热红外遥感机理及应用
遥感探测原理
遥感探测原理
遥感探测原理是利用卫星、飞机等载体搭载的传感器，通过无线电波、光学、红外辐射等电磁波与地物相互作用的方式，获取地球表面及大气层的信息。
遥感探测原理主要有以下几个方面：
1. 电磁波辐射原理：不同物质对电磁波有不同的吸收、辐射和反射特性。
遥感传感器发射电磁波，通过接收目标物体辐射出的电磁波，来推测目标物体的特性。
2. 多光谱遥感原理：利用多个波段的光谱信息来获取物体的特性。
不同波段的电磁波在不同的物质上有不同的反射或吸收特性，通过分析不同波段的信息可以推测出地物的组成、状况等。
3. 红外热辐射原理：物体具有热辐射特性，红外辐射可以反映物体的温度。
通过测量物体发出的红外辐射，可以判断物体的热力学特性、表面温度等。
4. 合成孔径雷达(SAR)原理：利用雷达原理，通过发射和接收
微波信号，测量目标物体与雷达信号的相互作用，从而获取目标物体的地形、形状特征。
5. 全球定位系统(GPS)原理：利用一组卫星系统，通过接收卫
星发射的信号，测量接收点与卫星之间的距离，从而确定接收点的位置。
通过以上原理，遥感技术可以获取地球表面各种特征的信息，
如地貌、植被、土壤、水体等，并将这些信息用于地质、环境、气象、农业等领域的研究和应用。
第八章、热红外遥感信息模型简介
一方面是数据资源的浪费；另一方面是有效数据的匮乏”（如：表面温度、BRDF、反照率、地表粗糙度、植被覆盖度等，无法直接从遥感数据得到！）
基本理论问题
统计模型、物理模型（数学物理模型）、半经验模型
（不同地点、不同时间、不同条件等往往得出不同统计结果）
可参考的。
再有对参数的产生机理没完全搞清楚。
土壤光谱特征组分定量分析
褐土性土淋溶褐土滨海潮
土潮棕壤棕壤水稻土褐土
河潮土棕壤性土亚
类水稻土褐土潮土类棕壤土类土
类
潮棕壤亚类
反射率一阶微分反射率对数一阶微分
762nm、874nm、1667nm反射率对数一阶微分
Rahman 的地表二向反射模型IR
NIR IR NIR NDVI +−=
二向性反射分布函数BRDF
()()()
i i i r r r y r i i I L BRDF θφθφθφθφ=,φ——是方位角
L r ——为观测方向上的反射辐射照度
成像
通常将植被遥感系统分为5个方面：
射特性，用{b}表示其吸收特性和参数组合。
从地表参数向上推图像上的数据值为正演
从图像上的数据值向下反推地表参数为反演
传导对流辐射
4
ERROR: limitcheck OFFENDING COMMAND: string STACK:66038 33018 32512 33019。
红外探测的原理和应用
红外探测的原理和应用一、红外探测的原理红外探测是一种利用红外光谱区域的电磁辐射的技术，其原理基于物质在不同温度下会产生不同的红外辐射。
•红外光谱区域：红外光谱区域一般包括近红外光谱区（750-2500纳米）和远红外光谱区（2500纳米-1毫米）。
近红外光谱主要用于气体分析和食品质量检测等领域，而远红外光谱则主要用于红外加热、红外成像和红外探测等方面。
•红外辐射的特点：红外辐射有很强的穿透性，可以穿透一些物体，如云雾、玻璃、塑料等；红外辐射还具有热能性质，可以感知物体的温度。
•红外探测技术：主要有热电偶、焦平面阵列和半导体红外探测器等。
二、红外探测的应用红外探测技术在各个领域得到了广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1.军事安防：红外探测技术在军事安防领域起到了重要的作用。
利用红外摄像机，可以实现夜视、目标追踪和隐蔽目标的侦测等功能。
同时，红外辐射具有热能性质，能够探测到活动的敌方目标，提高军事安防的效果。
2.火灾报警：红外探测技术在火灾报警系统中发挥着重要的作用。
通过红外探测器检测房间内的温度变化和烟雾等火灾信号，及时发出警报并启动灭火措施，保障人员的生命和财产安全。
3.工业生产：红外探测技术在工业生产中被广泛应用。
例如，红外温度传感器可以测量物体的表面温度，用于监测工业生产中的温度变化和异常情况。
红外成像技术还被应用于无损检测、质量控制和设备检测中。
4.医疗诊断：红外探测技术在医疗诊断中有着重要的应用价值。
红外热像仪可以通过检测人体的红外辐射，获取人体表面的温度分布情况，辅助医生进行诊断和治疗。
此外，红外成像技术还可以用于无创测量体温和监测疾病的发展情况。
5.环境监测：红外探测技术在环境监测中也有广泛的应用。
例如，利用红外气体分析仪可以检测大气中的各种气体浓度和组成，用于环境污染监测和大气质量评估。
