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。此外，数据的质量和采集条件也会对结果的准确性产生影响，因此，对数据的质量控制和有效使用也是一个挑战。
4. 总结
热红外遥感技术是一种基于物体热辐射的探测和观测技术，具有广泛的应用领域。通过热红外遥感技术，我们可以获取目标的温度信息以及其他相关的热学参数，从而实现对目标的探测、监测和分析。尽管热红外遥感技术面临一些挑战，但随着技术的不断发展和创新，相信热红外遥感技术将在更多领域得到应用，并为我们提供更多有用的信息。
利用遥感技术进行火山活动监测与预警 遥感技术作为一种能够获取地球表面信息的技术手段，已经在许多 领域得到了广泛的应用，其中之一就是在火山活动的监测与预警方面。本文将介绍利用遥感技术进行火山活动监测与预警的原理和方法，以 及其在火山研究和防灾减灾中的重要意义。 一、遥感技术在火山活动监测中的原理和方法 1. 热红外遥感技术 热红外遥感技术是指利用可见光波长范围之外的红外波段来获取地 表温度信息的技术。在火山活动监测中，可以利用热红外遥感技术测 量火山口或火山体表面的温度变化。当火山活动加剧时，火山口周围 的温度会明显升高，通过对火山区域的红外影像进行分析，可以及时 发现火山活动的变化，并进行预警。 2. 雷达遥感技术 雷达遥感技术是指利用雷达系统获取地球表面信息的技术。在火山 活动监测中，可以利用雷达技术对火山区域的地表形变进行监测。由 于火山活动会引起地壳的变形，通过测量火山区域的雷达信号反射特 性的变化，可以间接推断火山口下方地壳的形变情况，从而及时预警 火山喷发的潜在危险。 3. 多光谱遥感技术
多光谱遥感技术是指利用多个波段的光谱信息来获取地球表面信息的技术。在火山活动监测中，可以利用多光谱遥感技术对火山区域的气体组成进行监测。火山活动会释放出大量的气体，通过测量火山区域不同波段的光谱反射特性，可以判断火山喷发前气体组成的变化，从而预警火山喷发的可能性。 二、遥感技术在火山研究和防灾减灾中的重要意义 1. 火山研究 利用遥感技术可以获取大范围的火山活动信息，包括火山喷发前的温度变化、地壳形变和气体组成等，这些信息对于火山研究具有重要意义。通过遥感技术的监测和分析，可以深入了解火山的活动规律和喷发机制，为预测火山喷发提供科学依据。 2. 火山预警 利用遥感技术进行火山活动监测，可以实时获取火山区域的温度、地壳形变和气体组成等信息，通过对这些数据进行分析，可以及时预警火山喷发的可能性。提前预警火山喷发可以有效避免人员伤亡和财产损失，为相关部门和居民提供逃生和防范的时间。 3. 防灾减灾 通过利用遥感技术对火山活动进行监测和预警，可以为防灾减灾工作提供重要参考。当火山活动被及时监测到并预警时，可以对周围地区进行疏散和撤离，减少人员伤亡的风险；同时，对火山岩浆的运动
第一章： 1. 遥感的定义 遥感是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息的记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。 2. 遥感的分类 （1）按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感 （2）按工作方式：主动式遥感、被动式遥感 （3）按工作波段：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱和高光谱遥感 （4）按记录方式：成像遥感、非成像遥感 （5）按遥感应用领域分类：从大的研究领域：外层空间遥感、大气遥感、陆地遥感、海洋遥感），从具体应用领域（城市遥感、环境遥感、农业遥感和林业遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感） 3. 遥感技术系统的组成部分：信息获取、信息记录与传输、信息处理、信息应用 第二章：
1.电磁波谱：将电磁波按波长或频率递增或递减顺序排列 红外波段：0.76-1000um(近红外(识别植物类型，分析植物长势，监测植被的病虫害) （热红外遥感主要使用3-15um的红外线，探测地下热源、火山、森林火灾、热岛效应） 2.辐射通量：电磁辐射单位时间内通过某一表面的能量 辐射通量密度：通过单位面积的辐射通量 辐射出射度：单位面积发射出的辐射通量 辐射照度（辐照度）：投射到单位面积上的辐射通量 3.绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁辐射都全部吸收而毫无反射和透射，则称这个物体为绝对黑体（黑体辐射与温度成正相关） 4.（1）太阳辐射的特性：1地球上的能源来源于太阳，太阳是被动遥感最主要的辐射源2在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上
