1、2電磁波輻射源，2.1黑體輻射，2.2黑體輻射定律，2.3一般輻射體和輻射率，2.4基爾霍夫定律，黑體：對于任何波長的輻射，反射率和透射率都等于0。 黑體是理想的吸收體，自然界沒有真正的黑體。 描述了人工制造的接近黑體的吸收體、2.1黑體輻射、2.2黑體輻射規(guī)律、2.2.1普朗克輻射規(guī)律、2.2.2史蒂芬波茲曼定律、2.2.3維恩位移規(guī)律、黑體輻射通量密度與溫度、波長分布的關(guān)系。 2.2.1普朗克式，h:普朗克常數(shù)6.6260755*10-34Ws2，k:波爾茲曼常數(shù)，k=1.380658*10-23WsK-1， c:光速：波長(m) T:絕對溫度(k )，變化特征： (1)輻射通量密度隨波長

2、而連續(xù)變化，最大值只有一個(2)溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不交叉(3)隨溫度變高，輻射的最大值普朗克的公式圖：2.2.2用全頻帶積分史蒂芬波爾茨曼定律，普朗克定律，得到史蒂芬波爾茨曼定律。 輻射通量密度隨溫度的增加而急速增加，與溫度的4次方成正比。 意思是？史蒂文波爾茲曼常數(shù)，5.66966670.00297)1012wcm-2k-4，紅外線裝置溫度測量的理論依據(jù)。 2.2.3維恩位移定律，b:常數(shù)，2897.80.4mK，高溫物體發(fā)射短電磁波，低溫物體發(fā)射長電磁波。 在常溫(地表300K左右，放射電磁波的峰值波長9.66m )下，針對感知對象，選擇最佳的遙感頻帶和傳感器。 2

3、.3一般放射體和放射率需要對一般物體導(dǎo)入放射率(散熱率、比放射率)，顯示物體的放射能力。 非黑體輻射通量密度與同溫度下的黑體輻射通量密度之比。 放射率與物質(zhì)的種類、表面狀態(tài)、溫度等有關(guān)，也與波長有關(guān)。 根據(jù)輻射率與波長的關(guān)系，輻射源可分為：1)黑體，2 )灰體，3 )選擇性輻射體，2.3一般輻射體和輻射率，2.4基爾霍夫定律，在某一溫度下，任意地物的輻射通量密度w與吸收率之比等于常數(shù)，即在同一溫度下等于黑體的輻射通量密度。放射率等于吸收率。 好的吸收體也是好的放射體，如果不吸收某波長的電磁波，該波長的電磁波也不會放射。 熱紅外線遙感，主要是熱紅外線遙感的概況地表物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)地表溫度的反轉(zhuǎn)熱紅

4、外線遙感圖像的特征日熱效應(yīng)熱紅外線遙感的應(yīng)用，熱紅外線遙感利用星載或機上的傳感器采集和記錄地上物的熱紅外線信息， 利用該信息識別地上物和反轉(zhuǎn)地表參數(shù)(溫度、濕度、熱慣性力矩)的技術(shù)系統(tǒng)的熱紅外線遙感頻帶范圍中，同時考慮(3-5m )熱輻射和太陽輻射的反射部分(7-18微米)放射熱紅外線人把“熱紅外線”稱為“遠(yuǎn)紅外線” 熱作用與溫度、溫度是測量物質(zhì)分子熱運動的平均動能，并闡述了物質(zhì)內(nèi)部分子熱運動的激烈性。 分子運動溫度是熱力學(xué)溫度，也稱為物體的真正溫度。 輻射溫度：對于黑體，物體的輻射溫度等于其動力學(xué)溫度，而實際物體：熱遙感器記錄的輻射溫度小于其實際溫度。 輻射率小于1，亮度溫度在物體的輻射亮度

5、與具有黑體的輻射亮度相等時，將黑體的物理溫度稱為該物體的亮度溫度(明亮溫度)。 亮度溫度具有溫度明亮的繩子，但沒有溫度的物理意義。 為什么要測量地表的溫度呢？ 地表溫度是地氣系統(tǒng)研究能量平衡的重要因素。 除太陽輻射度外，地氣界面的所有通量都可以參數(shù)化為溫度的一個函數(shù)是全球水循環(huán)，地表、大氣能量循環(huán)的重要因素是GCM模型(全球環(huán)流模型)的初始化數(shù)據(jù)。直接驗證GCM輸出的地表溫度是植物生長的重要因素，如何得到地表溫度？ 使用溫度計和其他點接觸探測器的測量受到時間和空間的限制，如果沒有充分的空間復(fù)蓋數(shù)據(jù)，由于其他外界環(huán)境的影響難以得到正確的表面溫度，利用熱紅外線輻射器以局部尺度進行測量：地面測量為大

6、、中尺度：衛(wèi)星(遙感反轉(zhuǎn)) 空間測量的量是光譜放射能Ts，e，大氣和周圍環(huán)境，作為比放射率的描述非黑體輻射能力和輻射方向性的重要參數(shù)比放射率是物理固有的物理屬性，不僅與地上物的構(gòu)成成分，還與物體的表面狀態(tài)(表面粗糙度)和物理性質(zhì)(介電常數(shù)、含水量、溫度等)有關(guān)，波長和觀測角度的關(guān)系室內(nèi)外測量光譜發(fā)射器與CO2激光器(有源與無源耦合)耦合的黑盒，假設(shè)表面溫度和比發(fā)射率在測量過程中不變，用熱紅外分光器將可見光和近紅外光譜信息的統(tǒng)計關(guān)系設(shè)定為最小e和最大比發(fā)射率之差(MMD ) 的統(tǒng)計關(guān)系需要利用多時相數(shù)據(jù)來假設(shè)： eday=enight或eday1=eday2地球表面的熱輻射，地球地表溫度約為30

