Cau1: Giải thích lý do tại sao lựa chọn thời gian trong ngày là rất quan trọng trong việc mua lại quy hoạch của nhiệt hình ảnh.

Cau2:Bạn mong chờ mùa giải năm nay là quan trọng trong việc đạt được hình ảnh nhiệt của, ví dụ, một vùng ở Pennsylvania? Giải thích

Cau3:Trong công việc mới của bạn như là một nhà phân tích cho một tổ chức nghiên cứu về vấn đề môi trường ở các khu vực ven biển, nó là cần thiết để bạn có thể chuẩn bị một kế hoạch để có được hình ảnh nhiệt của một đầm lầy thủy triều. Liệt kê các yếu tố quan trọng bạn phải xem xét khi bạn lên kế hoạch nhiệm vụ.

Câu 4: Nhiều sinh viên bắt đầu ngạc nhiên khi thấy rằng nhiệt địa nhiệt và nhân tạo nhiệt có ý nghĩa rất khiêm tốn trong cân bằng năng lượng của trái đất và trong việc xác định thông tin trình bày trên hình ảnh nhiệt. Giải thích,

sau đó, nó là gì mà nhiệt hình ảnh nào miêu tả,

và lý do tại sao hình ảnh nhiệt là rất hữu ích trong rất nhiều lĩnh vực.

GIẢI

1. MÔ TẢ CHI TIẾT thermal imagery Thuật ngữ infrared (hồng ngoại) nghĩa là “below the red,” chỉ thị rằng tần số của bức xạ thấp

hơn tần số vùng đỏ của ánh sáng nhìn thấy. Tuy nhiên, phổ hồng ngoại là "vượt quá đỏ," có bước sóng dài hơn những bức xạ đỏ. Phổ hồng ngoại được tìm ra vào năm 1800 bởi Sir William Herschel (1738–1822), một nhà

thiên văn học người Anh. Ông tìm hiểu mối liên hệ giữa các nguồn nhiệt và bức xạ nhìn thấy. Năm 1847, hai nhà khoa học Frenchmen, A. H. L. Fizeau (1819–1896) và J. B. L. Foucault

(1819–1868) đã chứng tỏ bức xạ hồng ngoại có tính chất quang tương tự như ánh sáng nhìn thấy như phản xạ, khúc xạ, giao thoa.

Vùng hồng ngoại của phổ từ ánh sáng nhìn thấy mở rộng về phía bước sóng 1mm

Các bước sóng ngắn hơn của phổ hồng ngoại (gần vùng ánh sáng nhìn thấy) có tính chất tương tự như ánh sáng nhìn thấy. Vùng này còn gọi là hồng ngoại gần hay hồng ngoại phản xạ trong dải từ 0.7 µm đến 3.0 µm.

Các loại phim, bộ lọc, thấu kính và máy ảnh hoạt động với ánh sáng nhìn thấy thì cũng có thể dùng chụp ảnh hồng ngoại gần với một số thay đổi nhỏ.

Viễn thám hồng ngoại liên quan chủ yếu đến việc sử dụng dải bước sóng từ 7 đến18 µm, còn gọi là hồng ngoại phát (emissive infrared) hay hồng ngoại nhiệt (thermal infrared) trong quan sát viễn thám. Viễn thám nhiệt cũng có thể xem xét viễn thám thụ động với các bức xạ vi ba bước sóng ngắn bởi có một số tương đồng.

Viễn thám trong vùng hồng ngoại giữa và xa dựa trên các thiết bị chụp ảnh khác xa với máy ảnh và film dùng với ánh sáng nhìn thấy.

Tương tác của hồng ngoại giữa và xa với khí quyển cũng khác nhiều so với các bước sóng ngắn hơn.

Các vùng hồng ngoại xa không tán xạ nhưng lại bị hập thụ bởi gas khí quyển và không sử dụng trong một số cửa sổ khí quyển nhất định.

Các loại thông tin thu thập được từ cảm nhận bức xạ hồng ngoại xa cũng khác biệt nhiều so với từ hồng ngoại gần hay ánh sáng nhìn thấy.

