紅外遙感

探測波段一般在0.76——1000微米之間。是應用紅外遙感器（如紅外攝影機、紅外掃描儀）探測遠距離外的植被等地物所反射或輻射紅外特性差異的信息，以確定地面物體性質、狀態和變化規律的遙感技術。

電磁波譜中，通常把波長範圍為0. 76～1000微米這一波譜區間稱為紅外波譜區。其中，又分為近紅外（0.76～3.0微米）、中紅外（3.0～6.0微米）和遠紅外（6.0～15.0微米）和超遠紅外（15.0～1000微米）。也可把近紅外和中紅外統稱反射紅外；把遠紅外稱為熱紅外（8～14微米）或發射紅外。雖然紅外波譜區很寬，但由於大氣的吸收，實際上僅有幾個紅外“窗口”可利用。常用的紅外波段有近、中紅外的0.3～1.3微米、1.5～1.8微米、2.0～2.6微米、3.0～3.6微米、4.2～5.0微米和遠紅外的7.0～15.0微米。近紅外波段主要用於光學攝影，如紅外或彩色紅外攝影，只能在白天工作；也用於多波段攝影或多波段掃描。遠紅外（熱紅外）由於是地物自身輻射的，主要用於夜間紅外掃描成像。紅外遙感在軍事偵察，探測火山、地熱、地下水、土壤温度，查明地質構造和污染監測方面應用很廣，但不能在雲、雨、霧天工作。

地球科學正朝着更精確定量化的方向發展，地表能量交換是地球系統中水、熱、碳各種循環和過程的主導因子，其中陸面温度又是地表能量交換的核心信息，而信息的獲取是個高難度課題，精確定量反演陸面温度的成果將推動旱災預報和作物缺水研究、農作物產量估算、數字天氣預報、全球變化和全球碳平衡等領域研究的進展。人們要以遙感手段定量表達地球表面時空多變要素，特別是陸面温度的區域分佈規律，首先遇到的問題是如何將遙感信息轉化為地球科學迫切需要的應用信息。

遙感的發展史就是不斷地克服和改善遙感的侷限性的歷史，熱紅外遙感的發展也不例外。在克服遙感的侷限性的道路上不乏成功之例：熱紅外波段的“劈窗技術”是在光譜信息上開拓的有效方法。熱紅外輻射的大氣輻射傳輸是非常複雜的課題，大氣參數的時空變化給陸面温度的反演帶來了侷限性，劈窗技術利用兩個熱紅外波段的輻射信號的差值與大氣參數之間的信息相關性，使得用熱紅外波段遙感信息本身就可以進行大氣輻射初步糾正。熱紅外輻射的“膚面特徵”也是一種侷限性，它的信息只侷限於地物表面，然而，熱慣量方法是利用兩個時相的熱紅外輻射温度差值，提取了地表面以下的土壤水分信息，使得遙感信息的應用向地表以下的深度開拓。多角度遙感也是開拓遙感信息，使其獲取地物三維信息的好例子。熱紅外遙感基礎研究的實質內涵仍然是以遙感信息為基礎開拓和挖掘地學信息的過程。在地物光譜維上已開拓出多光譜遙感的研究領域，在時間維上也開拓出多時相遙感的研究範疇，而近年來發展起來的多角度遙感顯然是在方向維上開拓的結果。

