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遥感教程简介-第2部分第1页
Satellites have been effective in determining the slow but continual movement of the Earth's plates, thus helping to understanding crustal dynamics and associated deformation. A technique called Satellite Laser Ranging (SLR) uses a laser beam to range a moving satellite, on which corner cube reflectors (functioning like mirrors) are embedded around its surface, reflecting that beam to its source site on the ground. From the resulting travel-time measurements. distances to the satellite can be calculated to within a few centimeters (or less). The orbit can be tracked from several laser stations. Over time (in years), different stations, on different plates or within a plate, will separate from one another according to the amount of differential movement in the plate or, more commonly, between plates. A second technique, called Very Long Baseline Interferometry, uses several radio telescopes spaced well apart to receive radio waves from distant sources (e.g., quasars); the signals can be analyzed to precisely locate each station at a given time, so that again over years plate displacements can be specified. This page also considers some elements of seismology, particular in regard to earthquakes. Radar interferometry from a satellite is capable of determining horizontal or vertical displacements of a surface following an earthquake beneath it.
本示意图小结显示了一些专门用于或包括用于海平面和陆地表面高度计研究的系统的卫星：
它们有一个共同点：它们的外表面都装有角锥形反射镜。这些卫星以及许多其他卫星都被用于一种称为 卫星激光测距 （单反）。这与激光测高相反，发射激光束的仪器在卫星上。查看本网站，了解基本原则 SLR . 在单程激光雷达中，激光发生器固定在地面站，其光束射入太空，拦截和跟踪装有硅玻璃板的卫星（通常每个端口两个，安装成直角 [corner-cube configuration] 以便接受来自任何方向的光束并将其返回）在一个称为逆行反射镜的阵列中。这是拉格奥斯卫星（有时写为拉格奥斯，它代表激光地球动力学卫星），第一个专门用于测地测量的卫星，在1976年在6000公里的轨道上运行。
|<p>Lageos卫星，重量很重，有许多后视镜。</P>
该示意图概述了典型SLR系统的操作模式：
这是目前全球网络中超过46个活跃的SLR站点中的两个：
激光束由现场产生的相干光组成，通过望远镜以极短脉冲的形式发出。光束寻找轨道上的卫星，找到后将继续跟踪轨道一段时间。给定脉冲在很短的时间内返回到SLR站点；相同脉冲的开始时间和返回时间可由脉泽时钟（皮秒间隔差）非常精确地确定。 [10:sup:-12 sec] 可以分开）。由于光速已知非常精确，因此SLR站与卫星在截获瞬间的距离可以确定为小于一米的精度。由于单独的星历数据可以非常精确地确定卫星的位置，距离加上光束投影角度可以很好地设置空间站的位置。（顺便说一下，整个行动的“诀窍”是能够“击中”快速移动的卫星 [whose size may be a meter or the mirror-bearing part of a larger satellite may be not much bigger] 然后跟随它；光学和无线电 [S-band; 10 cm wavelength] 跟踪或多普勒跟踪使轨道路径变得如此精确，以至于它在任何时刻的位置都能如此精确地预测到截获的可能性。 [通常，每5到10个脉冲中就会有一个脉冲到达镜子。] ）
通常，一颗卫星在多个单反站的视线范围内。它们可以同时工作，从而在卫星上实现“三角测量”，这种情况有利于更精确地确定卫星和地面站的位置。因此：
现在有相当数量的卫星安装了适合SLR跟踪的反光镜。其中一些具有其他主要目的；一些仅仅是大地测量学研究的目标。下一张图表显示了过去、目前运行的以及装有反射镜的平面卫星：
因为识别卫星的纵坐标上的字母很难阅读，这里列出了部分与SLR兼容的卫星：ADEOS、ALOS、CHAMP、ENVISAT、ERS1和2、ETALON、GEOS3、GLONASS、GPS35和36、LAGEOS1和2、MEATORE3和6、STARLETTE、STELA。LLR是指月球激光测距；阿波罗宇航员在月球表面留下了三个反射镜，还有两个反射镜在成功着陆的俄罗斯探测器上；它们的存在大大改善了月球轨道和距离变化的测定。参与SLR测量的卫星列表如下 Goddard Website .
