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热红外遥感(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载

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书名:热红外遥感(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:田国良著

出版社:电子工业出版社

出版时间:2014-01-01

书籍编号:30467692

ISBN:9787121223082

正文语种:中文

字数:370200

版次:2

所属分类:计算机-网络通信

全书内容:

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《数字中国丛书》编委会


名誉主编:徐冠华 许智宏 陈述彭


主  编:陈运泰 童庆禧


副 主 编:杨学山 刘燕华 李德仁 李小文 陈俊勇 迟惠生


     方 裕 承继成 李 琦


编  委:(按拼音排序)


     陈拂晓 陈 军 陈秀万 程承旗 承继成 崔伟宏


     董宝青 方 裕 龚健雅 过静君 郝 力 何建邦


     蒋兴伟 景贵飞 李 斌 李伯衡 李纪人 李 京


     李 莉 李 琦 李增元 李志林 李志忠 廖小罕


     林 晖 林宗坚 刘定生 刘纪远 刘燕华 闾国年


     马蔼乃 潘 懋 秦其明 邵立勤 史文中 田国良


     王 宏 王 桥 王钦敏 王瑞江 邬 伦 吴立新


     吴信才 徐 枫 徐希孺 晏 磊 杨崇俊 杨学山


     叶嘉安 岳天祥 曾 澜 查宗祥 郑立中 周成虎


     邹 生


执行编委:(按拼音排序)


     陈拂晓 陈秀万 程承旗 承继成 方 裕 李 琦


     秦其明 邬 伦 晏 磊 曾 澜 郑立中


执行编委召集人:方 裕 承继成

总  序


毛泽东同志语重心长,寄重望于青年,他说:“世界是你们的”,“你们是早上八九点钟的太阳”。在进步节奏越来越快的信息社会,青年同志承受着巨大的压力,渴望插上知识的翅膀,需要凝聚智慧的力量,展翅腾飞,才能胜任历史重任,适应社会需求。他们需要通过键盘去解释这个多动的世界,需要用电脑去跟踪这个多变的世界,去了解过去,去改善现状,去打造未来。


近半个世纪以来,人们已经向太空发射了数以千计的遥感对地观测卫星、地球定位卫星、全球通信卫星。这些卫星夜以继日地运行在太空,监测着地球上资源、环境和生态的变化,监视着城市化和土地覆盖的更新。人们敷设了遍布各大洲的通信光缆,设置了进入千家万户的宽带互联网络,加速了电离层以内的信息流的流动。人们在平流层开发了超音速飞机,加速了洲际往来,还在不断地修建高速公路,提速火车,增加集装箱的制造和门对门的运输,加速物流配送的能力。于是,地球上的时空观念发生了很大的变化,以上海双休日旅游半径为例,在一小时之内可以到达杭州、宁波和南京;两小时之内,可以到达黄山、庐山和武夷山。来自千里之外的新疆的石油、天然气和来自长江三峡的电力,川流不息地供应到市区和郊区……这就是我们今天生活中面对的信息社会的现实,使我们不能不转变传统的时空观念。


这个数字的信息社会,还只是一个虚拟的、透明的世界。展望未来,“数字地球”还将进一步改变我们人类居住的这个星球的面貌。在我国也相应地提出了“数字中国”计划,各级政府正在推行“电子政务”改革管理模式,提高工作效率和服务水平,转变政府职能。计划到2008年,全国政府采购额将达76亿元人民币,实现80% 城市的信息化。以北京为例,在城区已设计了万米网格的管理和监理新模式,加强社区的空间管理,从社区开始打破过去条块分割的局面。2008年北京市将设置2000个便民信息亭,扩大公共信息服务范围;公司和企业积极开展电子商务能力建设,力争与国际接轨,缩小数字鸿沟,提高商贸竞争能力,节约水土资源,降低能源消耗成本;工业基地努力推行“电子制造”,走信息化带动工业化的新路。例如,我国地图测绘、地震、地质、气象行业早已实现全数字化;东北老工业基地也在实现自动化设计与质量控制一体化的基础上,明显提高了产量、质量,逐步促进工业生产的良性循环,向循环经济发展;在科技教育部门,大力推广远程教育和远程医疗,在我国西部开发和成人职业教育方面,取得了相当显著的实效,受到了普遍的欢迎。