2. Giải thích lý do tại sao hình ảnh nhiệt là rất hữu ích trong rất nhiều lĩnh vực.

Biến thiên của năng lượng được phát ra trong vùng hồng ngoại xa cung cấp thông tin liên quan đến nhiệt độ bề mặt và tính chất nhiệt của đất, đá, thực vật, các cấu trúc nhân tạo.

Giao thoa nhiệt dẫn đến các giao thoa về xác định chất liệu bề mặt.

trong vùng hồng ngoại có thể nhìn thấy và gần. Những biến đổi trong năng lượng phát ra trong vùng hồng ngoại xa cung cấp thông tin liên quan đến nhiệt độ bề mặt và nhiệt tính chất của đất, đá, rau etation, và các cấu trúc nhân tạo. Suy luận dựa trên tính chất nhiệt dẫn đến suy ra những khác về danh tính của vật liệu bề mặt.

Hình ảnh nhiệt là một tài sản có giá trị cho cảm biến từ xa vì nó truyền tải thông tin không dễ dàng có nguồn gốc từ các hình thức khác của hình ảnh. Các hành vi nhiệt của loại đất khác nhau,đá và vật liệu xây dựng có thể cho phép nguồn gốc của thông tin không hiện diện trong hình ảnh khác. Các tính chất nhiệt của phản nước với những cảnh quan của nhiều loại vật liệu khác, để các hình ảnh nhiệt có thể rất nhạy cảm với sự có mặt của độ ẩm trong môi trường. Và sự hiện diện của độ ẩm là chính nó thường là một đầu mối để những khác biệt giữa các lớp khác nhau của đất và đá.

Câu 5 Bạn có thể hiểu lý do tại sao hình ảnh hồng ngoại nhiệt được xem là rất hữu ích cho quá nhiều nhà khoa học mặc dù nó không thường cung cấp các phép đo nhiệt độ thực tế?

Bạn có thể xác định tình huống mà trong đó nó có thể là quan trọng để có thể xác định nhiệt độ thực tế từ hình ảnh? (cháy rừng)

Giai

năng lượng nội tại của một chất phát sinh từ sự chuyển động của các nguyên tử thành phần của nó

là nhiệt độ động hoặc năng lượng nhiệt trung bình của các phân tử trong một chất.

Nhiệt động học, đôi khi được gọi là nhiệt độ thực, được đo bằng cách sử dụng

thang nhiệt độ bình thường, đáng chú ý nhất của Fahrenheit, C (C), và Kelvin

(tuyệt đối) Cân. Radiant (hoặc rõ ràng) temperaturemeasures năng lượng phát ra của một

Vật. Photon từ năng lượng bức xạ được phát hiện bởi các máy quét nhiệt.

Nhiệt capacityis tỷ lệ của sự thay đổi năng lượng nhiệt trên mỗi đơn vị khối lượng tương ứng với sự thay đổi nhiệt độ (ở áp suất không đổi). Ví dụ, chúng ta có thể đo lường

nhiệt dung của nước tinh khiết để có 1 calo (cal) mỗi gram (g), có nghĩa là 1 cal là cần thiết

cho mỗi gram để làm tăng nhiệt độ của nó bằng 1 ° C. Nhiệt dung riêng của một chất là tỷ lệ

công suất nhiệt của mình cho rằng một chất tham khảo. Bởi vì các chất tham khảo thường là nước tinh khiết, nhiệt cụ thể thường là số lượng tương đương với công suất nhiệt của nó. Bởi vì một

calorie được định nghĩa là lượng nhiệt cần thiết để tăng thêm 1 ° C nhiệt độ của 1 g

nước tinh khiết, sử dụng nước như là tài liệu tham khảo có nghĩa là công suất nhiệt và nhiệt dung riêng sẽ

tương đương với số lượng. Trong bối cảnh này, nhiệt cụ thể có thể được định nghĩa là lượng nhiệt

(đo bằng calo) cần thiết để tăng nhiệt độ của 1 g của một chất 1 ° C.

