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专业：测绘工程班级： 0614111 组别：第一组指导教师：牛磊姓名：曹岳飞、闫佩良、马欣欣梁威力、王君完成时间： 2013年12月1日热红外遥感技术及其在地热资源调查中的的应用0614111班第一组曹岳飞闫佩良马欣欣梁威力王君摘要：热红外遥感即通过热红外探测器收集地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射通量，经过能量转换而变成人眼能看到的图像。
热红外遥感自从1962年第一台红外测温仪诞生起在军事、地热油气调查、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面有了非常广泛的应用。
本文主要介绍了热红外遥感技术及其在地热资源调查中的应用。
关键词:热红外技术地热资源调查引言自然界任何温度高于热力学温度（0K或-273ºC）的物体都不断地向外发射电磁波。
热红外遥感即通过热红外探测器收集地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射通量，经过能量转换而变成人眼能看到的图像。
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环境相互作用的过程，为科学和生产所应用。
地热是地球赋予人类的廉价能源，地球就像一个庞大的地热库。
人类在面对环境污染的困扰、地球生态平衡的破坏、不可再生资源的匮乏、各国对能源需求的急速增长。
这时地热资源调查就显得尤其重要。
热红外遥感技术是一种快速检测地面温度的新技术，它能在瞬间或比较短的时间内获取大面积地面温度场信息，将这一新技术用来进行地热资源调查，取得了许多成功经验，同时在理论探讨方面也在逐步深化，展现出它的应用前景。
1 红外线的起源与发展热红外遥感的发展可以从1962年第一台红外测温仪诞生算起；1978年美国发射热惯量卫星（HCMM），首次用卫星来观察地球表面的温度差异，这标志着热红外遥感的发展；随后，红外技术不断发展，一系列航空航天遥感器运用了热红外波段采集地面数据，并将其应用于军事、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面;热红外遥感的发展可以从1962年第一台红外测温仪诞生算起；1978年美国发射热惯量卫星（HCMM），首次用卫星来观察地球表面的温度差异，这标志着热红外遥感的发展；随后，红外技术不断发展，一系列航空航天遥感器运用了热红外波段采集地面数据，并将其应用于军事、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面;应用研究，如岩溶区探水、热红外探矿、探地热、城市热岛、林火监测等均取得不少成果;但许多热红外遥感应用主要是以亮度温度为信息源的定性分析阶段，定量研究还很不够。
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。
专业：测绘工程班级： 0614111 组别：第一组指导教师：牛磊姓名：曹岳飞、闫佩良、马欣欣梁威力、王君完成时间： 2013年12月1日热红外遥感技术及其在地热资源调查中的的应用0614111班第一组曹岳飞闫佩良马欣欣梁威力王君摘要：热红外遥感即通过热红外探测器收集地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射通量，经过能量转换而变成人眼能看到的图像。
热红外遥感自从1962年第一台红外测温仪诞生起在军事、地热油气调查、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面有了非常广泛的应用。
本文主要介绍了热红外遥感技术及其在地热资源调查中的应用。
关键词:热红外技术地热资源调查引言自然界任何温度高于热力学温度（0K或-273ºC）的物体都不断地向外发射电磁波。
热红外遥感即通过热红外探测器收集地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射通量，经过能量转换而变成人眼能看到的图像。
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环境相互作用的过程，为科学和生产所应用。
地热是地球赋予人类的廉价能源，地球就像一个庞大的地热库。
人类在面对环境污染的困扰、地球生态平衡的破坏、不可再生资源的匮乏、各国对能源需求的急速增长。
这时地热资源调查就显得尤其重要。
热红外遥感技术是一种快速检测地面温度的新技术，它能在瞬间或比较短的时间内获取大面积地面温度场信息，将这一新技术用来进行地热资源调查，取得了许多成功经验，同时在理论探讨方面也在逐步深化，展现出它的应用前景。
