紅外RS的原理與應(yīng)用

1、紅外RS的原理與應(yīng)用 主講人：宮雁冰 什么是紅外線？ 1、紅外線 紅外線紅外線（Infrared）是波長(zhǎng)介乎微波與可見(jiàn) 光之間的電磁波，其波長(zhǎng)在760納米（nm） 至1毫米（mm）之間，是波長(zhǎng)比紅光長(zhǎng)的 非可見(jiàn)光。所有高于絕對(duì)零度（-273.15） 的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱(chēng) 之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類(lèi)：近 紅外線與遠(yuǎn)紅外線。含熱能，太陽(yáng)的熱量 主要通過(guò)紅外線傳到地球。 1、紅外線 近紅外線近紅外線| (Near Infra-red, NIR) 700 2,000nm 中紅外線中紅外線 | (Middle Infra-red, MIR)| 3,000 5,000nm 遠(yuǎn)紅外線遠(yuǎn)

2、紅外線| (Far Infra-red, FIR) 8,00014,000nm 極遠(yuǎn)紅外極遠(yuǎn)紅外：波長(zhǎng)范圍141000微米 1、紅外線 1 米（m）= 1000毫米（mm） 1毫米（mm）=1000微米（m） 1 微米(m）= 1000納米（nm） 熱紅外遙感的定義 2、熱紅外遙感定義 熱紅外遙感是指?jìng)鞲衅鞴ぷ鞑ǘ蜗抻诩t外 波段范圍之內(nèi)的遙感。 熱紅外遙感就是利用星載或機(jī)載的傳感器 收集、記錄地物的熱紅外信息，并利用這 種信息來(lái)識(shí)別地物和反演地表參數(shù)的技術(shù) 系統(tǒng)。 熱紅外遙感的原理 3、熱紅外遙感的原理 探測(cè)波段一般在0.761000微米之間， 是應(yīng)用紅外遙感器探測(cè)遠(yuǎn)距離外的植被等 地物所反射

3、或輻射紅外特性差異的信息， 以確定地面物體性質(zhì)、狀態(tài)和變化規(guī)律的 遙感技術(shù)。 3、熱紅外遙感的原理 紅外遙感技術(shù) （thermal infrared remote sensing）利用 電磁波譜中814m熱紅外波段本身和在 大氣中傳輸?shù)奈锢硖匦缘倪b感技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)。 熱紅外遙感即通過(guò)熱紅外探測(cè)器收集地物 輻射出來(lái)的人眼看不到的熱紅外輻射通量， 經(jīng)過(guò)能量轉(zhuǎn)換而變成人眼能看到的圖像。 熱輻射基本定律 一些常見(jiàn)物質(zhì)的發(fā)射率 物質(zhì)溫度（）發(fā)射率 亮銅501000.02 亮黃銅2000.03 亮銀1000.03 合金鋼5000.35 石墨036000.70.8 潤(rùn)滑油（鎳底部厚膜）200.82 雪-100.8

4、5 沙200.90 木（刨光橡樹(shù)）200.90 混凝土200.92 干土200.92 磚（常見(jiàn)紅色）200.93 玻璃（刨光面）200.94 濕土（滲透的）200.95 蒸餾水200.96 冰-100.96 鎢絲燈204000.96 油漆（粗黑顏料）1000.97 黑體、灰體和白選擇性輻射體 熱特性的術(shù)語(yǔ) 熱容量是指在壓力一定的條件下，1g物質(zhì)溫度每 升高1(或1卡)所需要吸收的熱量。 比熱（）是1g的物質(zhì)溫度升高1所需的總熱 量。 熱傳導(dǎo)率（）是物體對(duì)熱量通過(guò)的速度的量度。 熱慣量P= K是熱傳導(dǎo)率 (calcm-1sec-1-1)；C是比熱 (calgm-1-1)； 是密度(gmcm-3)