界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数3地球大气层以外的太阳光谱辐照度曲线为平滑的连续曲线 （2）地球辐射特性：1地球上的能源来源于太阳的直射能量与天空漫入射的能量2被地表吸收的太阳辐射能，又重新被地表辐射 （3）比辐射率：单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率 6.电磁辐射能与地表的相互作用有三种基本物理过程：反射、吸收和透射 （1）物体对电磁波的反射可表现的三种形式： 镜面反射：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角 漫反射：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心在整个半球空间内向四周各向同性反射能量的现象（即伯朗反射）一个完全的漫反射体称为伯朗体 方向反射：介于伯朗表面和镜面之间的，其反射方向各不相同，而具有明显的方向性，即在某些方向上反射最强烈的现象 7.光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比 地物的反射波谱特性：地物波谱反射率随波长变化而改变的特性 8.水体的反射主要在蓝绿光波段，在近红外、中红外有很强的吸收带植物在绿光附近有一个反射波峰，两侧的蓝光和红光有两个吸收带9.影像地物反射光谱特性的因素：1太阳位置即太阳高度和方位角2传感器位置即观测角和方位角3不同的地理位置、太阳位置、地理景
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。此外，数据的质量和采集条件也会对结果的准确性产生影响，因此，对数据的质量控制和有效使用也是一个挑战。 4. 总结 热红外遥感技术是一种基于物体热辐射的探测和观测技术，具有广泛的应用领域。通过热红外遥感技术，我们可以获取目标的温度信息以及其他相关的热学参数，从而实现对目标的探测、监测和分析。尽管热红外遥感技术面临一些挑战，但随着技术的不断发展和创新，相信热红外遥感技术将在更多领域得到应用，并为我们提供更多有用的信息。
遥感的成像原理 遥感是利用从地球表面资源搜集到的数据并进行分析、解释的科学与技术。遥感技术的核心是通过感知地球表面的电磁辐射，并将其转化为可视化图像和可量化的信息。 遥感的成像原理涉及到电磁辐射、能谱分析和图像处理等方面，并可分为光学遥感、热红外遥感、微波遥感等。 首先，光学遥感是指利用可见光、近红外和短波红外等电磁波段所携带的信息进行遥感数据获取和分析。光学遥感系统由感光器件（如摄像机、相机）、目标物、大气等三个要素组成。目标物反射或发射的电磁波经大气层传播到感光器件上，感光器件记录下来的光谱信号被压缩成数字图像。这些数字图像经过进一步处理和分析，以获取目标物的空间分布、类型、形状、结构和光谱等信息。 其次，热红外遥感利用目标物的热辐射进行数据获取和分析。热红外遥感系统由热成像器件、热辐射目标和大气等三个要素组成。热辐射经过大气传播到热成像器件上，记录下来的红外图像被处理和分析，以了解目标物的温度、湿度、构成、热量分布和热交换等信息。 此外，微波遥感是通过感知和分析微波信号来获取地球表面信息的技术。微波遥感系统由微波传感器、目标物和大气等要素组成。微波信号通过目标物及大气层的反射、散射和透射传播并被微波传感器记录下来。通过将微波信号处理和分析，
可以获取目标物的表面形貌、湿度、冰雪覆盖、植被覆盖、土壤含水量等信息。 遥感的成像原理基于不同波段的电磁辐射与目标物相互作用的原理，通过感知和记录电磁波的能量和特定频段的反射、发射、散射等现象，实现对地球表面信息的探测和提取。通过传感器记录的电磁谱信息，可以判断目标物的特性和状态，并应用于土地利用规划、环境监测、灾害预警、农作物估测等领域。 总之，遥感成像原理涉及电磁辐射、能谱分析和图像处理等多个方面，通过感知地球表面的电磁辐射并将其转化为可视化图像和可量化的信息实现对地球表面的探测和分析。不同波段的遥感技术有其独特的应用领域和特点，综合各种遥感技术可以实现对地球的全面观测与监测。
矿产资源勘探的遥感技术与应用遥感技术是一种利用航空或卫星传感器获取地球表面信息的方法。 在矿产资源勘探领域，遥感技术具有重要意义，可以提供大范围、高 分辨率的地球观测数据，辅助矿产资源的勘探与开发。本文将探讨矿 产资源勘探中常用的遥感技术及其应用。 1. 矿产勘探中的遥感技术 遥感技术在矿产勘探中可以应用多种方法，包括光学遥感、热红外 遥感、雷达遥感和激光雷达等。这些技术具有不同的工作原理和特点，可根据不同的矿产资源进行选择与应用。 1.1 光学遥感 光学遥感是利用光学传感器获得地球表面可见光和近红外信息的技术。通过获取和分析地表反射光谱特征，可以判断地表物质的组成与 性质。在矿产勘探中，光学遥感可以根据不同矿石的特点，识别出矿 化蚀变带的分布情况，从而帮助确定矿床的位置和规模。 1.2 热红外遥感 热红外遥感技术是利用热红外传感器测量地球表面物体的热辐射信息。地表不同物质存在不同的热辐射特征，利用热红外遥感可以检测 地下矿体周围的温度变化。这种技术在地热勘探、煤矿火灾隐患监测 等方面具有广泛应用。 1.3 雷达遥感