“数字中国”对国家经济规划与建设尤为重要。例如,粮食是否生产过剩,是否应该退耕还林、还草?煤炭生产是否过多?石油能源能否制约未来经济发展?是钢铁投资、汽车、房地产炒得过热,还是城市化过程太慢?水电、核电开发与火电的比例是否失调?人口达到零增长是否导致老年化?西部开发战略,东北老工业基地改造与东部跨越式发展,带动中西部,孰先孰后,孰轻孰重?如何缩小地区差异、城乡差别?这些都是关系国家全面建设小康生活中的大问题,需要定性、定量地做出空间分析,为科学发展观提供科学的依据。


中国主张从我做起,2004年年底在北京大学成立了“数字中国研究院”;目前已有半数的省区开展“数字省区”建设;长江、黄河等五大河流启动“数字流域”工程;将近1/3,约200个城市,广泛、深入地开展“数字城市”、“数字街区”和“数字社区”的试点。另外,在生态建设、功能区划、环境保护、文物保护等诸多方面,对协调城市与区域经济社会可持续发展,取得了可喜的进展。特别是近几年来,由于信息科学计算技术的迅速进步,IPv6为网络计算提供大容量、快速的结点,第三代互联网的区域试点获得成功;空间信息的资源共享在技术上有了可靠的保障,公共的科学研究数据平台呼之欲出;空间分析模型与地学信息图谱也有所创新;汉字自动排版与专业制图软件开发有了重大突破;一个整合遥感、卫星定位系统、地理信息系统与互联网的全球技术系统,已脱颖而出,崭露头角,近100所大专院校为此设立了专科或本科,400多家企业(法人)已注册,理论的梳理和人才的培养迫在眉睫。仅上海市就急需地理信息系统高级人才6万人。


从科学建设的角度着眼,无论是国家和社会的重大需求,还是人才队伍的培养、技术系统的开发、理论基础的研究,都需要一套能够反映当今国家数字化状况的丛书出版。北京大学的承继成、方裕教授等登高一呼,发起编写“数字中国丛书”,立刻得到了社会各界的积极响应,他们尽心尽力的奉献精神和协作攻关的团队精神,我是十分钦佩的。


丛书的形式能够为读者提供比较系统、全面的知识。早在清朝乾隆年间编辑的国家级《四库全书》举世瞩目,叹为观止;近代商务印书馆王云五主编的《大学丛书》、中华书局编印的中学生《万有文库》,对于我国近代人才的培养,发挥过巨大的历史作用,以这些丛书为范本,自学成才的名家大有人在。但上述丛书都是多学科性的,而《数字中国丛书》的编辑、出版则推陈出新,自成一体,它以数字技术为主体,以中国的信息化与现代化为研究范围,整合数字资源,集成信息系统,以科学理论指导应用实践,以技术系统支持科学研究。执笔者都是该领域工作在第一线的著名学者。该丛书不仅是为我国全面建设小康社会,加速信息化和现代化做出切实的贡献,同时也是为共建、共享“数字地球”做出示范。我衷心祝愿《数字中国丛书》为我国国民经济信息化建设起到一定的推动作用。

