，对发震机理，预测强震的潜在震源区，通过区域的影像特征分析，可以为地震预报提供一些科学的依据。

地震遥感应用现状及其总体趋势归纳总结（见图1），主要从InSAR形变反演技术、卫星红外遥感技术、卫星电磁探测技术以及其他遥感技术应用等方面进行概述总结。

图1 地震遥感应用现状（引自申旭辉等）

1.InSAR形变反演技术

1993年，欧洲科学家利用ERS-1卫星数据，首次获得了1992年美国兰德斯7.3级地震同震形变场，引起国际科学界轰动（Massonnet等，1993；Zebker等，1994），InSAR技术作为一种低成本、高分辨率的空间对地测量手段越来越得到学术界的认可。

（1）同震形变提取。D-InSAR技术在中国地震同震形变中的应用研究始于1997年玛尼7.5级地震（单新建等，2002）。此后，1998年张北Ms6.2级地震，2001年昆仑山口西Mw8.1级地震（单新建等，2004），2008年改则Mw6.4级地震（孙建宝等，2008），2010年玉树Mw7级地震（屈春燕等，2013），D-In SAR均给出了快速可靠的同震形变信息，为强震考察和相关科学研究提供了重要依据。

（2）三维形变反演。洪顺英等人（2010）利用InSAR、GPS、像素偏移Offset-tracking方法以及形变模拟获取了2008年1月9日和16日改则Mw6.4和Mw5.9双震，3月21日于田Mw7.1地震和2003年12月26日伊朗巴姆Mw6.9地震3维形变特征。此外，随着SAR卫星技术的不断发展，GNSS观测能力的不断提高，基于GNSS和In SAR技术结合的地壳3维形变场观测，将是未来地震地壳形变监测的核心手段。

（3）缓慢微小变形监测。由于雷达波在通过电离层时的大气效应以及受数字高程模型精度的影响，D-InSAR技术形变结算精度总体上在厘米量级，距离长期缓慢地壳形变测量需求存在明显不足。为了最大限度提高D-InSAR地壳形变解算精度，Ferretti等人（2001）提出了基于永久干涉体PS（Permanent Scatters）测量方法以获取毫米级变形精度。中国先后在海原、六盘山、西秦岭北缘、羊八井地区、丽江断裂等地区布设了永久角反射器，基于In SAR技术的震前形变监测，在当雄-羊八井以及玛尼地区的试验均取得了良好效果。

2.卫星红外遥感技术

20世纪80年代末期，苏联科学家在分析中亚地区地震活动时，发现了震前红外辐射增强现象（Gorny等，1988）。此后许多科学家集中开展了地震红外异常分析研究，徐秀登等人（2000）、邓明德（1997）初步研究了地震红外辐射的机理，刘德富和康春丽等人（2005）、康春丽等人（2003）开展了大量震例分析研究。

（1）红外遥感机理研究。国内外学者通过空气电场实验、岩石加载实验等手段开展了积极探索研究，提出了多种机理解释。主要有：气热说（Gorny等，1988；Qiang等，1995）、应力致热（Wu等，2000；吴立新，2001）、地下流体作用（Tronin等，2002）、“P-hole”理论（Freund，2007）、氡气衰变释放潜热（Pulinets，2007）、地下热传导（蔡永恩等，1987）、断层蠕动摩擦生热（郭子祺，1998）、微震声波振动促使土壤热通量变化（王纯莹等，2005）等假说。

（2）红外遥感前兆统计特征分析。近年来，利用卫星热红外遥测技术研究断层活动以及地震前兆受到国内外学者的广泛关注。美国NASA利用EOS/MODIS卫星热红外数据研究2001年1月26日印度古吉拉特邦Ms7.6地震时，发现地震前5d在印度西部震中及外围出现了大面积热红外异常。中国学者的系统研究结果表明，震前孕震所处地域存在明显的热辐射增强现象，通过卫星遥感技术所产出的数据产品—长波辐射场强度（OLR值）和亮度温度（TBB）的变化识别出这种增强，对这种震前红外遥感异常特征进行了分析。近年发生的几次显著性地震事件，如2005年江西九江地震、2006年河北文安地震、2007年云南普洱地震、2008年汶川8级地震等，卫星红外遥感信息都有明显异常显示。

