热红外遥感

更新时间:2022-07-23 09:01

热红外遥感( Thermal Infrared remote sensing )是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。探测波段一般在0.76-1000微米之间。是应用红外遥感器(如红外摄影机、红外扫描仪)探测远距离外的植被等地物所反射或辐射红外特性差异的信息,以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。

原理

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外能量主要在大于3μm的中远红外区,是热辐射。它不仅与物质的表面状态有关,而且是物质内部组成和温度的函数。在大气传输过程中,它能通过3-5μm和8-14μm两个窗口。热红外遥感就是利用星载或机载传感器收集、记录地物的这种热红外信息,并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度和热惯量等。(摘自李小文等,多角度与热红外对地遥感)

应用

热红外遥感对研究全球能量变换和可持续发展具有重要的意义,在地表温度反演、城市热岛效应、林火监测、旱灾监测、探矿、探地热,岩溶区探水等领域都有很广泛的研究。

(1)林火监测

遥感监测火灾的主要利用NOAA/AVHRR和MODIS影像,原理是高温点在中红外波段的辐射能量比热红外波段大,中红外比热红外对高温点的反映更敏感,方法主要有三种:固定阈值法、临近像元分析法、温度结合植被指数的方法。林火监测的难点是混合像元的判断和明火区与闷烧区的区别,另外火点信息、烟尘光学厚度烧痕面积等火灾相关参数的提取及火灾的预警也是研究的热点。

(2)地表温度反演

地表温度土壤温度、近地气温、光合作用、蒸散发、风形成、火灾危险等都有直接的关系,是地表能量平衡的重要参数,也是资源环境动态变化的主要影响因素,地表温度遥感已经成为遥感地学分析的一个重要研究领域。用于地表温度反演的方法主要有单窗算法、劈窗算法、多通道和多角度算法。单窗算法是只利用一个热红外通道反演地表温度的方法,最初是根据Landsat TM6波段来设计的,后来又有了普适性的单通道算法,适用于几乎所有的热红外波段。劈窗算法是利用相邻的两个热红外通道来进行地表温度反演的方法,是发展最为成熟的地表温度反演算法,在国际上已经公开发表了十几种劈窗算法。多通道算法是随着多通道传感器的发展而发展起来的,比较有代表性的是Wan and Li的算法,利用MODIS的多波段特点,研究设计了可以同时反演地表温度和比辐射率的方法,用于NASA标准地表温度产品的生产。

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