雷达遥感技术利用微波信号与地表相互作用的原理，获取地表地形、地貌和地物等信息。与光学遥感相比，雷达遥感具有穿透云层和植被 的能力，因此适用于在复杂环境下进行勘探。雷达遥感可用于检测矿 床下的隐蔽矿体，为矿产勘探提供重要数据支持。 1.4 激光雷达 激光雷达技术是一种利用激光脉冲测距原理获取地理信息的方法。 激光雷达可以高精度地获取地表地貌、建筑物以及矿体等目标的三维 点云数据。在矿产勘探中，激光雷达可以提供精确的地形和矿体模型，帮助分析矿床的形态和结构。 2. 矿产勘探中的遥感应用 2.1 矿床潜力评估 遥感技术可用于对矿产勘探区域进行矿床潜力评估。通过获取遥感 影像数据，结合地质地球化学和地球物理勘探数据，可以对矿产资源 的空间分布和赋存规律进行分析，确定潜在的矿产资源区域。 2.2 矿床勘探与开发 遥感技术可辅助确定矿床的位置和规模。通过获取不同波段遥感影 像数据，可以根据地表特征和反射特性进行矿床识别和分类。利用遥 感技术，可以快速获取大范围的矿产资源信息，指导矿床勘探与开发 工作。 2.3 矿区环境监测
热红外遥感的应用研究 热红外遥感信息独具慧眼，它使一般肉眼在地表不可见的信息变得可知，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。本文主要研究了热红外遥感的特点及其应用，为初次接触热红外遥感的学者提供参考。 标签：热红外遥感应用遥感影像 1热红外遥感在农业中的应用 1.1农作物产量的预测预报 遥感估产模型原理主要是利用遥感获取的植被指数信息建立不同空间尺度的单产或总产与植被指数之间简单线性相关的遥感估产模型【3】。侯英雨、王石立在前人研究基础上综合考虑作物光谱信息-植被指数和作物关键生长期的气象因子（温度），同时改进模型变量获取方法，建立了可供农业气象产量预报业务使用的作物产量估算模型。 1.2基于热红外遥感的农田蒸散 随着热红外遥感技术的迅速发展，已经能够准确、快速地提供各种地面遥感数据。过去30年里，许多学者利用遥感表面温度（辐射表面温度）和地面观测数据，开展基于热红外遥感的田间和区域尺度的蒸散量估算研究，取得了理想的效果。 2热红外遥感在地质和地震灾害中的应用。 2.1利用ASTER热红外遥感数据开展岩石化学成分填图 在遥感领域，810—1410μm的热红外波段是重要的大气窗口，在对地观测系统中有重要的应用价值。由于许多造岩矿物在热红外波段具有特征的光谱发射率带，因此可以用来进行岩石、矿物的识别和分类。ASTER遥感成像仪的发射提供了廉价的多光谱热红外数据，是热红外遥感数据的一个重要来源。ASU热红外光谱库提供了多种矿物的热红外发射率波谱的同时，还提供了矿物的化学成分即氧化物含量的分析结果。把ASU波谱库的矿物波谱重采样至ASTER各热红外波段，对矿物的波谱进行波段比值处理，与各矿物成分进行相关分析，选择波段比值与各氧化物含量最大相关系数，进行对数模拟，从而可以确定出发射率光谱与化学成分的数值关系。 陈江、王安建在《利用ASTER热红外遥感数据开展岩石化学成分填图的初步研究》一文中分别对对SiO2，MgO，Al2O3，CaO，K2O，Na2O进行了数值分析及公式模拟【5】。Bandfield[6]利用TES（ThermalEmissionSpectrometer）高光谱热红外数据提取出火星表面角闪石、碳酸盐、赤铁矿、高Ca辉石、低Ca
称。 情况下，感测目标的特征信息（一般是电磁波的反射辐射或者发射辐射），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息的过程。 这时黑体辐射温度称为该物体的等效辐射温度。 时 量在各个方向是一致的。又称为朗伯面反射。 都属于这种类型的反射，又叫非朗伯面反射。 反射波普曲线是物体的反射率岁波长变化的规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。 [卫星轨道的升交点与春分点之间的角距]、近地点角距[卫星轨道的近地点与升交点的角距]、轨道倾角[卫星轨道面与地球赤道面之间的二面角]、卫星轨道长半轴[轨道椭圆的长半径]、卫星轨道偏心率、卫星近地点时刻组成。 阳公转而改变。 轨道平面与赤道平面重合且卫星运行方向与地球自转方向一致，运行周期相等。 以卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为x轴，垂直轨道面的方向为y轴，垂直xy平面的方向为z轴，卫星姿态角有三种：绕x轴旋转的姿态角为滚动，绕y的为俯仰，z的为偏航 寸/焦距。 表示按地物几何特征(尺寸和形状)和空间分布,即在形态学基础上识别目标的能力。通常用像元大小、像解率或视场角来表示。 作波段数目、波长及波长间隔(波带宽度) 。 遥感器须对目标的运动（变化）进行连续均匀、不间断地探测，对同一目标进行重复探测时，为分析、识别目标所必须具有的最小时间间隔，称时间分辨率
