3.6热红外遥感

合集下载

热红外遥感机理及应用PPT学习教案

热红外遥感机理及应用PPT学习教案

美国
10
8.2-12.7
始于1993年
MUSIS多光谱红外照相机
美国
90
90
2.5-7.0 6.0-14.5
始于1989年
OMIS实用型模块化成像光谱仪 中国
3.0-5.0 8.7-12.7
3.0-5.0 8.0-12.0
8.0-12.5
始于1993年 始于1993年 始于1994年 始于1986年
ISM红外成像光谱仪
法国
64
1.6-3.2
始于1991年
MAS MODIS航空模拟仪器
美国
50 0.547-14.521 始于1992年
MIVI多光谱红外及可见光光谱 仪
1st radiance constant, K2=C1/5 2nd radiance constant, K1=C2/ temperature at
绝对黑体的辐射光
谱对于研究一切物体的 辐射规律具有根本的意 义,1900年普朗克引 进量子概念,将辐射当 做不连续的量子发射, 成功他从理论上得出了 与实验精确符合的绝对 黑体辐射出射度随波长 的分布函数。
为了获取地物的热状况信息, 从而推断地物的特征及环境相 互作用的过程,为科学和生产 所应用 。
简而言之,热红外遥感即
确定地表温度和发射率及其应
用!
第2页/共125页
1.2热红外遥感的特点
由于被遥感的物体在任何时间 都在不断地向外辐射热红外线, 热红外遥感可以在白天或黑夜 无人造光源的条件下实施,它 是一种全天时的遥感手段。
热红外遥感机理及应用
会计学
1
1.热红外遥感概念
1.1什么是热红外遥感? 自然界任何温度高于热力学

遥感专题讲座——热红外遥感

遥感专题讲座——热红外遥感

热红外遥感热红外遥感是利用热红外波段研究地球物质特性的技术手段,可以获取地球表面温度,在城市热岛效应、林火监测、旱灾监测等领域有很好的应用价值。

由于热红外遥感涉及知识多而且深,特别是地表温度反演,需要大气传输、几个定律等方面的知识,本文用通俗语言总结了热红外遥感基本原理和方法,能知道热红外遥感怎么回事及简单的应用。

本文主要包括:●基本定义和原理●常见名词●简单应用与温度反演●ENVI下地表温度反演1、基本定义和原理热红外遥感(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。

这是一个狭义的定义,只是说明的数据的获取。

另外一个广义的定义是:利用星载或机载传感器收集、记录地物的热红外信息,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。

热红外遥感的信息源来自物体本身,其基础是:只要其温度超过绝对零度,就会不断发射红外能量,即地表热红外辐射特性。

如下图为黑体的辐射光谱曲线(不同温度下物体辐射能量随波长变化的曲线),常温的地表物体(300K左右)发射的红外能量主要在大于3μm的中远红外区,即地表热辐射。

热辐射不仅与物质温度的表面状态有关,物质内部组成和温度对热辐射也有影响。

在大气传输过程中,地表热辐射能通过3-5μm和8-14μm两个窗口,这也是大多数传感器的设计波段范围。

热红外遥感在地表温度反演、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的应用前景。

2、常见名词热红外遥感涉及的知识多而且深,下面来了解热红外遥感中几个基本的名词。

● 辐射出射度单位时间内,从单位面积上辐射出的辐射能量称为辐射出射度,单位是 2-⋅m W● 辐射亮度辐射源在某一方向上单位投影表面、单位立体角内的辐射通量,称为辐射亮度 (Radiance),单位是瓦/平方米*微米*球面度(1-12μm --⋅⋅⋅Sr m W )。