此外，红外辐射也可以用于监测地理环境的变化和自然资源的开发利用。
三、红外探测技术的发展趋势随着科技的进步和应用需求的增加，红外探测技术也在不断发展，具有以下几个趋势：1.多功能化：红外探测技术在各个领域的应用需求不断增加，对探测器的功能要求也越来越多样化。
遥感应用模型10 地表温度反演模型
?受环境辐射和大气辐射传输的影响，在星载传感 器上观测到的目标的辐射亮度为
辐射亮 光谱大气 比辐射率 下行 上行
度值
透过率Leabharlann ?因此，若想获得较精确的反演温度，必须考虑 3部 分：
?将DN值精确地转换为辐射亮度值
劈窗算法
?主要利用在一个大气窗口的 两个临近红外通道， 存在与大气影响密切相关的 大气吸收、散射信息 来进行大气纠正。
? 地表温度同亮度温度和发射率之间呈线性关系。 地表温度可以用相邻的两个波段的亮度温度来线 性表示，而表达式的系数是由通道发射率决定的 ，它们不依赖于大气状况。
?劈窗算法主要是针对 NOAA/AVHRR 开发的，最初用 在海面温度反演， 20世纪 80年代开始拓展到陆地 温度反演。
?目前遥感反演地表温度的方法主要有：
?单窗算法
?劈窗算法
?多通道算法
?自然界任何高于热力学温度的物体都不断地向外 发射具有一定能量的电磁波， 其辐射能量的强度 和波谱分布的位置是温度的函数 。随着温度的增 加，总辐射能量将相应增加，辐射能量的最大波 长也将逐渐变短。
?通常我们把物体的辐射亮度 Lg与相同温度下黑体 的辐射亮度 Lb的比值称为物体的 比辐射率 ?，用它 来表征物体的发射本领。
? 劈窗算法是当前热红外遥感反演地表温度中精度 较好、应用较广的算法，可以连续提供较高精度 、较高分辨率的海面温度场。
?进一步提高劈窗算法的精度主要是通过 修正大气 影响和地表发射率 来进行的。
?单窗算法所应用的数据 TM/ETM 与多通道 NOAA 、 MODIS 等数据相比，空间分辨率较高，并且对地 表发射率的敏感性较低，单从反演的技术及精度 来讲，具有较大优势，但如果反演大区域地表温 度则需要很大的资金投人。
红外的原理和应用
红外的原理和应用一、红外的原理红外（Infrared Radiation）是指光谱中波长较长而频率较低的电磁波，其波长范围为0.74微米至1000微米。
红外辐射是由物体的热量产生的，并具有热辐射的特点。
红外辐射主要是通过物体的分子和原子之间的振动和旋转来传播的。
物体的温度越高，分子和原子的运动越剧烈，产生的红外辐射能量也越大。
红外辐射的主要特点是不可见、穿透性强、热量生成大、热量传递快。
二、红外的应用红外技术广泛应用于军事、安防、医疗、通信等领域，以下是红外应用的一些常见领域：1.红外测温技术红外测温技术利用物体自身的红外辐射热量来测量物体的温度。
该技术在工业生产、医疗、环境监测等领域有广泛应用。
如工业生产中的高温检测、医疗中测量人体温度等。
2.红外传感器红外传感器是一种能够感知红外辐射的传感器，可用于人体检测、安防监控、智能家居等领域。
通过感知人体的红外辐射，可以实现自动开关门窗、自动灯光等智能控制。
3.红外摄像机红外摄像机是一种能够拍摄红外光线的摄像机，可以在低光环境下拍摄清晰的黑白影像。
红外摄像机广泛应用于夜视监控、防盗系统等领域。
4.红外线遥控器红外线遥控器是一种使用红外辐射进行传输指令的遥控设备，如电视遥控器、空调遥控器等。
通过红外线遥控器，可以实现对各种家电设备的操控。
5.红外通信红外通信是一种利用红外辐射进行数据传输的通信方式，常被应用于近距离无线通信。
红外通信的特点是传输速度快，且不受干扰。
常见的红外通信应用有红外耳机、红外数据传输等。
6.红外天文观测红外天文观测是指利用红外辐射来观测宇宙中的天体。
由于红外辐射能够穿透尘埃和大气层，因此可以观测到隐藏在尘云中的天体，如星云、星际物质等。
7.红外热成像红外热成像是一种利用物体的红外辐射热量来生成热图的技术。
通过红外热成像，可以非接触地检测物体的温度分布，广泛应用于建筑检测、电力设备检修等领域。
以上仅是红外技术在一些常见领域的应用，随着科技的不断发展和创新，红外技术在更多领域将展现出更大的潜力和用途。
遥感概论试题(归纳)
名词解释1.遥感——应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
2.目视解译——指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。
