【正文】 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。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，并且更加復雜。 ? 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。 ? 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 。 ? 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。 ? 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。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。大氣校正是相當復雜的，但在許多遙感應用中，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用要求。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）。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用。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)。 ? 近幾十年來，與大氣輻射傳輸有關的應用需求增長極快，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。后者直接使用大氣物理參數(shù)，且增加了多次散射的計算，其應用范圍較廣。 地表溫度遙感的基本假設： ? 當?shù)卮髿馓幱跓崃ζ胶鉅顟B(tài)，沒有強烈的對流干擾。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。地表輻射表現(xiàn)為表面的輻射，地表起伏的側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。 ? 地表是 Lambertian地表，地表的熱輻射和反射各向相同。 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。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 。nezMu241。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)。 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。ois and Ottl233。ois and Ottl233。 ASTER（ Band10: ?m, Band10:?m,Band10:?m, Band10:?m, Band10:?m,/90m） 。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。 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。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。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。 ? 比輻射率反演方法 晝 夜法（ Daynight Method） 模式發(fā)射率方法（ Model emissivity Method/Reference Method） 歸一化發(fā)射率方法(NEM:Normalized Emissivity Method) 灰體發(fā)射率法（ Graybody Emissivity Method） 分類法（ Classification Method） 發(fā)射率界定法（ Emissivity Bounds Method） 熱對數(shù)剩余法 (ADE:Alpha derived Emissivity Method) 剩余法（ Residual Method） 比值法（ Ratio Method） 加權比值法（ Weighted Ratio Method） 1去相關拉伸方法 1平均最大最小值法（ Mean MaxiamMimimum Method） 1 TES算法 1分裂窗算法（ Splid Window Method） 新疆哈密地區(qū) ASTER遙感影像 （ 1波段合成，獲取日期 2022年 9月 7號） 花崗巖波普曲線 新疆哈密地區(qū)發(fā)射率制圖 參考通道法 ： 1 1 13波段合成 Wavelength（ μ m） Emissivity 新疆哈密地區(qū)發(fā)射率制圖： ?殘余波普法（ 1 1 13波段合成） 花崗巖波普曲線 熱紅外遙感自從 1962年第一臺紅外測溫儀誕生起在軍事、地熱油氣調(diào)查、地質(zhì)填圖、熱制圖、熱慣量估算以及災害監(jiān)測、環(huán)境污染等方面有了非常廣泛的應用，現(xiàn)舉例如下。 ? 目前能夠探明的地熱資源有兩種：一種是“水熱型”，即天然蒸氣、熱水、熱鹵水等，是目前國內(nèi)外地熱開發(fā)利用重點；一種是“干熱型”，即干熱巖體和巖漿等尚處在開發(fā)試驗階段，還極少被利用。 ? 一般每降深 100m，溫度增加 3186。C；在地幔中部 100km處溫度為 1400186。C，呈滾燙的巖漿形式存在。C以上的巖石和熱流體所含的熱源都可認為是地熱資源。美國科學家估算過地表 10km內(nèi)所含地熱約有 4x1026~ 4x1026J，按低限其能量相當于全世界煤炭儲量總和，這是目前所知的理論地熱儲量。