很多地方会将辐射亮度和辐射强度区分,我这里理解的是一个概念。

红外遥感简介

红外遥感简介
比辐射率= 物体的吸 收率
比辐射率
无量纲,
取值0 ~ 1之间,是波长的函数,由材料的性质决定!
常见物体的比辐射率
二、红外遥感仪
1、红外扫描成像遥感仪
扫描 反射镜 马达 光学系统 探测器
磁带
辐射
1、红外光谱遥感仪
红外光谱遥感仪以获取地物的红外光谱为目的,用来探知地物的成分。它的 基本原理是目标辐射被汇聚后进入中继光学系统,它从时间上或空间上将辐射按 波长分开,各波长辐射分别进入光电探测器,光电探测器输出的信息由记录仪和 处理电路分别进行记录和处理。
红外遥感技术
内 容 提 要
一、红外遥感的基本理论概述
二、红外遥感器
三、红外遥感技术的应用
一、红外遥感的基本理论概述
1、遥感 遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标反射或者辐 射电磁信息,判认地球环境和资源的技术。
热辐射:任何物体只要处于绝对零度(-273℃)以上,其原子、分子 都在不断地热运动,都会进行红外辐射。
三、红外遥感技术的应用
红外遥感技术广泛应用于农牧业、森林资源的调查、开发和管理及森林火灾的 探测,在地热分布、地震、火山等的研究中都取得了良好的效果。
红外遥感在环境方面的应用
MODIS是搭载在terra和
aqua卫星上的一个重要的
传感器。 基于MODIS影像的8μ m ~
12μ m热红外谱段的光谱
黑体辐射的基本定律
普朗克辐射定律:黑体光谱辐射出射度 的公式: 与波长、热力学温度之间关系
M ( , T )
2hc2
5
*
1 l hc / kT 1
H是普朗克常量,k是波尔兹曼常量。
斯忒藩——波耳兹有曼定律:把 黑体表面的总辐射度。 对波长进行积分。M表示给定温度的

遥感概论第7章 热红外遥感数据 62.7 第7章 热红外遥感数据

遥感概论第7章 热红外遥感数据 62.7 第7章 热红外遥感数据
均可出现一些“热”假象,在影像解译时需特别注意。
TM4
TM6
热红外图像的辐射定标
内定标法是在扫描仪内部附有2个温度参考源,一个为 “最冷”,一个为“最热”,他们的温度被精确控制。此 法不能计算大气效应,因此测量辐射温度误差较大。
相关定标法是通过建立实际地表的测量值与相应扫描数据 之间的经验关系,来消除大气影响。完全校正大气影响所 需信息是不可能的,通常采用近似值或已选样本进行推算。
地物的日温度变化
热红外图像的成像波段
热红外遥感主要选用3~5μm和8~14μm两个光谱段 在3~5μm谱区,传感器可同时记录反射及发射的热辐射 在8~14μm谱区,热图像主要记录了地物自身的热辐射 白天的热红外图像,往往由于太阳光的直射性,不同方向
的地物会接收不同的太阳辐射量,形成热“阴影”,这种 现象一方面有助于目标识别,加强地形感,但也增加了影 像分析的复杂性。
常见地面的热特性
地面白天温度高,呈暖色调。夜间温度低,呈冷色调 水体的热惯性大,自身辐射的发射率高,在白天呈现冷色
调(暗色调),夜间呈现为比暖色调(亮色调) 海岸夜间或黎明前为浅色调;午后图像色调差异不明显。 由于水分蒸发时的冷却效应,湿地昼夜均较干燥地面冷 由于白天植被水分的蒸腾作用,在白天为冷色调(暗色
转换定标法是通过建立不同传感器热辐射值之间的转换关 系进行辐射温度定标。例如
RTM =0.99255*R AVHRR-4.10172
传感器仅记录地物表面热辐射状况,与地物实际温度有误 差。多数情况,热红外图像的解译是定性的,定量解译是 热红外遥感研究中的重要问题。
热红外图像的成像时间
根据研究的目的不同,最佳的成像时间也不同,因为地物 的日温度是变化的。

可见光与热红外遥感原理与应用

可见光与热红外遥感原理与应用

可见光与热红外遥感原理与应用第一章遥感基本原理1.1电磁波及电磁波谱电磁波根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它周围引起变化的磁场,这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的地方引起新的变化磁场。

这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在空间传播的过程称为电磁波。

电磁波的传播过程也就是能量的传递过程。

电磁波遥感:一切物体,由于种类、特征和环境条件不同,而具有完全不同的电磁波的反射或者发射特征。

遥感技术是建立在物体反射或发射电磁波的原理上。

电磁波的存在是获取遥感图像的物理前提。

电磁波在真空中传播的波长或者频率,按照递增或递减顺序排列成谱,就得到了电磁波谱。

电磁波谱的范围表示方法:波长/频率电磁波谱黑体辐射黑体(基尔霍夫1806年)是指在任何温度下,对所有波长的电磁辐射都能够完全吸收,同时能够在热力学定律所允许的范围内最大限度地把热能变成辐射能的理想辐射体。