Nhiệt conductivityis thước đo tỷ lệ mà tại đó một chất chuyển nhiệt.

Độ dẫn điện được đo như calo mỗi centimet mỗi giây mỗi độ C, vì vậy nó

biện pháp calo cần thiết để chuyển đổi nhiệt độ trên các khoảng xác định của

độ dài và thời gian.

Một số các biến thể được tích hợp vào một biện pháp duy nhất, gọi là quán tính nhiệt (P), được định nghĩa là

P = ρ KC (Eq. 9.3)

Trong đó K là hệ số truyền nhiệt (cal · cm

-1Trong bối cảnh viễn thám, quán tính nhiệt chỉ ra khả năng của một bề mặt để

giữ nhiệt trong ngày và reradiate nó vào ban đêm, do đó hiệu bản chất của

tính chất nhiệt đa dạng về địa hình địa phương. Các quán tính nhiệt của bề mặt cụ thể

(có lẽ ở độ sâu vài cm) sẽ được xác định bằng các đặc tính vật lý của họ, bao gồm cả khoáng vật, kích thước hạt, nhỏ gọn và lithification khoáng sản

các loại ngũ cốc, và sự hiện diện và chiều sâu của bề mặt vật liệu bở rời, như cát, bụi,

và trầm tích lỏng khác. Vì vậy việc thực hiện của viễn thám trong bối cảnh

quán tính nhiệt quan sát cảnh quan trong chu kỳ hàng ngày của hệ thống sưởi và làm mát-mặc dù

một bức ảnh nhiệt duy nhất chỉ cung cấp một ảnh chụp cô lập của nhiệt độ tương đối, một

pairof snapshots nhiệt timed cẩn thận cho phép quan sát những thay đổi nhiệt độ

giữa các phần nóng nhất và lạnh nhất trong ngày, và do đó cung cấp một cơ hội

để quan sát sự khác biệt trong các tính chất nhiệt của vật liệu ở bề mặt Trái Đất.

Nhiệt độ của vật liệu có quán tính nhiệt thấp thay đổi đáng kể trong

hàng ngày sưởi ấm và làm mát chu kỳ, trong khi nhiệt độ của vật liệu với inertias nhiệt cao sẽ đáp ứng chậm hơn. Quán tính nhiệt đặc trưng cho khả năng của vật liệu để tiến hành và lưu trữ nhiệt và do đó khả năng giữ nhiệt trong ngày, sau đó reradiate

nó vào ban đêm. Đối với cảm biến từ xa, quán tính nhiệt đại diện cho một hỗn hợp phức tạp của các yếu tố

chẳng hạn như kích thước hạt, độ che phủ đất, độ ẩm, nền tảng, và các tính năng địa hình có liên quan. Họ hàng

quán tính nhiệt đôi khi có thể xấp xỉ bằng cách đánh giá biên độ của ban ngày

268 ii. IMAGE mua lại

đường cong nhiệt độ (tức là, sự khác biệt giữa hàng ngày tối đa và tối thiểu bề mặt

nhiệt độ). Sự khác biệt trong đánh giá quán tính nhiệt của các tài liệu tại của Trái Đất

bề mặt, trong bối cảnh của các đặc điểm khác, có thể giúp đỡ để mô tả các bề mặt

vật liệu và tài sản của họ.

9.7. hình học của hình ảnh nhiệt

Caau6:Fagerlund et al. (1982) báo cáo rằng người ta có thể đánh giá từ hình ảnh nhiệt cho dù các bể chứa xăng dầu là trống rỗng, đầy đủ, hoặc một phần đầy đủ. Kiểm tra hình 9.9 và 9.10 cho thấy những ví dụ của mỗi. Làm thế nào bạn có thể xác nhận từ những bằng chứng về hình ảnh bản thân rằng xe tăng toàn là xe tăng ấm (sáng) và trống rỗng mát (bóng tối)? 7. Kiểm tra