目前，利用卫星红外遥感资料进行地震监测预报方面已取得了一定的进展，对1975年以来，中国全部6级以上地震震例进行了全面整理，取得了可喜的成果。其中部分研究成果已应用于日常的地震预报工作之中，成为日常地震监测预报的重要手段之一。

（3）数据分析与处理技术研发。地震热红外的识别算法和应用也逐渐成熟，数据源也从单一影像发展到多源遥感相结合（Qin等，2012），分析也从水平方向向垂直空间领域发展，异常识别方法也逐步发展。异常提取方法上主要包括4大类：1）目视解译（徐秀登等，2000）；2）基于差值分析的异常提取算法，典型算法包括震前震后亮温差值法、断裂带内外亮温差值法、涡度法等（Saraf和Choudhury，2005）；3）基于信号分析的异常提取算法，典型算法有小波、功率谱、夜间热梯度（NTG）等（Saradjian和Akhoondzadeh，2011）；4）基于背景场分析的异常提取算法，典型算法包括历年同期偏移指数法、RST算法等（Pergola等，2010）。在多参数异常分析应用上，Wu等人（2012a，2012b）提出了LCA（Lithosphere Coversphere  Atmosphere）耦合模型以揭示多参数多圈层准同步变化之间相互关系。卫星红外遥感应用于地震相关信息研究，需考虑到红外遥感信息影响因素多样，以及采用不同波段的信息如中红外、远红外与微波辐射，进行综合分析研究。

3.卫星电磁探测技术

1965年，俄罗斯科学家在分析Alouette卫星电磁信号时，发现卫星记录到地震低频电磁辐射前兆现象。2004年6月，法国成功发射DEMETER卫星，专门用于研究与地震、火山喷发等有关的电磁异常和电离层扰动以及与人类活动有关的全球电磁环境。中国科学家重点基于中法、中俄和中意合作，开展了系统的卫星电磁技术研发和科学研究工作。

（1）典型地震震例解剖。2008年汶川地震以来，中国科学家围绕地震电离层前兆问题开展了大量研究工作，并在单参量、单手段震例分析的基础上逐渐向多参量、天地联合等方向快速发展。针对2008年汶川特大地震进行了重点剖析，发现强震前卫星观测多频段电磁场、电离层等离子体密度、温度等多参量异常扰动，并同步在地基同类观测中出现类似扰动增强现象（张学民等，2009；Zhang等，2009，2010a）。对于国外发生的破坏性地震也开展了响应研究和震例积累，如2010年海地7.0级地震（Zhang等，2014）、2010年智利7.9级地震（Zhang等，2010b）、2005年印尼8.5级地震等（Zhang等，2011），发现了震前1~7d内电场与电子密度等多参量同步扰动现象。在卫星多参量综合分析方面，张学民等人（2014）利用地基电离层垂测、GPSTEC和DEMETER卫星探测资料分析了2010年玉树7.1级地震前的扰动现象，发现震前1d多参量同步增强；同时针对这次地震，Shen等人（2017）对比卫星与地基记录的VLF电波信号，发现在震前人工源电波信号强度降低。Liu等人（2016）结合GPSTEC、DEMETER和DMSP3种卫星资料，分析了印尼一次7.2级地震前后3种探测技术在相同时空内的响应关系。研究结果显示，多参量同步异常对于解析异常在不同高度的时空分布特征及其传播耦合关系具有重要的参考价值。

（2）地震电离层前兆信息的统计分析。徐彤等人（2012）分析了中国14个大地震临界频率（f0F2），认为85.7%的地震在震前1周存在异常，并且几种出现在地方时11:00-17:00。Le等人（2011）利用GPSTEC数据分析了2002-2010年全球736次6.0级以上地震，表明GPSTEC的变化随震级、震源深度、发震时刻而变化。Yao等人（2012）研究了2010年全球7级以上地震GPSTEC，发现多出现于震前0-2d和地方时12:00-20:00。刘静和万卫星（2014）利用GPSTEC对1998-2010年中国6级以上强震进行了分析，结果显示震中周围多个方向均在震前3-5d观测到异常扰动。Zhang等人（2012，2014）利用DEMETER卫星资料分析了2005-2010年全球7级以上地震前电场异常，结果表明：板块边缘地震更易于引起电离层扰动，伴随着ULF/ELF频段电场功率谱增加1-2个数量级，电场强度增加3-15mV/m；He等人（2011）利用DEMETER卫星资料研究了2006-2009年全球约7000次5级以上地震前后电子浓度的变化，发现震前异常集中在震中附近；Li和Parrot（2013）统计分析了DEMETER卫星运行6年期间记录的离子密度参量与地震的关联，发现异常数目随地震震级增加有明显增多，且有地震当天异常数量最多；Zhang等人（2013）总结了2005-2010年全球7级强震前的高能粒子沉降特征，发现70-330keV的低能电子沉降与地震存在更好的关联性。

