第八章、热红外遥感信息模型简介

热红外遥感图像典型目标识别技术研究一、本文概述随着遥感技术的迅速发展，热红外遥感图像在军事侦察、环境保护、城市规划等领域的应用越来越广泛。

然而，由于热红外遥感图像的特殊性质，如低分辨率、低信噪比、复杂的背景干扰等，使得图像中的目标识别成为一项具有挑战性的任务。

因此，研究热红外遥感图像典型目标识别技术，对于提高遥感图像解译的准确性和效率具有重要意义。

本文旨在探讨热红外遥感图像典型目标识别技术的研究现状和发展趋势，分析现有方法的优缺点，并提出一种基于深度学习的热红外目标识别方法。

我们将对热红外遥感图像的特点和难点进行深入分析，为后续的目标识别算法提供理论支持。

我们将介绍目前常用的热红外目标识别方法，包括基于特征提取的传统方法和基于深度学习的现代方法，并评估它们的性能表现。

我们将提出一种基于深度学习的热红外目标识别框架，通过改进网络结构、优化损失函数等方法提高目标识别的准确率和鲁棒性。

本文的研究成果将为热红外遥感图像的目标识别提供新的思路和方法，有望为相关领域的发展做出贡献。

二、热红外遥感图像特性分析热红外遥感图像是利用热红外传感器捕获地表物体因热辐射产生的红外辐射信息而形成的图像。

与可见光遥感图像相比，热红外遥感图像具有其独特的特性，这些特性在目标识别技术中起到了至关重要的作用。

热红外遥感图像具有全天候的工作能力。

由于热红外辐射是地表物体自身发出的，不受光照条件的影响，因此热红外遥感图像可以在夜间或恶劣天气条件下获取。

这使得热红外遥感在军事侦察、灾害监测等领域具有广泛的应用前景。

热红外遥感图像对地表物体的热特性敏感。

不同的地表物体由于其物理和化学特性的差异，在热红外波段会表现出不同的辐射特性。

这种特性差异为我们在热红外遥感图像中识别典型目标提供了可能。

热红外遥感图像还具有空间分辨率和温度分辨率的双重特性。

空间分辨率决定了图像中地表物体的细节表现能力，而温度分辨率则反映了图像中物体温度的测量精度。

这两个分辨率的合理搭配对于准确识别典型目标至关重要。

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。

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。

比辐射率，又称发射率，定义为物体在温度T、波长 处的辐射出射度与同温度、同波长下的黑体辐射出射度 的比值
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

遥感系列讲座之三南京路川信息系统工程有限公司遥感部图1. 黑体所辐射的能量随波长而变化状况，以及热红外波长区间的大气透射状况二、地表温度反演方法大气校正法：需要大气剖面数据来进行大气模拟，估计大气影响。

单窗算法：3个参数：大气平均作用温度、大气透过率和地表比辐射率率。

劈窗算法：2个参数：大气透过率和地表比辐射率。

多通道算法：白天与晚上两景同步反演，还有很多问题，如两景图间像元的几何定位问题。

三、旱情遥感监测1、作物供水指数法：CWSI＝NDVI/TS其中：CWSI是作物供水指数NDVI是归一化植被指数TS是作物叶面温度原理：相同植被密度情况下，叶面温度越高，作物表现出来的缺水情况越大，因此，通过植被绿度值与温度比值，可以大体上反映作物的缺水情度，即作物旱情。

旱情监测结果与当旬降雨量的比较历史降雨因素的考虑不仅考虑当旬，而且还考虑最近8旬（3个月）的降雨影响MSRI=A0*SRI0+A1*SRI1+ A2*SRI2+A3*SRI3+a4*SRI4+….+ a8*SRI8MSRI是考虑降雨因素的干旱指数，0-100SRI0和A0是当旬的降雨距平指数及其权重SRI1-SRI8和A1-A8是历史各旬降雨距平指数的权重当SRI0＝100时，取MSRI＝SRI0，当旬降雨相当多两指数耦合与旱情划分农业旱情指数：作物供水指数和降雨距平指数的耦合DI＝B1*SDI+B2*MSRI其中：DI是农业旱情指数，0－100表示非常干旱到非常湿润SDI是当旬多日合成的标准化作物供水指数，B1是其权重，取0.4MSRI是考虑多旬降雨因素的干旱指数，B2是其权重，取0.6监测结果比较2005年5月下旬降水量分布图遥感影像合成图（改进的方法）谢谢!。