学反应，直接感测和记录目标物反射的可见光和摄影红外波段电磁辐射能，在胶片或像纸上形成目标物固化影像的遥感器。 的热辐射变成探测器的一种电信号然后用磁带记录这些信号并通过阴极射线管回收图像的一种扫描仪。 24+2个玻璃纤维单元，梅列六个纤维单元。每个纤维单元瞬时视场为86微弧。每个像元地面分辨率79*79m，扫描一次每个波段获6条扫描线，地面范围474*185km。 是MSS的改进，是一个高级的多光段扫描型的地球资源敏感仪。具有更高的空间分辨率，更多的波段，更好的几何保真度，更高的辐射分辨率。 式获取沿轨道的连续图像条带，然后对影像景象进行扫描成像的成像仪。 CCD元件做探测器，在瞬间能同时得到垂直航带的一种图像线，不需要用摆动的扫描线，以推扫方式获得沿轨迹的连续图像条带。 遥感器。 是一种由硅等半导体材料制成的固体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内移动，达到一路时序输出信号。三种功能：光电转换，电荷积累，电荷转移。 利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方以代替大孔径的天线，提高方位分辨率的雷达用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在移动中选择若干位置，在每个位置上发射一个信号，接收相应发射位置的回波信号储存记录下来，存储时必须同时保存接收信号的幅度和相位，当移动一段距离Ls后，存储的信号和实际天线阵列诸单元所接受的信号非常相似。 利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅或两幅以上的单视复数图像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信息。 是指图像上像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考坐标系统中的对应坐标之间的差异。 平差原理计算多项式中的系数，然后用该多项式对图像进行纠正。 (x,y)和其在地面对应点的大地坐标(x,y,z)之间的数学关系。 划到统一的坐标系中。 素的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分，称为辐射畸变 对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系，用以确定传感器入口处的准确辐射值。 的过程。目的是为了校正或清除由于太阳位置和角度条件、大气条件、地形影响和传感器本
热红外遥感技术及其应用 摘要：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，尤其在生态学领域，借助地面实测数据和遥感数据，通过红外波段的解析、反演可以进行各种问题的定量化。遥感技术集合了空间、电子、光学、计算机、生物学和地学等科学的最新成就，是现代高新技术领域的重要组成部分。遥感技术的出现揭开了人类从外层空间观测地球的序幕，为人类认识国土、开发资源、监测环境、研究灾害以及分析全球气候变化等提供了新的途径。 关键词：红外遥感技术水质监测土壤水分遥感遥感考古赤潮遥感预报引言 红外遥感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。因为红外遥感在电磁波谱红外谱段进行，主要感受地面物体反射或自身辐射的红外线，有时可不受黑夜限制。又由于红外线波长较长，大气中穿透力强，红外摄影时不受烟雾影响，透过很厚的大气层仍能拍摄到地面清晰的像片。用于红外遥感的传感器有黑白红外摄影、彩色红外摄影、红外扫描仪和红外辐射计。 红外遥感技术（thermal infrared remote sensing）利用电磁波谱中8～14μm热红外波段本身和在大气中传输的物理特性的遥感技术统称。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。 红外遥感探测的应用