图2 主要地震电磁电离层效应

（二）在活动断层领域的遥感应用及进展。

活动构造是大地震孕育发生的重要条件，也是地震危险区划分的重要依据，是震害防御领域的重要工作内容。目前，在活动构造调查研究方面多源遥感影像数据应用越来越多，《活动断层探察遥感调查》技术标准也已经发布（张景发等，2017），一方面有效提高了工作效率，同时降低了工作成本。“兵马未动，遥感先行”，已经成为活动构造探查工作的基本模式。

1.区域活动构造格局分析

作为活动构造研究的第一步，需要了解大范围活动构造格局。中高分辨率的MSS、TM、ETM、HJ-1-A/B等卫星遥感信息成为获取大范围活动构造基本状态的重要手段。早在20世纪70年代，许多学者利用卫星影像对亚洲地区的活动构造格局进行了宏观的研究，取得了青藏高原和中亚地区活动构造分布状态，并在此基础上，提出了青藏高原形成演化的构造模式，引领了一个时代世界第三极的研究（Molnar和Tapponnier，1975，1977）。中国学者利用陆地资源卫星图像分析揭示了地表广泛分布的不同方向的线性破裂网络（丁国瑜和李永善，1979），给出了中国大陆活动构造分布特征，在此基础上进一步开展的《IGPB-206中国活断层图集》和《中国大陆岩石圈动力学图集》，迄今仍然是地震区划、重点监视防御区圈定和震害防御工作的重要基础性材料。

2.活动构造位移量和精细结构获取

在区域活动构造研究基础上，利用高分辨率遥感影像，包括SPOT、GF-1/2、ZY-3等卫星，以及相应的航空遥感信息，可以对活动断层及其控制的构造微地貌进行全面深入的定量研究，分析断层几何形态、结构特征与构造变形，进而明确断层运动学特征及力学机制。例如，丁国瑜院士（1982）利用MSS卫星影像定量解译了宁夏海原断裂带的水系变形现象；申旭辉等人（2000）在1995年利用区域TM影像资料，发现了四川安宁河东侧凉山活动构造带大规模水平位移证据，修正了鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带终端位移亏损问题；洪顺英等人（2006）研究了阿尔泰山脉蒙古一侧的地震构造，定量给出了活动位移，并初步圈定了历史地震破裂带，为全面认识俄中蒙边界地区阿尔泰地震带的活动提供了有力证据。近年来，随着中国航空航天技术的发展，国产卫星数据也逐渐应用于活动断层定量调查（鲁恒新等，2017）。此外，无人机或LiDAR技术在活动断层精细结构与定量调查方面也得到广泛应用（Jiao等，2016；Jiang等，2017），可以提升对活动断裂带精细几何结构与大震复发特征的认识。

3.地震破裂带特征提取

由于大地震造成明显的地表破裂带，应用遥感资料研究地表破裂带的展布、结构甚至位错量的工作也得到普遍应用。如1997年11月8日发生的西藏自治区玛尼（简称西藏玛尼）地震，由于玛尼地区荒无人烟，交通不便，对地震断层的研究十分不便，中巴地球资源卫星CBERS-1图像在该地区的影纹清晰，清楚显示线性形迹长达220km，清晰分辨出线性刻蚀痕迹，地震专家判释该断层至今活动十分强烈。图像表明，在玛单盖茶卡湖和朝阳湖一带，流经断层带的一系列河流发生同步左向扭曲，玛尼发震断层所造成地表破裂带长110km，最大左旋位移量达6-7m。CBERS-1资料对发震条件信息提取和对西藏玛尼地震震源确定、灾情评估提供了科学依据。