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中国科学院院士


第三世界科学院院士


国际欧亚科学院院士


2006年5月9日

第1版前言


人类的发展经历了三个阶段:第一个阶段是人类通过制造工具,扩展体力活动的能力;第二个阶段通过提高判断能力,寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准;而人类近年来致力于增强获得输入信息的能力,扩大感觉范围或增添新的感官,使我们的大脑能接收到更多的信息,正是人类发展的第三阶段。在这个阶段中,对地观测系统的发展,为人类在宇宙空间探测地球提供了强有力的技术和手段,包括红外技术在内的计量、探测技术的发展已经把人类的感官由5种增加到6种。这些高新技术已经成为新的产业和投资热点,创造了巨大的财富和无法预计的社会效益。其中以卫星定位和红外热成像两项技术最为突出。


自然界中一切物体只要其温度大于绝对零度,都可以辐射红外线,因此利用探测仪器测定目标的本身和背景之间的红外辐射可以得到不同的红外图像——目标表面温度分布图像。红外热成像技术使人眼不能直接看到的目标表面热辐射分布,变成人眼可以看到的代表目标表面热辐射分布的热图像。热红外线(或称热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射。热辐射可以使人们在完全无光的夜晚,清晰地观察到地表的情况。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行全天时无接触温度测量和热状态分析,为资源探测和环境监测等方面提供一个重要的检测技术手段。


自20世纪70年代以来,红外探测技术得到了飞速发展,对地观测卫星不仅可以利用仪器探测地表的可见光和近红外信息,而且可以获得地球表面的热红外信息,扩大了人类获取信息的能力,热红外遥感得到了迅速的发展。例如,在80年代初美国专门发射了热容量探测卫星,之后各国在气象卫星上都装载了热红外遥感仪器。随着热红外遥感应用的扩大,热红外遥感的空间分辨率从几十千米,到5 km、1 km,再到120 m和60 m,而探测波段也从1个发展为5个(ASTER)。航空热红外遥感仪器无论在空间分辨率、探测波段和探测能力等方面都比卫星发展得更加迅速。这些为热红外遥感应用提供了丰富的信息。


我国科学家早在20世纪70年代就研制成功航空热红外成像仪,气象卫星风云系列、海洋卫星和资源卫星系列等都装载了我国自行研制的热红外遥感仪器,在遥感应用中发挥了重要作用。他们围绕着热红外遥感机理和模型、数据的处理与分析、地表参数的定量反演及热红外遥感应用等方面开展了大量研究,取得了一批十分有价值的成果,形成了精干的热红外遥感研究队伍。


包括热红外遥感在内的遥感技术已经成为当今世界各国展现科技实力、促进社会经济发展、进行国力竞争、维护国家安全的重要领域,国家在农业与粮食安全、土地资源、水资源与矿产资源调查、生态与环境安全、灾害监测和国防安全等方面对遥感的战略需求越来越迫切。为了更好地推动热红外遥感的研究和应用,以及数字中国的建设,我们重点总结了国家攀登预选项目“地球表面能量交换的定量遥感”、国家重点基础研究项目(973)“地球表面时空多变要素的定量遥感理论与应用(G2000077900)”、多个国家自然科学基金项目(40371087、40371088)、国家“八五”和”九五”科技攻关项目以及国家高技术项目(863)等的研究成果,汇集成本书。


本书由田国良提出撰写大纲,并完成全书的修改定稿,各章主要编写人员如下:前言,田国良;第1章,柳钦火;第2章,余涛、张勇;第3章,陈良富、李小文、徐希孺等;第4章,刘强、柳钦火;第5章,辛晓洲、田国良;第6章,田国良、辛景峰、冯强;第7章,叶庆华、余涛、田国良;第8章,易浩若、覃先林;第9章,肖青。


本书的编写得到《数字中国丛书》编委会的指导和大力支持,并得到了李小文院士、徐希孺教授和顾兴发研究员等的热心指导,以及范闻捷副教授的帮助,在此表示衷心感谢。本书是著者所在研究团队集体完成的成果总结和提炼,对于参加研究的所有科研人员的辛勤劳动表示深深的谢意。