遥感基础学习知识原理与应用知识点 一、遥感的基本概念与分类 1.遥感的定义：遥感是指通过遥远距离采集并记录地球表面信息的科学技术。 2.遥感的分类：按照遥感的数据类型可分为光学遥感、微波遥感和热红外遥感；按照数据获取平台可分为航空遥感和卫星遥感。 二、遥感的基本原理 1.辐射传输原理：地球表面物体受到太阳辐射照射后，会发生反射、散射和吸收，这些辐射经过大气层的传输和变化后达到遥感仪器，形成遥感数据。 2.遥感数据的获取原理：通过遥感仪器记录地球表面物体的辐射或能量信息，如通过遥感卫星的光学传感器记录地球表面反射光谱。 3.遥感数据的处理原理：遥感数据需要经过预处理、解译和分析等过程，以提取有价值的信息。 三、遥感的主要技术与方法 1.遥感图像解译：通过对遥感图像进行目视或计算机辅助解译，识别和判读地表物体。 2.遥感数字化：遥感图像通过扫描或数字相机获取，然后通过数字化处理，得到数字图像。 3.遥感分类：将遥感图像中的地表物体划分成不同的类别或类型，如土地利用分类、植被类型分类等。
4.遥感定量分析：通过对遥感图像进行数学模型和算法的分析，提取地表物体的数量信息，如土地覆盖变化分析、物质迁移分析等。 5.遥感辅助决策：通过利用遥感图像数据进行地表资源调查、规划设计和决策支持等。 四、典型遥感应用领域 1.地质勘探与矿产资源：通过遥感技术可以探测到地下的地质信息和矿产资源分布情况。 2.土地利用与土地覆盖：通过遥感图像可以对土地利用类型进行分类和监测，了解土地利用变化和土地覆盖的动态变化情况。 3.植被监测与农业信息提取：通过遥感技术可以获取到植被的生长状况、植被类型和叶面积指数等信息，对农业生产进行监测和评估。 4.城市规划与环境监测：通过遥感技术可以获取到城市的用地分布、建筑物高度和环境污染等信息，对城市规划和环境保护进行监测和分析。 5.自然灾害监测与评估：通过遥感技术可以实时获取地震、火灾、洪水等自然灾害的信息，进行监测和评估，为应急救灾提供支持。 总结：遥感是一门多学科交叉的学科，它利用光学传感器、雷达、红外传感器等技术，将地球表面物体的辐射信息转化为电磁信号，通过处理和分析这些信号，可以提取出地表物体的信息，并应用于地质勘探、土地利用、植被监测、城市规划、自然灾害监测等领域。了解和掌握遥感的基础原理和方法，可以帮助我们更好地认识和研究地球表面的变化和演变，为资源管理和环境保护提供科学依据。
地表温度变化的遥感监测 地表温度是指地球表面的温度，它对于气候变化和环境监测具有重要意义。随着现代科技的发展，人们可以通过遥感技术对地表温度进行监测。本文将探讨地表温度变化的遥感监测方法以及其在环境研究中的应用。 一、遥感监测方法 1. 热红外遥感 热红外遥感是一种常用的监测地表温度的方法。热红外遥感仪器可以监测地表发射的红外辐射，进而推算出地表温度。这种方法具有快速、非接触和全天候的特点，可以提供大尺度的地表温度数据。 2. 微波遥感 微波遥感是利用微波辐射与地表物质相互作用的原理，监测地表温度的一种方法。微波辐射可以穿透云层，对于全天候监测地表温度非常有效。微波遥感技术可以提供高分辨率和高精度的地表温度数据。 3. 光学遥感 光学遥感利用可见光和近红外波段的反射特性来监测地表温度。这种方法可以提供较高的空间分辨率和时间分辨率，适用于小尺度的地表温度监测。 二、地表温度遥感监测的应用 1. 气候变化研究 地表温度是气候系统变化的重要指标之一。通过遥感监测地表温度，可以获取大尺度和多时段的地表温度数据，从而探究气候变化的时空分布规律。这对于气候模型验证、气候变化趋势预测等方面具有重要意义。
2. 灾害监测 地表温度遥感监测可以对自然灾害如火灾、地震等进行实时监测和预警。例如，通过监测地表温度的变化，可以及时发现火灾的蔓延情况，有助于及时采取措施进行灭火。 3. 城市热岛效应研究 城市热岛效应是指城市相对于周围农田或郊区等地区温度较高的现象。通过地 表温度遥感监测，可以研究城市热岛效应的形成机制、发展趋势以及对城市生态环境的影响，为城市规划和环境保护提供科学依据。 4. 农作物生长监测 地表温度遥感监测可以提供农作物生长的相关信息，如生长季节、生长状态等。通过分析农作物的地表温度变化，可以评估农作物的生长状况，并提供农业管理的参考。 5. 水资源管理 地表温度对水体蒸发和水循环过程具有重要影响。通过遥感监测地表温度，可 以研究水体蒸发量、水文过程等，为水资源管理提供重要数据。 总结起来，地表温度变化的遥感监测可以广泛应用于气候变化研究、灾害监测、城市规划、农业管理和水资源管理等方面。随着遥感技术的不断发展，地表温度监测将为我们揭示地球的温度变化和环境状态提供更多的信息。
