热红外遥感图像温度反演

2、温度反演的基本原理
2.1 温度的定义——热与温度
•辐射温度Trad（Radiant temperature）： 利用热遥感器度量 物体辐射能量的大小，获取到的可以表征物体温度的测度值。 •具体定义：如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长） 与某一温度黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该 物体的辐射温度。
1.2 热红外遥感数据
热红外图象随时间变化明显，以亚特兰大中心白天和黎明前 的航空热红外图象为例。
白天
黎明前
白天的图象类似于常规的航空相片（光照、阴影）；黎明前温差明显减小 （无阴影），可以看到局部热岛效应，以及由沥青铺设的路面。
1、热红外遥感概述
1.2 热红外遥感数据
热红 传感器 卫星平台 外波 段数 ASTER 高级空间 热 辐 射 热 反 射 探 EOS (美国) 测器 ETM+ TM LDCM TIRS IRMSS IRS 红外相机 5 热红外光谱范围 空 间 分 辨 （μm） 8.125~8.475 8.475~8.825 8.925~9.275 10.25~10.95 10.95~11.65 10.0-12.9 10.4-12.5 10.6-11.9 11.5-12.51 10.4-12.5 3.50 -3.90 10.5-12.5 3.55~3.93 10.30~11.30 11.50~12.50 率 幅宽
辐射强度
点辐射源
2、温度反演的基本原理
辐射温度Trad（Radiant temperature） •热遥感器探测的表征地表辐射能量的度量
•利用Plank函数求出对应温度 •辐射温度与观测角度、观测方向有关
Stefan-Boltzmann law：
Tkin Trad
4
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本讲主要内容
1、热红外遥感概述 2、温度反演基本原理 3、地表长波辐射传输建模 4、常用的地表温度反演方法 5、热红外遥感地表温度反演中的主要问题 6、地表温度反演示例
2、温度反演的基本原理
2.1 温度的定义——热辐射
自然界任何高于热力学温度的物体都向外辐射具有一 定能量和波长的电磁波； ——和物质的表面状态有关，是物质内部组成和温 度的函数 热辐射（电磁波振动，遵循光的所有规律）： 每个光子的能量： Q hv （h为Planck常数，v为频率）
MODIS 中等高分辨率 EOS 成像光谱辐射仪 （美国）
1km
FY-3 VIRR
FY-3 （中国）
1.1km
1、热红外遥感概述
1.3 热红外遥感的应用
热红外遥感对研究能量变化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 有很广的应用前景。 地表温度与土壤温度、近地气温、光合作用、蒸 发、风的形成、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，地表温度遥感反演已成为遥感地学分析的 一个重要研究领域。
发射率总是小于1的正数，故物体的辐射温度总是小 于物体的真实温度。
2、温度反演的基本原理
2.1 温度的定义——热与温度 •真实温度不会随着观测角度和观测方向而改变，它是地表能 量平衡结果的真实反映。
•辐射温度与观测角度、观测方向有关
亮度温度Tb （Bightness temperature）
90m
60kmx60km
Landsat （美国） CBERS-1/02 （中国） HJ-1A/B (中国)
1 1 2 1 2 3
60m 120m 100m 156m 150m 300m 1.1km
185kmx185km
120kmx120km 720kmx720km
AVHRR 甚高分辨 NOAA (美国) 率辐射仪
1、热红外遥感概述
1.2 热红外遥感数据
传感器 卫星平台 热 红 热红外光谱范围 外 波 （μm） 段数 20：3.660-3.840 21：3.929-3.989 22：3.929-3.989 23：4.020-4.080 24：4.433-4.498 25：4.482-4.549 27：6.535-6.895 28：7.175-7.475 16 29：8.400-8.700 30：9.580-9.880 31：10.780-11.280 32：11.770-12.270 33：13.185-13.485 34：13.485-13.785 35：13.785-14.085 36：14.085-14.385 10.3-11.3 2 11.5-12.5 空间分辨率 幅宽
1、热红外遥感概述
1.2 热红外遥感数据
不同地物类型在Landsat TM1和TM 6热红外遥感图 像的区别 （左上和右上图A处显示了 白色砂石路在TM1上的高亮 特征，而在TM6上呈现暗色 调；左下和右下图B处沙质 海滩在TM6图像上难以和海 水区分，C处的向阳山坡增 温较快，TM6图像上图像亮 度值较高。）
辐射强度
点辐射源
2、温度反演的基本原理
2.1 温度的定义——热与温度
•热是物质的内部能量，由组成物质的原子、分子运动引起。 •温度是物质分子热运动平均动能的度量，描述了物质内部分 子热运动的剧烈程度，即物体相对冷暖的一种度量。 •真实温度、分子运动温度（kinetic temperature）、动力 学温度（dynamic temperature）
第三讲 热红外遥感图像温度反演
胡德勇 deyonghu@163.com
《遥感图像处理》课程内容
第一讲 第二讲 第三讲 第四讲 第五讲 第六讲 第七讲 第八讲 概论（遥感数字图像基础） 遥感图像辐射校正 热红外遥感图像温度反演 遥感图像几何纠正 遥感数字图像增强 遥感图像融合 遥感图像模式识别与分类 遥感图像变化检测
wenku.baidu.com
本讲主要内容
1、热红外遥感概述 2、温度反演基本原理 3、地表长波辐射传输建模 4、常用的地表温度反演方法 5、热红外遥感地表温度反演中的主要问题 6、地表温度反演示例
1、热红外遥感概述
1.1 热红外遥感的定义
1、热红外遥感概述
1、热红外遥感概述
1、热红外遥感概述
Wien位移定律
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