遥感技术在地震中的应用
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遥感技术在地震中的应用范文第1篇
【关键词】遥感，地质勘测，煤田地质
1引言
随着遥感技术的快速兴起，遥感地质勘测已经得到全面推广，也得到了实际工作单位的认可。很多人开始研究遥感技术在煤田地质勘测中的深入推广及应用，并取得了一定的效果。利用遥感技术进行地质的测绘与勘探是非常有必要的，而且也是非常有效的技术手段。由于遥感技术具有很多的优点，且在配合相关的高新技术，使得遥感技术能够贯穿于煤田地质勘测工作的全过程中，将遥感技术应用在煤田地质勘测中具有非常广阔的发展前景。能成倍提高了煤田地质勘测工作的社会和经济的效益。
2遥感技术
遥感技术是指从高空以及卫星星座的各种平台上，通过非接触的方式，利用红外线、可见光、紫外线、微波等探测手段，获得遥感影像数据资料。通过对被探测物体的光谱特性、影像特点、图形图像特点，利用目视判读、计算机图像分析、计算机辅助波普分析等方法进行数据信息处理。从而识别探测对象的性质和运动状态，数量质量特征等信息。该手段获得数据通常利用GIS数据处理软件进行处理和分析，已获得直观的或直接的数据信息。
可获取大量的信息数据。利用遥感技术能够成功的获取大范围的地理数据资料，通常遥感数据获取往往使用的飞机甚至卫星，其飞行高度比较高。同时也可以飞行较低的高度，以获取更高分表率的遥感数据。因此，遥感技术能够覆盖很大的范围，也可以获得高分辨率的高清数据，进而能够获取大量数据信息。
获取信息速度快。遥感技术最重要的特点就是其获取数据信息的速度非常快、更新周期非常短。遥感卫星可以快速的获取其所经过地区的各种信息和资料，并对原有的资料和信息进行及时的更新；利用无人机进行航拍技术获得实时的动态数据，可以实现地质灾害动态监测等实时获取信息任务。
限制条件少。遥感技术在进行地质测绘时，受到的限制条件比较少，只要太空云量较少，大气透射性好就可以进行遥感数据采集。在煤田地质勘测中能够广泛应用的一个主要的特点。由于遥感技术脱离了地面的限制，无需控制点、无需通视、无需接触。因此，在进行地质测绘时，完全不受地面条件的影响，获取遥感影像资料更加的方便快捷。
获取信息方法多。遥感技术不但能够获取大量的煤田地质勘测信息，而且具有非常丰富的获取数据信息的方法。在利用遥感技术进行煤田地质勘测时，可以根据具体的地质条件和相关要求，选用不同遥感仪器以及不同的波段。已获得不同地质条件的数据信息。同时利用获取数据可以应用到地质的灾害调查、区域地质的调查及矿产资源勘查等方面。
3煤田地质勘测中的遥感技术
遥感影像定位。遥感影像定位技术在煤田地质勘测中的应用，卫星遥感技术所传输的图像信息能够清晰的分析出含水层构造的边界，对于了解当地的水文分布具有重要的作用。如在地下水的勘察过程中，地质人员首先应对该地的地貌特征等进行分析，以准确获得水文分布规律做好前提工作。利用卫星遥感图像、航空相片以及其他的信息影像数据，分析地下水的形成、储存以及流量变化和流动趋势等信息，并进行详细的勘察。因此，通过对卫星遥感定位技术所获得的信息进行分析研究，能够在较短的时间内得到准确性较高的水文地质规律。
此外，遥感影像定位技术在地震灾害中的也有广泛应用。遥感影像定位技术在地震中的应用还体现在获取地震后的灾害后的具体情况，对赈灾抢险等决策提供一手准确的数据资料。利用遥感影像定位技术可以有效的侦测到地形和地质的内部构造，就可以掌握地震的地质构造类型。因此，可以对地震进行有效的环境分析研究。可以有效的预测地震发生的地质内部的变化情况，得到一定的信息反馈，这样就可以根据地震发生之前内部地质的变化情况，及时对地质构造、内部构造进行分析研究，也可提高地震预警预报的高效性。