它是作为研究物体发射的计量标准。

(黑色烟煤)电磁辐射的度量电磁辐射是具有能量的。

辐射能量(Q)的单位是焦耳(J)辐射通量:在单位时间内通过的辐射能量,单位是瓦特=焦耳/秒(W=J/S)辐射出射度(辐射通量密度): 单位面积上的辐射通量,单位是瓦/米²(W/m²)物理定律电磁波发射遵循三个物理定律:普朗克定律、斯特潘-波尔曼定律、维恩位移定律。

普朗克辐射(plank)定律对于黑体辐射源,普朗克成功给出了辐射通量密度Wλ与温度T、波长λ的关系:式中:W λ为辐射出射度(辐射通量密度),λ是以m为单位的波长,T绝对温度(K),h为普朗克常数,k为波尔兹曼常数,c是光速。

✓在给定温度下,黑体的光谱辐射能力随波长而变化。

✓温度愈高,Wλ愈大,即光谱辐射能力越强。

斯特潘-玻尔曼(Stefan-boltzmann)定律将普朗克公式从零到无穷大的波长范围内积分,得到从单位面积的黑体上辐射到半球空间里的总辐射出射度w。

关于地震监测预报的理论研究

关于地震监测预报的理论研究

关于地震监测预报的理论研究作者:赵桂宝来源:《城市建设理论研究》2013年第24期摘要:本文论述了地震监测预报的作用、理论基础及主要预测手段,并对如何加强地震监测预报工作的对策措施进行了分析探讨。

关键词:地震监测预报监测手段观测环境应对措施中图分类号:P315 文献标识码:A 文章编号:近年来,全球地震频发,一次次的地震显示出大自然对人类的喜怒无常和不可捉摸。

地震造成的人员伤亡和财产损失牵动着人们敏感而脆弱的的神经。

经过中国地震科技工作者不懈的努力,我国的地震预测研究在观测、实验、理论等方面开展了大量的工作,通过对大地震震例研究,提出了以前兆分析为基础的预报新思路,并对一些特定类型的地震,做出了若干成功的预测预报,在地震预测预报方面居国际领先地位。

据统计,1949年—2005年止,中国地震灾害造成27.8万人死亡,民房毁坏约1100万间,直接经济损失超过420亿元。

我国地震死亡人数约占全球地震死亡人数的一半,是世界上地震灾害最严重的国家之一。

2008年5月12日,汶川8.0级地震造成了巨大人员伤亡和财产损失,2010年4月14日,青海省玉树藏族自治州玉树县的7.1级地震使得社会公众对地震这一严重的自然灾害给予了空前的关注,也对地震预报提出了更高的要求。

1 地震监测预报的作用1.1实现有显著影响和具有破坏性地震的速报,积累地震孕育过程中的地球介质及各种物理场变化的连续、完整和可靠的资料,为地震的预测预报和各项地震科学研究提供基础数据。

1.2进一步加强地震监测预报体系建设,持续推进地震监测预报科技进步,坚持科学发展观,是实现新时期防震减灾目标的重要保障。

地震监测预报是减轻地震灾害的重要手段之一,一次成功的地震预报可以大大减轻人员的伤亡和财产的损失。

1.3能够对某些类型的地震作出一定程度的预报,经过统计分析,用比较严格的三要素标准来衡量年度预报的报准率约30%,若把时间尺度略放长一些,把发生在圈定的区域边缘的地震计算在内,则报准率可接近60%。

