[发明专利]一种用于地震监测的甲烷浓度前兆信息提取方法

说明书

本发明公开了一种用于地震监测的甲烷浓度异常信息提取算法，该该算法包括如下步骤：步骤1)选取研究区并确定梯度异常提取方法的适用性；步骤2)提取甲烷浓度廓线变化信息；步骤3)识别甲烷排放异常结构特征；步骤4)计算研究区内各像元甲烷浓度变化量垂直梯度；步骤5)异常高值分析及危险区预测。

技术领域

本发明涉及一种甲烷浓度前兆信息提取方法，特别是一种利用大气底层甲烷浓度垂直梯度的震前甲烷浓度异常提取方法，对地震异常前兆信息判定具有参考价值。

背景技术

我国是全球内陆地震最为严重的国家，地震活动频度高、强度大、分布广，加强地震科学研究至关重要。卫星遥感能探测到大范围连续地表及大气物理参量变化，为地震短临预报提供了新途径，已成为地震预测研究中不可或缺的技术手段。作为重要的断层气体，甲烷异常排放已被大量震例研究所证实。研究方法主要包括目视解译法、背景场差值法、K指数法、小波分解等。其中：

目视解译法：对大气某层甲烷体积比浓度场进行分析，

背景场差值法：针对震前一定时间序列的甲烷浓度场，以震前某平静时期甲烷浓度场作为背景场，将二者差值作为震前甲烷浓度变化情况，分析变化场的时空演变特征，识别震前甲烷浓度异常信息。

K指数法：以历年同期亮温均值为背景场，历年同期甲烷柱浓度标准差为判定指标。将震前一定时间序列甲烷柱浓度同背景场的差值与标准差的比值作为K指数，以K指数的大小表征异常幅度。

小波变化功率谱法：通过小波变换，剔除年变信息、季变信息、噪声信息等非震影响因素，进而提取出可能与地质构造相关的甲烷浓度变化情况，以此识别地震相关的甲烷浓度场演化规律。

目前，国内外基于卫星遥感数据的震前气体浓度异常信息多着重分析气体柱浓度等水平尺度分布特征，对震前气体浓度垂直结构的规律研究很少，缺乏针对震前气体浓度三维异常分布信息提取的研究方法。

考虑到以上问题，本发明主要着眼于基于垂直浓度梯度的震前甲烷浓度异常信息的准确提取，对地震前甲烷浓度异常分析提出了一种新的可行的方法，本发明可为气体异常信息的准确判定提供支撑，对临震气体异常前兆信息的提取具有一定参考价值。

发明内容

基于热红外遥感在地震异常检测中的广泛应用，本发明提供一种逐日亮温异常回归分析方法。

本发明的目的通过以下技术步骤实现：

步骤1)选取研究区并确定梯度异常提取方法的适用性；

步骤2)提取甲烷浓度廓线变化信息；

步骤3)识别甲烷排放异常结构特征；

步骤4)计算研究区内各像元甲烷浓度变化量垂直梯度；

步骤5)异常高值分析及危险区预测。

所述步骤1)的具体方法为：a)选取研究区域；b)对研究区高程梯度进行简要分析；c)从地形背景角度初步确定异常提取方法的区域适用性。

进一步，所述步骤2)的具体方法为：a)基于背景场差值法提取危险区甲烷廓线浓度异常信息：

其中，V_CH4(l,m,n)为研究区n年m时段l层大气的甲烷浓度；μ_(l,m,y)为研究区y年m时段l层大气的甲烷浓度背景值；D(l,m,y)作为研究区y年m时段l层甲烷浓度变化值。

进一步，所述步骤3)的具体方法为：a)分析危险区像元甲烷去背景值廓线浓度分布；b)识别地源性甲烷排放的异常结构特征。进一步，所述步骤4)的具体方法为：a)基于步骤3)，对构造区所有像元甲烷浓度廓线进行去背景值计算；b)对时段内各像元各时次甲烷浓度廓线变化量垂直梯度进行计算；