优化勘测方案以及勘测路线。在进行野外地质观测方案的选择时能达到事半功倍的效果：利用遥感影像的微观和宏观分析，对地质勘测路线进行合理的选择和布置。能很好的控制煤田地质勘测范围，在分析地质体和地质构造的空间分布过程中，对地质勘测测区附近不同地质体和地质构造的遥感影像特征，及其相互关系进行仔细的研究和分析，可以清晰的确定地质体的划分地质特征；根据地质勘测测区事先建立好的遥感地质解译标志进行三维遥感影像分析。地质观测的路线一般布置在通行条件最好，且能够穿越最多的遥感影像岩石地区；地质测量的路线一般以垂直于测量区线路方向的穿越路线为主，适当加以追索路线。当岩性岩相变化比较大时，地质体的延伸走向关系不清楚，为了解某些岩石的接触关系、矿化带和岩石构造现象的空间延伸情况等，只依靠穿越路线达到目的有一定难度时，此时，可以利用遥感影像进行追索路线布设，非常方便和快捷。
遥感影像测绘地质图。地质图的绘制可以利用影像技术来实现。利用卫星遥感图像传送信号，这样不仅可以得到精确的信息地面信息，而且对于掌握各阶段的地质情况也十分有利，这也更加精确的绘制地质图。地质勘测是一项比较综合性的工作，数据的得来主要是依靠影像数据信息进行实时监测。将遥感影像数据息进行深入分析研究，能够在较短时间内获得准确度的地质数据，利用这些数据绘制地质图将非常方便有效。
煤田勘探的三维地质模型重构。利用煤田勘探所涉及到的遥感资料、地面采样资料、钻孔资料、地震剖面（或三维地震）以及电法、重磁等物探等资料，建立煤田勘探的三维地质构造模型，可以直观的反应煤田勘探效果。同时可以直接量测相应数据，对煤田开采等决策性工作提供形象直观数据。此外，煤田地质勘探具有原始资料数据来源种类繁杂、数据类型异构、采样数据的三维空间位置重要等特点，特别适合于用具有三维地质建模功能的三维GIS（地理信息系统）来进行管理。
煤田勘测三维可视化及动态监测。与传统的煤田地质勘测方法相比，遥感技术在煤田地质勘测主要是利用遥感图像三维可视化及遥感影像动态分析技术。在布置专门的追索路线，利用遥感图像三维可视化和遥感影像动态分析方法则就很容易实施。
4结语
随着遥感技术在测绘行业的不断扩展，与测绘相关的行业也得到了快速发展。遥感技术在煤田地质勘测中已经得到了应用，但是应用的不够深入，相信随着遥感技术，地理信息技术的不断发展，遥感技术在煤田行业的应用会更加深入更加广泛。
参考文献：
[1] 段薇.质测绘中的影像定位技术浅析[J].地球. 2015.（5）
遥感技术在地震中的应用范文第2篇
近年来，随着遥感技术的发展，尤其是高分辨率民用遥感卫星的成功发射和应用，使得利用遥感技术进行地震震害预测成为可能。
地震期间，获取的数据以高分辨率卫早遥感、航空和无人机数据为主，再加上灾害影响范围小，所以为开展灾害损失精细评估提供了很好的数据保障。为开展精细评估，将灾区分为平房区和楼房区，通过人机结合方式，按照个部倒塌，重受损和轻度受损3种类型，开展房屋倒损情况解译与评判，同时开展受灾居民点、滑坡点分布与风险、灾民安置点分布与规划、交通堵塞等监测与评判工作。将房屋倒损情况划分为完全倒塌、严重受损和轻度受损几种情况，其中：
（1）完全倒塌指房屋倒塌成一片废墟；
（2）严重受损指房屋结构受到破坏，需推倒重建；
（3）轻度受损指房屋结构收到轻微影响，需进行处理就可使用。
一、计算房屋倒损建筑面积
根据解译结果，统计计算完全倒塌、严重受损、轻度受损三个类别房屋的建筑面积，其中平房 建筑面积一屋顶投影面积，楼房建筑面积一楼层数×屋顶投影面积。
二、高分辨率卫星遥感的作用
此次地震应对期间， 高分辨率卫星遥感等技术在房屋倒损、交通线路堵塞、次生灾害监测、灾民安置区规划和安置点监测等方面发挥了十分重要的作用， 有效地支撑了救灾应急决策。最突出的作用体现在以下三方面：
1.利用高分辨率卫星遥感数据为主， 结合航空数据开展灾情精细评估， 包括平房与楼房建筑面积监测、居民户数监测、帐篷安置进度监测等， 为开展灾害损失全面评估和灾后恢复重建工作提供了重要的依据；
2.利用高分辨率卫星遥感、航空和无人机数据开展灾区灾民紧急转移安置区规划， 为帐篷的紧急调运、安置规划等灾民安置工作提供了重要决策依据， 同时也为灾后恢复重建工作提供了依据；