请注意，该列表包括两个gps（全球定位卫星）。这是一个完全独立的地球或空间点定位系统（它是民用商用手持仪器的基础，允许任何人在地面上定位自己 [例如，在野外徒步旅行时] 或者在汽车或船上）。该系统同样是非常宝贵的测量方法，并在进行下一段中提到的一些研究。关于GPS的更多信息 page 11-6 或者你可以在网上找到一个好的评论 University of Colorado 摘要站点。俄国人运行着一个类似的系统，叫做格洛纳斯。
SLR的使用已经非常复杂，现在可以通过 International Laser Ranging Service . 从这些数据中得出了国际陆地参考框架，一份关于陆地和海洋表面运动和相关条件的数据汇编。
SLR有许多重要的应用，主要包括：极地运动和地球自转；陆地表面的重力变化；海洋表面形态；盆地中的海洋潮汐；冰的质量和体积；冰后反弹测量；地壳变形和构造板块运动。
最后一类是美国国家航空航天局（NASA）的一个主要的地质调查项目NOAA，由一个通常被称为“地壳动力学”的国际组织（现在代码920.2和926，NASA Goddard）加入，检查他们的 Website ）；相关信息可在 Geodynamics Branch 站点。主要目的是测量地球构造板块的水平和垂直运动及其对地壳变形的影响。这些运动，特别是在板块边界处，每年达到几毫米到几厘米。通过每隔几年定期检查一次大地控制点的精确位置，主要是在作为基准点建立的特定站点，这些点的实际移动转化为远离扩展脊的板块内大致相同的位移。随着时间的推移，对这些点的非常精确的测量允许对板块内部和边缘的运动（方向和速度）进行可靠的估计。不同的板块以不同的速度和方向移动。
事实证明，单反雷达具有很高的精度。但另一种方法，甚长基线干涉测量（VLBI），也能够精确定位一个站的位置和自其先前位置以来的变化。它依赖于对多个射电望远镜站同时接收的来自距离源的无线电信号进行极其精确的分析。这里介绍了VLBI的一些基础知识 Goddard 站点。加拿大人准备了另一个很好的评论网站 Principles of Radio Interferometry ；关于干涉测量的一些一般原理的清晰概述如下： Canadian 站点。
本文总结了无线电干涉测量的一些主要思想。先看这个图表：
无线电波源通常是一些发射强无线电信号的射电星系或类星体。当然，它们以光速运动。两个或两个以上相距较远（基线很长；分辨率随着长度或间隔而增加）的射电望远镜接收器分别记录信号。每一个都与一个非常精确的（氢脉泽）时钟相连，同步计时。数据简化包括消除大气影响，然后检查给定信号的时间差，这是因为一个站比另一个站离远的信号源更远。因此，信号的波形并不精确一致，即，它们显示出部分到完全的构造性或破坏性干扰（在光学干涉测量中，这些相位上的细微差异将显示为光条纹）。使用基于计算机的相关器，进行交叉相关的信号分析，如图所示：
结果是一个新的数据集，从中可以计算和比较参考点的位置。目前，约有40个接收站（主要在北美和欧洲）正在参与这项工作。
关于位移率的最准确数据来自多年平均测量。例如，该图涵盖了欧洲和北美台站之间日益分离的10年连续数据。虽然每个测量值都有散射（不确定度），但直线拟合（17 mm/年）是可靠的。
两张地图显示了那些有足够位置点的板块出现的相对板块运动模式，以指示运动的大小和方向。第一个更为一般：
包含欧洲“大陆”的板块正在向东北移动，非洲板块将其推向东北。太平洋板块的方向是西北方向。北美板块有两种截然不同的运动模式；大部分从大西洋中脊向西运动，但加利福尼亚西部一小部分向南向东北偏北移动，与东太平洋板块的复杂相互作用导致沿着一系列的横穿物滑动。SE断层（如圣安德烈亚斯）。下一张图表提供了更多的细节，并显示了加利福尼亚州和澳大利亚东南部目前发生的最快的运动。
这在以下地图中更为明显，在该地图上，相对于所涉及的板块绘制速度矢量：
美国宇航局戈达德在地壳变形方面的地球动力学分支工作的副产品之一是由小保罗D.洛曼博士（本教程第12节作者）绘制的精美的板块构造图。它现在显示了过去一百万年的板块位置、板块速度和火山活动。我们在下面显示了这张重要的地图，但由于它的尺寸较小，无法读取，我们提供了通过单击查看更大、更可读的版本的选项。 here （要返回此页，请按后退按钮）。
