地表温度热红外遥感反演的研究现状及其发展趋势

区域性或全球性的地表温度, 只有通过遥感手段才能获得, 在诸多应用中是一个非常重要的参数。地表温度反演是热红外遥感研究的热点和难点之一, 大气校正、温度与比辐射率的分离是必须考虑的两个重要方面。近年来有关的研究非常多, 主要反演方法可分为5 类: 单通道方法、分裂窗(双波段) 方法、多波段温度- 比辐射率分离方法、多角度温度反演方法和多角度与多通道相结合的方法。这些方法都各有利弊, 如何提高反演的精度和模型的适用性是地表温度热红外遥感的未来发展趋势, 理论和实验相结合的多种信息源的综合应用成为必然的要求。     

基于多旋翼无人机的热红外地表温度场反演系统设计

对当前城市热岛效应研究所采用的三类主要方法进行了分析,分别得出其优势和存在的不足,提出了一种基于微小型多旋翼无人机平台开发小尺度高分辨率地表温度场观测系统的创新思路,并通过对红外测温原理的研究,设计了热红外无人机地表温度场反演系统,开发了B/S架构的地表温度场反演软件,实现了红外图像实时传输、自动拼图、米级网格化地表温度场反演、实景地图叠加、历史数据回放和数据导出等功能。经多次飞行实践应用表明,该系统运行稳定、数据准确、投资少,机动灵活,使用方便,可弥补传统卫星遥感等观测手段的不足,为开展城市区域热环境精细化观测提供了一种新的技术平台与工具,也为气象无人机的应用开辟了一个新的方向。     

利用MODIS热红外数据进行广州市夏季热场分析

城市热环境及其热效应是当前城市气候与环境中最为重要的研究内容之一。地表温度（LST）是研究热环境的一个有效手段。相比在我国进行LST研究中广泛使用的AVHRR数据,MODIS数据具有更高的灵敏度和精确度，基于2004年夏季MODIS热红外数据进行广州市城市LST反演，并对LST进行密度分割处理制作城市热场分布图。通过对不同时间LST图像进行对比以及数据统计采分析广州市热环境的空间分布格局。发现广州市城市热岛效应问题极为严重。     

Landsat TM热红外遥感数据定量反演地下水富集带的温度信息--以甘肃河西地区石羊河流域为例

利用ＬａｎｄｓａｔＴＭ６热红外遥感数据定量反演了干旱地区的地表温度,研究结果表明,区典型地表覆盖类型的地表亮温比地表起初温度低０．４－１Ｋ,遥感反演的地面真实温度与当地３月下旬的实测温度误差在０．８Ｋ以下,这说明用ＬａｎｄｓａｔＴＭ６定量反演干旱区的地表温度是可行的。研究结果表明,地下水富集带地表温度具有异常现象,其地表温度比地表水体高５Ｋ左右,而比其它地表类型低７Ｋ以上,据此,可以利用热红外遥感     

复杂地表地表温度反演研究进展

地表温度是陆表过程研究的关键参数,卫星反演地表温度是获取区域及全球尺度辐射平衡、能量收支研究中地表温度参数的有效手段.目前,在平坦地表覆盖均一区域,基于热红外和微波遥感反演的地表温度已经被验证具有较好精度,尤其热红外遥感地表温度产品精度可达1 K以内.但是针对复杂地表的温度反演研究仍面临较大挑战.系统总结了复杂地形区地...     

基于TM6数据的成都市地表温度反演

本利用Landsat5的TM6热红外数据，利用实时的地表温度对不同温度演算算法进行了回归检验，根据统计的原理对各种方法做出评价，并优先了一种方法进行成都市地面温度场的分布分析。本也就同一大气条件下的地温和气温之间的关系作了分析，认为用卫星影像的DN值代替气温研究热岛效应是不合适的。     

