蘇門答臘島12.26海震EOSMODIS奇異遙感信息解析

1、蘇門答臘島12.26海震eos-modis奇異遙感信息解析 【摘要】2004年12月26日發(fā)生與印度尼西亞蘇門答臘島南西面太平洋底的8.6級大地震使南亞和環(huán)太平洋地區(qū)的13個國家遭受了嚴重災(zāi)難。本文采用美國modis web和新加坡國立大學crsp的modis遙感影像速據(jù)資料，不失時機地對重災(zāi)區(qū)蘇門答臘島北端及其臨震中海域開展了遙感研究，通過數(shù)字圖像處理發(fā)現(xiàn)了4種具有特殊征狀的奇異遙感信息黃邊島岸、海水層圈、海云層圈和尖角云。這些遙感奇異信息具有比原始遙感影像更加深刻的指示意義。通過對其分析解譯，對這次海震災(zāi)難得到了更多的認識了解?！娟P(guān)鍵詞】蘇門答臘 海震 eos-modis 奇異遙感信息1

2、引 言2004年12月26日，發(fā)生在印度尼西亞蘇門答臘島南西面印度洋海底的8.6級大地震導致了一場史無前例的海嘯災(zāi)難。在地震數(shù)分鐘內(nèi)，大海洶涌沖上海岸，毀滅了北蘇門達臘海岸，造成南亞和東非13個國家近20萬人死亡，而財產(chǎn)損失更是不計其數(shù)。作者利用美國modis web和新加坡國立大學（national university of singapore）crsp（centre for remote imaging，sensing and processing）網(wǎng)站發(fā)布的terramodis數(shù)據(jù)，不失時機地對印度尼西亞蘇門答臘島地災(zāi)情開展了研究，通過遙感信息處理發(fā)現(xiàn)了4種具有特殊征狀的遙感奇異信息黃

3、邊島岸、海水層圈、海云層圈和尖角云。研究表明，這些遙感奇異信息具有比原始遙感影像更為深刻的指示意義，通過對它們解析研究，可以對這次海嘯災(zāi)難有更多的認識了解?；狙芯繑?shù)據(jù)為terramodis災(zāi)前（2004.12.17）和災(zāi)后（2004.12.29）南亞軌道區(qū)影像數(shù)據(jù)，相關(guān)成像參數(shù)見表11。這兩天影像區(qū)的云量覆蓋率都較高。但所幸的是，以重災(zāi)區(qū)蘇門答臘島北端為中心的區(qū)域云量偏少，這使得該區(qū)域數(shù)據(jù)應(yīng)用成為可能。由于成像時間分別為災(zāi)前11天和災(zāi)后1天，災(zāi)區(qū)影像特征變化具有很好的可比性。新加坡crsp公布了這兩天整個東南亞modis影像的三種不同波段合成處理的結(jié)果，即：（1）近紅外、紅光波段和綠光波段假

4、彩色合成影像；（2）近紅外、紅光波段和綠光波段假彩色合成影像；（3）真彩色合成影像。但這些影像均為壓縮jpeg圖像格式，已不適于進一步作遙感信息提取處理。實際研究采用的modis數(shù)據(jù)來自美國modis web提供的1b精度modis數(shù)據(jù)，共17波段，通過輸入以蘇門答臘島北端為中心的矩形區(qū)域坐標直接從internet上下載2。影像區(qū)域大小為1078（像元）4060（像元），面積為1，733，620km2（500米分辨率）。表1. 2004.12.26和2004.12.29 terra-modis南亞成像區(qū)參數(shù)table1.imaging parameters of terra-modis to

5、south asia in nov.26 & 29.2004 增強處理清晰地揭示出災(zāi)海島外側(cè)的海水中，存在大量海嘯沖刷出的綠色、綠黃色絮狀陸地物質(zhì)。這些絮狀物形態(tài)不規(guī)則，具有從海岸線向海洋深處擴散趨勢，清晰顯示出海水沖刷陸源物質(zhì)向海洋遷移搬運的走向趨勢。該現(xiàn)象曾被jesse allen觀察到并在modis web上作了簡單描述2。但作者的興趣不限于此，而是那些通過增強處理反映出來的新信息幾乎整個蘇門答臘島北端的陸岸都變成了淺褐色，表明源于蘇門答臘島sw側(cè)海震中心的海嘯，不僅沖刷破壞了與其正對面的島岸，同時還繞過島嶼，使其背面的ne側(cè)島岸受損。這一點可以通過蘇門答臘島海嘯波浪高度分布平面

