📄Работа №52424
Тема: Геофизическое моделирование землетрясений на основе обработки данных радиолокационных съемок в ENVI SARscape на примере землетрясения в городе Бам (Иран)
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
геология и минералогия
Объем:
55 листов
Год:
2017
Просмотров:
181
4990
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 1
Список условных обозначений и сокращений 3
Список иллюстраций 4
Содержание 5
Введение 6
1. Обзор 9
1.1. Дистанционное зондирование Земли 9
1.1.1. Определение и классификация 9
1.1.2. Этапы обработки данных ДЗЗ 10
1.1.3. Применение методов ДЗЗ 10
1.2. Радиолокационные системы 11
1.2.1 Принцип работы и виды РЛС 11
1.2.2 Преимущества и недостатки радиолокационных систем 12
1.2.3 Методы обработки данных РСА 15
1.2.4 Применение радиолокационной съёмки 17
2. Геолого-геофизическое описание исследуемого объекта 20
2.1. Геологическое строение 20
2.2. Сейсмичность 20
2.3. Историческая справка 21
2.4. Характеристики и параметры землетрясения в городе Бам 21
3. Материалы и методы исследования 24
3.1 Спутник EnvironmentalSatellite 24
3.2 Программный комплекс ENVI 26
3.3 Модель Okada 29
3.4 Алгоритмы обработки радарных данных в ПО ENVISARScape 32
4. Обработка и интерпретация данных 34
4.1 Построение карты смещения 34
4.2 Геофизическое моделирование 41
4.3 Выводы 45
Список использованных источников 46
Список условных обозначений и сокращений 3
Список иллюстраций 4
Содержание 5
Введение 6
1. Обзор 9
1.1. Дистанционное зондирование Земли 9
1.1.1. Определение и классификация 9
1.1.2. Этапы обработки данных ДЗЗ 10
1.1.3. Применение методов ДЗЗ 10
1.2. Радиолокационные системы 11
1.2.1 Принцип работы и виды РЛС 11
1.2.2 Преимущества и недостатки радиолокационных систем 12
1.2.3 Методы обработки данных РСА 15
1.2.4 Применение радиолокационной съёмки 17
2. Геолого-геофизическое описание исследуемого объекта 20
2.1. Геологическое строение 20
2.2. Сейсмичность 20
2.3. Историческая справка 21
2.4. Характеристики и параметры землетрясения в городе Бам 21
3. Материалы и методы исследования 24
3.1 Спутник EnvironmentalSatellite 24
3.2 Программный комплекс ENVI 26
3.3 Модель Okada 29
3.4 Алгоритмы обработки радарных данных в ПО ENVISARScape 32
4. Обработка и интерпретация данных 34
4.1 Построение карты смещения 34
4.2 Геофизическое моделирование 41
4.3 Выводы 45
Список использованных источников 46
📖 Введение
Тема представленной диссертационной магистерской работы Геофизическое моделирование землетрясений на основе обработки данных радарных съемок в ENVI SARscape на примере землетрясения в городе Бам (Иран).
Настоящая работа совершает обработку данных интерферометрических снимков, радиолокационной съемки, выполненной радарами спутника Епу1гоптеп1а^а1е11йес синтезированной апертурой (SAR). В работе использовалась пара снимков, сделанных до землетрясения в городе Бам - 3 декабря 2003 года и после - 11 февраля 2004 года.
Целью исследовательской деятельности является построение геолого-геофизической модели развития разлома в момент землетрясения магнитудой M 7.8 по данным радарной съёмки и сейсмической сети.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• изучить физические особенности и принципы работы радиолокационных станций (РЛС);
• получить представление о функциональных возможностях программы обработки данных РЛС - ENVI SARscape;
• количественная оценка смещений земной поверхности, вызванных землетрясение Бам, по данным радарной съемки картирования смещений земной поверхности, вызванных данным землетрясением;
• совместная обработка и интерпретация данных радарной дифференциальной интерферометрии и всемирной сети сейсмических наблюдений.