3.启动了天-空-地-现场灾害立体监测模式，实现了现场采集对卫星遥感、航空遥感解译工作的支撑， 并通过灾情现场信息采集系统， 实现现场地毯式信息采集与遥感判读工作的协同与相互验证，完成房屋（ 包括平房、楼房） 倒损等级区划、倒损建筑面积评估、灾民转移安置区规划、帐篷搭建进度监测、滑坡点及交通堵塞监测等工作， 为应急救灾和灾害总体评估提供了重要的依据。此次地震应对工作为利用高分辨率卫星遥感数据开展灾害精细评估， 从响应规程、工作模式、监测内容、评估对象、决策服务等方面提供了良好的基础， 并积累了丰富的经验。
三、近年来地震的临震应急准备
1.备好临震急用物品。地震发生之后，食品、医药等日常生活用品的生产和供应都会受到影响水塔、水管往往被震坏，造成供水中断。为能度过震后初期的生活难关，临震前社会和 家庭都应准备一定数量的食品、水和日用品，以解燃眉之急。
2.建立临震避难场所。住的问题也是一件大事。房舍被震坏，需要有安身之处；余震不断发生，要有一个躲藏处。这就需要临时搭建防震、防火、防寒、防雨的防震棚。各种帐篷都可以利用，农村储粮的小圆仓，也是很好的抗震房。
3.划定疏散场所，转运危险物品。城市人口密集，人员避震和疏散比较困难，为确保震时人员安全，震前要按街、区分布，就近划定群众避震疏散路线和场所。震前要把易燃、易爆和有毒物 资及时转运到城外存放。
4.设置伤员急救中心。在城内抗震能力强的场所，或在城外设置急救中心，备好床位、医疗器械、照 明设备和药品等。
遥感技术在地震中的应用范文第3篇
【关键词】救灾机器人 研究现状
天灾人祸往往是一种不可抗拒的力量，由于自然灾害、公共安全事件等因素而造成的灾难时常发生，在救灾活动中，救援人员需在短短48小时之内找到受灾者，否则发现幸存者的概率将会大大降低。在此环境下，救灾机器人给予了救援人员很大的帮助，让搜救成功的概率大大提高，同时也减少了救援人员的伤亡。因此，救灾机器人未来的发展趋势大多投入到地震、煤矿坍塌、火灾等的救援中，为救灾工作提供安全保障。
1 救灾机器人的研究现状
1.1 国外研究现状
救灾机器人在国外发展迅速，技术上也相对成熟，并已进入了实用化的阶段，尤其是在美国、英国、日本等发达国家，其已经开始成批装备使用。
救灾机器人最大的作用之一就是能够在救援现场迅速找到幸存者的具置。最早由日本研发的蛇形机器人，能在高低不平的路面上行进，利用其顶端的摄像头和身体部位的传感器，在废墟中找到幸存者。美国也研制了类似的能在崎岖不平的环境中爬楼梯执行侦察任务的救灾机器人，不仅可以有效找到幸存者的位置，同时还能检测到化学物品是否泄漏[1]。其研究的另一大进展是微型机器人的研发，美国成功研发出世界上第一个苍蝇机器人，其头部装有微型传感器和摄像机，能够在建筑物废墟中找到幸存者。美国现特别发明了一种交互式救灾机器人―赛门，可以侦测出周遭人的情绪反应，未来还会增加沟通能力，在灾难现场，其独具的交互式沟通能力，还可慰藉受灾民众。
1.2 国内研究现状
与发达国家相比，国内机器人研究虽起步较晚，但发展日趋迅速。02年，我国研制出第一台蛇形机器人，其由16个单自由度的关节模块和蛇头、蛇尾组成，在监控系统的无线控制下能够完成前进、翻滚、侧移等动作，并通过装设在蛇头部分的摄像头把现场的图像传回监控系统。13年，我国自主研发的救灾智能双臂机器人“小龙虾”在庐山地震中发挥了显著的作用，其每只机械臂有七个自由度，可自由升降，并模仿人的双臂进行无死角的协调及配合作业，还能实现轮履两用驱动行驶。另外，它还可以油电双动力切换驱动双臂，并能进行生命探测、图像传输、故障自诊等。在庐山地震中还使用了可变形搜救机器人、机器人化生命探测仪和旋翼无人机三款机器人。我国现对机器人研制的投入力度急剧加大，中国已成为世界最大的机器人市场。
2 救灾机器人的应用
2.1 在煤矿救灾中的应用
在我国，由于采矿大多数都是由矿工进行开采，矿井中的不安全因素又很多，在出现瓦斯爆炸和火灾等灾害事故后，不但会造成严重的经济损失，同时还会造成重大的人员伤亡，损失惨重。由于煤矿的安全事故发生的原因极其复杂，并且存在突发性、灾难性和破坏性的特点，因此，救灾机器人应用到煤矿救灾中具有十分显著的意义。
