第九章翻译

1.介绍

热影像成功的解释已在许多应用领域。这包括确定岩石类型和结构等不同的任务映射，定位的地质断层，土壤类型和土壤水分，灌溉渠道渗漏定位，确定火山的热特性的研究，从植被蒸散冷泉水，定位，定位的温泉和间歇泉，范围的确定、湖泊和河流中的热羽流的特点，研究水体的自然循环模式，确定积极的森林火灾的程度，并在垃圾填埋场或煤矸石山子表面火灾定位。

最热的扫描操作，如地质填图，土是定性的本质。在这些情况下，通常是不需要知道绝对的地面温度和发射率，而是研究在一个场景中的辐射温度的相对差异。然而，一些热扫描操作需要以定量的数据分析来确定绝对温度。一个例子是热扫描作为执法工具因自然资源的国家部门监测从核电厂排放地表水的温度下使用。

不同时代的一天可以利用热扫描研究。许多因素影响的最佳时间为热工数据的选择。任务规划和图像的解释必须考虑温度日变化的影响。的重要性日的影响如图1所示，这说明相对辐射温度的土壤和岩石与水的一个典型的24小时期间。请注意，黎明前，一个准平衡状态是达到这些材料的温度曲线的斜率是非常小的。天亮后，这种平衡被破坏和材料的热身，一个峰值，达到某个下午。最大场景对比度通常发生在这个时间和冷却发生之后。

极端的温度和加热和冷却速率可以经常提供的一个对象的类型和条件的重要信息。注意，例如，水的温度曲线。有两个原因都是独特的。首先，它的温度范围内，土壤和岩石相比是很小的。第二，它达到的最大温度的一个或两个小时后，其他材料。作为一个结果，地表温度通常高于水一天，低于水的温度在夜间。黎明和日落后不久，附近，水和其他特征相交曲线。这些点被称为热交换和表示时间在该温度下无辐射的差异之间存在着两种材料。

确定对任何地球表面材料温度变化率的极端，在其他事情上，通过材料的热导率，容量，和惯性。导热系数是衡量在热通过料率。例如，热量通过金属的速度远远超过通过岩石。热容量确定如何以及材料储存热量。水比其他类型的材料有很高的热容量。热惯性是衡量一种材料对温度变化的响应。它与材料的电导率，容量增加，密度。在一般情况下，具有高的热惰性材料具有更均匀的表面温度在白天和夜晚比低的热惰性材料。

白天，阳光直射的差异加热物体根据其正常的特点和太阳光的吸收，主要是在光谱的可见光和近红外部分。反射的太阳光可以利用3到5μ米波段图像是重要的。虽然反射的阳光几乎没有直接影响，利用8至10μ米波段图像，白天图像包含热的“阴影”在凉爽的地区被阳光直接照射的物体如树木，建筑物，以及一些地形特征。同时，根据自己的定位山坡接收差分加热。在北半球，朝南的斜坡上得到更多的太阳能加热比朝北的山坡。许多地质学家喜欢“黎明”意象为他们的工作，因为这一天的时间提供了合理的稳定的温度的时间最长，和“影子”和坡向的影响最小化，然而，在黑暗的时期飞机导航在选定的热图像采集区域是比较困难的，在那里的地面特征不能被试容易看到。其他物流也进入热扫描任务的时间。例如，扫描从电厂运营废水通常必须在发电高峰时期进行的。

2. 机载红外光谱进行调查

航空热红外调查没有取得多数地区的航空测量；因此必须在感兴趣的区域。红外图像的获取成本大约是三倍，空中拍摄的照片，虽然成本每平方公里减少作为调查的面积增加，红外调查的两种基本类型：单段线和马赛克覆盖。一个飞行线在一个小的测试网站是简单的计划和

实施。飞行线可在不同时间重复评估昼夜温度变化。平行边研磨图像条带拼接覆盖区域的覆盖范围和提供用于侦察调查。任何红外测量必须考虑以下因素：一天的时间，波长，和取向和飞行线路海拔。