6、圖和蘇門答臘島海嘯波速分布平面圖得到印證。這一發(fā)現(xiàn)或許還只對jesse allen發(fā)現(xiàn)的一個小補充，不足為奇。但一個真正有意義的新情況使，通過非線性增強處理使沿sw島岸出現(xiàn)了一條狹窄延伸的黃色帶狀區(qū)，而在背離震中心的ne島岸卻無此帶出現(xiàn)。由于未能到實地考察，難于斷定造成兩邊島岸這種差異的原因，但可以推斷，這應(yīng)與海島sw和ne兩側(cè)受海嘯攻擊影響的方式、強度和所處不同有關(guān)。為對海嘯造成的災(zāi)區(qū)復雜環(huán)境狀態(tài)進行快速模式識別，用envi軟件對modis影像數(shù)據(jù)進行了不同參數(shù)isodata分類，揭示出緊鄰海震中心存在著海水層圈結(jié)構(gòu)，而這種層圈結(jié)構(gòu)在未經(jīng)處理的modis影像上反映不出來。雖然不同的isoda

7、ta分類參數(shù)設(shè)置使得兩種分類圖像的色彩區(qū)域形態(tài)面積在局部有些差異，但在對層圈結(jié)構(gòu)存在性的揭示上始終是一致的。按照isodata分類原理，同層圈海水區(qū)域應(yīng)屬于相同的成因?qū)傩浴，F(xiàn)島嶼sw側(cè)海域中主要有4種不同色的層圈紅、綠、藍、黑層圈，故可以判斷海域種至少存在4種大規(guī)模物質(zhì)/能量遷移/擴散運動差異區(qū)域。2 奇異遙感信息奇異遙感信息是指那些在遙感影像上客觀存在，但具有不同尋常表現(xiàn)特征的遙感信息。這次在蘇門答臘災(zāi)后的各種modis影像中，主要觀察到了4種奇異遙感信息黃邊島岸、海水層圈、海云層圈和尖角云。2.1 黃邊島岸經(jīng)過非線性增強后，在modis影像的蘇門答臘島sw海岸顯示出具鮮明黃色帶狀遙感影像特

8、征。經(jīng)測算，其長度257km，平均寬度2.075km，最大寬度約4.0km，面積約為526km2。在海嘯前整個蘇門答臘島岸為基本相同的淺棕色調(diào)，sw和ne兩側(cè)島岸影像特征不存在什么差異，但增強影像清晰地揭示出海嘯前后兩邊島岸的這種差異。由于海嘯對sw海岸具有更大的沖擊力，足以將其表層土壤大部沖刷光，而使下部的新土層暴露出來，而新鮮的土層對太陽光具有較強的反射/吸收率，致使黃邊島岸形成。之所以ne島岸沒能反映出這種影像特征，是由于海嘯繞到蘇門答臘島ne側(cè)之后，沖擊力已大為減弱，不再具備將表土植被沖刷走的能力。2.2 海水層圈不同參數(shù)的isodata分類圖像都反映出在朝向震中一側(cè)的海洋中，存在明顯

9、的海水層圈結(jié)構(gòu)。從圖可見，該層圈主要由3種顏色區(qū)組成緊靠島岸的藍色層區(qū)、遠離島岸的紅色層區(qū)和居于兩者之間的綠色層區(qū)。藍色層區(qū)面積小，全部緊鄰島岸分布，形態(tài)極不規(guī)則，分布不連續(xù)。綠色層區(qū)為第二層，按照像元計算出的面積13640km2，具有連續(xù)和平行島岸分布的特點。紅色層區(qū)域為第三層，也是具有最大連續(xù)分布區(qū)域的層圈，其東臨綠色層區(qū)，而向sw方向一直擴展出影像圖之外。僅從遙感角度可以對這種層奇異圈結(jié)構(gòu)的成因有兩種推測，即：推測一：海嘯沖刷回流攜帶物成因。海嘯從陸地上席卷走的固體物質(zhì)，依其重量、體積大小和形態(tài)不同，在被攜帶入海后形成分異分布，如是造成了海中不同的懸浮物分區(qū)。而不同懸浮物分區(qū)對太陽光吸收

10、/反射率不同，從而造成海水影像差異。在原始影像中，這種差異知識表現(xiàn)為不明顯的藍色和黃綠色，不易識別，但分類處理使得這種目視解譯難于識別的差異大大明顯化。根據(jù)這種成因，藍層圈主要是對大體積大質(zhì)量的海嘯沖出物在中近岸海水中分布的揭示反映，綠層圈主要是對小體積輕質(zhì)量的海嘯沖出物在中近岸海水中分布的揭示反映；而紅層圈則主要是對海嘯沖出的陸地細小懸浮物在遠岸海水中分布的揭示反映。但這種解釋與紅色層圈區(qū)具有圓弧形態(tài)而sw島岸卻是平直形態(tài)相矛盾，因為從平直形態(tài)的島岸上回流入海的海水，應(yīng)該具有與海岸基本平行的平直形態(tài)，而不應(yīng)該是圓弧形態(tài)。推測二：海震造成海水環(huán)形震蕩成因。發(fā)生于蘇門答臘島sw側(cè)海底的大地震，使海水整體發(fā)生震蕩，導致海面宏觀形態(tài)和水體微觀結(jié)構(gòu)變化，使海洋中形成一種對太陽光反射率起綜合改變效應(yīng)的場海嘯“綜合效應(yīng)場”。這種場圍繞海震中心呈對稱分布。由于海洋巨大的儲能功能，“綜合效應(yīng)場