浅谈热红外遥感及其运用一、概念：热红外遥感即通过热红外探测器收集、记录地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射信息，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、发射率、湿度、热惯量等）。

热红外遥感技术的发展是为了获取地物的热状况信息，从而推断地物的特征及其与环境相互作用的过程，并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!二、常用波段及特点：0.76 ~ 1000 μm ：红外辐射（红外谱段）；其中0.76 ~ 3.0 μm ：反射红外波段 3.0 ~ 14 μm ：发射红外波段3 to 5 μm 、8 to 14 μm8 to 14 μm ：波段范围较宽，因此对于许多特定的物质类型，它的发射率较稳定，但还是有细微差异（10.5~11.5μm、11.5~12.5μm ）。

用于调查地表一般的热辐射特性，探测常温下物体温度分布、目标的温度场从而进行热制图。

3 to 5 μm：对高温目标物的识别敏感，常用于获取高温目标的信息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。

优点——夜间成像、浅层探测、地物热特性。

局限性——空间分辨率低、光谱分辨率低、易受环境影响、混合像元问题、温度与发射率分离问题。

三、三大定律：（一）黑体辐射定律1.普朗克公式（Plank）M——黑体辐射出射度T——温度h ——普朗克常数，6.626´10-34J·Sk——波耳滋曼常数，1.3806 ´10-23J·k-1C——光速，2.998´108m/sl——波长2.斯忒藩——波耳兹有曼定律（Stefen-Boltzmann）任何给定温度的黑体表面的总辐射度，可由其光谱辐射度曲线与波长轴围成的面积给出。

即，在所有波长范围内，如果一个传感器能测量黑体辐射度，记录的信号与在给定温度下黑体辐射度曲线下面积与波长轴围成的面积成正比，斯忒藩——波耳兹曼定律给出了该面积的数学表达式：s——斯忒藩-波耳兹曼常数=5.6697´10-8(Wm-2K-4)斯忒藩——波耳兹曼定律绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比！黑体的辐射能量是该黑体表面温度的函数。