3. 一天的时间选择

热红外行扫描仪是最常用的晚上没有反射的太阳辐射干扰。通常的飞行时间是黎明前，当微分太阳能加热的影响处于最低水平。偶尔，航班是在白天，要么是因为航空摄影是采取或因为它是有利的地形的细节有差的太阳能加热和阴影增强。

夜间图像对于大多数应用程序是必不可少的热对比由于太阳能加热和阴影都大大降低。白天的地形图像，通常是占主导地位的表达，因为这些微分太阳的影响。在日出后的图像，山脊和峡谷的山脉是由微分太阳能加热和阴影清晰的界定，为背斜山。在黎明前的图像，在很大程度上消除了地形特征和地质特点。在白天，这些地质特征的图像是模糊的或看不见的。的夜间图像的另一个优点是，一个特定的目标辐射温度比白天更恒定的

4. 白天和夜间的热图像的解释

水冷却器（黑暗）比它周围的环境和温暖的白天在夜间（轻）。动力学的水的温度会在这些图像之间的经过时间的几个小时变化不大。然而，周围的土地已经冷却下来在晚上的时间。再次，水通常出现于白天热图像环境凉爽和温暖的夜间热图像，除了开放的情况下，水被冻结或雪覆盖的地面的水将出现回暖的白天和黑夜。树木通常比其周围冷却器白天和夜晚温暖的期间。树的影子出现在白天图像的许多地方。住宅区都在白天图像可见但不在夜间明显时间图像。铺砌区（街道和停车场）出现相对温暖的白天和黑夜。路面的表面加热到温度高于周围的环境在白天和晚上失去热量相对缓慢，从而保持温度高于周围的环境。

5. 一个波段的选择

两个热红外波段的热红外行扫描仪使用的是由两个传输大气窗位于3-5μM和8-14μM.选择这些波段的波长之间的定义取决于使用的应用。从地球表面辐射的发射峰出现在8-14μM 地区，所以这波段用于大多数应用程序。在3-5μm地形表面细节映射的短波长波段是不成功的，由于反射的太阳辐射的影响。然而，这个波段已被证明具有峰值检测这些较短的波长的辐射非常热的物体是有用的。

热红外图像可以获得3个波段μM 5

8到14μM，这是大气窗。维恩位移定律使我们能够确定在该温度下的最大能量将为每个这些波段辐射。3到5μ米波段对应的600ok和更高的温度的辐射能量的峰值，这是与火，熔岩流和其他热的特点。8-14μM带跨度300K的辐射能量峰；这是地球的环境温度，具有辐射能量峰在9.7μ医学图像在3-5μM带通常具有铟锑探测器；在8到14μM带，碲镉汞探测器采用。诺伍德和兰辛（1984）讨论这些和其他探测器的特性。

夜间图像的多光谱扫描仪配备铟锑检测器和碲镉汞探测器获得的。在8到14的AEM图像，地形特征很好表达并具有以下特征：树和高速公路领域相对温暖，有中间温度，和沼泽地很酷。整体的辐射温度水平的3至5μM图像较低，在地形特征的热对比度比在8到14米的图像μ低得多。特别感兴趣的一个通过D，这表现在以下特点：