遥感技术在水利、水环境中的应用 我国地域辽阔，人口众多，水资源紧缺，时空分布差异大，水旱灾害频繁。随着经济的增长、人口的增加、环境的变化，水资源的问题越来越受到中央及各级政府的重视。遥感技术，在早期设计时就利用波谱信息采集的特性（最早主要用于水体和植被的调查）发展到今天已具备从紫外、可见光、红外、远红外直至雷达等各种波长构成的不同遥感波段。这些不同波段的数据信息，再经过计算机的处理和信息提取之后，就会产生大量的各种专业信息，如对水体、植被、水系、地质、灾害、地结构造、水土流失、海岸侵蚀，以及全天侯的水情、水灾监测等。 如下图1是遥感技术在水利中的应用分类。 图1 遥感在水利中的应用分类 1.水资源管理 (1) 地表水体调查 通过遥感手段，可以快速获得广大地区的全面、客观、准确河流、水库、湖泊等地表水体信息。一些人迹罕至或人迹难至的地方，传统的观测几乎不可能。利用遥感技术可以克服传统手段高投入、长周期、低效率的缺点。 (2) 地表水体动态监测 对同一地点所获取的不同时相的遥感影像对比分析，可以定性或者定量地确定地表覆盖特征和变化过程。 如基于多个不同时相的遥感影像提取一个湖水面分布范围，这样就获得了这几年湖面动态变化的数据。同时结合气象站相同年间气象观测资料，湖出水口水位高程数据等水文资料，
可以得到导致湖面变化的成因。 (3) 水文地质调查 对不同时相的遥感影像进行分析处理，帮助人们直观地了解地质体和地质构造以及其他各种与水文地质条件有关的遥感可见地面现象，并可进而分析其所反映的水文地质条件及其变化，如浅部地下咸水、淡水的分布及其变化情况，盐渍化土壤的分布与演变，土壤沙化情况及其演变、水土保持现状及其变化，以及地下水的蒸发蒸腾、地面沉降等，最终用于研究调查区水文地质条件的全过程。 (4) 水资源评价 利用遥感技术进行下垫面属性分类，计算其分类面积，选取经验参数及入渗系数。根据多年平均降水量，计算出多年平均地表径流深、入渗补给量。两者之和扣去重复计算的基流量即为多年平均水量，对国内某些流域进行估算的相对误差小于7％，尤其适用于无水文资料地区。此外，根据遥感资料提供的积雪分布、积雪量、雪面湿度，用融雪径流流域模型估算融雪水资源和流域出流过程的相对误差在10％左右。如水科院遥感中心运用TM/ETM+遥感数据对藏南地区积雪、植被和土地利用和水系流域分布等分析，进行水资源评估。 (5) 积雪覆盖调查 积雪是地球重要的淡水资源，传统监测主要靠气象台站,由于气象台站分布有限,仅靠气象记录分析来判断积雪区域有很大的局限性。随着遥感技术的发展,卫星遥感数据已逐步成为我国许多地区积雪监测不可缺少的有效工具,在我国冬季积雪监测和雪灾分析中发挥了重要的作用。 遥感除了可以调查积雪的分布范围和面积，还能定量获取积雪深度、积雪湿度、积雪纯度等。 (6) 湿地资源调查 湿地是地球上水陆相互作用形成的独特的生态系统，是自然界最富生态多样性的景观和人类最重要的生存环境之一。 实时监测湿地种类及其数量，为湿地的保护提供第一手材料显得尤为重要。遥感技术具有观测范围广，信息量大，获取信息快，更新周期短，节省人力物力和人为干扰因素少等诸多优势，已经成为湿地研究的有力手段。可以提取湿地边界、进行湿地分类、湿地动态变化监测等。
遥感器的工作原理 遥感技术是指通过传感器从远距离获取和记录地球表面及大气的信息。而遥感 器则是实现遥感技术的重要工具之一，其主要功能是用于探测和记录地球物体的特定信息，如光谱、热辐射等。遥感器的工作原理可以简单概括为接收、传感和转换，下面将详细解释其工作原理。 1. 接收信号 遥感器首先需要接收来自地球表面的辐射信号或反射光，并将其转换为传感器 可以处理的电信号。这个过程通常使用摄像机或接受器完成，其原理是光学原理。例如，可见光摄像机利用透镜将光聚焦在感光元素上，然后感光元素将光信号转化为电信号。 2. 传感作用 传感器的主要功能是对接收到的光谱信息进行解析和提取。例如，通过光学传 感器可以识别不同波长的光谱，并记录下它们的强度和分布。这样，遥感器可以收集到有关地表特征、气象状况等多种信息。 3. 信号转换 接收和传感之后，遥感器会将收集到的信号转换为数字信号，以便进行数据存储、信号处理和分析。这个过程通常需要使用模数转换器（ADC）将连续的模拟 信号转换为离散的数字信号。数字化的数据可以更容易地进行存储和处理。 除了以上的基本工作原理之外，不同类型的遥感器还有各自独特的工作原理。 以下是一些常见的遥感器类型及其工作原理： 1. 光学遥感器
光学遥感器是最常见的遥感器类型之一，它主要使用光学原理来获取地球表面 信息。其中最常见的一种光学遥感器是相机。相机通过透镜将光聚焦在感光元件上，并记录下光强度和颜色信息。这些信息可以用于生成地图、监测植被生长等。 2. 热红外遥感器 热红外遥感器主要用于探测和记录目标物体的热辐射信息。它利用感应装置来 检测目标物体所发出的红外辐射，并将其转化为电信号。这样可以用于测量物体的温度、监测火灾等。 3. 毫米波雷达遥感器 毫米波雷达遥感器是一种利用微波辐射进行测量的遥感器。它通过发射和接收 微波信号来测量目标物体的距离和速度。这种遥感器通常用于地球观测、气象监测等领域。 4. 激光雷达遥感器 激光雷达遥感器利用激光器发射的激光束来测量目标物体的距离、高度等信息。具体工作原理是通过测量激光器发射的激光束在目标物体上反射后返回的时间来计算距离。这种遥感器主要用于地形测绘、地质灾害监测等。 总结： 遥感器的工作原理可以归纳为接收、传感和转换三个主要过程。遥感器通过接 收地球表面的信号、传感和提取特定信息，并将其转换为数字信号，以便于存储、处理和分析。不同类型的遥感器有着不同的工作原理，包括光学遥感器、热红外遥感器、毫米波雷达遥感器和激光雷达遥感器等。这些遥感器通过其独特的工作原理，为我们提供了丰富的地球表面和大气信息。
