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《遙感地學應用03-熱紅外遙感課件.pptx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第三章熱紅外遙感遙感地學應用第三章熱紅外遙感熱紅外遙感基本概念熱紅外遙感輻射源熱紅外遙感輻射的影響因素熱紅外遙感系統(tǒng)地表溫度反演算法1、熱紅外遙感基本概念熱紅外遙感定義紅外遙感包括：近紅外遙感中紅外遙感熱紅外遙感熱紅外遙感就是利用傳感器收集、記錄地物的熱紅外信息，并利用其來識別地物和反演地表參數(shù)（溫度、濕度、熱慣量等）的技術系統(tǒng)。熱紅外遙感基本原理物體溫度高于絕對零度---發(fā)射紅外能量熱輻射能量強度和波譜分布由物質類型和溫度決定熱紅外遙感的實質是對地球熱輻射場的研究熱紅外遙感基本概念黑體基爾霍夫定律普朗克定律波爾茲曼定
2、律維恩位移定律比輻射率7一般物體的紅外輻射率和吸收率都小于1，并且其輻射和吸收能力都與表面溫度和波長有關。黑體的紅外輻射率和吸收率為1（客觀世界不存在），其意義體現(xiàn)在為衡量自然物體的紅外輻射和吸收能力建立一個標準。黑體假想的全部吸收和輻射紅外電磁波的理想體，其紅外吸收和輻射能力與溫度無關。黑體輻射絕對黑體——任何波長的電磁輻射全部吸收。1860年基爾霍夫：好的吸收體也是好的輻射體。一個不透明的物體，對反射到它上面的電磁波只有光譜吸收率和光譜反射率，二者之和恒等于1。絕對黑體：絕對白體：普朗克定律1900年普朗克用量子理
3、論推導出普朗克定律黑體輻射通量密度與溫度、波長的關系滿足普朗克定律：Planck’sLaw波爾茲曼定律與曲線下的面積成正比的總輻射通量密度W是隨溫度T的增加而迅速增加，總輻射通量密度W可在從0到無窮大的波長范圍內。對普朗克公式進行積分，可得到面積的黑體輻射到半球空間里的總輻射通量密度的表達式是：維恩位移定律分譜輻射能量密度的峰值波長隨溫度的增加向短波方向移動，微分普朗克公式，并求極值。維恩位移定律表明：黑體的絕對溫度增高時，它的最大輻射本領向短波方向位移。若知道了某物體溫度，就可以推算出它所輻射的波段。在遙感技術上，常
4、用這種方法選擇傳感器和確定對目標物進行熱紅外遙感的最佳波段。比輻射率比輻射率通常用ε表示，定義為：物體在溫度T、波長λ處的輻射強度與同溫度、同波長下的黑體輻射強度的比值。黑體是一種理想物體，自然界中并不存在這樣的物體，大多數(shù)是灰體。因此地表溫度的反演需要考慮比輻射率的影響。如果沒有大氣的影響，地物的真實溫度可以直接用比輻射率求解。熱輻射傳輸方程式中z是高度(z0表示地表面，zsat表示衛(wèi)星高度)；??是大氣的總光譜透過率；A?是大氣的向下光譜輻射量。公式右邊第1項表示地表面的光譜輻射量，第2項是地表面反射回來的太陽和大
5、氣輻射量，第3項是大氣的向上輻射對衛(wèi)星遙感器所接收到的輻射信號的貢獻。由于大氣質量的分層性，大氣對遙感器信號的貢獻主要來自大氣低層，即接近地球表面的低層大氣的作用明顯大于大氣上層的作用。Bi(Ti)=?i(?)[?iBi(Ts)+(1-?i)Ii?]+Ii?WhereBi(Ti)observedradianceBi(Ts)groundradianceIi?downwellatmosphericradianceIi?upwellatmosphericradiance?i(?)atmospherictransmittanc
6、e?igroundemissivityichannelThermalradiancetransferequationAtmosphericemissions式中Tz是高程為z處的氣溫，?是遙感器的視角，Z是遙感器的高程，?i(?,z,Z)表示從高程z到遙感器高程Z之間的大氣向上透射率。?’是大氣的向下輻射方向，?’i(?’,z,0)表示從高程z到地表之間的大氣向下透射率。2、熱紅外遙感輻射源輻射源自然輻射源太陽輻射：可見光和近紅外的主要輻射源常用5900K的黑體輻射來模擬大氣層對太陽輻射的吸收、反射和散射地球的電磁輻射
7、：近似300K的黑體輻射。小于的波長主要是太陽輻射的能量；大于的波長主要是地物自身的熱輻射；之間，太陽和地球的熱輻射都要考慮。人工輻射源微波輻射源：0.8--30cm激光輻射源：激光雷達（測定衛(wèi)星的位置、高度、速度、測量地形等）。太陽輻射太陽是被動遙感最主要的輻射源，遙感傳感器從空中或空間接收地物反射的電磁波。地球系統(tǒng)的能量絕大多數(shù)（>99%）來源于太陽。太陽輻射5%紫外線45%可見光50%紅外線太陽與地球的輻射波譜太陽輻射的特點太陽光譜是連續(xù)的。輻射特性與黑體基本一致。紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定。主要利用可見
8、光、紅外波段等穩(wěn)定輻射。海平面處的太陽輻射照度分布曲線與大氣層外曲線有很大不同，這主要是地球大氣層對太陽輻射的吸收和散射造成的。一般物體的發(fā)射輻射自然界中實際物體的發(fā)射和吸收的輻射量都比相同條件下絕對黑體的要低。不僅依賴于波長和溫度，還與構成物體的材料、表面狀況等因素有關。我們用發(fā)射率來表示它們之間的關系：。發(fā)射率就是實際物體與同