本书的内容涉及一些前沿问题,正在探索中,反映了我们最近的研究进展和想法。由于水平有限,错误在所难免,敬请读者批评指正。


著 者


2005年10月

第2版前言


自《热红外遥感》一书出版以来,热红外遥感无论在技术、理论方法和应用等方面都得到了进一步发展。例如,热红外遥感技术在探测器件的灵敏度、信噪比和分辨率等方面都有了进一步提升,热红外遥感系统不仅能探测地表宽波段信息,而且人们开发了高光谱热红外遥感仪器,其反演地表温度、大气参数、温室气体等的能力得到进一步提高。热红外遥感研究的主要目的,是精确地获取地表(包括植被、土壤、岩石和水体等的表面)温度。理论反演—地表温度和比辐射率的分离方法,大气与地表参数一体化反演等也有了新的进展。多角度、多光谱和热红外遥感的结合,为热红外遥感反演地表温度提供了更好的信息源。利用多角度遥感可以明显增加地物三度空间的信息量,可以改善大气辐射纠正的能力。热红外遥感应用得到进一步拓展,已经在地表温度反演、城市热岛效应监测、林火监测、旱灾监测、探矿、探地热和岩溶区探水等领域都有很广泛的应用。近年来针对全球变化和气候变暖研究,热红外遥感也发挥了重要作用,特别是在地表能量平衡、温室气体反演和监测等方面得到进一步应用。利用主动热红外辐射源——热红外激光雷达是推动热红外遥感发展的新思路, 热红外激光雷达的开发和更广泛应用,将使热红外遥感在空间分辨率和信息源的信息量方面得到突破性的发展,人们探测地物结构方面的能力也将大幅度提高。


承蒙广大读者的厚爱,《热红外遥感》第1版已经售完;应读者的要求,经与出版社协商,决定在原书的基础上进行再版。第2版由原来的9章扩展为12章,新增了第4章“热红外遥感计算机模拟模型”、第6章“热红外高光谱遥感反演”和第7章“地表净辐射遥感估算”3章,并对原有章节进行了修改和补充。其中,第1章“热红外遥感基础”增加了“热红外遥感研究前沿综述”一节;第2章“热红外遥感信息探测”将2.1.3节改为“热红外遥感系统的成像特性和观测试验方法”,除保留FOV效应外增加了热红外遥感系统的成像特性;第3章“热红外遥感信息模型”内容较多,将热红外计算机模拟模型部分调整到第4章;第4章“热红外遥感计算机模拟模型”重点论述了热红外辐射传输计算机模拟模型,包括植被冠层组分温度分布计算机模拟模型、植被冠层热红外辐射方向性计算机模拟模型和植被冠层热红外辐射方向性计算机模拟系统;第5章“地表温度和发射率的遥感反演”,将红外高光谱数据的反演方法调整到第6章,删除了“遥感综合反演”一节,将其中一些有用的内容简化后补充到“组分温度反演”一节中,另外对单通道温度反演方法做了一些扩充。第6章“热红外高光谱遥感反演”包括温室气体的热红外高光谱遥感反演、热红外高光谱数据的温度和发射率分离、基于星载热红外高光谱数据的大气地表参数一体化反演。第7章“地表净辐射遥感估算”包括地表净辐射遥感估算原理、短波净辐射遥感估算、长波净辐射遥感估算等。第8章“农田蒸散遥感定量监测”,改写了遥感估算蒸散方法和验证的部分内容,突出了蒸散遥感的空间尺度和时间尺度扩展方法,并独立成为两节。第9章“土壤水分与旱情遥感监测”,在土壤水分与旱情的遥感监测模型中新增加了植被健康指数模型,在旱情遥感监测系统设计与实验中增加了中国旱情的健康指数法监测系统。第10章“城市热环境遥感监测”,增加了城市热环境模型和方法研究的一些内容,补充了热红外定量遥感地面主要参数的反演算法的内容。第11章“森林火灾遥感监测”,补充了一些具有现势性的数据和内容,增加了遥感监测的实例。第12章“热红外遥感在其他领域中的应用”,增加了热红外遥感军事应用的部分内容,特别是增加了“秸秆焚烧热红外监测应用”和“热红外地震前温度异常研究”这两节新的内容。