热红外遥感的原理及应用

热红外遥感的原理及应用

热红外遥感的原理及应用1. 热红外遥感的原理热红外遥感是一种利用物体自身辐射的红外辐射进行探测和观测的技术。

其原理基于热物理学中的黑体辐射定律和斯特藩-玻尔兹曼定律,即物体的温度决定了其辐射的能量和频率分布。

根据这一原理,热红外遥感通过测量地面目标的红外辐射能量,可以获取目标的温度信息以及其他相关的热学参数。

2. 热红外遥感的应用热红外遥感技术在许多领域得到广泛应用,以下列举一些主要应用领域:2.1 军事和安全领域热红外遥感技术在军事和安全领域发挥着重要作用。

通过热红外遥感技术,可以对潜在目标进行侦查和监测,如军事目标、地下设施和边界监控等。

此外,热红外遥感还可用于火灾和爆炸等事故的监测和警报。

2.2 环境监测和资源调查热红外遥感技术在环境监测和资源调查方面具有广泛应用。

通过测量地表温度和地表辐射,可以监测土地利用、植被生长和生态系统变化等。

此外,热红外遥感还可以用于水资源调查、矿产资源勘探和气候变化观测等方面。

2.3 建筑和城市规划热红外遥感技术在建筑和城市规划方面也有广泛的应用。

通过测量建筑物和城市地区的热态,可以分析建筑物的热效应和能耗,进而优化建筑设计和能源利用。

此外,热红外遥感还可以用于城市热岛效应研究、城市规划和交通管理等方面。

3. 热红外遥感的优势和挑战虽然热红外遥感技术具有广泛的应用前景,但也面临一些挑战。

3.1 信号解析和处理热红外遥感技术所获取的数据量庞大,需要进行信号解析和处理才能得到有用的信息。

目前,研究人员正致力于开发高效的算法和技术,以提高数据处理的效率和准确性。

3.2 仪器和设备热红外遥感技术需要借助特殊的仪器和设备进行数据采集和测量。

这些仪器和设备的性能和精度对于数据的质量和可靠性至关重要。

因此,研究人员需要不断改进和优化热红外遥感设备,以满足不同应用领域的需求。

3.3 数据解释和分析热红外遥感技术所获得的数据需要经过解释和分析才能得出准确的结论。

这需要研究人员对数据进行深入的理解和分析,以及对所研究对象的特性有足够的了解。

热红外遥感基础

热红外遥感基础

Bisensor ( , ) = [ i ( ) Bi0 (Ts ) +
+
b,i ( , ; , ) Latm ( ) cos Latm i
热红外波段?
6-14微米、3-18微米
热辐射? 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3微米的中远红外区。
§ 3.热红外遥感的复杂性
• 1、热红外遥感的大气影响更为复杂
可见光波段的大气影响? 热红外光波段的大气影响?
吸收、散射、发射
最主要的影响因素?
水汽、臭氧、二氧化碳
§ 3.热红外遥感的复杂性
• 2、热红外信息,除受大气干扰外,还受地 表层热状况的影响。
主要的影响因素:风速、风向、空气温度、 土壤水分、地形地貌等。
§ 3.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?
+
1,2e-3 1,0e-3 (W cm-2sr-1um-1 Luminance spectrale 8,0e-4 6,0e-4 4,0e-4 2,0e-4 0,0 2 4 6
b, ( , ; , ) Latm ( ) cos d
8
10
12
14
波长 (µm)
+
1,2e-3 1,0e-3
atm b, ( , ; , ) Latm ( ) cos d ] + Latm
(W cm-2sr-1um-1 Luminance spectrale
8,0e-4 6,0e-4 4,0e-4 2,0e-4 0,0 2 4 6 8 10 12 14
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