Актуальность исследования. Землетрясения являются наименее предсказуемыми и поэтому наиболее катастрофическими по своим последствиям явлениями природы. Серьезный ущерб при землетрясениях наносится в результате снижения сейсмической опасности региона и вызванное этим применение заниженных требований к строительству, примером чего могут служить последствия разрушительных землетрясений в Иране, Турции, Афганистане, последнее землетрясение в Индийском океане и вызванное им разрушительное цунами на побережье Индонезии.
Даже незначительные сейсмические толчки приводят к тектоническим подвижкам в земной коре и перераспределению грунтовых масс, что в свою очередь может служить «спусковым крючком» к возникновению оползней, разрушению дамб, магистральных трубопроводов и иных технических сооружений, что может привести к серьезным экологическим последствиям. (В. А. Бабешко, А. Ю. Бяков[8])
Современные карты сейсмического и микросейсмического районирования дают представление о месте и силе возможного землетрясения, позволяют с высокой долей вероятности прогнозировать и предсказывать готовящееся сейсмическое событие и его мощность по изменению геолого-геофизических и геохимических параметров. Однако проблема разработки математических моделей и основанных на них методов прогнозирования времени землетрясений является актуальной задачей. (Завьялов А.Д.
Кроме того, актуальность данного вопроса обусловлена наблюдением тектонических смещений в не сейсмоактивных зонах. Что демонстрирую в своей статье Коштяк Б., Цацонь С., Добрев Н.ДГ31. Авторы рассказывают о многолетних повторных измерениях микросмещений по отдельным тектоническим разломным структурам в разных частях Центральной Европы и на Балканах.
Предполагают, что процесс деформации земной коры от очагов сильных землетрясений землетрясений с M > 7 (Иране (1997), Турции (1999) и в зоне Северо- Лнатолийского разлома) достигает середины Европейского кратона. Аномальные смещения на определенных участках происходят в результате распространяющейся на большие расстояния деформации в гетерогенной блоковой среде Западноевропейской части Евразийской плиты.
Мониторинг земной поверхности классическими наземными методами, например, с помощью нивелирования, несут информацию о вертикальных смещениях реперов, которые также могли двигаться и в горизонтальном направлении, тогда как спутниковые данные предоставляют информацию о проекции полного вектора смещений на направление на спутник в точках нахождения устойчивых отражателей. Такие методы как оптические измерения или мониторинг с помощью GPS, позволяет выявлять деформации с субмиллиметровой точностью в местах замеров. Однако получение данных мониторинга в формате плотной двумерной сетки является дорогостоящим и затратным по времени для больших площадных оценок и может быть использовано только для небольших локальных зон. Кроме того, при анализе конкретного события деформации рельефа, могут потребоваться и ретроспективные данные, получить которые классическими методами проблематично, так как локальный мониторинг чаще всего осуществляется после происшествия связанного с событием деформации. Дистанционное изучение Земли с использованием спутниковых радиолокационных космоснимков позволяет проводить площадные исследования относительных изменений высотных отметок земной поверхности, состоявшихся между двумя пролетами спутника. (Семёнов А.В., Потапов В.ПГ6], Голубев В.И. [5])
Интерферометрическая обработка радиолокационных космоснимков является эффективным методом, который позволяет анализировать полученные площадные оценки вертикальных и плановых смещений земной поверхности. Способность получать изображение земной поверхности независимо от условий освещенности и облачности является преимуществом радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны (РСА) перед оптическими сенсорами. Метод спутниковой радиолокационной интерферометрии использует эффект интерференции электромагнитных волн и основан на математической обработке нескольких когерентных амплитудно-фазовых измерений одного и того же участка земной поверхности со сдвигом в пространстве приемной антенны РСА. (Филатов А.В. [9])
Настоящая работа совершает обработку данных интерферометрических снимков, радиолокационной съемки, выполненной радарами спутника Епу1гоптеп1а^а1е11йес синтезированной апертурой (SAR). В работе использовалась пара снимков, сделанных до землетрясения в городе Бам - 3 декабря 2003 года и после - 11 февраля 2004 года.