遥感在考古中的应用原理 1. 什么是遥感技术？ 遥感技术是指通过利用卫星、飞机等载体获取地球表面信息的技术。它利用光学、雷达、红外等仪器，记录和接收地球表面上反射、辐射和散射的能量，并将其转化为数字形式，从而获取地理空间信息。 2. 遥感在考古中的应用 遥感技术在考古学中具有广泛的应用。传统考古学主要依靠地面勘查和发掘工作，但这种工作耗时、成本高且工作范围有限。遥感技术通过获取遥感图像和数据，能够在更大范围内获取地面信息，提供更多线索和参考，从而在考古工作中发挥重要的作用。 3. 遥感技术在考古中的原理 3.1 光学遥感原理 光学遥感技术是通过记录地球表面上的可见光、红外线等辐射能量的变化来获 取地理信息。这种技术主要利用光学传感器和相机来记录图像数据，通过对图像进行处理和分析，可以识别出地表上的植被、地形、建筑物等特征。在考古中，可以通过光学遥感技术识别出地表上潜藏的古建筑、遗址等。 3.2 雷达遥感原理 雷达遥感技术利用雷达波束对地面进行扫描和测量，通过分析回波信号来识别 出地表上的特征。雷达遥感技术具有穿透云层、雾霾等优势，可以在恶劣天气条件下进行观测。在考古中，雷达遥感技术可以探测地下的文物、遗址等，提供地下勘探的线索。 3.3 热红外遥感原理 热红外遥感技术利用地表表面的热辐射来获取信息。地表上的物体受到太阳辐 射之后会发热，不同物体的热辐射特征不同。通过热红外传感器记录地表的热辐射能量，并进行分析，可以识别出地表上的不同物体和特征。在考古中，热红外遥感技术可以用于探测地下墓穴、地下通道等，提供考古工作的指导。
4. 遥感技术在考古中的应用案例 4.1 恩斯考古地遥感勘察 恩斯考古地位于地中海地区，是古罗马时期的城市遗址。利用遥感技术，考古 学家对恩斯考古地进行了全面勘察。通过光学遥感和热红外遥感技术，揭示了城市布局、建筑结构等重要信息。这些信息有助于研究城市的历史和文化，对考古学研究有重要意义。 4.2 中国古长城遥感调查 中国古长城是世界文化遗产，遍布多个省份。为了更好地了解古长城的分布和 状况，考古学家利用雷达遥感技术对古长城进行了调查。通过分析雷达图像和数据，识别出了古长城的轨迹、墙体状况等重要信息。这些信息为长城保护和修复提供了参考。 5. 遥感技术的优势和挑战 5.1 优势 •范围广：遥感技术可以在更大范围内获取地表信息，提供更多线索和参考。 •非破坏性：遥感技术不需要对地表进行直接采样和破坏，可以在不影响地表完整性的情况下获取信息。 •时间效率高：遥感技术可以在短时间内获取大量数据，提高工作效率。 5.2 挑战 •解译难度：遥感图像和数据需要经过解译和分析，需要专业知识和经验。 •分辨率限制：遥感技术的分辨率受到器材和载体的限制，有时无法获取细节信息。 •数据处理：遥感数据量庞大，需要进行处理和分析，对计算机计算能力有一定要求。 结论 遥感技术在考古学中的应用已经取得了显著的成果。光学遥感、雷达遥感和热 红外遥感等技术可以为考古学家提供更全面、更准确的地表信息，辅助他们进行勘查和研究工作。尽管遥感技术在考古中面临一些挑战，但随着技术的进步和发展，它将会发挥更大的作用，进一步推动考古学的研究进程。
热红外遥感 Thermal Infrared Remote Sensing一、课程基本情况 课程类别：专业主干课课程学分：2学分 课程总学时：32学时，其中讲课：26学时，实验（含上机）：6学时课程性质：必修 开课学期：第6学期先修课程：辐射传输理论、遥感原理I 适用专业：遥感科学与技术教材：自编教材 开课单位：地理与遥感学院遥感科学与技术系二、课程性质、教学目标和任务 本课程为必修课。通过本课程的学习，重点掌握热红外遥感的基本概念，理解比辐射率、亮度温度等关键概念，重点掌握地表温度反演的单窗算法和劈窗算法，熟悉热红外遥感森林火灾监测、城市热环境监测以及旱情监测等领域的应用。同时通过上机实习，加深学生对热红外遥感的认识,并且能够运用热红外遥感影像完成简单的应用分析，到达学以致用的目的。 三、教学内容和要求第1章绪论（2学时） 1.1热红外遥感的定义及特点（1学时） （1）了解热红外遥感的意义； （2）掌握热红外遥感的基本概念； （3）理解和掌握热红外遥感的特点重点：热红外遥感的基本概念，以及热红外遥感的特点难点：热红外遥感的优点和局限性1.2热红外遥感的开展及其应用领域（1学时） （1）了解热红外遥感的开展历程； （2）熟悉热红外遥感的应用领域重点：热红外遥感的各开展阶段的特点。 