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。(摘自李小文等,多角度与热红外对地遥感)。
热红外遥感对研究全球能量变换和可持续发展具有重要的意义,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泛的研究。在这里几个方面简单介绍一下,希望能起到抛砖引玉的作用。
(1)林火监测
目前遥感监测火灾的主要利用NOAA/AVHRR和MODIS影像,原理是高温点在中红外波段的辐射能量比热红外波段大,中红外比热红外对高温点的反映更敏感,方法主要有三种:固定阈值法、临近像元分析法、温度结合植被指数的方法。林火监测的难点是混合像元的判断和明火区与闷烧区的区别,另外火点信息、烟尘光学厚度、烧痕面积等火灾相关参数的提取及火灾的预警也是研究的热点。
(2)地表温度反演
地表温度与土壤温度、近地气温、光合作用、蒸散发、风形成、火灾危险等都有直接的关系,是地表能量平衡的重要参数,也是资源环境动态变化的主要影响因素,地表温度遥感已经成为遥感地学分析的一个重要研究领域。目前用于地表温度反演的方法主要有单窗算法、劈窗算法、多通道和多角度算法。单窗算法是只利用一个热红外通道反演地表温度的方法,最初是根据Landsat TM6波段来设计的,后来又有了普适性的单通道算法,适用于几乎所有的热红外波段。劈窗算法是利用相邻的两个热红外通道来进行地表温度反演的方法,是目前为止发展最为成熟的地表温度反演算法,在国际上已经公开发表了十几种劈窗算法。多通道算法是随着多通道传感器的发展而发展起来的,比较有代表性的是Wan and Li的算法,利用MODIS的多波段特点,研究设计了可以同时反演地表温度和比辐射率的方法,用于NASA标准地表温度产品的生产。 |