Целью исследовательской деятельности является построение геолого-геофизической модели развития разлома в момент землетрясения магнитудой M 7.8 по данным радарной съёмки и сейсмической сети.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• изучить физические особенности и принципы работы радиолокационных станций (РЛС);
• получить представление о функциональных возможностях программы обработки данных РЛС - ENVI SARscape;
• количественная оценка смещений земной поверхности, вызванных землетрясение Бам, по данным радарной съемки картирования смещений земной поверхности, вызванных данным землетрясением;
• совместная обработка и интерпретация данных радарной дифференциальной интерферометрии и всемирной сети сейсмических наблюдений.
Актуальность исследования. Землетрясения являются наименее предсказуемыми и поэтому наиболее катастрофическими по своим последствиям явлениями природы. Серьезный ущерб при землетрясениях наносится в результате снижения сейсмической опасности региона и вызванное этим применение заниженных требований к строительству, примером чего могут служить последствия разрушительных землетрясений в Иране, Турции, Афганистане, последнее землетрясение в Индийском океане и вызванное им разрушительное цунами на побережье Индонезии.
Даже незначительные сейсмические толчки приводят к тектоническим подвижкам в земной коре и перераспределению грунтовых масс, что в свою очередь может служить «спусковым крючком» к возникновению оползней, разрушению дамб, магистральных трубопроводов и иных технических сооружений, что может привести к серьезным экологическим последствиям. (В. А. Бабешко, А. Ю. Бяков[8])
Современные карты сейсмического и микросейсмического районирования дают представление о месте и силе возможного землетрясения, позволяют с высокой долей вероятности прогнозировать и предсказывать готовящееся сейсмическое событие и его мощность по изменению геолого-геофизических и геохимических параметров. Однако проблема разработки математических моделей и основанных на них методов прогнозирования времени землетрясений является актуальной задачей. (Завьялов А.Д.
Кроме того, актуальность данного вопроса обусловлена наблюдением тектонических смещений в не сейсмоактивных зонах. Что демонстрирую в своей статье Коштяк Б., Цацонь С., Добрев Н.ДГ31. Авторы рассказывают о многолетних повторных измерениях микросмещений по отдельным тектоническим разломным структурам в разных частях Центральной Европы и на Балканах.
Предполагают, что процесс деформации земной коры от очагов сильных землетрясений землетрясений с M > 7 (Иране (1997), Турции (1999) и в зоне Северо- Лнатолийского разлома) достигает середины Европейского кратона. Аномальные смещения на определенных участках происходят в результате распространяющейся на большие расстояния деформации в гетерогенной блоковой среде Западноевропейской части Евразийской плиты.
Мониторинг земной поверхности классическими наземными методами, например, с помощью нивелирования, несут информацию о вертикальных смещениях реперов, которые также могли двигаться и в горизонтальном направлении, тогда как спутниковые данные предоставляют информацию о проекции полного вектора смещений на направление на спутник в точках нахождения устойчивых отражателей. Такие методы как оптические измерения или мониторинг с помощью GPS, позволяет выявлять деформации с субмиллиметровой точностью в местах замеров. Однако получение данных мониторинга в формате плотной двумерной сетки является дорогостоящим и затратным по времени для больших площадных оценок и может быть использовано только для небольших локальных зон. Кроме того, при анализе конкретного события деформации рельефа, могут потребоваться и ретроспективные данные, получить которые классическими методами проблематично, так как локальный мониторинг чаще всего осуществляется после происшествия связанного с событием деформации. Дистанционное изучение Земли с использованием спутниковых радиолокационных космоснимков позволяет проводить площадные исследования относительных изменений высотных отметок земной поверхности, состоявшихся между двумя пролетами спутника. (Семёнов А.В., Потапов В.ПГ6], Голубев В.И. [5])
Интерферометрическая обработка радиолокационных космоснимков является эффективным методом, который позволяет анализировать полученные площадные оценки вертикальных и плановых смещений земной поверхности. Способность получать изображение земной поверхности независимо от условий освещенности и облачности является преимуществом радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны (РСА) перед оптическими сенсорами. Метод спутниковой радиолокационной интерферометрии использует эффект интерференции электромагнитных волн и основан на математической обработке нескольких когерентных амплитудно-фазовых измерений одного и того же участка земной поверхности со сдвигом в пространстве приемной антенны РСА. (Филатов А.В. [9])
✅ Заключение
Результатом первого этапа настоящей работы является расчёт смещения земной поверхности вдоль активного разлома. Таким образом, общая амплитуда смещения составила 50 сантиметров, в частности в юго-восточной части относительно города Бам произошло оседание поверхности земли на 0,2 метра, а в северо-восточной части - поднятие на 0,325 метров. Также по карте смещений можно сделать вывод, что плоскость разлома наклонена к востоку.