第2章热红外遥感原理与基础（6学时）热红外遥感的基本术语（1学时） （1）掌握热红外遥感中的电磁辐射的度量指标、热传递、温度、描述物体热学性质的相关 基本概念； （2）理解地表温度、气温、土壤温度三个重要温度指标以及地表温度的特性；重点：辐射亮度、温度、描述物体热学性质的相关基本概念； 难点：亮度温度、辐射温度等概念的理解。 2.1热辐射的基本定律（1学时） （1）理解和掌握黑体辐射的基本定律，假黑表达象；重点：黑体辐射的基本定律； 2.2地物的热红外光谱特性（2学时） （1）理解比辐射率的概念、比辐射率的基本性质、热辐射的大小和方向性问题； （2）掌握比辐射率的测定方法； （3）了解太阳以及典型地物的热红外辐射特性，了解物体亮温的各向异性分布特征；重
遥感的工作原理（导学案） 课程标准：结合实例，了解遥感（RS）在资源普查、环境和灾害监测中的应用 一、学习目标： 1、能够用自己的语言表述遥感（RS）的基本概念。 2、能够通过阅读相关资料概括说出遥感（RS）技术的发展过程。 3、能够结合遥感（RS）技术系统的组成，说出遥感（RS）的几种常见类型。 4、能够结合遥感（RS）技术的优点，举例说明遥感（RS）在资源普查、环境灾害监测中的作用。 学习重点难点：遥感（RS）的概念及工作原理 二、 （一）遥感（RS）的概念与发展 1、什么是遥感？ 遥感（Remote sensing，简称RS）是指借助对敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对的辐射、反射、散射等信息，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。 2、遥感技术是根据物体的何种特性发展起来的？ 地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收，而且不同物体对发射、反射和吸收的特性不同。 3、现代遥感技术的主要特点有哪些？ 现代遥感技术视域，监测范围，可覆盖整个地球。能够瞬时成像、实时传输、快速处理，迅速获取和实施监测。（二）遥感（RS）的组成与分类 4、遥感技术系统由哪几个部分的组成？ 遥感技术系统由、、、 以及相关技术等组成。 5、遥感（RS）可以进行怎样的分类？ （1）根据遥感平台的高度，遥感可分为遥感、遥感、遥感； （2）根据传感器是否主动向观测目标发射电磁波，遥感可分为遥感与遥感； （3）按照电磁波的波谱范围，遥感可分为遥感、遥感、遥感、遥感、多谱段遥感等； （4）按照应用领域或专题，遥感可分为遥感、遥感、遥感、遥感、地质遥感、遥感、遥感等。 （三）遥感与资源普查 7、遥感在资源普查中的有何应用？
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
第1章遥感概述 §1.1 遥感的概念 遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。 遥感的基本内容： （1）遥感技术 遥感技术主要解决获取地球表层信息的手段问题，它包括传感器的设计与制造，传感器的扫描姿态，数据传输以及原始数据的预处理等。 （2）遥感理论 遥感理论的主要任务是将数据（传感器所提供的可测参数值）转化为有用的信息，即可被人类理解的关于地球表层的某种物理的、几何的、生物学的及化学的参数。 （3）遥感应用 遥感应用的任务是将信息转变为知识，所谓知识是对地球表层系统的物理过程及内在变化规律的认识和表达。遥感应用的特点是必须将由遥感手段获取的信息与母学科知识紧密结合，才能对地球表层系统的现状作出正确的描述，对它的发展作出准确的判断。 §1.2 遥感技术系统 遥感技术系统：是一个从地面到空中，乃至空间，从信息收集、存储、处理到判读分析和应用的完整技术体系。 遥感过程：指遥感信息的获取、传输、处理及其判读分析和应用的全过程。 遥感平台：装载传感器的工具或设备，主要有地面平台(如遥感车、手提平台、地面观测台等)、空中平台(如飞机、气球、其他航空器等)、空间平台(如火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、航天飞机等)。 传感器：接收、记录目标物电磁波特征的仪器（各种光学、无线电仪器），如扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射计等。 遥感探测的特点： （1）宏观观测，大范围获取数据资料； （2）动态监测、快速更新监控范围数据； （3）技术手段多样，可获取海量信息 （4）应用领域广泛，经济效益高 遥感的分类 （1）按遥感平台分 地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等；