红外遥感的原理及应用1. 红外遥感的原理红外遥感是一种通过探测和测量物体反射或辐射出的红外辐射来获取信息的技术。

它利用物体在红外波段的辐射能量，通过不同的波长和强度来获取 target 对象的特征和状态。

红外辐射主要包括热辐射和反射辐射两种形式。

在红外遥感中，热红外辐射主要指物体自身的红外辐射，而反射红外辐射则是指物体对外部热源的反射红外辐射。

根据电磁辐射波长的不同，红外辐射又分为近红外、中红外和远红外。

常用于红外遥感的技术包括热像仪、红外传感器和红外光谱仪等。

热像仪利用测量物体辐射出的红外能量来生成热图像，可用于检测目标的表面温度和热分布。

红外传感器则通过检测红外辐射能量的变化来获得目标物体的信息。

而红外光谱仪则可以通过红外光的吸收、散射和反射等特性来分析物体的组成和结构。

2. 红外遥感的应用2.1 军事与安全领域红外遥感在军事和安全领域有着广泛的应用。

利用红外遥感技术，可以通过探测目标的红外辐射来实现目标的探测、识别和跟踪。

在夜间和复杂天气条件下，红外遥感可以发挥重要作用，帮助军事人员进行侦察、目标定位和战术决策。

同时，红外遥感还可以应用于边境监控、防火预警和恐怖袭击预防等安全领域。

2.2 环境监测与资源调查红外遥感在环境监测和资源调查中也起到重要的作用。

通过红外遥感技术，可以实时监测大气成分、气候变化和海洋温度等环境参数，为环境保护和气候研究提供数据支持。

此外，红外遥感还可以用于土地利用、植被监测和农作物遥感等领域，帮助进行资源调查和管理。

2.3 电力和能源领域红外遥感在电力和能源领域也有着广泛的应用。

通过红外遥感技术，可以实时监测电力设备的温度、故障和负载情况，及时发现问题并进行维修。

此外，红外遥感还可以应用于太阳能、风能等新能源的开发和监测，提高能源利用效率和可持续发展水平。

2.4 医疗与健康领域红外遥感在医疗和健康领域也有着重要的应用。

通过红外热像仪，可以实时监测人体的体温分布和热损失情况，帮助医生进行早期诊断和治疗。

热红外遥感技术在测绘中的应用与优势热红外遥感技术是一种基于物体自身热辐射的遥感手段，通过探测物体在热红外波段的辐射能量来获取目标物体的温度信息以及其他辐射特征。

在测绘领域中，热红外遥感技术具有广泛的应用与优势。

本文将就热红外遥感技术在测绘中的应用与优势展开论述。

首先，热红外遥感技术在地表温度测量方面具有独特的优势。

传统的地表温度测量手段主要依赖于接触式测温，不仅不方便，而且往往只能测量局部点的温度值。

而热红外遥感技术能够基于目标物体的热辐射能量，通过遥感平台对大面积的地表温度进行非接触式测量，实现对地表温度的全面观测。

这为土地资源的管理和城市热岛效应的研究提供了有力的支持。

其次，热红外遥感技术在环境监测中有着广泛的应用前景。

环境监测是保护生态环境的重要手段，传统的环境监测手段主要依赖于人工采样和实地监测，操作繁琐且费时费力。

而热红外遥感技术能够通过测量物体的热辐射来获取环境参数，如水体表面温度、植被覆盖度、土地利用状况等。

利用热红外遥感技术，可以实现对大范围区域的环境参数进行准确快速的监测，为环境保护决策提供科学依据。

此外，热红外遥感技术在农业生产中也发挥着重要作用。

农业是国民经济的重要组成部分，农作物的生长状态和病虫害的发生与否对粮食生产和农田管理至关重要。

传统的农业监测手段主要依赖于实地调查和人工抽样，不仅工作量大，而且容易出现误差。

而热红外遥感技术通过测量农田的热辐射能量，可以实时获取农田的生长状态和病虫害的分布情况。

这对农民合理调整农田管理措施，提高农作物产量具有重要意义。

此外，热红外遥感技术在城市规划与管理中也具有重要价值。

随着城市化进程的加速，城市规划和管理对于城市的可持续发展至关重要。

而热红外遥感技术可以通过测量城市区域的热辐射分布来获取城市的热环境状态，如热岛效应的强度、城市热通量的分布等。

这为城市规划和管理者提供了可靠的信息，可以为城市的建设和管理提供科学依据。

值得一提的是，热红外遥感技术在灾害监测与评估中也有着重要的应用。

遥感之热红外遥感前段时间有⼈问到关于热红外遥感的相关内容，发现这⼀部分内容还挺杂的，在这⾥对热红外遥感的⼀些概念以及常⽤的⼀些⽅法进⾏说明。

地表热红外辐射及⽐辐射率的⽅向性问题、温度与⽐辐射率的分离问题、⾮同温像元的分解问题等等，⼀直是热红外遥感中⽐较现实的⼀个难点，因此⽬前很多理论和模型，以及⼀些反演结果的精度在实⽤性上还是有很⼤的差距。

概念⽐辐射率：物体发射能⼒的表征，与物体的表⾯组成以及表⾯状态、介电常数都有密不可分的关系。

物体的发射率和它的反射率之间的关系：反射率越低，其发射率越⾼，如⾦属⽚反射热能，因⽽它的发射率⼏乎为1。

热红波段理论上来讲热红外的波段是在3~14um，但是由于⼤⽓的吸收散射，这个波段范围内的很多波谱区间会被完全散射或吸收，根据测定，常⽤的热红外波段的⼤⽓窗⼝分为3~5um、8~14um。