（三）在地震应急领域的遥感应用与发展。

地震应急遥感应用从科学技术领域来说，涉及应急管理（工作的组织与实施体现应急性）、遥感技术和震害评估技术（工作的对象与方式涉及震害表现）。从应用层面看，遥感是应急震害信息获取的手段，以震害信息的整体、宏观、空间连续和海量信息为特点；震害评估是应急遥感评估的关键，是以多目标（建筑物震害，道路交通、电信、电力等生命线系统工程震害，滑坡等地震地质灾害）评估为特点；应急服务是应急遥感评估的目的，以时效性和多目标（应急指挥决策、紧急救援行动、灾民安置、恢复重建等）、多角度（国家、行业、地方、现场、公众）服务为特点。因此，地震应急遥感应用是一项系统应用工程。

1.航空遥感的震害分析应用及拓展

航空摄影技术的发展，为地震灾情信息的了解、历史震例资料的保存奠定了重要的基础。GeorgeR.Lawrence采用风筝从空中进行了震害拍摄，这是有史记载以来最早的地震灾害空中摄影。飞机发明后，多次地震都采用了航空摄影。

1966年邢台地震后空军对重灾区进行了17条航带的航拍，由中国科学院地理科学与资源研究所和地质与地球物理研究所的科技人员快速完成了震后1:2.5万比例尺的房屋建筑、构筑物、生命线工程和地裂缝喷沙冒水等场地灾害及其破坏程度制图。1976年7月28日发生的唐山大地震，把整个城市夷为废墟。由于道路交通、桥梁被严重破坏，救援部队只能徒步进入唐山。为了迅速掌握震区灾害实况，空军分两批完成灾区黑白航空摄影和首次使用国产假彩色红外胶片航空摄影。1976年7月29日至9月8日进行了航空摄影。其中，飞行工作日共12d，拍摄范围面积达15700km2，拍摄了140条航线，获得照片112000张。国家地震局、中国科学院、国家测绘局等单位联合编制了黑白正射影像图10618幅，彩色红外正射影像图570幅，相应的1:1万和1:2.5万比例尺地震震害分类分级判读图。这些成果为中央抗震救灾决策和唐山市的重建提供了十分重要的科学依据，也为唐山大地震的科学研究留下了极其宝贵的历史资料。

1988年11月6日云南澜沧-耿马7.4级地震震后对极震区5000多km2的范围进行的彩色反转红外片航空摄影为震后救援工作提供了可靠的数据。杨喆（1993）等通过云南澜沧-耿马地震的航空遥感数据对地震灾情进行了研究，对震区的震害特征、房屋破坏、山体崩落和滑坡进行了定量测量和统计分析。在这一时期，航空遥感技术主要应用于震后的灾情调查，属于起步和探索阶段，震害信息提取工作以目视解译为主。研究人员对震害信息的解译方法、分级分类标准进行了总结，并建立了震害损失评估软件系统。

2000年前后，有关航空遥感震害应用的研究产生了一些有代表性的成果，其中光谱特征值分析、纹理分析、最大似然分类法、面向对象的影像分类等方法被引入到震害信息提取中。例如Mitomi Y等利用机载多光谱传感器观测数据进行光谱特征值分析，识别出震后砂土液化和火灾信息，采用最大似然分类法基于航空遥感数据对震后建筑物破坏进行了自动识别和检测。Turker M等对土耳其1999年伊兹米特地震震后航片采用Prewitt滤波，并结合GIS矢量信息，通过最佳阈值化分割提取出建筑物破坏信息。Fumio Yamazaki等通过对2007年日本新潟中越冲地震震前、震后的数码航空影像进行基于像元和基于对象的分类，提取出震后影像中的瓦砾信息。

随着技术的发展，投入到地震应急中的小飞机具有更高的时效性，并且出动方便。这使得仪器可以随救援队伍一起携带到现场，使现场人员更加灵活地开展工作。但恶劣天气环境下小飞机稳定性及可操控性不够，又为数据图像处理工作增加了难度，这些问题需要在今后工作中加以解决。

2.航天遥感震害分析应用与发展

早期的卫星遥感影像由于空间分辨率过低等原因，不能用来进行地震灾害调查工作。随着遥感技术及遥感图像处理技术的提高，20世纪90年代后利用航天遥感数据提取和评估地震灾害信息的技术迅速得到发展。