本书为作者所在团队集体的成果,参加第2版修改和撰写的人员有:第1章柳钦火,第2章杜永明,第3章陈良富,第4章柳钦火、张阳、黄华国,第5章刘强,第6章田国良、陈良富、肖青、杜永明、何茜、张莹,第7章柳钦火、张海龙、余珊珊,第8章辛晓洲,第9章田国良,第10章历华,第11章覃先林,第12章田国良、肖青、陈良富、张元生、贺宝华、魏从信。


本书的编写得到电子工业出版社及相关编辑的大力支持和协助,在此表示衷心的感谢。由于本书是研究团队集体成果的总结,对于参与这些项目和本书编写工作的人员的付出和贡献表示深深的谢意。


由于本书涉及内容广泛,著者水平有限,疏漏和不足之处敬请批评指正。


著 者


2013年8月于北京

第1章 热红外遥感基础


1.1 热辐射的基本概念与定律


所有的物质,只要其温度超过绝对零度,就会不断发射红外辐射。常温的地表物体发射的红外辐射主要在大于3 μm的中远红外区,又称热辐射。热辐射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,热辐射能通过3~5 μm和8~14 μm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。


1.1.1 表征辐射特性的基本概念


1.辐射通量


在单位时间内通过某一表面的辐射能量Q(单位:J)称为辐射通量(Radiant Flux)Φ,单位是W。


2.辐射通量的空间密度


在单位时间内通过单位面积的辐射能量,称为辐射通量的空间密度F,单位是W/m2。当具体考虑辐射的发射和入照时,可分别使用辐射出射度和辐射照度。


3.辐射出射度与辐射照度


在单位时间内,从单位面积上辐射出的辐射能量称为辐射出射度M,单位是W/m2。其意义是:在单位面积(m2)上的辐射功率(W)。


在单位时间内,单位面积上接收的辐射能量称为辐射照度E,单位是W/m2


4.点辐射源的辐射强度


点辐射源在某一给定方向θ 上单位立体角内的辐射通量,称为辐射强度(Radiant Intensity)I(θ),单位是W·sr-1。I(θ) 表示点辐射源在单位时间内在θ方向的单位立体角内所发射的能量。


5.面辐射源的辐射亮度


辐射源在某一方向的单位投影面积在单位立体角内的辐射通量,称为辐射亮度(Radiance)L(θ),单位是W·m-2·sr-1。辐射亮度L(θ)是有方向的,θ 是面元的法线与辐射方向之间的夹角。L(θ)表示辐射源在方向θ 上,垂直于该方向的单位投影面积上,在单位时间、单位立体角内所发射的能量。


点辐射源辐射能力的测量仅使用辐射强度;面辐射源,尤其是在考虑微分面元或有限面积的辐射时,既可以使用辐射强度,也可以使用辐射亮度。此时,对于那些辐射亮度L(θ)与θ无关的辐射源,称为朗伯源。朗伯源的辐射强度满足:

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朗伯源的辐射亮度L等于θ=0°时的辐射强度I0。单位面积朗伯辐射源向2π 空间的总辐射出射度M为πL。


对于平行辐射,辐射能是在同一方向传播的,射线所张的立体角为零,不能应用辐射亮度的概念。一个接受平行辐射的表面,所得到的辐射能量只决定于该面与射线垂直方向上的投影面积。


6.辐射光谱和辐射通量的谱密度


太阳、地球及大气等不同的物体,发射(吸收)的性质不同,它们的辐射能量随波长的分布互不相同。例如,大气主要在红外波段发射,且能量随波长的变化明显;太阳辐射的能量随波长的变化比较连续,主要集中在可见光波段。设一个物体的辐射出射度为M(W·m-2),在波长λ 至λ+dλ 间隔的辐射能为dM,则