通常这两个波段的应⽤⽅⾯是按照波段的特点来区分的：8~14um主要⽤于调查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。

如地热调查、⼟壤分类等⽐较宏观的⼀些调查信息的提取，但是对于⽕线、⽕点信息不是⾮常的敏感。

3~5um短波红外的热红外谱段，对⽕灾、活⽕⼭等⾼温⽬标的识别敏感，常⽤语捕捉⾼温信息进⾏各类⽕灾、活⽕⼭等⾼温⽬标的识别。

地表温度反演算法地表温度的反演⼀直是关于热红外研究的⼀个热点问题，根据学者们对于热红外的研究成果，常⽤的地表温度反演可以分为⼤致的以下⼏类：单通道法、多通道法、单通道多⾓度法、多通道多⾓度算法等。

单通道法单通道法主要是利⽤传感器的单个通道数据，借助于卫星遥感提供的⼤⽓垂直廓线数据如温度、湿度、压⼒等，结合⼤⽓传输⽅程计算⼤⽓透射率等参数，以修正⼤⽓对⽐辐射率的影响，从⽽得到地表温度，这种算法需要地表辐射率、⼤⽓廓线等参数来去获取地表温度。

多通道法（劈窗法）这⾥的意思是利⽤8~14um波谱范围内的⼤⽓窗⼝，通过对⽐10.5~11.5um、11.5~12.5这两个通道对⼤⽓吸收的不同，通过各种组合来剔除⼤⽓的影像，获取真实的地表辐射率等信息，这种⽅法相对来说⽐较常⽤。

1
1
2zsat
1 z0
B(Tai[rz])zdzd
式中z是高度(z0表示地表面，zsat表示卫星高度)；是大气的总光谱透过率； A是大气的向下光谱辐射量。公式右边第1项表示地表面的光谱辐射量， 第2项是地表面反射回来的太阳和大气辐射量，第3项是大气的向上辐射 对卫星遥感器所接收到的辐射信号的贡献。由于大气质量的分层性，大 气对遥感器信号的贡献主要来自大气低层，即接近地球表面的低层大气 的作用明显大于大气上层的作用。
Remote Sensing of LST
A tm osp h eric em ittan ce
2
3
4
Ground surface
Remote sensor
1 Ground emittance
Thermal radiance transfer equation
Bi(Ti)=i()[iBi(Ts)+(1-i)Ii]+Ii
SCARAB辐射收支扫描仪
POEM/WNVISA
4
T-1(欧)
0.2-50.0
60km
全球辐射收支
SR扫描辐射仪
FY-2中国
3
0.55-12.0
5.73km
气象
SROM海洋监测光谱扫描仪 TMG温室气体干涉检测仪
ALMAZ-1B(中/ 俄)
ADEOS (日本)
11
0.405-12.5 600m星下点 海洋、叶绿素、生物生
• 2.1热红外大气窗口和热红外波段
2.2热红外遥感成像
热红外扫描仪示意图
2.3地球温度与热辐射峰值
2.4地球表面的热量特征
• 海洋表面温度：相对均质； • 陆地表面温度：物质非均质性，导致地表

第八章定量遥感模型是解决问题的工具。

在利用遥感技术解决问题时我们通常需要建立模型，模型是联系遥感可测参数（辐射强度、偏振、相位）与实际应用中所需参数的纽带和桥梁。

本章的学习重点就是建立遥感模型的一般方法。

本章重点是掌握定量遥感建模方法。

第一节定量遥感概述定量遥感是当前遥感发展的前沿。

它利用遥感器获取的地表地物的电磁波信息，在计算机系统支持下，通过数学的或物理的模型将遥感信息与观测地表目标参量联系起来，定量地反演或推算出某些地学、生物学及大气等目标参量或地物定量信息。