（一）燃烧的木炭括号内的一个树林里的小火。在8到14μM图像的树木有效地掩盖和火温暖的签名，但是在3到5μM图像火灾是清晰可见的树木的签名是制服。

（b）大型篝火是一个开放的领域是在两个图像中可见的。

（c）在一个开放的领域，一个坑包含一个小的炭火是隐藏在一堆刷。在8到14μ米的图像，这个目标可能被误认为是植物，但在3至5μ米的目标是清晰可辨的热门目标。

（d）大篝火和温暖的引擎的车辆都位于一个开放的领域。目标是解决在3到5μ米的图像，但篝火签名隐藏另目标在8至14米的图像μ。

这说明，8到14μM图像优化的地形测绘，而3到5μM图像映射热目标最优，如火灾。

（波长的光谱的存在有其最大的价值是由^ m = 2898 / T微米）。

6．天气对图像的影响

云通常有片状的温暖和凉爽的模式，在黑暗的签名是比较酷的和明亮的签名是相对温暖。零星阵雨生产模式与扫描线平行的条纹图像。阴沉沉的层，减少热对比地形对象由于能量再辐射之间的地形和云层。图像可以通过云层下面飞获得，但产生的热对比度较低。

表面风产生的特征模式的涂片和条纹图像。风涂片平行曲线的交替的亮区和暗的签名，我将在图像的宽阔。风条纹发生顺风从障碍物，降低冷却效果；因此地形在庇护区比地形暴露在风中的温暖。风痰涂片和条纹可以获取只有在平静的夜晚图像可以避免的，但是在许多地区，地面风持续了许多年，他们的影响必须忍受。口译员必须警惕避免混乱的风引起的签名和地形特征。

7. 烟羽的渗透

云是由细颗粒的冰和水，有相同的温度下，周围的空气。获得的图像从飞机或卫星云上银行创纪录的云的辐射温度。从地球表面的能量不穿透云层，但吸收和再辐射。烟羽，然而，由灰颗粒和其他燃烧的产品这么好，他们很容易通过热红外辐射相对长的波长渗透。

可见光图像与热红外图像，同时在森林大火的白天飞行时所获得的，烟羽的完全隐藏地在可见光图像，但地形特征是在火燃烧的前面有一个光明的签名图像清晰可见。美国森林服务使用配备红外扫描仪产生的图像复制在飞行中的飞机，这是下降到消防队员在地面上。这些图像提供了关于火灾的位置，通过烟羽通过视觉观察不能获得的信息。红外图像也在大火被扑灭为了检测热点，可能会重新获得。

8. 水和植被的影响

水的热惯性是类似的土壤和岩石，但是在白天，水体有冷却器表面的温度比土壤和岩石。在晚上的相对表面温度是相反的，所以水比的土壤和岩石的温暖。这种逆转，相对温度在白天和黑夜的图像比较明显，与HCMM的图像。对流电流保持在水体表面相对均匀的温度。对流不操作在土壤和岩石的热传递；因此，热量从太阳能通量集中在白天这些固体的表面，导致较高的表面温度。在晚上这热量释放到大气和不补充对流在这些固体材料，使表面温度应

低于相邻水体。有些图片可能不注明为一天的时间，他们获得的。水体的热签名的图像采集时间的一个可靠指标。如果水体有温暖的签名相对于相邻的地形，图像获得的夜晚。相对凉爽的水域表明白天图像。

湿润的土壤比凉爽干燥的土壤，无论白天和夜晚。由于吸收水分蒸发，冷却后的土壤。如果航空照片和红外图像的同时获得了一个果园的不成熟的树木在相邻的行进行灌溉，连续几天，然后在照片中只有潮湿，最近灌溉土壤具有可辨别的黑暗的基调比周围的环境和在红外图像。然而，水分模式是可见的辐射温度的变化明显。图像的灰度校正显示辐射温度，这反过来与水分含量。一些研究人员指出，加入水，干燥的土壤增加土壤的热惯性值与岩石。蒸发冷却的效果，然而，占主导地位的辐射温度的潮湿的地面上签名。许多地质断层和裂缝的红外图像识别由于蒸发冷却。