Несмотря на незначительные смещения, по причине низкого качества построек в городе, в основном из саманного кирпича - без всяких средств антисейсмической защиты, масштабы землетрясения были катастрофическими.
После выполнения двух итераций нелинейной инверсии следует вывод о том, что полностью автоматический инструмент моделирования не работает, практически всегда необходимо редактирование параметров модели. Также инструментами нелинейной инверсии было выведено среднее расположение очага землетрясения со средним значением скольжения 1,45 м. С помощью линейной инверсии было получено более реалистичное распределение скольжения по плоскости разлома, что составило от 0 до 2.77 метров, и определен очаг максимальных смещений.
В случаях с более сложными землетрясениями операция расчёта проекции смоделированных смещений земной поверхности в направлении линии визирования радара позволяет выявить остаточные напряжения либо смещения, наведённые землетрясением, но не вызванные напрямую им, а также построить карты риска последующих землетрясений. Так как с геологической точки зрение землетрясение в Баме очень простое (был лишь один разлом, одна плоскость разлома и не было оползней) необходимость в расчёте смещений в направлении линии визирования отсутствует.
Подводя итоги, нужно сказать, что в случае землетрясения в городе Бам - смоделированные смещения практически полностью соответствуют зафиксированным смещениям по данным радарной интерферометрии. Это говорит о том, что модель хорошо описывает реально произошедшие сейсмические события, и что все произошедшие смещения вызваны напрямую подвижками вдоль плоскости разлома.
Несмотря на незначительные смещения, по причине низкого качества построек в городе, в основном из саманного кирпича - без всяких средств антисейсмической защиты, масштабы землетрясения были катастрофическими.
После выполнения двух итераций нелинейной инверсии следует вывод о том, что полностью автоматический инструмент моделирования не работает, практически всегда необходимо редактирование параметров модели. Также инструментами нелинейной инверсии было выведено среднее расположение очага землетрясения со средним значением скольжения 1,45 м. С помощью линейной инверсии было получено более реалистичное распределение скольжения по плоскости разлома, что составило от 0 до 2.77 метров, и определен очаг максимальных смещений.
В случаях с более сложными землетрясениями операция расчёта проекции смоделированных смещений земной поверхности в направлении линии визирования радара позволяет выявить остаточные напряжения либо смещения, наведённые землетрясением, но не вызванные напрямую им, а также построить карты риска последующих землетрясений. Так как с геологической точки зрение землетрясение в Баме очень простое (был лишь один разлом, одна плоскость разлома и не было оползней) необходимость в расчёте смещений в направлении линии визирования отсутствует.
Подводя итоги, нужно сказать, что в случае землетрясения в городе Бам - смоделированные смещения практически полностью соответствуют зафиксированным смещениям по данным радарной интерферометрии. Это говорит о том, что модель хорошо описывает реально произошедшие сейсмические события, и что все произошедшие смещения вызваны напрямую подвижками вдоль плоскости разлома.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.