8.1.1 可见光、近红外波段定量遥感遥感的基本过程可以看作是电磁波与大气相互作用过程以及电磁波与地表的相互作用过程的叠加。

在这个过程中：电磁波与大气相互作用形成大气效应。

大气效应是电磁辐射在太阳-目标物-传感器系统的传输过程中受到大气分子、水气、气溶胶和尘粒等散射、吸收和折射等影响。

通过大气纠正可以基本消除大气效应对遥感影象的影响。

定量遥感需要考虑地表非朗伯体特性。

大多数情况下的地面物质都不是均一的朗伯体，朗伯体的假设给定量遥感计算带来很大的误差。

可以用地表的二向反射率分布函数（BRDF）来描述地表的非朗伯体特性，减少定量遥感计算造成的误差。

8.1.2 热红外波段的定量遥感热红外波段遥感测量的对象是地表物质的热辐射。

在热学中，温度是物质分子热运动平均动能的量度，描述了物质内部分子热运动的剧烈程度。

物质内部微观粒子的运动导致了物质向外发射电磁波，即热辐射。

地球环境的代表性温度为300K，它对应的接近10μm，正接近热红外大气窗口区，因此，可以利用热红外遥感器获取地表的热辐射状况。

热红外遥感获得的亮度温度。

对于地球表面真实物体（绝大多数为非黑体）而言，由于其辐射亮度受自身比辐射率的影响，所以比辐射率是联系亮温与真实温度的桥梁。

8.1.3 主动微波遥感基础合成孔径雷达（SAR）二维成像过程是通过安装在运动平台上的雷达天线不断地发射脉冲信号,接受它们在地面的回波信号,经信号的成像处理形成二维SAR影像,影像中的每一像素的幅度只与目标的后向散射系数有关。

多通道海表面温度算法

根据大气对不同波段的红外电磁波不同的影响效 应，可使用不同波段测量的线性组合来消除大气 的影响，从而得到海表面温度（SST）。因此，使 用多通道技术对消除大气影响是非常有效的。在 NOAA气象卫星装载的AVHRR、EOS-AM（Terra） 和EOS-PM（Aqua）装载的中等分辨率成像光谱 仪MODIS的海表面温度（SST）产品制作中，人 们经常使用多通道经验算法。例如，利用NOAA 气象卫星传感器AVHRR的第4信道和第5信道探测 数据经过反演公式计算可获得海表面温度，这种 算法被称为多通道海表面温度（MCSST：MultiChannel Sea Surface Temperature）算法.引起全球变暖， 随之而来的海表面温度增加和海平面增高已引起 人们的普遍关注。然而，全球海表面温度和海平 面增高的佐证，需要长期、大面积和具有较高精 度的海表面温度的测量及统计。据估计人们在50100年间消耗矿物燃料会使大气中二氧化碳的含量 增加一倍，会使海表面温度升高2°C。如果观测 到这种变化趋势，就要在未来10年里在海表面温 度的测量中观测到0.2°C～0.4°C的温度变化。这 种长期的、大面积的和高精度的海表面温度测量 离不开海洋遥感手段。

§8.1 红外辐射计（Infrared Radiometer）

红外辐射计最初应用在军事方面，如早期 的夜间瞄准具、红外夜视镜等。近30年来， 红外遥感在大气、海洋、 陆地环境和资源 调查方面的应用日益广泛，主要用于探测 云层、海水、陆地的表面温度、叶绿素浓 度和植被构成等。 与红外辐射计有关的辐射计一般可分作两 类：可见光和近红外辐射计,热红外辐射计.
皮层温度-表层水温



热红外辐射计探测的只是海洋的皮层温度。海洋调查规范 中的表层水温指海面以下1米以内的水层温度。热红外辐 射计探测的皮层温度不同于海洋调查获得的表层水温。 在一天中，由于日照的关系常常造成具有较高温度的皮层， 特别是在强烈日照且风力较弱的夏季，会形成白昼表层的 温度跃层。经过多日的照射，逐渐形成季节性温跃层。这 种白昼温跃层和季节温跃层，使皮层温度与表层水温产生 较大的差别。在夜晚由于风的扰动和热量的陆续输出，白 昼温跃层会很快消失。因此晚间取得的红外图像完全不存 在白昼温跃层问题。 皮层温度的偏差涉及到海面粗糙度、风力、潮汐、海流、 水质等因素，是一个非常复杂的海洋学问题，需要进行专 门的研究。