3.三原色——若三种颜色，其中的任一种都不能由其余两种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，称为三原色。
红绿蓝是最优的三原色，可以方便的产生其他颜色。
4.密度分割——单波段黑白遥感图象可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一种彩色图象，这种方法叫密度分割。
5.非监督分类——是在没有先验类别（训练场地）作为样本的条件下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间相似度的大小进行归类合并（将相似度大的像元归为一类）的方法。
1.大气窗口由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。
我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫做大气窗口。
2.光谱分辨率指遥感器在接收目标辐射的电磁波信息时所能分辨的最小波长间隔。
光谱分辨率与传感器总的探测波段的宽度、波段数和各波段的波长范围和间隔有关。
间隔愈小，分辨率愈高。
3.遥感图像解译专家系统遥感图像解译专家系统是模式识别和人工智能技术相结合的产物。
它用模式识别方法获取地物多种特征，为专家系统解译遥感图像提供依据，同时应用人工智能技术，运用遥感图像解译专家的经验和方法，模拟遥感图像目视解译的具体思维过程，进行遥感图像解译。
4.监督与非监督分类监督分类指根据已知样本区类别信息对非样本区数据进行分类的方法。
非监督分类指事先对分类过程不施加任何先验知识，仅凭遥感影像地物的光谱特征的分布规律进行分类，即按自然聚类的特性进行“盲目”分类。
1．遥感平台遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台，常见的有气球、飞机、人造地球卫星和载人航天器。
2．微波遥感指利用某种传感器接收地面各种地物发射或者反射的微波信号，籍以识别、分析地物，提取所需的信息。
远红外热感成像 原理
远红外热感成像原理
远红外热感成像技术，也称为热红外成像或红外热成像，其工作原理基于自然界中所有温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会不断向外发射红外辐射这一物理现象。
不同温度的物体发出的红外辐射强度和波长各不相同，其中远红外波段主要涵盖了8-14微米的长波红外区域。
具体原理包括以下几点：
1. 红外辐射与温度关系：
- 物体温度越高，其发出的红外辐射能量越强。
- 根据维恩位移定律，物体辐射出的红外光峰值波长与其绝对温度呈反比关系。
2. 探测转换过程：
- 热像仪利用敏感元件（如焦平面阵列，FPA）来捕捉这些红外辐射，并将其转换为电信号。
- 电信号经过放大、处理后形成数字信号，进而生成代表温度分布的图像。
3. 图像显示：
- 将不同的温度对应不同的颜色等级，在显示器上以伪彩色热图的形式呈现出来，使得肉眼可以直观地看到被测物体表面温度的分布差异，也就是所谓的“热像图”。
4. 应用优势：
- 远红外热成像技术能够实现非接触式、全天候的温度测量
和监控，尤其在黑暗、烟雾等视线受限环境中仍能有效工作，因此广泛应用于军事侦察、工业检测、医疗诊断、建筑节能、消防救援等领域。
热红外遥感图像温度反演
M s (T , ) (T , ) M b (T , )
2.3 真实物体的辐射——比辐射率
典型平均比辐射率 物质 清水 湿雪 人的皮肤 粗冰 健康绿色植被 湿土 沥青混凝土 砖 木 玄武岩 干矿物质 8‐14μm 0.98‐0.99 0.98‐0.99 0.97‐0.99 0.97‐0.98 0.96‐0.99 0.95‐0.98 0.94‐0.97 0.93‐0.94 0.93‐0.94 0.92‐0.96 0.92‐0.94 物质 水泥混凝土 油漆 干植被 干雪 花岗岩 玻璃 粗铁片 光滑金属 铝箔 亮金 典型平均比辐射率 8‐14μm 0.92‐0.94 0.90‐0.96 0.88‐0.94 0.85‐0.90 0.83‐0.87 0.77‐0.81 0.63‐0.70 0.16‐0.21 0.03‐0.07 0.02‐0.03
第三讲 热红外遥感图像温度反演
胡德勇 deyonghu@
《遥感图像处理》课程内容
第一讲 第二讲 第三讲 第四讲 第五讲 第六讲 第七讲 第八讲 概论（遥感数字图像基础） 遥感图像辐射校正 热红外遥感图像温度反演 遥感图像几何纠正 遥感数字图像增强 遥感图像融合 遥感图像模式识别与分类 遥感图像变化检测