热红外遥感中3—5μm的短波红外谱段, 对火灾、活火山等高温目标的识别敏感, 常用于捕捉高温信息,进行各类火灾、 活火山、火箭发射等高温目标的识别、 监测。特别是对于森林火灾,它不仅可 以清楚地显示火点、火线的形状、大小、 位置,而且对小的隐火、残火,也有很 强的识别能力。
二、热辐射原理
从理论上讲,自然界任何温度高于绝对 温度0°K(或—273°C)的物体都不断地 向外发射电磁波,即向外辐射具有一定 能量和波谱分布位置的电磁波。其辐射 能量的强度和辐射波谱分布位置是物质 类型和温度的函数。正因为这种辐射依 赖于温度,因而称“热辐射”
Question: Of the materials in this table, which will show the largest temperature fluctuation during a 24-hr heating/cooling cycle; which the smallest?
Question:All of the above factors play a role but some are more influential in determining the radiant temperatures than others. List, in your opinion, the five most important of these.
三、影响因素
For any material, certain internal properties play important roles in governing the temperature of a body at equilibrium with its surroundings. Heat Capacity (C): The measure of the increase in thermal energy content (Q) per degree of temperature rise. It denotes the capacity of a material to store heat. and we give it cgs units of calories per cubic cm. per degree Centigrade (recall from physics that a calorie [cal] is the quantity of heat needed to raise one gram of water by one degree Centigrade). We calculate heat capacity as the ratio of the amount of heat energy, in calories, required to raise a given volume of a material by one degree Centigrade (at a standard temperature of 15° Centigrade) to the amount needed to raise the same volume of water by one degree Centigrade. A related quantity, specific heat (c), is defined as C = c/ρ (units are calories per gram per degree Centigrade) where ρ (rho) = density. This property associates Heat Capacity to the thermal energy required to raise a mass of one gram of water by one degree Centigrade.
热红外遥感的8—14μm谱段,主要用于 调查地表一般物体的热辐射特性,探测 常温下的温度分布、目标的温度场,进 行热制图等。
美国陆地卫星TM6 10.4—12.5μm,热红 外波段。中巴资源卫星IRMSS B9 10.40—12.50 m热红外波段,探测常温 的热辐射差异。根据辐射响应的差异, 可进行植物分析、土壤湿度研究、农业 与森林区分、水体、岩石等地表特征识 别以及监测与人类活动有关的热特征, 进行热测定与热制图
林 火 的 发 射 波 谱
8—14μm热红外谱段的大气窗口,不仅集中了 大多数地表特征的辐射峰值波长,而且在这个 宽波段区间内,不同物体的发射率有较大的差 异:同一物体的发射率则往往是不变的。进一 步地研究还表明,在8-14μm谱段内,物质的发 射率随着波长的变化仍有细微的变化。因此, 在热红外遥感的应用中,往往又将此热红外谱 段进一步分为10.5—11.5μm和11.5—12.5μm等 不同的通道来分别感应物质发射特征的微弱差 异。
热容:是用以衡量物质所包含的热量的物理量,单位是J· -1。 K
热容的定义是一定量的物质在一定条件下温度升高1度所需要 的热.
Thermal Conductivity (K): The rate at which heat passes through a specific thickness of a substance, measured as the calories delivered in one second across a one centimeter square area through a thickness of one cm at a temperature gradient of one degree Centigrade. (units: calories per centimeter per second per degree Centigrade)
热容量:系统在某一过程中,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放 出)的热量, 单位是J/K。 通常规定,系统吸收的热量为正值,而释放的热量为负值,故在系 统吸收热量引起温度升高时,热容量为正值。也有的系统,如饱和 水蒸汽,在温度升高时,释放热量,故其热容量为负值。
Thermal Inertia (P): The resistance of a material to temperature change, indicated by the time dependent variations in temperature during a full heating/cooling cycle (a 24-hour day for Earth); defined as P = (Kcρ )1/2 = cρ (k)1/2. (The term k, related to conductivity K, is known as thermal diffusivity, and has units of centimeters squared per second; this parameter governs the rate of temperature change within a material; it is a measure of a substance's ability to transfer heat in and out of that portion that received solar heating during the day and cools at night). P is a measure of the heat transfer rate across a boundary between two materials. e.g., air/soil. Because materials with high P possess a strong inertial resistance to temperature fluctuations at a surface boundary, they show less temperature variation per heating/cooling cycle than those with lower thermal inertia. 热惯量:物体对温度变化的阻力。表征了两个不同介质边界热 交换的速率。
热红外遥感
一、概况
地表物体的温度一般在+40℃——-40℃ 之间,平均环境温度为27℃(相当于 300K)。根据维恩位移定律,地面物体 (±40℃间)的辐射峰值波长在9.26— 12.43μm之间,其辐射峰顶值波长在 9.7μm附近,正是在热红外谱段8—14μm 的大气窗口内。
随温度升高发射辐射的峰值向短波方向 移动。对于地表高温目标,如火燃等:其 温度达600K,辐射峰值波长为4.8μm, 在热红Байду номын сангаас谱段3—5μm的大气窗口内。所 以,通常热红外遥感波段的选择总是在 波长8-14μm和3—5μ m两个区间内.
Other Factors
Number and distribution of different material classes in an instantaneous field of view Variations in the angle of thermal insolation relative to sensor position Dependency of thermal response on composition, density and texture of the materials Emissivities of the surface materials Contributions from geothermal (internal) heat flux; usually small and local Topographic irregularities including elevation, slope angle, and aspect (surface direction relative to the Sun's position) Rainfall history, soil-moisture content, and evaporative cooling effects near the surface Vegetation canopy characteristics, including height, leaf geometry, and plant shape Leaf temperatures as a function of evapotranspiration and plant stress Near surface (1 to 3 meters) air temperature; relative humidity; and wind effects Temperature history of the atmosphere above the surface zone Cloud-cover history (during heating/cooling cycle) Absorption and re-emission of thermal radiation by aerosols, water vapor, and air gases
相关文档
最新文档