5、 KC 熱紅外遙感系統(tǒng) 熱輻射計(jì) 熱輻射計(jì)是一種定量測(cè)量輻射溫度的非 成像裝置，它用紅外光敏探測(cè)器和綠色 光鏡來(lái)測(cè)量特定波長(zhǎng)的輻射，通常采用 814 波段。 m 熱掃描儀 熱掃描儀是一種熱成像技術(shù)，只能工作在 35 和814 ，最常用的譜段范圍是 814 ，是熱紅外遙感中應(yīng)用最多的成 像儀器。 m m m 熱紅外遙感的應(yīng)用 4、熱紅外遙感的應(yīng)用 區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、地?zé)嵴{(diào)查 土壤水分研究 環(huán)境污染監(jiān)測(cè) 災(zāi)害調(diào)查 海洋調(diào)查 4、熱紅外遙感的應(yīng)用 案例1 林火監(jiān)測(cè) 目前遙感監(jiān)測(cè)火災(zāi)的主要利用NOAA/AVHRR和 MODIS影像，而早在20世紀(jì)70年代，我國(guó)就進(jìn)行 了機(jī)載遙感林火探測(cè)試驗(yàn)，在300

6、0m高空通 過(guò)熱紅外傳感器可發(fā)現(xiàn)地面0.1 的火源。1987 年，黑農(nóng)江省大興安嶺森林特大火災(zāi)中，遙感在 準(zhǔn)確確定火源位置、范圍，以及火源蔓延趨勢(shì)， 為撲滅大火提供及時(shí)準(zhǔn)確的火情信息，以及在監(jiān) 測(cè)火勢(shì)發(fā)展，災(zāi)后評(píng)估火災(zāi)損失和恢復(fù)重建規(guī)劃 方面，都發(fā)揮了重要作用，獲得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì) 效益。 4、熱紅外遙感的應(yīng)用 案例2 巖溶區(qū)探水 20世紀(jì)80年代，美國(guó)在夏威夷群島利用紅外遙感 發(fā)現(xiàn)了200多處地下淡水出露點(diǎn)，從而解決了該 島對(duì)淡水的需求。我國(guó)在大連地區(qū)開(kāi)展航空熱紅 外遙感試驗(yàn)，在改地區(qū)沿海共發(fā)現(xiàn)22處從未有歷 史記錄的淡水泉點(diǎn)，通過(guò)對(duì)這些泉點(diǎn)的分析，確 定了地下淡水排泄地段，為解決沿海地區(qū)人畜

7、飲 水水源提供了一個(gè)重要途徑。這些都說(shuō)明了紅外 遙感圖像在識(shí)別含水層、判斷充水?dāng)鄬印⒉槊鞲?水地段位置方面很有利的。 在軍事上的應(yīng)用 機(jī)載紅外成像 星載紅外成像 星載導(dǎo)彈預(yù)警 國(guó)內(nèi)外星載熱紅外傳感器技術(shù)及特點(diǎn)國(guó)內(nèi)外星載熱紅外傳感器技術(shù)及特點(diǎn) 傳感器傳感器衛(wèi)星計(jì)劃衛(wèi)星計(jì)劃波段數(shù)波段數(shù) 光譜范圍光譜范圍 （m） 空間分辨率空間分辨率用途用途 AIRS大氣紅外探測(cè)儀EOS(美國(guó))63.74-15.413.5-1km大氣溫度濕度 ASTER高級(jí)空間熱輻射熱反高級(jí)空間熱輻射熱反 射探測(cè)器射探測(cè)器 EOS(美國(guó))148-1290m陸地表面，水和云 ATSR縱向掃描輻射儀ERS-1 (歐空局) 211.0 12.0 1km*km云、海面溫度 AVHRR甚高分辨率輻射儀甚高分辨率輻射儀NOAA-11 (美國(guó)） 50.58-12.41.1k海面溫度、植被、氣溶膠 CERES云和地球輻射能系統(tǒng)EOS（美國(guó)）30.3-12.021km地球輻射平衡 HIRDLA高分辨率臨界動(dòng)態(tài)分 辨儀 EOS（美國(guó)）216.0-18.010km/1km大氣溫度、水分及化學(xué) GLI全球成像儀ADEOSII（日本） 34可見(jiàn),近紅及 熱紅外 1km碳循環(huán) HIRS/21高分辨率紅外輻射探 測(cè)儀 NOAA-11