Giải:

9.8. the thermal image and its interpretation

Các hình ảnh được tạo ra bởi một máy quét nhiệt là một dải Miêu tả bộ phim đen trắng tương phản nhiệt trong các cảnh quan như các biến thể trong tông màu xám (ví dụ, Hình 9.9 và 9.10). Thông thường, sáng hơn tông màu (trắng và xám nhạt) đại diện cho các tính năng ấm hơn; tông màu tối (màu xám đen và người da đen) đại diện cho các tính năng làm mát. Trong một số ứng dụng hình ảnh màu đen-andwhite có thể phải chịu mức cắt lát hoặc cải tiến khác mà gán distinc.

Hình ảnh nhiệt của một tàu chở dầu và kho xăng dầu cơ sở gần sông Delaware, 19 tháng 12 năm 1979. Hình ảnh này, mua lúc 11:43 pm, cho thấy xả ấm nước vào sông Delaware và các mẫu nhiệt liên quan

đến hoạt động của một cơ sở hóa dầu lớn. Hình ảnh nhiệt từ Daedulus Enterprises, Inc., Ann Arbor, Michigan

Hình ảnh nhiệt này cho thấy một phần khác của cùng một cơ sở chụp ảnh trong Hình 9.9. Hình ảnh nhiệt từ Daedulus Enterprises, Inc., Ann Arbor, Michigan.

chính kịp thời để màu sắc tông màu xám cụ thể như một trợ giúp để dẫn giải thích. Thường thì nó là dễ dàng hơn

cho mắt để tách các sắc thái tinh tế của màu sắc hơn so với các biến thể màu xám trên bản gốc

hình ảnh. Cải tiến như chỉ đơn giản là thao tác của bức ảnh hồng ngoại cơ bản; họ làm

không đại diện cho sự khác biệt trong phương tiện của việc mua lại hoặc về chất lượng của các thông tin cơ bản

có sẵn để giải thích.

Đối với bất kỳ hình ảnh hồng ngoại nhiệt, các thông dịch viên luôn luôn phải xác định (1) liệu

hình ảnh trước mắt là tích cực hay tiêu cực và một hình ảnh (2) thời gian của ngày hôm đó hình ảnh

đã được mua lại. Đôi khi nó có thể không được có thể để xác định thời gian chính xác của ngày từ

thông tin trong hình ảnh bản thân; hiểu sai có thể làm thay đổi ý nghĩa của tông màu xám

trên hình ảnh và làm cho việc giải thích kết quả vô ích.

Như quan điểm cảm biến đối tượng gần rìa của hình ảnh, khoảng cách từ cảm biến

để tăng mặt đất. Mối quan hệ này có nghĩa rằng các IFOV lớn gần các cạnh

của hình ảnh hơn là ở gần đường bay.

Máy quét nhiệt nói chung là chưa được hiệu chỉnh, để họ thấy radiances tương đối khá

so đo tuyệt đối của radiances. Tuy nhiên, một số máy quét nhiệt làm bao gồm

nguồn tài liệu tham khảo được xem bởi các hệ thống quét ở đầu và cuối

mỗi lần scan. Các nguồn tài liệu tham khảo có thể được đặt ở nhiệt độ cụ thể có liên quan đến

những người dự kiến sẽ được bắt gặp trong cảnh. Vì vậy, mỗi dòng quét bao gồm giá trị của

nhiệt độ được biết rằng cho phép các nhà phân tích ước tính nhiệt độ của các đối tượng trong

bức hình.

