【正文】 10 始于 1993年 地質(zhì)和環(huán)境研究 MUSIS多光譜紅外照相機 美國 90 90 始于 1989年 化學蒸發(fā)、光譜特征 OMIS實用型模塊化成像光譜儀 中國 128 始于 2022年 3 陸地和海洋資源勘察及環(huán)境監(jiān)測 SMIFTS空間可調(diào)成像傅立葉變換光譜儀 美國 100 始于 1993年 陸地表面觀測 ?國內(nèi)外航載熱紅外傳感器技術(shù)及特點 由于熱紅外輻射穿過大氣輻射時與大氣中的各種氣體分子、水（汽）和各種微粒氣溶膠發(fā)生作用，產(chǎn)生吸收和散射效應(yīng)。使得到達傳感器的紅外輻射發(fā)生了衰減，因而需做大氣校正。由于熱紅外與大氣的相互作用與可見光、近紅外不一樣，因此其大氣糾正方法也不一樣，并且更加復(fù)雜。 ? ? ? ?? ? ???? ?????? L a t mLlTLL s k ybb ?????? ??bbL?skyL???atmL通常傳感器所接收的熱紅外輻射可表示為： 式中 : —地物在波長 處的發(fā)射率； （ T） —地表溫度為 T的黑體的光譜輻射能； —入射到地表的大氣光譜輻射； —大氣光譜透射率； —到達傳感器的大氣發(fā)射和散射輻射。 ? 一般大氣對熱紅外輻射的衰減主要由氣體分子的吸收和分子、氣溶膠的散射所引起的。大氣對熱紅外的吸收體主要是 CO水汽和 O3，對于航空遙感而言，由于航高不高，而 O3在低空分布少，可以不予考慮 O3的吸收（雖然 O3在 有強吸收）。 ? 水在低空一般以氣態(tài)形式存在，在低空含量較高但隨時空變化而變化較大，水蒸氣在 。 CO2在 收帶，僅在 。 ? 除這幾種氣體外，氣溶膠（如塵埃、云、霧、雨等）對熱紅外輻射也有嚴重影響。 ? 由于一般塵埃的半徑很少 ，因此對 ，而且由于粒子半徑，其瑞利散射比可見光小得多，為了簡化，忽略其瑞利散射。 ? 對于云、霧等粒子，其半徑分布在 515m間，因而在有云、霧的情況下，將有強的 Mie散射和瑞利散射。 目前，國內(nèi)外已提出了不少大氣校正模型，大致可以歸納為以下幾種 : (1)基于圖像特征模型 在沒有條件進行地面同步測量的情況下，借用統(tǒng)計方法進行的圖像相對反射率轉(zhuǎn)換。從理論上來講，基于圖像特征的光譜重建方法都不需要進行實際地面光譜及大氣環(huán)境參數(shù)的測量，而是直接從圖像特征本身出發(fā)消除大氣影響，進行反射率反演，基本屬于數(shù)據(jù)歸一化的范疇。 ? 例如：遙感圖像波段間的數(shù)學變換如 NDVI、 RVI等，可部分校正大氣程輻射和因大氣路徑長度不同而產(chǎn)生的變形差異； ? 基于圖像特征方法僅適于較小范圍，且較正后的圖像均存在不同程度的噪聲。大氣校正是相當復(fù)雜的，但在許多遙感應(yīng)用中，往往并不一定需要絕對的輻射校正，這種基于圖像的相對校正就能滿足其應(yīng)用要求。 即獲取遙感影像上特定地物的灰度值及其成像是相應(yīng)的地面目標光譜的測量值，建立兩者之間的回歸方程式，在此基礎(chǔ)上對整幅遙感圖像進行輻射灰度糾正。該模型數(shù)學和物理意義明確、計算簡單、運算量小、適用性強、應(yīng)用廣泛，但其精度取決于線性回歸系數(shù)的精度，而系數(shù)的精度則取決于野外光譜實測的精度和影像象元的對應(yīng)準確性，因此要利用這種模型獲取高質(zhì)量的光譜圖像進行光譜重建，必須以大量野外光譜觀測為前提，因此成本較高，對野外工作依賴性強，且對地面定標點的要求較嚴格（均勻表面，區(qū)域不宜過大等）。 （ 2）地面線性回歸經(jīng)驗?zāi)Ｐ? 輻射傳輸方程是描述電磁輻射在散射、吸收介質(zhì)中傳輸?shù)幕痉匠?。能較合理地處理大氣散射、大氣吸收、發(fā)射等過程，且能產(chǎn)生連續(xù)光譜，避免光譜反演地較大定量誤差，因而得到最廣泛的應(yīng)用。通?？梢詮拇髿廨椛鋫鬏敺匠讨?，反演出被探測參數(shù)的數(shù)值或沿路徑的分布。若大氣狀態(tài)已知（消光、發(fā)射可計算的話），就可求出地表狀態(tài)（垂直地面的輻射亮度）；若已知地面狀態(tài)，則可求出大氣狀態(tài)。 （ 3）大氣輻射傳輸理論模型 但它需要遙感器獲取數(shù)據(jù)時，對一系列的大氣環(huán)境參數(shù)進行測量，譬如大氣光學厚度、溫度、氣壓、濕度、大氣分布狀況等，因此需要較大研究成本，且大氣校正的準確性決定于輸入的大氣參數(shù)的準確性，不太適合于偏遠、地形復(fù)雜的地區(qū)以及歷史數(shù)據(jù)的光譜重建。 ? 近幾十年來，與大氣輻射傳輸有關(guān)的應(yīng)用需求增長極快，使大氣輻射傳輸?shù)倪^程研究與定量化算法研究獲得蓬勃的發(fā)展；當前國際國內(nèi)已有多種大氣輻射傳輸?shù)哪Ｊ脚c算法，它們散見于大量的文獻與書籍中，有一些已形成系統(tǒng)軟件。 ? 如：適用于遙感圖像大氣影響校正的 RADFIELD輻射傳輸計算模型、參數(shù)化的向上亮度模式、以及廣泛應(yīng)用的 LOWTRAN 1 MODTRAN 14大氣輻射近似計算模型系列。后者直接使用大氣物理參數(shù)，且增加了多次散射的計算，其應(yīng)用范圍較廣。 MODTRAN 4 Card1：大氣模式控制卡； Card2：氣溶膠及云雨模式； Card3：探測幾何方式； Card4：波段及分辨率； Card5：程序的停止或再運行； 熱紅外測溫技術(shù)由于具有不接觸被測物體的特點，不破壞地表的熱力學狀態(tài)，因此被廣泛應(yīng)用于地表溫度的測量中，如何將遙感傳感器測量到的熱紅外輻射信號轉(zhuǎn)換為地球系統(tǒng)中所需要的陸面溫度，是熱紅外遙感中的核心課題，亦是熱紅外遙感在其它領(lǐng)域應(yīng)用的基本前提。 地表溫度遙感的基本假設(shè)： ? 當?shù)卮髿馓幱跓崃ζ胶鉅顟B(tài)，沒有強烈的對流干擾。 ? 天空晴朗無云，大氣水汽含量較少，讓熱輻射能透過大氣層抵達空中的遙感器，大氣透過率是熱紅外遙感的基本參數(shù)。分析表明，當大氣水汽含量超過7g/cm2時，熱紅外輻射的大氣透過率極低 (10%)，遙感器所接收到的輻射能中信噪比就很小。 ? 地表最好為平坦的地表。地表輻射表現(xiàn)為表面的輻射，地表起伏的側(cè)面輻射及相互之間的反射作用相對于表面輻射而言非常弱。這一點在山區(qū)時極難滿足。 ? 地表是 Lambertian地表，地表的熱輻射和反射各向相同。 遙感尺度與地表溫度 像元尺度下的地表溫度的四種情況 : ? (1)茂密植被覆蓋下 —植被葉冠溫度； ? (2)裸露表面情況下：裸地表面、建筑物表面、巖石表面的溫度； ? (3)植被稀少情況下：混合有植被葉冠溫度、葉冠與地表間的氣溫、以及葉冠下地表面的混合平均溫度； ? (4)混合像元情況下：有不同比例的植被與裸露表面混合，是這些不同類型的混合平均溫度。 地表溫度反演的方法： 1）大氣校正法 :all thermal IR data 嚴格按照輻射傳輸理論來建立輻射傳輸方程，需要的大氣參數(shù)比較多，由于其大氣參數(shù)很難實時獲取，一般是用標準大氣和大氣模型模擬計算，所以精度很難得到保證，有時偏差很大。 2）單窗算法 :Landsat TM、 ETM（ Band 6:?m, /120/60m） 利用輻射測量在一個熱紅外窗口通道來校正大氣影響并估算陸面溫度，如利用 TM6波段進行地面溫度的反演。覃志豪等在正確做出大氣平均作用溫度的替代性分析的基礎(chǔ)上，推導出適用于 TM 6 數(shù)據(jù)的地溫反演算法，其絕對精度 ，在參數(shù)估計有適度誤差時，精度也達 。 ? 覃志豪 , M. Zhang, A. Karnieli and P. Berliner, 2022, 用陸地衛(wèi)星 TM6數(shù)據(jù)演算地表溫度的單窗算法 [J]. 地理學報 , 56(4)， 456466. ? J. C. Jim233。nezMu241。oz and J. A. Sobrino, A generalized singlechannel method for retrieving land surface temperature from remote sensing data [J]. J. Geophys. Res., 2022. 3）劈窗算法 :NOAAAVHRR（ Band4:?m Band5:?m ， /） 主要是利用在一個大氣窗口的兩個臨近的紅外通道存在不同的大氣吸收來消除大氣的影響，由兩個亮度溫度的線性組合 (如 NOAAAVHRR的 T4 和 T5) 計算 LST。