【文章內(nèi)容簡介】 目標(biāo)在不同的觀測角度下大氣對地表輻射吸收率差異。多角度觀測可以是同一衛(wèi)星在不同角度觀測，也可以是不同衛(wèi)星對同一目標(biāo)觀測。1991年ATSR是第一個(gè)能進(jìn)行雙角度觀測的傳感器，它的星下點(diǎn)觀測角度為0220，前向觀測角度小于550。目前國內(nèi)本領(lǐng)域的研究處于剛起步階段，學(xué)者徐希孺[5]、陳良富[6]等呼吁加強(qiáng)該方法的應(yīng)用研究，本文不再展開介紹。到目前為止，利用熱紅外遙感的方法反演地表溫度己經(jīng)取得了一定的成就，利用熱紅外遙感可以得到大范圍的地表溫度面信息，與傳統(tǒng)的地表溫度測量方式相比，具有快速、便捷、測量范圍大、信息連續(xù)等特點(diǎn)，但由于大氣影響和陸地表面比輻射率的不確定性，地表溫度的反演精度受到了限制，還不能完全滿足實(shí)際應(yīng)用的測量精度要求，因此利用熱紅外遙感數(shù)據(jù)反演地面溫度目前仍然是一個(gè)研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。綜合以上各種算法，最重要的困難在于:(1)陸地表面的比輻射率不但依賴于地表的組成成分，而且與物理狀態(tài)(如含水量、粗糙度)和視角等因素有關(guān)，且像元尺度的地表比輻射率難以預(yù)先確定；(2)由于地表比輻射率明顯小于1，大氣下行輻射效應(yīng)也成為大氣修正的內(nèi)容之一。然而大氣下行輻射效應(yīng)的精確修正又依賴地表比輻射率己知比輻射率又要事先知道陸面溫度，這樣就構(gòu)成了一個(gè)死循環(huán)。要得到地表。(3)未知量多于方程數(shù)，方程組不完備，從而構(gòu)成了溫度反演的不確定性。3 熱紅外遙感的應(yīng)用 熱紅外遙感資料在地震預(yù)報(bào)中的應(yīng)用自20世紀(jì)80年代末以來，隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的迅速發(fā)展。在地震預(yù)測預(yù)報(bào)中也提出了利用衛(wèi)星紅外遙感技術(shù)進(jìn)行地震預(yù)測的方法[9]。國內(nèi)外不少地震學(xué)者作了大量的地震紅外異常機(jī)理、巖石實(shí)驗(yàn)、紅外遙感技術(shù)的應(yīng)用方法及典型震例對比分析研究，取得了許多有意義的研究結(jié)果。典型震例衛(wèi)星熱紅外波段的溫度資料分析結(jié)果表明震前確有增溫現(xiàn)象。地震熱紅外異常很可能是通過地表和底層大氣表現(xiàn)出來，直接原因是目標(biāo)物的輻射溫度發(fā)生變化。1988年，前蘇聯(lián)學(xué)者Gorny, Tronin等分析中亞地區(qū)的地震衛(wèi)星熱紅外遙感圖像時(shí)意外發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的一些中強(qiáng)地震(Ms≧)震前，衛(wèi)星紅外圖像上存在熱異常現(xiàn)象，且與斷裂構(gòu)造的活動(dòng)有關(guān)。在活動(dòng)斷層表面存在著穩(wěn)定和不穩(wěn)定的熱紅外輻射異常，異常增溫可達(dá)到幾度的量級(jí)，異常的形態(tài)為線性條帶。我國科學(xué)家很快意識(shí)到這一發(fā)現(xiàn)的重要性，迅速開始了這方面的探索研究，并將這一方法正式應(yīng)用于地震預(yù)報(bào)實(shí)踐。1996年Tronin等進(jìn)一步對中亞地區(qū)近10年約10000景NOAH衛(wèi)星熱紅外通道的熱像進(jìn)行系統(tǒng)分析，證實(shí)中亞地震活動(dòng)區(qū)震前的衛(wèi)星熱紅外異常(平均150C)與該區(qū)地震活動(dòng)存在顯著的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。 熱紅外遙感技術(shù)在旱情監(jiān)測的應(yīng)用我國北方地區(qū)地處干早、半干旱地帶，降水少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，水資源十分貧乏，旱災(zāi)頻繁，嚴(yán)重制約著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此干早是制約我國、特別是北方干旱、半干早地區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的最重要因素之一。尋找合適的干旱監(jiān)測和評(píng)估方法，對于農(nóng)牧業(yè)趨利避害具有十分重要的意義。近年來，迅速發(fā)展的衛(wèi)星遙感技術(shù)，使得快速、及時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測與評(píng)估區(qū)域性的土壤水分狀況和干早成為可能[10]。用紅外遙感方法監(jiān)測土壤水分和干早的研究始于上世紀(jì)70年代。