Ngoài ra, các lỗi gây ra bởi khí quyển và do bản thân hệ thống ngăn chặn chính xác

giải thích các hình ảnh nhiệt. Lỗi hệ thống điển hình có thể bao gồm tiếng ồn ghi âm,

biến ở nhiệt độ tham chiếu, và các lỗi máy dò. Chỉnh đầy đủ cho khí quyển

điều kiện đòi hỏi thông tin thường không có sẵn một cách chi tiết, vì vậy thường nó là cần thiết để

sử dụng gần đúng, hoặc mẫu dựa trên giá trị mua vào một vài giờ và địa điểm được lựa chọn,

sau đó ngoại suy để ước tính giá trị ở nơi khác. Ngoài ra, con đường traveledby khí quyển

bức xạ đạt các cảm biến khác nhau với góc quan sát, trong đó thay đổi như

Hình 9.10. Hình ảnh nhiệt này cho thấy một phần khác của cùng một cơ sở chụp ảnh trong Hình 9.9. Hình ảnh nhiệt từ Daedulus Enterprises, Inc., Ann Arbor, Michigan.

9. hình ảnh nhiệt 271

cụ quét bề mặt mặt đất. Những biến đổi trong góc dẫn đến sai sót trong quan sát

giá trị trong các hình ảnh.

Ngay cả khi các biện pháp chính xác của radiances có sẵn, rất khó để lấy được dữ liệu

cho nhiệt độ động học từ thông tin nhiệt độ rõ ràng trong hình ảnh.

Nguồn gốc của nhiệt động học đòi hỏi kiến thức của emissivities của vật liệu.

Trong một số trường hợp, kiến thức như vậy có thể có sẵn, như các cuộc điều tra có thể được tập trung vào một

khu vực được biết rằng phải liên tục chụp ảnh để theo dõi những thay đổi theo thời gian (ví dụ, như điều kiện độ ẩm thay đổi). Nhưng nhiều cuộc khảo sát khác kiểm tra các khu vực chưa được nghiên cứu trước đây

chi tiết, và thông tin về vật liệu bề mặt và emissivities của họ có thể không

được biết đến.

Emissivityis một thước đo về hiệu quả của một đối tượng trong dịch nhiệt độ

thành bức xạ phát ra (và trong chuyển đổi bức xạ hấp thụ vào một sự thay đổi trong quan trắc

nhiệt độ). Bởi vì đối tượng khác nhau đối với phát xạ với, quan sát thấy sự khác biệt trong

năng lượng hồng ngoại phát ra sẽ không dịch trực tiếp vào sự khác biệt về nhiệt độ tương ứng. Kết quả là, nó là cần thiết để áp dụng kiến thức của nhiệt độ bề mặt hoặc các biến thể phát xạ để nghiên cứu kỹ mô hình nhiệt độ bề mặt từ hình ảnh nhiệt.

Bởi vì kiến thức về những đặc điểm này giả định một kiến thức rất chi tiết của

cảnh quan, giải thích như vậy nên được coi là thích hợp cho kiểm tra của một phân phối được biết đã có trong một số chi tiết hơn là cho trinh sát

một mô hình không rõ (ví dụ, một người có thể đã biết các mẫu đất và cây trồng tại một

Trạm thí nghiệm nông nghiệp nhưng có thể muốn sử dụng hình ảnh để theo dõi nhiệt độ

mẫu). Giá trị thường ước tính cho phát xạ được sử dụng, hoặc các giá trị giả định được áp dụng

đến các khu vực không rõ phát xạ.

Ngoài ra, cần phải nhận thức rằng các cảm biến ghi lại radiances của các bề mặt của

đối tượng. Bởi vì radiances có thể được xác định tại các bề mặt của một đối tượng bằng một lớp có lẽ

mỏng như 50 mm, một bộ cảm biến có thể ghi lại các điều kiện mà không phải là đặc trưng của các khối lớp dưới bề mặt, mà có lẽ là đối tượng của nghiên cứu. Ví dụ, sự bay hơi từ một

cơ thể nước hoặc một bề mặt đất ẩm có thể làm mát các lớp mỏng ẩm tại điểm tiếp xúc

với không khí. Bởi vì các cảm biến sẽ dò tìm bức xạ phát ra ở lớp bề mặt này,

nhiệt độ quan sát được có thể khác nhau đáng kể so với các khối lượng còn lại của đất

hoặc cơ thể nước. Leckie (1982) ước tính rằng lỗi và hiệu chỉnh sai sót cụ khác

nói chung là khá nhỏ, mặc dù họ có thể quan trọng trong một số trường hợp. Sai sót trong

ước tính phát xạ và trong nỗ lực để sửa chữa cho các hiệu ứng khí quyển có thể sẽ là những

hầu hết các nguồn quan trọng của sai số trong nghiên cứu định lượng của hình ảnh nhiệt.