軍事方面應用

伊拉克戰爭的經驗證明，從空中晝夜獲取戰場的情報信息，對獲取戰場的主動權及至最後奪取戰爭的勝利極為重要。採用機載成像技術直接從空中獲取地面信息，對地面目標進行偵察監視方法的應用已有幾十年時間。美國軍方一直強烈地依賴於這一手段獲取情報，其U-2、P-3和“食肉者”偵察機就是這種應用的典型實例。U-2飛機上裝有高分辨率的攝像系統，可獲得地面目標的高分辨率清晰圖像，其偵察範圍沿飛行航線縱深可達數十公里的大面積地區，為指揮機關和作戰部隊提供了極為直觀的準確情報。美、英、法國軍隊一直非常重視發展這種先進的戰術機載成像偵察監視系統，從越南戰爭到波斯灣戰爭，僅美國海軍就有500多架抓偵察機，迄今為止仍有100多架鬼怪式偵察機在世界各地服役。特別是在最近幾年美軍發動的幾場戰爭中，如科索沃、阿富汗和伊拉克戰爭，美軍的機載戰術偵察技術發揮得淋漓盡致，在奪取戰爭的主動權方面起到了至關重要的作用。 ^[1] 

海洋方面應用

熱紅外輻射計和微波輻射計觀測得到的全球海表面温度可應用與下列研究領域：

1.氣候學。海洋的面積佔地球70%,地球的氣候在很大程度上受海洋決定，海水的熱容量是大氣熱容量的1000倍，海水温度的微小變化都會對大氣温度、大氣環流、天氣形勢和氣候帶來非常大的影響；海表面温度的任何微小變化都可能標誌着海洋內部熱能儲蓄的重大變化。因此，地球氣候不但與大氣有關，還與海洋與大氣之間複雜的相互作用密切相關。海氣相互作用的基礎是海表温度，海氣之間的能量交換正是通過海氣界面進行的。通過熱紅外可以遙感海表温度，彌補傳統資料的不足和缺陷。

2.全球海表面温度變化。CO2的增加引起全球變暖，隨之而來的海表面温度增加和海平面增高已引起人們的普遍關注。然而，全球海表面温度和海平面增高的佐證，需要長期、大面積和具有較高精度的海表面温度的測量及統計。這離不開海洋遙感。

3.海表面温度異常。海表温度異常描述在某一特定區域某一特定時間內海表面温度的觀測值與長期海表面温度平均值的偏差。由於海域的浩瀚，常規航測方法很難快速獲得海表面温度及其變化，正是衞星遙感才使得海表面温度異常及其變化的監測和預報成為可能。

4.天氣預報。海表面温度顯著地影響到海水蒸發率，後者對當地地區的天氣系統的發展有很大影響，尤其對熱帶氣旋早期發展的位置和運動路徑有重要影響。作為大氣運動的下墊面，海表面的温度大小與變化在天氣預報中有重要意義，甚至有文獻指出，海表面温度達到或超過28C是颱風產生的一個重要條件。

5.大洋渦旋。中尺度渦是大洋環流在其蛇形的過程中由於相鄰水體的流速不同而形成的百米級至幾十千米的中尺度現象。中尺度引起大洋環流與周圍海域的水體進行能量、物質、熱量交換，對其周邊海域及其陸地的天氣和漁業生產等產生影響。由於中尺度渦脱離於母體----大洋環流，它具有母體的一些水文特徵的佐證，需要長期、大面積和具有較高精度的海表面温度的測量及統計。這離不開海洋遙感。

6.上升流。上升流是海洋底層水向表層湧升的現象。底層海水比表層海水温度低，且含有豐富的營養物質，由於下層海水無太陽光線到達，無法進行光合作用，不適於植物生長；但其上升到海表面時，在陽光的照耀下大量浮游植物會迅速生長繁殖，使該海域成為魚羣覓食、生長繁殖的好場所，因此成為有商業價值的漁場。由於上升流海域與周圍海域的海水温度有明顯的差異，所以使用紅外遙感可判斷出上升流區的位置和範圍。

用於紅外遙感的傳感器

①黑白紅外攝影、彩色紅外攝影；②紅外掃描儀；③紅外輻射計。因為紅外遙感在電磁波譜紅外譜段進行，主要感受地面物體反射或自身輻射的紅外線，有時可不受黑夜限制。又由於紅外線波長較長，大氣中穿透力強，紅外攝影時不受煙霧影響，透過很厚的大氣層仍能拍攝到地面清晰的像片。