绿落叶植被有一个很酷的签名在白天图像和夜间图像一个温暖的签名。白天，水汽蒸腾降低叶温，造成植被有相对周围的土壤很酷的签名。在晚上的绿叶植物绝缘效果和高水含量保持热量，结果在温暖的夜间温度。相对较高的夜间和白天的针叶树，辐射温度低，然而，似乎没有给他们的水含量有关。在针簇构成一整棵树的方法，一个黑体发射率的复合材料。干燥的植物，如农业地区的作物残茬，出现在与赤裸的土壤的夜间图像的温暖，这是很酷。干燥的植被隔离地面保持热量使温暖的夜间签名。

9. 空间分辨率和图像的信息内容

红外图像的空间分辨率是由飞行高度的确定和瞬时视场的视图（IFOV）的检测器，通常范围从2到3毫弧度。在1000米的距离，1毫弧度包含在2公里的海拔1米的弧形，一3-mrad 探测器记录地面分辨单元的大小是6，6。所产生的图像，一个应该能够解决超过6米分离的目标，有目标和背景之间的对比度。分辨率越低（差）对图像的边缘，因为更大的可视距离增加地面分辨单元大小。的空间分辨率，然而，不是质量的唯一标准。热模式的检测主要是通过辐射温度的差异决定的，这是表示在图像的色调对比。飞机图像获得大约2公里海拔提供合适的覆盖率和大多数应用足够的空间分辨率。区域调查，然而，从卫星高度获取的图像是有用的。

10. 地面测量

如前所述，天气和地面条件确定红外图像的地形表达中发挥了很大的作用。它可以收集的气象条件，地面信息有用的土壤水分，并在红外测量时间的植被。在遥感早期，长期的地面真理是创造这些测量，但绝大多数研究者都放弃了这个词。没有理由让地面上的测量比远程更真实。地面测量是最实用的相对较小的地区，可以覆盖一个单一的飞行路线调查。如果多次航班了，天气条件的变化和太阳辐射通量的地面数据可以比较和解释的形象价值。

地面测量，有助于解释图像签名可以使图像的飞行一段时间后。地面信息对于理解其他形式的遥感影像除了热红外图像是有用的。地面测量的类型将取决于机载传感器的波长区域。齐尔和斯特拉勒（1983）描述了典型的地面测量记录在遥感调查的支持。

11. 需要记住的要点

热红外图像的记录材料的辐射温度。辐射温度是由材料的动力学温度和发射率的确定，这是衡量其辐射和吸收热能的能力。昼夜温度范围（T）是一种热惯性的作用，这是材料密度直接相关。热红外图像是有用的许多应用程序，包括：

HCMM的实验证明了低分辨率的红外图像，晚上从卫星获得的价值，TM波段6显示图像的价值具有中等空间分辨率，但额外的夜间的数据应该获得。TIMS飞机系统记录的图像在8窄谱带14 AEM大气窗。当他们适当地处理这些图像，区分不同的岩石类型，主要以二氧化硅的含量的变化的基础。

1）岩石类型分化。致密岩石，如玄武岩，砂岩，有较高的热interias比密度较低的岩石，如煤渣、粉砂岩。在夜间热红外图像，具有较高的热惯性值的岩石有温暖的签名。

2）映射表面水分。潮湿的地面上有热红外图像，是由蒸发冷却造成凉爽的签名。

3）映射的地质结构。缺陷可以用冷静的线性异常的水分集中沿断层带蒸发冷却引起标记。褶皱可以是由不同类型的岩石露头引起的热模式显示。

4）测量的活火山的表面温度。

5）有助于监测森林火灾。热红外波段的穿透烟雾，但不是云，和图像是有价值的。

6）映射的地热区，海冰，地下煤火，和用于检测油膜，热羽流，并在水体中的电流模式。

热红外图像，译员必须考虑环境因素的影响。这些措施包括：

1）云的表面，产生混乱的热模式的风。

2）时间。白天的图像记录的微分太阳能加热和阴影的地形特征。地质和其他的解释需要夜间图像。

3）表面的水分和茂密的植被。这些有效地掩盖了其他特征，对热红外图像的热红外图像；因此在干旱和半干旱地区最有用的。