1、热红外遥感基础热红外遥感基础1 热红外遥感的应用热红外遥感的应用火灾监测火灾监测1989年年3月下旬全国旱情分布月下旬全国旱情分布 March, 1989Sept. ,19931 热红外遥感的应用热红外遥感的应用旱情监测旱情监测城市热岛监测城市热岛监测1 热红外遥感的应用热红外遥感的应用海洋中物种的适宜地海洋中物种的适宜地风暴能量的来源风暴能量的来源气候变化气候变化1 热红外遥感的应用热红外遥感的应用 2.热红外遥感的基本概念热红外遥感的基本概念 热红外遥感热红外遥感就是利用传感器的就是利用传感器的热红外波段热红外波段收集、收集、记录地物的记录地物的热辐射热辐射信息，并利用这种热辐射信息信息，
2、并利用这种热辐射信息来获取目标物的温度信息。来获取目标物的温度信息。所有的物质，只要其温度超过绝对零度，就会所有的物质，只要其温度超过绝对零度，就会不断发射红外能量。常温的地表物体发射的红不断发射红外能量。常温的地表物体发射的红外能量主要在大于外能量主要在大于3微米的中远红外区。微米的中远红外区。7-18微米、微米、3-18微米微米热红外波段？热红外波段？热辐射？热辐射？ 3.热红外遥感的复杂性热红外遥感的复杂性 1、热红外遥感的大气影响更为复杂、热红外遥感的大气影响更为复杂可见光波段的大气影响？可见光波段的大气影响？热红外光波段的大气影响？热红外光波段的大气影响？吸收、散射吸收、散射、发射发
3、射最主要的影响因素？最主要的影响因素？水汽、气溶胶水汽、气溶胶 2、热红外信息，除受大气干扰外，还受地热红外信息，除受大气干扰外，还受地表层热状况的影响。表层热状况的影响。主要的影响因素：风速、风向、空气温度、主要的影响因素：风速、风向、空气温度、土壤水分、地形地貌等。土壤水分、地形地貌等。 3.热红外遥感的复杂性热红外遥感的复杂性 3、热探测器获得的物体发射辐射包含了两个重、热探测器获得的物体发射辐射包含了两个重要信息：温度；比辐射率。二者分离非常困难要信息：温度；比辐射率。二者分离非常困难。 物体的温度与图像亮度的关系？物体的温度与图像亮度的关系？ 3.热红外遥感的复杂性热红外遥感的复杂性
4、 4、热红外遥感图像的空间分辨率一般较低，、热红外遥感图像的空间分辨率一般较低，混合像元问题非常突出混合像元问题非常突出。可见光、热红外空间分辨率：可见光、热红外空间分辨率：MODIS，TM 3.热红外遥感的复杂性热红外遥感的复杂性红外辐射传输方程红外辐射传输方程大气热红外辐射的性质大气热红外辐射的性质 大气的长波辐射性质很复杂，不仅与吸收物质大气的长波辐射性质很复杂，不仅与吸收物质(水汽，水汽，CO2与与O2)分布有关，而且与大气温度、分布有关，而且与大气温度、压力有关。压力有关。水汽（水汽（H2O）在）在6.3微米有一个较强的吸收带微米有一个较强的吸收带;二氧化碳二氧化碳(CO2)分别在分
5、别在4.3微米和微米和15微米有较强的微米有较强的吸收带吸收带; O3 在在9.6微米处微米处一个窄的吸收带一个窄的吸收带. .所以能称之为窗区的只有所以能称之为窗区的只有3.54.0微米，微米，89.5微微米和米和10.512.5微米三个波段。微米三个波段。 热红外辐射在大气中的传输热红外辐射在大气中的传输除非有云或尘埃等大颗粒质点较多时，大气对长波辐射除非有云或尘埃等大颗粒质点较多时，大气对长波辐射的散射削弱极小，可以忽略不计。有云时，云中对长波的吸收的散射削弱极小，可以忽略不计。有云时，云中对长波的吸收作用很大，较薄的云层已可以视为黑体。作用很大，较薄的云层已可以视为黑体。大气不仅是削弱
6、热红外辐射的介质，而且它本身也发射大气不仅是削弱热红外辐射的介质，而且它本身也发射热红外辐射。热红外辐射。总之，热红外辐射在大气中的传输，是一种漫射辐射在总之，热红外辐射在大气中的传输，是一种漫射辐射在无散射但有吸收又有发射的介质中的传输。无散射但有吸收又有发射的介质中的传输。热红外辐射在大气中的传输热红外辐射在大气中的传输热红外辐射的大气传输方程热红外辐射的大气传输方程（1）地球与大气都是发射红外辐射的辐射源；）地球与大气都是发射红外辐射的辐射源；（2）通过大气中的任一平面射出的都是具有各个方向的漫射）通过大气中的任一平面射出的都是具有各个方向的漫射辐射；辐射；（3）只考虑吸收作用，忽略散射
7、；）只考虑吸收作用，忽略散射；（4）必须把大气的发射和吸收同时考虑；）必须把大气的发射和吸收同时考虑；（5）假定大气是水平均一的。）假定大气是水平均一的。Atmosphere热红外辐射传输方程热红外辐射传输方程)()(0sTB=),(surfaceB热红外辐射传输方程热红外辐射传输方程波长 (m)2468101214Luminance spectrale(W cm-2sr-1um-10.02.0e-44.0e-46.0e-48.0e-41.0e-31.2e-3)(),;,(,ssssbE),(surfaceB)()(0sTB=+热红外辐射传输方程热红外辐射传输方程波长 (m)246810121
8、40,02,0e-44,0e-46,0e-48,0e-41,0e-31,2e-3Luminance spectrale(W cm-2sr-1um-1dLatmbcos)(),;,(,)(),;,(,ssssbE)()(0sTB=+),(surfaceB热红外辐射传输方程热红外辐射传输方程波长 (m)24681012140,02,0e-44,0e-46,0e-48,0e-41,0e-31,2e-3Luminance spectrale(W cm-2sr-1um-1dLatmbcos)(),;,(,)(),;,(,ssssbE)()(0sTB= +atm),(sensorB波长 (m)246810
9、12140,02,0e-44,0e-46,0e-48,0e-41,0e-31,2e-3Luminance spectrale(W cm-2sr-1um-1热红外辐射传输方程热红外辐射传输方程atmLdLatmbcos)(),;,(,)(),;,(,ssssbE)()(0sTB= +atm+),(sensorB波长 (m)24681012140,02,0e-44,0e-46,0e-48,0e-41,0e-31,2e-3Luminance spectrale(W cm-2sr-1um-1热红外辐射传输方程热红外辐射传输方程中红外波段中红外波段热红外波段热红外波段 atmiL),(sensoriBdLatmiibcos)(),;,(,)(),;,(,sisssibE)()(0siiTB= +atmi+atmiL),(sensoriBdLatmiibcos)(),;,(,)()(0siiTB= +atmi+热红外辐射传输方程热红外辐射传输方程