C左右，經(jīng)濟可采深度為 2022至 3000m，其溫度為 90186。 ? 世界地熱的分布主要集中在 ： ； 喜馬拉雅地熱帶； 帶； 東非地熱帶； ，尤其以前兩者最為豐富，中國正處于其中，屬于地熱資源較為豐富的國家。每年僅通過溫泉形式自流帶出的熱量就相當于 380萬噸標準煤的燃燒熱量?？茖W家預測到 2050年 ,新能源將成為人類主要能源。此外，地熱水中還有碘、溴、銫、鋰、銣、鍺等多種礦物質(zhì) ,有些還可作為工業(yè)礦床開發(fā)利用。因此 ,它一問世立即引起地熱工作者的極大興趣，并將這一新技術用來進行地熱資源調(diào)查，取得了許多成功經(jīng)驗，同時在理論探討方面也在逐步深化，展現(xiàn)出它的應用前景 。 ? 1961年美國 “ 陸軍寒冷區(qū)域調(diào)查和工程實驗室 ” 和密執(zhí)安大學，開始是用熱紅外掃描成像技術對美國著名的國家黃石公園中的地熱進行了地熱調(diào)查試驗，成功的探測到了溫泉出露點和近地表的地熱異常。 ? Hochstel和 Diekinson（ 1970）在新西蘭的懷拉基區(qū)也發(fā)現(xiàn)了熱流值相當于 150HFU的地熱異常，并對影響圖像的外界因素，如太陽輻射、風、霧與冷凝作用及輻射系數(shù)等進行了有意義的總結。 ? Gomezvell等人（ 1970）在墨西哥米卻肯地區(qū)應用熱紅外圖像和彩色紅外像片解譯方法和常規(guī)的電阻率法、熱流測量、水文學和地球化學方法相結合對地熱進行了較深入的研究工作。在肯尼亞使用地物分辨率更高的熱紅外掃描成像方法 ,也發(fā)現(xiàn)了類似的地熱異常。 1973年 4月至1974年 3月期間 ,選擇了 20個有明顯地熱表現(xiàn)的地熱區(qū)進行了包括遙感、電法、地熱和重力等方法在內(nèi)的綜合調(diào)查研究工作 ,其中選擇了 5個地區(qū) (包括 7個地熱區(qū)的一部分 )進行了航空熱紅外遙感調(diào)查 ,對第四紀火山機構與地熱的關系進行了研究 ,調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了一些新的地熱點 ,并繪制了地熱異常點分布圖。 原理與方法 ? 地球表面溫度的產(chǎn)生主要來自于 太陽能的輻射加溫 作用，其次是來源于 地球深部熱源 。后者則以傳導和對流方式進行熱傳遞，它主要受地質(zhì)構造控制和地層巖石的物理性質(zhì)影響，屬于 局部增溫 現(xiàn)象，只有這種熱傳遞在地面形成的熱異常才對尋找地熱資源有實際意義。 ? 航空熱紅外遙感技術可以精確地提供溫泉點的位置和熱異常的分布特征 ,為查清導熱、控熱構造提供有利線索 ,以指導地熱勘探工作。 常用航空 /衛(wèi)星傳感器 ? ASTER ? HYMAP ? LANDSAT TM/ETM+ ? Master ? FTHSI ? HyperSpecTIR 應用示范 ASTER data is used to conduct over the Brady Hot Springs region A truecolor HyMap image subset that centers on the 40 MW Casa Diablo geothermal plant 存在問題 ? (1)熱紅外遙感方法只能取得地表溫度信息，而開采利用價值比較大的地熱資源多埋藏在地下深部，或被巨厚的沉積蓋層所掩蓋，在沒有熱通道通向地表的條件下很難被發(fā)現(xiàn)。 ? (3)成像條件選擇至關重要。一般而言 ,地表與大氣進行熱交換處于平衡狀態(tài)時，有利于地熱異常的形成；②成像時間，應該在夜間太陽輻射影響消失后，地表與大氣呈現(xiàn)正向熱交換時 ,地熱異常才能顯示出來；③大氣對地表溫度產(chǎn)生干擾影響最小的時候 ,如風、云、雨、霧、氣溫高低等都可成為干擾因素；④成像時溫度定標范圍的選擇，可以確定最佳溫度范圍和最大限度的提高圖像的溫度分辨率。該技術必須與其它技術方法相配合，與專業(yè)知識相結合才能取得比較好的應用效果。 ? 基于 MODIS影像的 812um熱紅外譜段的光譜特征可以反演或提取 火山灰、冰、硫及硫化物的含量。 Realmuto and Worden, 2022). ? We can also incorporate recent modifications including an atmospheric correction (Yu et al., 2022) and multiband sulfate retrieval, using all channels, including the channel [30] (Yu and Rose, 2022), and a new SO2 algorithm using the channel [28] (Prata et al., 2022, in review). ? All these algorithms use the spectral attenuation of infrared terrestrial radiation, between 7 and 13 Am, by volcanic species to quantify emissions during and after a volcanic event. ? One significant improvement in using MODIS data to observe volcanic emissions is that we can now measure coerupted species from the same image. ? (A) Chan