2、温度反演的基本原理
2.2 Planck's Radiation Law for Blackbodies
辐射出射度
(w m -2 )
M , T 和辐射亮度L的关系
(w m -2 sr -1 m -1 )
L, T ,
表示为辐射出射度形式：
M , T L( , T , )d L
无人机红外测量技术的原理与方法
无人机红外测量技术的原理与方法无人机红外测量技术作为一种新兴的测量手段，正在逐渐得到广泛应用。
它具有操作简单、高效精准等特点，在农业、环境监测、建筑安全等领域都有广阔的应用前景。
本文将介绍无人机红外测量技术的原理与方法，希望能带给读者一些启发和参考。
一、原理介绍无人机红外测量技术是利用红外光谱在不同物体表面的反射、透射、辐射等不同物理现象实现对物体的测量和分析。
这种技术主要基于红外热像仪的工作原理，通过感应电磁波辐射的物体表面温度差异，从而形成红外图像。
无人机红外测量技术的原理很简单，主要包括三个步骤：辐射、传输和接收。
首先，无人机上安装的红外热像仪通过接收目标物体表面发出的红外辐射能量。
然后，红外热像仪将接收到的辐射能量传输给图像采集系统。
最后，图像采集系统将传输来的能量转化为可视化的红外图像，并在显示器上显示出来。
二、方法探讨1. 红外摄像红外摄像是无人机红外测量技术中的主要方法之一。
通过将红外感应器相机或热像仪等设备安装到无人机上，实现对地面或其他目标物体的红外图像采集。
这种方法可以用于建筑安全、环境监测等领域，并可以实时获取高清红外图像。
2. 红外遥测红外遥测是一种无人机红外测量技术中的高级方法。
它通过使用红外传感器在无人机上收集目标物体发出的红外辐射信息，并将其传送到地面站点进行分析和处理。
该方法对于研究气候变化、火灾监测等方面有着重要的应用价值。
3. 红外成像测角技术红外成像测角技术是一种无人机红外测量技术中的常见方法之一。
它通过无人机上的红外热像仪对目标物体进行测量，并计算出目标物体的角度和形状。
这种方法广泛应用于航空测量、农业灌溉等领域，可以实现对目标物体的精确定位和测量。
4. 红外成像温度测量技术红外成像温度测量技术是无人机红外测量技术中的一种重要方法。
它通过红外热像仪对目标物体表面的温度进行测量和分析。
这种方法适用于农业、工业生产等领域，可以及时发现温度异常，实现对目标物体的安全控制。
红外线传热的原理和应用
红外线传热的原理和应用红外线传热的原理是基于物质的热辐射现象。
所有物体都会发射红外线辐射，这种辐射的强度和频率与物体的温度密切相关。
物体表面温度越高，辐射的红外线也越强。
红外线传热的机制可以分为三种：辐射、导热和对流。
辐射传热是指物体表面通过热辐射向周围空间传热。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，物体表面辐射的热功率与表面温度的四次方成正比。
这个公式说明了红外线传热的辐射机理。
导热传热是指物体内部由热量高处向热量低处传递，通过物体的直接接触和分子之间的碰撞实现。
对流传热是指热量通过流体介质的对流传输，即流体被加热后膨胀从而形成对流，将热量从物体表面带走。
红外线传热的对流机制主要体现在辐射表面附近空气和气流对热量的传递。
红外线传热的应用非常广泛，涵盖了多个领域。
在工业领域，红外线传热应用于热成像、测温和材料加热等方面。
热成像技术利用红外线相机来捕捉物体表面的红外线辐射图像，通过图像处理分析物体表面的温度分布。
这种技术在故障检测、能源检测和安全监测等方面具有重要作用。
测温技术利用红外线热像仪测量物体表面的温度，广泛应用在冶金、电力、化工和医疗等行业。
材料加热则是利用红外线辐射对物体进行加热，具有高效、可控和节能的特点，被广泛用于木材烘干、食品加热和塑料成型等工艺。
在医疗领域，红外线传热应用于红外线治疗、体温检测和医学影像等方面。
红外线治疗利用红外线辐射的温热效应来改善人体的血液循环和缓解疼痛，被广泛应用于理疗和康复。
体温检测技术利用红外线辐射的热信号来测量人体表面的体温，可应用于体温监测、疫情防控和安全检查等方面。
医学影像技术利用红外线传热的原理，通过红外线相机或热像仪采集病变组织的红外线辐射图像，为医生提供病情诊断和治疗指导。
在安防领域，红外线传热应用于红外线监控和人脸识别等方面。
红外线监控技术利用红外线热像仪检测物体的红外线辐射，实现夜间和复杂环境下的监控和侦测。
人脸识别技术利用红外线相机检测人体表面的红外线辐射，通过分析和比对来实现人脸的识别和辨别。