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Mλ 是单位波长间隔中的辐射出射度,是波长的函数,称为分光辐射出射度,或辐射通量谱密度。不同辐射性质的物体,其Mλ具有不同的函数形式。Mλ不仅决定于物体的性质,而且决定于物体所处的状态,如温度等。辐射光谱是指辐射能按波长的分配,Mλ 随波长λ变化的曲线称为辐射光谱曲线,如图1-1所示。

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图1-1 辐射光谱曲线(2001年4月1日上午10点测量的北京顺义地区冬小麦冠层辐射亮度)

7.吸收率、反射率和透过率


一般说来,投射至物体的辐射能一部分会被物体吸收转变为物体的内能或其他形式的能量,一部分会被反射回去,一部分会穿透物体射出去。如图1-2所示,投射至物体的辐射能为Q0,其中被吸收部分为QA,被反射的部分为QR,透射出去的部分为QT,各部分能量遵守能量守恒原理,即:

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物体的吸收率α 表征该物体吸收辐射能量的能力,等于被吸收的能量除以投射至物体的总能量:

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物体的反射率ρ 表征该物体反射辐射能量的能力,等于被反射出去的能量除以投射至物体的总能量:

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物体的透过率τ 表征物体透射辐射能量的能力,等于透射出去的能量除以投射至物体的总能量:

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根据能量守恒原理,有

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图1-2 吸收、反射、透射关系示意图

8.黑体和灰体


如果某一物体对任何波长的辐射都能全部吸收,即QA,λ=Q0,λ,Aλ不随波长而变,Aλ≡1,Rλ=0,Tλ=0,则称该物体为绝对黑体。如果只是对某一波长来说Aλ=1,则称之为对某波长是黑体。


绝对黑体在自然界中是不存在的,但在理论上有着重要的地位。实验室中可以人工制造出尽量接近于黑体的表面。


如果物体的吸收率Aλ=A不随波长而变,但A≤1,则称之为灰体。


1.1.2 热辐射的基本定律


空间所有的物体都通过辐射方式交换着能量,如果没有其他方式的能量交换,则一物体热状态的变化就决定于发射与吸收辐射能量的差值。当物体的辐射能量等于吸收的外来辐射能量,这时该物体处于热平衡状态,因而我们可以用一个函数温度T来描述它。热力学定律可以用于研究平衡辐射的吸收与发射的规律。


一般来说,物体的辐射能量收支并不相等,物体处于非辐射平衡状态。但是如果辐射热交换过程相当慢,以致物体中的内能的分布来得及变化均匀,并继续处于热平衡状态,那这时的辐射可视为具有准平衡性质。此时,物体的温度是在变化的,但每一给定的瞬时,物体的状态都可以视为平衡的,仍可用一定的温度来描述它。


地球大气中的辐射过程,一般认为在地面以上至60 km的大气仍可视为处于局地辐射平衡状态。地表与大气耦合面能量交换过程复杂,一般在几微米的表层内,处于非热平衡状态。


1.基尔霍夫定律


在一定的温度下,任何物体的辐射出射度Fλ,T与其吸收率Aλ,T的比值是一个普适函数E(λ,T)。E(λ,T)只是温度、波长的函数,与物体的性质无关。

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这就是基尔霍夫定律。基尔霍夫定律表明:任何物体的辐射出射度Fλ,T和其吸收率Aλ,T之比都等于同一温度下的黑体的辐射出射度E(λ,T)。


E(λ,T)与物体的性质无关,吸收率Aλ,T大的,其发射能力就强。黑体的吸收率Aλ,T=1,其发射能力最大。我们只要知道一物体的吸收光谱,其辐射光谱也就立刻可以确定。