劈窗算法是目前最成熟的方法，精度最高，且相對而言比較不需要太精確的大氣溫度 /水氣廓線，尤其是用來分析 NOAAAVHRR數(shù)據(jù)。 1. Kerr et al. [1992) 2. Ottl233。 and VidalMadjar [1992] 3. Price [1984] 4. Becker and Li [1990] 5. Prata and Platt [1991] 6. Vidal [1991] 7. Uliverir et al. [1996] 8. Coll et al. [1994] 9. Sobrino et al. [1991] 10. Prata [1993] 11. Fran231。a and Cracknell [1994] 12. Qin et al. [2022] 13. Sobrino and Raissouni [2022] 14. Fran231。ois and Ottl233。 [1996]/Q 15. Fran231。ois and Ottl233。 [1996]/W 16. Becker and Li [1995] 17. Sobrino et al. [1994] 4）多通道算法 : MODIS( ?m , ?m , ?m , ?m , ?m, ?m , ?m, ?m, Band35: ?m， Band36: ?m,/1km )。 ASTER（ Band10: ?m, Band10:?m,Band10:?m, Band10:?m, Band10:?m,/90m） 。其它航載遙感器 . ? Wan, ., and Z. L. Li, 1997, A physicsbased algorithm for retrieving landsurface emissivity and temperature from EOS/MODIS data. IEEE Trans. Geoscience remote Sens., 35(4): 980996 . ? 利用 ASTER遙感數(shù)據(jù)反演陸面溫度的算法及應(yīng)用研究劉志武 ,黨安榮 ,雷志棟 ,黃聿剛 2022年 9月地理科學進展 ,22(5):507516 利用多個熱紅外通道數(shù)據(jù)來反演地表溫度的方法，如 Wan和 Li針對 MODIS數(shù)據(jù)提出的一個 7通道反演方法。該方法最大的優(yōu)點在于它能同時反演地表溫度和比輻射率。 5）多角度法 即假定大氣柱在空間上是一致的，當觀測目標在給定的通道以不同觀測角度進行觀測時由于大氣傾斜度不一致而產(chǎn)生的路徑長度不同，從而使得大氣對熱輻射產(chǎn)生不同的吸收，同時利用多角度遙感數(shù)據(jù)中所包含的大氣信息來消除大氣的影響。 云 010 1820 1018 2022 2224 2728 3334 3435 3233 3132 2930 3031 2627 2426 2829 3739 3637 3536 42 3942 我國 MODIS地表溫度產(chǎn)品 成像時間 2022/06/14 02:4102:52 溫度值范圍 （ K） 基于 ASTER影像的貴州黎平地區(qū)溫度制圖 （ 2022年 5月 20日） 31. 7 176。 C 38. 2Si nai , E gy ptNeg ev , Isr ae l基于 LANDSAT TM6 的以色列 /埃及邊境地區(qū)的地表溫度反演 (成像時間： 1995/09/ 9, 9:40) 發(fā)射率 ，又稱比輻射率。是物體在溫度 T、波長 處的輻射出射度與同溫度、同波長下的黑體輻射出射度的比值，是一個無量綱的單位，取值在 01之間。 ),( T???為黑體出射度。此處 ),(),(),(),(TMTMTMTbb????? ?? 通常情況下，物體的發(fā)射率在較大的溫度變化范圍內(nèi)為常數(shù)，故一般不標注為溫度 T的函數(shù)，而是波長 的函數(shù)，由材料的性質(zhì)決定。 ? 物體的發(fā)射率是物體發(fā)射能力的表征，它不僅依賴于地表物體的 組成成分 ，而且與物體的 表面狀態(tài) （表面粗糙度等）及 物理性質(zhì) （介電常數(shù)、含水量、溫度等）有關(guān)，并隨著所測定的輻射能波長 、 觀測角度 等條件變化而變化。 ? 比輻射率反演方法 晝 夜法（ Day