一个从MODIS数据同时反演地表温度和发射率的神经网络算法

MODIS的三个热红外波段29、31、32建立了三个辐射传输方程,这三个方程包含了5个未知数(大气平均作用温度、地表温度和三个波段的发射率)。用JPL提供的大约160种地物的波谱数据对MODIS三个波段(29/31/32)发射率之间的关系和用MODTRAN4对大气透过率和大气水汽含量之间关系进行模拟分析。分析结果表明地球物理参数之间存在着大量的潜在信息。由于潜在的信息难以严格地用数学表达式来描述,因此神经网络是非常适合被用来解这种病态反演问题。利用辐射传输模型(RM)和神经网络(NN)反演分析表明神经网络能够被用来精确地同时从MODIS数据中反演地表温度和发射率。地表温度的平均反演误差在0.4°C以下;波段29/31/32发射率平均反演误差都在0.008以下。     

青藏高原地区被动微波遥感反演地表温度算法验证

近年来,青藏高原地区的水热平衡成为关注的焦点,而地表温度是陆表过程模型的重要输入参数之一。被动微波遥感在地表温度反演上已经取得了一些进展。本文重点用被动微波数据反演地表温度算法对青藏高原地区的数据做不同下垫面的地面验证和分析,包括Mao(2005)、Richard(2003)、Zhao(2011)3种算法。研究表明:Richard(2003)的单通道算法能够适应低矮植被地区,反演精度高;Zhao(2011)算法在裸土地区的反演精度更高;而Mao(2005)算法出现了低估的情况。研究发现3种算法的绝对误差随不同时间降雨的变化呈现相同的波动趋势,即反演精度受到降雨的影响,降雨量增大,温度反演误差变大;降雨之后,随着地表逐渐干燥,土壤水分逐渐减小,误差随之减小。     

新疆伽师地震热红外异常分析

在36°43°N、73°~85°E的范围内,以NOAA/AVHRR数据为基础,利用“分裂窗”方法反演地表温度,结合该区域内的构造特征对从2003年2月24日起到4月初的新疆伽师地震进行了差值分析、时序分析。分析了震前及震后的热红外辐射特征,为利用震前热红外异常来进行地震预报做出了一种新的尝试,有助于热红外数据在地震预报方面的应用。     

基于ETM数据的佳木斯市地热预测研究

热红外遥感技术是地热资源调查的有效途径之一。在佳木斯市地热调查研究中,利用ETM热红外波段数据和相应的气象资料,采用单窗算法,反演佳木斯地表温度,分析了地表温度的空间分布特征和热异常状况。研究结果表明,佳木斯市区北东东约30km处存在明显的地表温度异常区,且异常区分布与隐伏断裂构造的分布有较好的对应关系,此区域为寻找地热资源的有利区域。     

成像光谱仪遥感现状与展望

成像光谱仪是80年代发展起来的一种新型遥感器,它在接收地物目标影像的同时,也获得了各像元的光谱组成。因具有较高的光谱分辨率和空间分辨率,在精细的遥感定量分析方面具有很大的潜力,现已成为遥感技术与应用领域内的两个热点之一。简要分析了成像光谱仪数据的特点,主要评述了其数据应用方法的现状和未来发展的趋势。     

人工神经网络遥感分类方法研究现状及发展趋势探析

从人工神经网络技术本身出发,概括了其在遥感分类中的研究现状,分析了人工神经网络遥感分类方法与其它分类方法相比具有的优势,介绍了人工神经网络遥感分类的一些主要应用,并进一步对人工神经网络遥感分类方法的发展趋势进行了展望。     

遥感影像变化检测方法综述及展望

变化检测技术是遥感应用领域的一个重要研究方向。本文首先对常见的变化检测方法进行了概括性介绍与优缺点评述,并分析了当前变化检测方法中存在的普遍问题;并在此基础上,展望了一种基于影像分割的变化检测方法:在仅对其中一个时相影像进行分割的基础上,建立了两时相影像间的对应图斑单元与变化判别规则,实现图斑单元间的直接比较来提取变化信息。并分析了基于分割的变化检测方法与像素级变化检测方法相比具有的优势。     

计算机集成制造系统（CIMS）国际发展动态

ＣＩＭＳ（计算机集成制造系统）是世界上高技术开发项目之一．ＣＩＭＳ是涉及广泛技术领域的复杂系统，当前的研究课题覆盖了ＣＩＭ中方法学、技术和应用领域的部分内容．本文简要讨论ＣＩＭＳ的国际发展动态．     