利用从全球卫星定位系统阵列中获取的位置信息，对另一类地壳运动作了进一步的详细描述。在更新世冰期的不同时期，由于几公里厚的冰的重量，部分地壳被挤压（向下推）。随着较硬的上地壳向下弯曲，更多的塑性下地壳/上地幔被侧向驱动以腾出空间。当冰盖融化时，会有一个缓慢的，通常是稳定的向上反弹，现在由GPS和其他卫星测量。多伦多大学和其他研究机构的一组科学家最近报告了芬诺斯堪的纳维亚地壳的研究结果。左边的图显示了测量到的垂直反弹；右边的图显示了这些工人也检测到了从凹陷中心向外的一些水平运动。
应用地球物理学的第三个主要分支，地震学，显然没有直接受益于空间观测。地震仪必须安装在地表，最好安装在基岩上，以接收各种地震干扰，尤其是地震干扰。地震波是几种类型的振荡-P波或主波（推挽 [挤压的] 类似于声波运动）、S波或二次波（正弦波，又称横波）以及其他波，如表面爱波和瑞利波。每种类型的波都以一定的速度从震源传播到地震监测站，这取决于波的深度和沿特定路径到达地震监测站的材料的地震特性。地震台上的振荡记录为“摆动”或地震图上的轨迹。这是波士顿学院韦斯顿站最近在土耳其发生的地震记录。地震波首先穿过土耳其下面的地壳，然后穿过上地幔，最后穿过波士顿下面的北美板块的地壳。
从地震图中可以学到很多东西：距震中的距离（震源区表面的点）；距震源的深度；震级或强度（以及释放的动能）；持续时间；移动方向；以及地震移动所沿的断层类型。NT导致应变释放。每个台站都开发了诺模图，可以用来求解其中的一些参数。检查这个：
到震中的距离可以在距离台站的任何方向（360°）上。但是，当使用来自三个站点的距离信息从每个站点绘制一个以半径为距震中距离的圆时，将出现一个狭窄的交叉区，定义三个站点共同的震中；因此：
在数十年的记录保存中，数千个震中被标绘在全世界。这是Paul Lowman和他的同事绘制的一张地图，显示了这些震中；请注意，绝大多数集中在板块俯冲带附近（其中一个板块在会聚边界处潜入另一个板块之下）或在扩张的山脊处。
从俯视北半球（北极在中心）的角度来看，红色的活跃火山带和蓝色的大陆，这一格局再次表明，大多数地震和火山爆发发生在板块边界。
这样的图有助于确定地震活动强度较高的区域。这种分布加上有关损伤性质和程度的信息，可以估计在某个时间跨度内的地震风险或破坏程度的可能性。2001年2月下旬华盛顿西雅图发生地震后不久，这张风险图就出现在《今日美国》的报纸上。
如上所述，卫星不能直接记录地震（地震）事件。然而，有些地震计位于没有直达电话线的孤立地方。现场站的发射器可以将数据遥测到头顶的卫星上，然后将记录的地震信号中继到接收站。磁性或重力测量卫星确实揭示了地球内部的许多情况，在解释与板块运动有关的内部条件时，这些条件被用于分析地震机制的模型中。
卫星的另一个用途是影响地震效应。这项技术利用雷达干涉测量来检测地表的位移（SLR和高度计剖面也可以帮助确定地震引起的地表位置和海拔的变化）。干涉数据产生的彩色条纹表示表面变化的分布（利用卫星地震前通道的数据计算位置差异）。
使用该技术的一个很好的案例研究是1999年10月16日加利福尼亚州巴斯托西北40公里（莫哈韦沙漠边缘）发生的7.1级公顷煤矿地震。这张地图显示了震中周围的强度分布（与人们对地震的感知有关）。
这次地震发生在莫哈韦剪切断裂带。沿着主要走滑断层的横向位移范围为3.8至4.7米（约15英尺）。在矿井附近拍摄的这张航空照片中可以看到地表破裂延伸41公里；偏移道路（右侧）显示了这种位移。
这是一张干涉图（用彩色条纹显示），显示了根据ERS-1卫星的SAR数据分析确定的触发赫克托雷地震的Lavic Lake断层周围表面的位移应变：
类似的图叠加在图像背景上，显示了莫哈韦沙漠中加利福尼亚州兰德斯附近发生地震后的垂直位移。这发生在1992年赫克托煤矿地震的同一剪切带内。
在这三页中，我们只“划破”了地球表面（没有双关语），说明空间技术如何有助于地球及其环境的地球物理特征。在网上冲浪可以获得更多。美国宇航局 Goddard Space Flight Center 有一个索引和到许多地点的链接，这些地点讲述了各种地球物理方法如何揭示几乎所有地球物理方面的新的或持续监测正在进行的研究。
地球物理学作为遥感的一个组成部分，其最广泛的意义是，从你所看到的，一个有价值的转移，从主要主题。在本导言的其余部分以及随后的章节中，我们将继续探讨这一主题——更为常见的遥感类型——首先通过研究 光子 以及它在确定 电磁波谱。