通常我们把物体的辐射出射度与相同温度下黑体的辐射出射度的比值,称为物体的比辐射率,它表征物体的发射本领:

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可见ελ,T=Aλ,T,即物体的比辐射率等于物体的吸收率。


2.普朗克定律


绝对黑体的辐射光谱Eλ,T对于研究一切物体的辐射规律具有根本的意义。1900年普朗克引进量子概念,将辐射当作不连续的量子发射,成功地从理论上得出了与实验精确符合的绝对黑体辐射出射度随波长的分布函数:

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式中,Eλ,T的单位是W·m-2·μm-1;c是光速,c=2.99793×108m/s;h是普朗克常量,h = 6.626×10-34 J·s;k是玻耳兹曼常数,k = 1.3806×10-23J/K,c1=2πhc2=3.7418×10-16W·m2热红外遥感(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载


绝对黑体都服从朗伯定律,其分光辐射亮度为:

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在热红外遥感的计算中,我们常用波数取代波长来表征物体的辐射出射度:

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黑体光谱如图1-3和图1-4所示。

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图1-3 5 000 K、6 000 K、7 000 K时的黑体光谱

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图1-4 不同温度下的黑体光谱

在具体研究中,常需要知道某个传感器的宽通道黑体辐射函数,根据普朗克黑体辐射公式,我们用波数间隔Δv=20cm-1求和代替积分:

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式中,fi(νn)为传感器第i通道的通道响应函数,Bi(T)为该通道的宽通道黑体辐射函数。


3.斯蒂芬—玻耳兹曼定律


1879年斯蒂芬由实验发现,绝对黑体的积分辐射能力ET与其温度的4次方成正比,即

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1884年,玻耳兹曼由热力学理论得出了这个公式,其中σ称为斯蒂芬—玻耳兹曼常数,σ=5.6696×10-8W·m-2·K-4


4.维恩位移定律


1893年维恩从热力学理论导出黑体辐射光谱的极大值对应的波长:

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式中,b=2897.8μm·K,温度越高,λmax越小。对于6 000 K黑体,λmax=0.483μm(蓝色光);对于T=300K的黑体,λmax=9.66μm。


1.2 物体的热红外辐射特性


遥感的辐射源分为人工辐射和天然辐射两种。主动遥感方式接收的是人工辐射源发出的电磁辐射的回波,如微波遥感中的机载侧视雷达系统;被动遥感方式接收的是天然辐射源的电磁辐射,太阳和地球是遥感的主要信息源。地表和太阳的热红外辐射特性是热红外遥感的基础。


1.2.1 太阳热红外辐射特性


目标物反射的电磁波主要来自太阳,目标物自身发射的电磁辐射也与太阳有关。太阳表面的温度高达6 000 K左右,具有极其巨大的能量。太阳辐射在射出太阳蒙气以后,已有部分波长的辐射被太阳蒙气(主要是氢和氦)所吸收。地球与太阳相离约为1.5×1011 m,太阳辐射的速度以3×108 m/s计,则到达地表的时间约为500 s。地球所接收的太阳辐射只是它挡住太阳辐射行程上的那一部分而已。地球被大气所包围,太阳辐射欲到达地面,必然受到大气层的吸收和散射。到达地球表面的太阳辐射能只是太阳辐射能中的一小部分,约为17.3×1016W。地球是一个球体,同一时间内仅半个球面接收太阳辐射,而且球面上的各部分所获得的辐射能也不相等。太阳辐射能是地球上一切有用能量的源泉。


太阳温度T=6000K,根据普朗克黑体公式,可以计算得知,太阳辐射能量主要集中在λ=0.17~4μm的短波辐射区,即以可见光与近红外为主。太阳球表面所发射的辐射,经过太阳大气及地球大气后有很大的变化。由地面观测到的太阳辐射光谱看出,太阳辐射光谱是连续光谱,但上面有许多吸收暗线,称为夫琅和费线,共有26 000条之

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