1978年熱容量制圖衛(wèi)星(HCMM)的發(fā)射成功，以及具有獲得高分辨率圖像能力的TIROSS和NOAH系列氣象衛(wèi)星的相繼運(yùn)行，使得大規(guī)模地研究和應(yīng)用熱紅外技術(shù)遙感監(jiān)測土壤水分和干早成為可能。發(fā)展的監(jiān)測方法較多，目前主要采用兩類方法，即熱紅外方法(熱慣量模式)和微波遙感方法。還有人采用植被(作物)缺水系數(shù)法，但通常也可將此類方法歸入熱紅外方法。國內(nèi)外許多研究表明，利用土壤熱學(xué)特性的熱紅外技術(shù)在遙感監(jiān)測土壤水分和干早方面具有巨大潛力和廣闊的發(fā)展前景。熱紅外遙感技術(shù)監(jiān)測土壤水分和干旱主要是應(yīng)用熱慣量模式。熱慣量是土壤阻止溫度變化的一個(gè)度量，反映了土壤的熱學(xué)特性。由于土壤密度、熱傳導(dǎo)率和比熱等特性的變化在一定條件下主要取決于土壤水分含量的變化，因而土壤熱慣量與土壤含水量之間必定存在事實(shí)上的相關(guān)性。這樣，就可通過遙感獲取地表的有關(guān)信息，求算出熱慣量及熱慣量與土壤水分含量之間的相關(guān)關(guān)系，從而達(dá)到監(jiān)測土壤水分狀況和干早發(fā)生、發(fā)展趨勢的目的。 熱紅外遙感在城市環(huán)境中的應(yīng)用（1）地表水體熱污染調(diào)查隨著城市化的發(fā)展，工業(yè)廢水和居民排污量與日劇增，城市地表水體的污染日益嚴(yán)重，常規(guī)地面調(diào)查方法已不能適應(yīng)治理工作的需要，應(yīng)用熱紅外遙感技術(shù)在水體調(diào)查方面解決了以下問題:發(fā)現(xiàn)熱源點(diǎn)和排污口。調(diào)查江河、湖面水體污染程度和熱擴(kuò)散范圍；研究地表水體污染的時(shí)空變化規(guī)律[11]。（2）研究城市下墊面結(jié)構(gòu)與溫度場關(guān)系城市地面溫度變化反映了城市建筑材料性質(zhì)、建筑密度、道路、體育場館、植被、水體等分布特征。通過白天和夜間熱紅外數(shù)字化彩色圖像鑲嵌圖，根據(jù)地面輻射溫度高低和晝夜溫度變化規(guī)律，可以對城市下墊面熱力景觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。此項(xiàng)研究對制定城市規(guī)劃、城市改建、城市綠化具有很大指導(dǎo)意義。局地溫度監(jiān)測。高層建筑物產(chǎn)生的陰影效應(yīng)對城市綠化，植被生長有很大影響，致使某些植物不能健康生長，甚至導(dǎo)致死亡，通過熱紅外遙感方法可以對地面溫度場進(jìn)行不同季節(jié)的精確監(jiān)測以正確的指導(dǎo)花草、樹木的栽培，搞好城市綠化工作。（3）采用熱紅外圖像的溫度數(shù)據(jù)與常規(guī)地面監(jiān)測方法相結(jié)合，可以加深城市氣象研究工作。根據(jù)溫度場圖像可以更合理的布置地面氣象觀測站點(diǎn)。研究城市“熱島”效應(yīng)。城市“熱島”是城市的一種特殊氣象現(xiàn)象，是衡量城市環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)。根據(jù)熱紅外圖像經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后繪制的地面輻射溫度等值線圖，可以描述了城市冬季白天和夜間城市“熱島”的時(shí)間和空間特征。根據(jù)熱圖像還可以制作城市“熱島”三維立體圖，形象客觀地反映了城市“熱島”的平面分布規(guī)律與強(qiáng)度變化持征，給人以直觀形象的立體感。根據(jù)不同時(shí)相的遙感資料，還可研究城市熱島的日變化和年變化規(guī)律[12]?？偨Y(jié)城市熱島與下墊面性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，可從城市規(guī)劃入手，制約那些形成城市熱島的因素，防止城市環(huán)境的進(jìn)一步惡化。還可以用來研究城市風(fēng)場的變化規(guī)律，建立大氣污染與溫度場的關(guān)系。4 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)預(yù)處理 研究區(qū)范圍及概況鄭州市是河南省省會(huì)，位于河南省中部偏北，北臨黃河，西依n山，東南為廣闊的黃淮平原。鄭州地區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，四季分明， 0C ,。境內(nèi)大小河流35條，分別屬于黃河和淮河兩大水系。本文所研究的鄭州市指的是鄭州市管城、金水、鄺山、二七和中原區(qū)等五個(gè)市轄區(qū)(不包括上街區(qū))，位于東經(jīng)11302639。11305139。之間，北緯 3403539。一3405739。之間。研究區(qū)的西南和西北為侵蝕黃土丘陵地區(qū)，在鄺山區(qū)和金水區(qū)有洼地分布，其余為沖積平原區(qū)。海拔在80190m之間，地勢是西部高、東部低，西南高、東北低。土壤主要以褐土、潮土為主，也有部分水稻土。開封市是中國著名的七朝古都，