Trong nhiều trường hợp, một bức ảnh nhiệt phải được giải thích để mang lại chất lượng hơn

hơn thông tin định lượng. Mặc dù một số ứng dụng yêu cầu giải thích về

thông tin định lượng, có nhiều người khác mà giải thích định tính

hoàn toàn thỏa đáng. Một thông dịch viên người cũng được thông báo về các cảnh quan đại diện hình ảnh, hệ thống hình ảnh, hành vi nhiệt của vật liệu khác nhau, và

thời gian của chuyến bay được chuẩn bị để lấy được thông tin đáng kể từ một hình ảnh,

mặc dù nó có thể không được có thể lấy được nhiệt độ chính xác từ các hình ảnh.

Các nhiệt landscapeis một hỗn hợp của các yếu tố quen thuộc của bề mặt vật liệu,

địa hình, thảm thực vật, và độ ẩm. Đá khác nhau, loại đất, và vật liệu bề mặt khác phản ứng khác nhau để sưởi ấm mặt trời. Vì vậy, trong một số trường hợp sự khác biệt về tính chất nhiệt liệt kê trong bảng 9.1 có thể được quan sát thấy trong hình ảnh nhiệt. Tuy nhiên, các

hành vi nhiệt của vật liệu bề mặt cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác. Ví dụ như,

sườn phải đối mặt với ánh nắng mặt trời sẽ có xu hướng nhận được bức xạ mặt trời hơn dốc là

bóng bởi địa hình. Sự khác biệt như vậy được, tất nhiên, kết hợp với những phát sinh từ vật liệu bề mặt khác nhau. Ngoài ra, sự hiện diện và tính chất của thực vật làm thay đổi

hành vi nhiệt của cảnh quan. Thảm thực vật có xu hướng nóng khá nhanh nhưng cũng có thể

khu vực có bóng râm, tạo mẫu của ấm áp và mát mẻ.

Nước có xu hướng giữ nhiệt, để làm mát chậm vào ban đêm, và để làm ấm dần trong suốt

ban ngày. Ngược lại, nhiều loại đất và đá (nếu khô) có xu hướng để giải phóng nhiệt nhanh vào ban đêm

và hấp thụ nhiệt nhanh chóng trong thời gian ban ngày. Ngay cả một lượng nhỏ hoặc khiêm tốn của độ ẩm rất có thể làm thay đổi các tính chất nhiệt của đất đá. Vì vậy, cảm biến nhiệt

có thể rất hiệu quả trong việc theo dõi sự hiện diện và di chuyển của độ ẩm trong môi trường. Trong bất kỳ hình ảnh nào, những ảnh hưởng của bề mặt vật liệu, địa hình, thảm thực vật,

và độ ẩm có thể kết hợp để gây ra các mẫu hình ảnh rất phức tạp. Tuy nhiên, thường nó là

có thể cô lập các hiệu ứng của một số các biến này và do đó để lấy được hữu ích

thông tin liên quan, ví dụ, chuyển động của độ ẩm hoặc các mô hình khác nhau của

vật liệu bề mặt.