对于光学遥感影像，首先产生的是基于中低分辨率影像的光谱特征进行震害信息提取，Masashi Matsuoka等对1995年日本阪神地震的Landsat和SPOT影像进行分析，基于光谱特征从影像中辨识并提取出倒塌的建筑物、震后火灾及砂土液化信息。Miguel Estrada等对1999年土耳其伊兹米特地震Landsat影像数据采用主成分分析方法，进行了灾情提取。上世纪末到本世纪初的几年里几颗分辨率优于1m的商业卫星陆续发射成功，震害信息(主要指建筑物震害)的提取开始引入纹理结构特征。柳稼航（2003）得出IKONOS卫星影像中破坏的建筑物其灰度值与背景灰度不同，并通过二值化处理及形态学图像分割运算提取了2001年印度普杰地震震害信息。Ellen M.Rathje等对2003年阿尔及利亚北部地区地震后Quickbird影像数据进行震害信息提取，将结合纹理结构和光谱值的最大似然分类与仅用光谱值进行最大似然分类进行对比分析，得出纹理结构与光谱值综合提取震害信息精度更高。T Thuy Vu等利用伊朗巴姆地震前、后Quickbird全色影像进行了面向对象方法实验，证明该方法在震害信息提取中可以得到很好的效果。

另一方面，合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR)相对于光学遥感而言SAR具有全天时、全天候、大幅宽、重放周期短等特点，能够为灾后应急救援，特别是恶劣天气条件下的应急工作，提供可靠的数据保证。张景发（2002）等通过地震前后图像的相关性分析、平均灰度差异性分析及平均方差差异性分析，来定量地确定震害程度，并用该方法对张北地震震区中等分辨率星载SAR卫星图像进行了变化检测，经与实际野外考察资料对比，检测精度较高。日本的Masashi Matsuoka和Fumio Yamazaki等通过分析SAR影像后向散射强度信息或是相位信息与建筑物破坏程度的相关性，在近10年里连续对1995年日本阪神地震、1999年土耳其伊兹米特地震、2001年印度古吉拉特邦地震、2003年伊朗巴姆地震、2003年阿尔及利亚布米尔达斯地震、2006年印尼地震及2007年秘鲁皮斯科地震进行研究，提出了一种线性判别式比值计算法建立了一个定量估计严重建筑倒塌率的模型。

以2003年2月24日新疆巴楚-伽师6.8级地震、2003年12月23日伊朗巴姆7.6级地震和5月21日阿尔及利亚6.9级地震、2004年12月26日印尼9.0级地震及引发的海啸、2008年5月12日汶川8.0级地震、2010年1月12日海地7.0级地震和2月27日智利8.8级地震、2011年3月11日日本东北部海域9.0级地震等地震应急遥感应用成功案例为标志，以现代空间对地观测技术、应急技术和震害分析技术相结合的地震应急遥感技术全面应用的崭新时代已经到来。

三、地震遥感的思考与展望

到目前为止，空间技术应用到防震减灾事业发展和相关科学研究已经历了40余年的历程。空间技术应用已经渗透到防震减灾工作各个工作环节，为地震监测预测、震害防御及应急救援科技水平提升和业务能力建设提供了重要支撑。从防震减灾业务能力建设需求出发，考虑到地震遥感应用现状和空间对地观测技术发展，未来地震遥感应用将重点在如下方向推进：

（一）以地球物理场探测卫星计划发展为基础，发展综合性、天空地一体化、有效协同的地震立体观测体系。当前的重点是电磁卫星和重力卫星等地球物理场探测卫星系列的发展，在此基础上，构建融合光学和微波遥感平台于一体的虚拟化业务卫星星座，并推进临近空间艇载地球物理综合观测平台和地面比测校验系统发展。

（二）加快推进遥感应用业务化水平。目前，应急遥感应用已经具备业务化能力，卫星红外遥感已经成为日常地震监测预测的重要手段，基于GNSS与InSAR相结合的地壳形变立体监测网络正在逐步形成，电磁监测试验卫星在轨运行。多源空间信息应用与业务系统的密切结合是地震遥感应用的一个重要发展方向。

（三）积极拓展空间信息综合分析与大数据技术应用，发展有效的融合技术与分析方法，提高数据处理能力，发展强背景和复杂环境下地震微弱信号提取技术，加强新技术研发和应用。

（四）在传统的板块和块体相互作用模型基础上，充分利用立体观测系统特点和优势，加强地球多圈层、多物理场耦合与相互作用特征与机制分析，推进地震科学理论研究取得创新性的突破与发展。

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