热红外与多光谱遥感图像的神经网络回归融合方法研究

为验证神经网络方法用于遥感图像融合的有效性,归纳了利用神经网络对遥感数据进行回归来实现融合的3种途径,并提出了一种结合图像数据回归和多光谱遥感图像锐化技术来实现热红外图像的全色锐化新方法。这种热红外图像的全色锐化方法,利用了极限学习机（ELM）这种新型神经网络算法,快速高效地由训练样本得到遥感图像数据间的回归关系;同时,方法注重图像数据本身的物理含义,以提高热红外图像数据的真实质量为目标,是一种定量化的图像融合方法。经这种方法融合得到的热红外数据也能很好地用于定量遥感的物理模型,为遥感的实际应用提供方便。该方法的有效性通过对ETM+图像进行实验得到了证明,而直接对热红外图像数据和全色图像数据进行回归的融合模式,在实验中则无法得到满意的结果。     

基于热红外遥感的城市热场形成机制及特征分析--以成都市为例

利用LANDSAT5的TM6热红外数据和实时的地表温度，优选了一种方法进行成都市地面温度场反演，根据反演结果对成都市地表温度场分布特征进行了分析，同时定量分析了植被覆盖和水域廊道对地表温度场分布的影响，定量分析的结果对城市区域布局和规划有积极意义。     

月球表面微波主被动遥感的建模模拟与反演

探测月球和其它外星球是我国空间遥感与深空探测的又一轮新课题。研究地球遥感中星载被动遥感辐射计、主动遥感高分辨率合成孔径雷达等如何应用于月球和其它外星球的探测是一项十分有意义的工作。了解月球表层的月壤与月岩的物质状态及其分布,对于月球资源的科学认识、以及未来月球探测、登月与月球开发,以及其它外星球探测均具有十分重要的意义。先讨论微波被动遥感月球表面辐射的模拟和由微波辐射反演月壤厚度。由月球表面数字高程和月壤厚度实测点数据建立月球表面高度与月壤厚度的一种对应关系,构造整个月球表面月壤厚度的试验性分布。根据克莱门汀的紫外可见光光学数据,计算整个月球表面月壤中FeO+TiO2含量分布,给出整个月球表面月壤介电常数分布。由月球表层温度的观测结果以及月壤的导热特性,给出月尘层与月壤层温度随纬度分布的经验公式。在这些条件基础上,建立月尘、月壤、月岩3层微波热辐射模型。由起伏逸散定理,模拟计算月壤低耗散介质层多通道辐射亮度温度。以此辐射亮度温度模拟加随机噪声为理论观测值,按3层模型提出月壤层厚度反演方法。由于高频通道穿透深度小,由高频通道的辐射亮度温度按照两层尘-月壤微波热辐射模型反演月尘层与月壤层的物理温度。并以此为已知参数,由穿透深度较大的低频通道的辐射亮度温度反演月壤层厚度,对于反演的相对误差也进行了讨论。在研究微波主动遥感方面,提出低空飞行全极化L波段雷达窄脉冲探测月壤层厚与层结构的建议。此时采用一层具有上下随机粗糙界面的有耗 介质层月壤层模型,在下垫月岩粗糙界面上有一层随机分布的碎石散射体。推导了包含面散射、体散射,以及面体相互作用7种散射机制的全极化脉冲波Mueller矩阵解。以月壤特征参数(月壤层厚、FeO+TiO2金属含量、介电常数,界面粗糙度、碎石分布等)为函数,用时域Mueller矩阵解数值模拟来验证方法可行性。L波段窄脉冲极化回波波形能用于反演或估算月壤厚度与分层结构。     

基于被动微波的地表温度反演研究综述

热红外遥感反演地表温度已取得丰硕的成果,某些反演算法精度可达到1 K以内。然而在非晴空条件下,热红外遥感的应用受到很大限制,甚至无能为力。而被动微波遥感受大气干扰小,可穿透云层获取地表辐射信息,具有全天候、多极化及高时间分辨率等特点,在地表温度反演中具有独特的优越性。被动微波反演地表温度已经成为被动微波遥感技术应用研究的主要问题之一。系统阐述了微波热辐射机理、地表温度反演模型、反演算法及应用现状,分析了目前被动微波地表温度反演研究中存在的主要问题与技术难点,为后续相关研究提供参考。