1、航向比例尺
➢ 在红外扫描图像上可以看作有两种比例尺：一种是沿飞行方向的比例尺，一种是沿扫描方向的比例尺。
➢ 由于地面扫描重叠率与成像扫描重叠率一致，因此航向比例尺就是胶片移动速度与飞行速度之比，是一个 常数。在同一张图像上，航向比例尺是一致的，它与目标所处的位置无关。
2、切线比例尺
➢沿扫描方向的比例尺叫切线比例尺，是随着 扫描角的变化而变化的（图）。
➢ 冷阴影和热阴影可以统称为热红外阴影。
二、典型地物热图像判读
（一）水体判读
➢白天，水体表面温度比周围背景环境低，在 热红外图像上呈暗色调，为冷显示；
➢夜晚，水的表面温度比背景环境高，在图像 上为亮色调，呈热显示。据此可以判定成像 时间。
➢热水体，即使在白天，它仍为热显示，呈亮 灰到白的色调。
➢初冬季节的水体和冰体之间存在着明显温差， 造成在同一张图像上，未结冰的水体被记录 成暖色调，冰体被记录成冷色调。
➢潮湿地面，无论白天还是夜间都比干燥地面 为冷，因而在热图像上为较冷的色调。在地 下水到达地表并被蒸发的地区，以及沿着断
（二）植被判读
➢白天，绿色植物在图像上一般为冷显示，呈较暗的色调，而夜 间一般为热显示，出现中到亮灰色调。
➢但草地的情况则不同，夜间它在热图像上呈暗色调的冷显示。
➢干燥的植物，如农作物秸秆等，在夜间的图像上呈暖色调。
➢如图，立体角β对应地 面面积为瞬时视场，其 直径为瞬时视场线度 （D）。即用扫描方式能 分辨地面目标的最小尺 寸
➢瞬时视场对应于图像上 的面积就是像元，它是 构成扫描图像的基本单 元。
➢瞬时视场角愈小，相对
➢ 如上图所示，扫描角（θ）和瞬时视场（β）不同。前者是个变量，它取决于扫描镜摆动的幅度，其所对应 的地面宽度是瞬时视场线度的累积。

在NASA公布的网站查询（），输入 成影时间：2013-10-03 02:55和中心经纬度（Lat：40.32899857 ，Lon：116.70610046），以及其他相应的参数，得到大气剖面信 息为：
✓ 大气在热红外波段的透过率τ：0.90 ✓ 大气向上辐射亮度L↑：0.75 W/(m2·sr·μm) ✓ 大气向下辐射亮辐射亮度L↓：1.29W/(m2·sr·μm)
比辐射率( Emissivity)
大气透射率
亮度温度 （Brightness Temperature）
也称发射率，物体的辐射出射度与同温度黑体辐射 出射度的比值。如果物体指的是地表，称为地表比 辐射率。 通过大气(或某气层)后的辐射强度与入射前辐射强度 之比。
当一个物体的辐射亮度与某一黑体的辐射亮度相等 时，该黑体的物理温度就被称之为该物体的“亮度 温度”，所以亮度温度具有温度的量纲，但是不具 有温度的物理含义，它是一个物体辐射亮度的代表 ห้องสมุดไป่ตู้词。
✓ 基于纹理：包含船只的像素能在“均匀背景”下聚集，这就是预 期的“纹理”结果。这种方法比较常用，精度也较高。
✓ 基于2纬散点图：在2纬散点图上手动选择船只像元区域，这种方 法适合分析小范围区域，对于大范围区域效果不高。
4.2 船只提取
/SPEAR/SPEAR Watercraft Finder
1. 温度反演常见方法
目前，地表温度反演算法主要有以下三种
✓ 大气校正法（也称为辐射传输方程：Radiative Transfer Equation——RTE）
✓ 单通道算法 ✓ 分裂窗算法
本实例是基于大气校正法，利用Landsat8 TIRS反演地表 温度。
✓ 基本原理：首先估计大气对地表热辐射的影响, 然后把这部分大 气影响从卫星传感器所观测到的热辐射总量中减去, 从而得到地 表热辐射强度, 再把这一热辐射强度转化为相应的地表温度。