1 红外线的起源与发展热红外遥感的发展可以从1962年第一台红外测温仪诞生算起；1978年美国发射热惯量卫星（HCMM），首次用卫星来观察地球表面的温度差异，这标志着热红外遥感的发展；随后，红外技术不断发展，一系列航空航天遥感器运用了热红外波段采集地面数据，并将其应用于军事、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面;热红外遥感的发展可以从1962年第一台红外测温仪诞生算起；1978年美国发射热惯量卫星（HCMM），首次用卫星来观察地球表面的温度差异，这标志着热红外遥感的发展；随后，红外技术不断发展，一系列航空航天遥感器运用了热红外波段采集地面数据，并将其应用于军事、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面;应用研究，如岩溶区探水、热红外探矿、探地热、城市热岛、林火监测等均取得不少成果;但许多热红外遥感应用主要是以亮度温度为信息源的定性分析阶段，定量研究还很不够。
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!。
热红外遥感技术及其应用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随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展，例如在水质监测、裸土湿度、遥感考古、赤潮遥感监等等，这些技术的发展极大地促进了生产生活的进步，。
下面将简略介绍这几项技术。
1 遥感技术在水质监测中的应用1.1 水体遥感监测原理利用遥感技术进行水环境质量监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图像中体现出来。
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。
热红外遥感地表温度反演专题产品生产技术规程第一章总则1.1 目的地表温度是地球表面特征之一，具有重要的环境和气候学意义。
通过热红外遥感技术获取地表温度数据，可以为城市规划、环境监测、水资源管理等提供重要的支持。
本规程旨在规范热红外遥感地表温度反演产品的生产技术，确保产品质量和准确性。
1.2 适用范围本规程适用于热红外遥感地表温度反演专题产品的生产技术，涉及数据获取、处理、反演算法及产品质量控制等方面。
第二章产品数据获取2.1 数据源热红外遥感地表温度反演产品的数据主要来源于卫星遥感数据，包括MODIS、LANDSAT、SENTINEL等卫星数据。
2.2 数据预处理对卫星遥感数据进行云、影子、大气等干扰源的去除，确保反演产品的准确性和可靠性。
第三章反演算法3.1 温度反演原理基于热红外遥感数据，采用辐射传输理论和地表能量平衡原理，通过数学模型反演地表温度。
3.2 算法评估和优化对不同地表类型、气候条件下的温度反演算法进行评估和优化，确保产品在不同环境条件下的适用性和准确性。
第四章产品质量控制4.1 精度评定采用地面观测数据对反演产品的精度进行评定，确保产品满足用户需求和科研要求。
4.2 产品发布标准制定产品发布标准，包括产品格式、坐标系统、元数据内容等，确保产品的标准化和规范化。
第五章技术保障5.1 人员培训对生产技术人员进行专业培训，提高其热红外遥感地表温度反演专题产品生产技术水平。
5.2 技术研究开展热红外遥感地表温度反演技术研究，不断提升产品的质量和性能。
结语热红外遥感地表温度反演专题产品生产技术规程的制定和执行，对于推动热红外遥感技术在环境、气候等领域的应用具有重要意义。
我们将严格按照本规程要求，不断提升技术水平，生产出更加准确可靠的地表温度反演产品，为社会经济发展和环境保护做出更大贡献。
第六章产品应用与服务6.1 热红外遥感地表温度反演产品在城市规划中的应用地表温度是城市规划和建设中的重要参考因素之一。
《热红外遥感》教学大纲一、课程基本信息1.课程代码：211183002.课程中文名称：热红外遥感课程英文名称：Infrared Remote Sensing3.面向对象：遥感科学与技术专业本科生4.开课学院（课部）、系（中心、室）：信息工程学院5.总学时数：24讲课学时数：12,实验学时数：126.学分数：L57.授课语种：中文，考试语种：中文8.教材：《热红外遥感》二、课程内容简介《热红外遥感》课程是为地信、遥感、测绘专业本科学生开设的一门专业选修课程，本课程着重阐述了热红外遥感基本原理、算法基础及其应用案例。
三、课程的地位、作用和教学目标通过课程的学习对热红外遥感数据处理涉及的核心算法有较深入的理解，并具有综合运用这些算法解决实际工程和科学研究中相关问题的能力。
四、与本课程相联系的其他课程《遥感原理与应用》、《遥感图像处理》五' 教学基本要求1、掌握高光谱遥感的基本原理，并了解热红外遥感在水体、植被和地质等方面的应用;2、能从热红外的手段进行合理的逻辑推理、相关估计、定性分析并进行实验验证，如热红外遥感地表温度定量反演等；3、对热红外遥感的技术难题能进行系统建模及实验性的探索与分析，如从热红外遥感数据进行动态监测和特征提取等；4、培养创造性思维，能创新性地解决一些思考问题六、考核方式与评价结构比例《热红外遥感》课程的考核由三局部组成。
1、平时成绩20%2、上机实习成绩40%3、课程考核成绩40%七、教学参考资料1、田国良.热红外遥感（第2版）.电子工业出版社.20142、唐伯惠，李召良，吴骅.热红外地表发射率遥感反演研究.科学出版社.2014八、教学进度与内容安排4.5遥感综合反演重点：遥感综合反演。
难点：组分温度的遥感反演。
第五章热红外应用5.1农田蒸散遥感定量监测5.2 土壤水分与旱情遥感监测3城市热环境遥感监测5.4森林火灾遥感监测重点：土壤水分与旱情遥感监测。