2.2 在地震救灾中的应用
救灾机器人还被大量投入到地震救灾中，由于近几年我国地震频发，加速了地震救灾机器人的研发，现已成功研发出地震搜索与辅助救援的机器人，该系列机器人主要包含空中旋翼搜索机器人、废墟表面可变形搜救机器人以及狭小缝隙搜索机器人。这类机器人负重能力极强，能够携带多种传感器，根据救援现场的声、温等条件有效搜寻到遇难者。同时，由于其可以不断通过电池补给的方式续电，大大提高了搜救的效率，
2.3 在火灾中的应用
在火灾发生事故现场，救灾机器人有较强的移动能力，能根据现场分析实际情况，自动攀爬楼梯，并利用传感器向救援人员传递现场第一手资料，辅助现场指挥人员做出正确判断。同时，其还具有消防功能，能自动喷水，有效灭火，在抢险中发挥巨大的作用。
2.4 救灾机器人应用到救灾中所具有的意义的具体表现
（1）救灾机器人的灵活性和机动性很强，并具有较强的爬坡和翻越障碍的能力，能够适应不同事故现场的环境。
（2）救灾机器人的探测技术很强，可以依靠其传感器来检测到遇难人员的叫声及心脏跳动的频率，能够迅速发现遇难人员的具置。同时，救灾机器人的视频探测器具有信息直观的功能，能够将救援现场的图像传到救灾中心，方便救援工作的开展。最后，救灾机器人还能够深入到灾区未稳定地区，检测到现场环境的变化，防止事故的二次发生。
（3）救灾机器人还能够为灾区投递食品和药物，大大减少了受灾人员和救援人员的伤亡。
3 救灾机器人的发展前景
3.1 多种技术融合化
由于救灾机器人要在极其复杂的环境中完成任务，因此加大了研发难度。灾难现场充满了不确定性和不可预知性，这也要求了救灾机器人的系统要具备自主性、灵活性、实用性以及耐用性。为了使其发挥出更大的作用，未来的救灾机器人技术的发展上需融合一定的人工智能技术、计算机技术、仿生学技术、遥感技术以及网络技术，多种技术融合的条件下能让其救援更加方便[2]。
3.2 多智能体网络化
在救灾现场，救灾机器人、空中直升机、医护人员和医疗车辆之间应该形成一个多智能体的立体化网络，以便于资源共享。在实际操作中，空中直升机将现场环境信息传递给救援人员，救援人员操控机器人进入现场救援，待救援完成后救护人员和救护车辆针对被救者进行善后处理。多智能体网络化，是未来救灾机器人的一个发展趋势。
4 结语
救灾机器人的研制及应用，其主要目的之一是减少受灾人员和救援人员的伤亡，在“以人为本”的社会中，其研究应用意义非常重要。虽然救灾机器人的应用技术仍然需要改进和提高，但通过科研人员的努力，一定能够取得更高的成效。为救灾工作发挥巨大的作用。
参考文献：
遥感技术在地震中的应用范文第4篇
关键词海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。
在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
遥感技术在地震中的应用范文第5篇
关键词：海洋环境污染海洋灾害
海洋工程与海洋环境相互作用随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征
对各类污染物的作用机理和规律研究以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以N－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。
90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。
在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。
人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