红外遥感原理
红外遥感原理可以通过以下方式进行描述：
红外遥感技术是一种利用红外光谱范围的电磁辐射来获取地表和大气特征信息的遥感技术。

红外辐射是处于可见光谱和微波谱之间的电磁辐射，其波长范围为0.7-1000微米。

人眼无法
直接感知红外辐射，因此需要借助红外传感器来探测和记录红外辐射的信息。

红外遥感原理基于物体辐射能量与其温度之间的关系。

根据热辐射理论，物体的温度越高，其辐射能量越大。

红外传感器可以探测到地球表面物体发射出的红外辐射，并将其转化为电信号进行记录。

红外遥感技术通常分为红外热像遥感和红外光谱遥感两种类型。

红外热像遥感利用红外传感器记录不同物体的热辐射能量分布，通过生成热像图来观察和分析目标的热态特征。

红外光谱遥感则利用红外传感器记录不同波长的红外辐射能量，通过分析不同波长处的辐射强度，可以获取目标的物质组成、温度、湿度等信息。

红外遥感技术在地质勘探、农业、环境监测等领域具有广泛的应用。

通过分析红外辐射特征，可以识别地表上的地质构造、水体分布、植被类型等；还可以监测农作物的生长状况、病虫害情况等；同时，红外遥感还可用于研究大气温室效应、环境污染等问题。

综上所述，红外遥感原理是基于物体的红外辐射能量与温度之间的关系，利用红外传感器记录和分析红外辐射信息，从而获取有关地表和大气特征的遥感技术。

测绘技术中的遥感方法介绍遥感技术在测绘领域中扮演着重要的角色。

它通过获取地球表面的遥感图像和数据来获取地理信息，为测绘工作提供了高度精准的数据支持。

本文将介绍几种常用的遥感方法，以便读者对测绘中的遥感技术有更深入的了解。

一、光学遥感方法光学遥感是利用地球表面反射、辐射和散射的光的方法进行测量。

光学遥感主要包括多光谱遥感和高光谱遥感。

多光谱遥感通过多个光谱波段获取地表信息，可以对不同物质进行识别和分类。

高光谱遥感则是在光谱范围更广的条件下进行测量，可以获取更详细的地表特征。

二、雷达遥感方法雷达遥感利用微波信号来获取地表信息。

雷达遥感可以穿透云层和地表植被，适合于各种天气条件下的测绘工作。

雷达遥感可以提供地表形态、地表类型和物质分布等信息，对于地形和土地利用的测绘具有重要意义。

三、热红外遥感方法热红外遥感是利用地表物体的辐射能量进行测量与分析的方法。

地表物体的辐射能量与其温度相关，通过测量和分析地表的红外辐射能量，可以推断地表温度和植被覆盖等特征。

热红外遥感在城市规划、农业生产和环境监测等方面有广泛的应用。

四、LiDAR技术LiDAR（Light Detection and Ranging）技术是利用激光光束测量地表特征和物体距离的一种技术。

通过向地面发射激光光束，再接收反射回来的信号，可以获取地表和地物的三维空间信息。

LiDAR技术在地形测量、建筑物立面建模和城市规划等方面具有优势，能够提供高精度的空间数据。

五、微波遥感方法微波遥感利用不同频率的微波波段进行测量，可以突破光学遥感在云层、雨雪等气象条件下的限制。

微波遥感可以获取地表的形态、地表覆盖、土壤湿度以及海洋动态等信息。

微波遥感在农业、水资源和气象预测等领域有广泛应用。

综上所述，遥感技术在测绘领域中的应用非常多样化。

不同的遥感方法在获取和分析地理信息方面具有各自的优势。

通过光学遥感、雷达遥感、热红外遥感、LiDAR技术和微波遥感等方法的综合应用，可以为测绘工作提供丰富的数据支持，为地理信息的采集、分析和管理提供科学依据。