热红外遥感技术：原理、应用与挑战

"本资料主要探讨热红外遥感的原理及其在实践中的应用，由南京大学国际地球系统科学研究所的王凤敏于2005年01月21日分享。内容涵盖热红外遥感的基本概念、工作机理、技术发展、大气校正方法、温度与发射率的反演、应用实例以及面临的挑战和讨论话题。" 热红外遥感是一种利用地球表面物体自然发射的热红外辐射来探测地表温度和发射率的技术。它不受日照条件限制，具备全天时观测能力。然而，这种遥感技术也存在一些复杂性，比如地物的热响应涉及到热储存和释放，受到微气象、土壤和植被等因素的影响，空间分辨率较低导致混合像元问题，以及定标和大气校正的困难。 热红外遥感的机理主要包括以下几个方面： 1. 热红外大气窗口是指大气对特定波长范围内的热红外辐射透明度较高，使得遥感器可以接收到这些波长的地表辐射。 2. 热红外波段的选择对于遥感成像至关重要，因为不同物质在特定波段的吸收和发射特性不同，这有助于区分不同的地物类型。 3. 地球表面的温度分布不均，海洋和陆地的热辐射峰值不同，海洋表面温度相对稳定，而陆地则因物质非均质性表现出较大的空间温度差异。 在热红外遥感应用中，大气校正是一个关键步骤，因为它会干扰从遥感器接收的真实地表辐射信号。通过校正，可以去除大气吸收和散射的影响，得到更准确的地表温度数据。此外，温度与发射率的反演是另一项关键技术，它涉及到将遥感数据转换为实际的地表温度和发射率信息。 热红外遥感广泛应用于多个领域，如农业中监测作物生长和产量，水文研究中的蒸发和水分循环，气候变化分析，地质矿产勘查等。尽管面临诸多挑战，如复杂地形和云层的处理，但热红外遥感因其独特的价值和广泛应用前景，仍然是遥感科学和技术发展的重要方向。