7、0K，地表的熱紅外線輻射能量由地表比輻射率和地表溫度兩個要素來表示地表溫度為地球、太陽、大氣相互作用的結(jié)果，水的循環(huán)、地表熱學(xué)性質(zhì)， 對應(yīng)于熱容量HeatCapacity(C):溫度每上升一度，熱能(q )的增加量的測定。 顯示了材料積蓄熱量的能力。 單位是cal-1。 (關(guān)于物體的大小)，比熱specifiedicheat(c):在一定條件下，每質(zhì)量的物質(zhì)上升1所需的熱量，Jg-1-1，地表物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)，熱傳導(dǎo)率ThermalConductivity(K):的熱量通過物體的速度的測定。 單位時間通過單位面積的熱量和垂直于表面方向的溫度梯度的絕對值之比。 單位是Wm-1K-1。 熱慣性The

8、rmalInertia(P):物質(zhì)對溫度變化的熱反應(yīng)尺度(材料對溫度變化的電阻、保持原來的溫度的能力)由熱傳導(dǎo)率(k )、熱容量(c )、密度(r )決定。 P=(Kc)1/2單位： Jm-2s-1/2-1P測量熱通過兩種材料邊界的速度，例如空氣/土壤。 大的p對應(yīng)一個加熱/冷凍循環(huán)的小的溫度變化。 地表物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)，熱擴散率Thermaldiffusivity(d):表示物質(zhì)內(nèi)部溫度變化的速度，其值由單位時間內(nèi)沿法線方向通過單位面積的熱量和物質(zhì)的比熱、密度、法上溫度梯度三個乘積的比決定。 d=K/(cr )單位為m2s-1，地表物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)、一些地物的熱學(xué)尺度，以上物質(zhì)中，哪些物質(zhì)一天以

9、24小時的周期溫度變動最大？ k熱傳導(dǎo)率c比熱d密度p熱慣性矩(不銹鋼最大)、熱輻射和地面的相互作用、熱平衡條件下： E1=Ea Er EtE1入射能量； Ea吸收能量Er的反射能量Et是透射能量，他們波長的函數(shù)1=Ea/E1 Er/E1 Et/E1分別表示局部地?zé)崞胶猓矔r熱交換非常慢，物體向外放射的能量幾乎與從外部吸收的能量相同，此時熱平衡一般是0、地表溫度反轉(zhuǎn)熱紅外線遙感的主要原理，地表和大氣對熱輻射具有朗伯性質(zhì)，假定大氣下行輻射強度在半球空間是恒定的，則熱輻射傳遞方程式Ll=elt0lBl(Ts) (1-el)t0lL0l L0l， Ll是傳感器接收到的波長的熱紅外線輻射亮度Ts地表溫

10、度即Bl(Ts )為地表溫度Ts時的普朗克黑體輻射度L0l大氣下行輻射L0l大氣上行輻射l為波長的地表輻射率tl、熱紅外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、熱紅外遙感圖像的特征、熱紅外遙感圖像和可見光/近紅外圖像有明顯差異的morrobayasrecordedindifferentsmbands、TM1、TM2熱紅外遙感圖像的特征、warmerslopes、熱紅外遙感圖像的特征、TM1、TM7、TM6、 whitesandstone，白天熱效應(yīng)、熱紅外圖像時間變化明顯，白天圖像與普通航空照片(光、影)相似，黎明前的溫差明顯減少(無影)，可見局部熱島現(xiàn)象和用瀝青鋪的路面。 白天、黎明前、白天的熱效應(yīng)，以一天的周期，地表5

11、0100厘米交替加熱、制冷。 日平均地表溫度通常接近平均氣溫。 考慮5種表面24小時輻射溫度的變化：基于右圖預(yù)測了沙漠表面和非流動水體上午4點和下午2點的相對灰度變化，熱紅外線遙感的復(fù)雜性、熱紅外線遙感的大氣影響是更復(fù)雜的熱紅外線波段，大氣散射作用不強，但大氣分子和懸浮粒子的熱紅外線信息除了受到大氣干擾外，還受到地表熱狀態(tài)的影響，風(fēng)、氣溫、濕度等微氣象參數(shù)、土壤參數(shù)、植被復(fù)蓋、地表粗糙度、地形影響地自身的熱過程很復(fù)雜。 地上物從熱輻射的能量吸收到能量釋放，存在一個熱儲藏和熱釋放過程，全過程滯后效應(yīng)熱能的傳遞以多種方式(傳導(dǎo)、對流、輻射)進行顯熱交換：與地表熱能進行大氣交換； 潛熱交換：地表水分蒸發(fā)的能量交換。 熱探測器得到的物體輻射信息包含兩個重要信息。 也就是說，表示物體的溫度和物體放射能力的比放射率、溫度和比放射率的分離是熱紅外遙感的難點熱紅外遙感圖像的空間分辨率通常比可見光近紅外遙感圖像低，因此混合像素的問題非常嚴(yán)重。 熱紅外遙感的應(yīng)用、災(zāi)害調(diào)查和監(jiān)測，如林火監(jiān)測土壤水分監(jiān)測地質(zhì)勘探、地?zé)嵴{(diào)查環(huán)境監(jiān)測城市熱島效應(yīng)等，熱紅外遙感的應(yīng)用，林火初期，一些地方出現(xiàn)在與俄羅斯的邊境，中國沒有熱紅外遙感的應(yīng)用，1987年5月7日，中國有三個火源，其中一個沒有擴散，熱紅外遙感的應(yīng)用，1987年5月8日早上中國國內(nèi)的森林火災(zāi)迅速擴散，熱紅外遙感的應(yīng)用，森林