Thời điểm mua lại hình ảnh nhiệt là rất quan trọng. Thời gian tối ưu

khác nhau tùy theo mục đích và đối tượng của nghiên cứu này, do đó, nó không phải là có thể xác định

quy tắc phổ áp dụng. Bởi vì sự tương phản nhiệt lớn có xu hướng xảy ra vào ban ngày, hình ảnh đôi khi nhiệt được mua lại vào đầu giờ chiều để

nắm bắt được sự khác biệt về tính chất nhiệt của các tính năng cảnh quan. Tuy nhiên, trong vòng 3-6

phạm vi mm, cảm biến có thể ghi lại phản ánh cũng như phát ra bức xạ nhiệt, vì vậy nhiệm vụ ban ngày ở khu vực này có thể không được tối ưu cho các thông tin nhiệt. Cũng trong

Ban ngày, các cảm biến có thể ghi lại các mẫu nhiệt gây ra bởi địa hình hay điện toán đám mây shadowing; mặc dù bóng tối đôi khi có thể hữu ích trong việc giải thích, họ có nhiều khả năng

làm phức tạp phân tích của một hình ảnh nhiệt, vì vậy nó thường là tốt nhất để tránh mua nhiều

hình ảnh bóng. Trong một hình ảnh ban ngày, các cơ quan nước thường xuất hiện như là mát mẻ so với

đất, và đất trống, cỏ, và các khu vực rừng xuất hiện các tính năng như ấm áp.

Một số vấn đề phát sinh từ các hình ảnh ban ngày có thể tránh được bằng các nhiệm vụ lập kế hoạch

ngay trước khi bình minh. Shadows vắng mặt, và ánh sáng mặt trời, tất nhiên, không thể gây sự phản ánh (tại

bước sóng ngắn hơn) hoặc bóng tối. Tuy nhiên, độ tương phản nhiệt thấp, do đó, nó có thể có nhiều

khó khăn để phân biệt giữa lớp học rộng của bề mặt dựa trên sự khác biệt về nhiệt

cư xử. Trên một hình ảnh như vậy, các cơ quan nước sẽ xuất hiện như ấm áp so với đất. Các khu vực rừng cũng có thể xuất hiện để được ấm áp. Mở đồng cỏ và đất trống khô có khả năng

xuất hiện các tính năng như mát.

Các hình ảnh nhiệt của thiết bị lưu trữ dầu khí (Hình 9.9 và 9.10) cho thấy

tương phản nhiệt được đặc biệt thú vị. Một tính năng nổi bật trên Hình 9.9 là

chùm sáng nhiệt thải ra từ các nhánh sông Delaware. Bức hình

rõ ràng cho thấy sự tương phản sắc nét ở nhiệt độ như nước ấm chảy vào chính

kênh, sau đó phân tán và nguội đi vì nó được thực hiện ở hạ lưu. Lưu ý sự tương phản giữa

xe tăng đầy đủ và một phần đầy đủ và nhiệt độ ấm áp của đường ống kết nối

tàu chở dầu với các bể chứa. Nhiều người trong số các tính năng tương tự cũng có thể nhìn thấy trong hình

9.10, đó cũng cho thấy một tàu chở dầu được nạp một phần với phân định rõ ràng của riêng

bể chứa trong con tàu.

Hình ảnh nhiệt có ý nghĩa rõ ràng cho các nghiên cứu về sự mất nhiệt, hiệu suất nhiệt,

và hiệu quả của cách điện trong cơ cấu dân cư và thương mại. Tấm 15 show

hình ảnh nhiệt của hai công trình kiến trúc quan sát vào ban đêm trong mùa đông.

Cửa sổ và tường tạo thành con đường chủ yếu để thoát nhiệt, và ống khói cho thấy là

một tính năng đặc biệt sáng sủa. Lưu ý rằng các lối đi, đường sá, và xe ô tô đậu này có đặc điểm là mát mẻ.

Trong hình 9.11, hai hình ảnh nhiệt miêu tả một phần của Căm Đại học Cornell

Hai hình ảnh nhiệt của một phần của khuôn viên trường Đại học Cornell ở Ithaca, New York. Hình ảnh nhiệt từ Daedulus Enterprises, Inc., Ann Arbor, Michigan

mủ ở Ithaca, New York, được mua lại vào tháng Giêng (trái) và một lần nữa November sau (bên phải). Tòa nhà trong khuôn viên trường có thể thấy rõ, cũng như những tổn thất nhiệt qua lỗ thông hơi trong mái nhà và tại hố ga nơi steampipes cho hệ thống sưởi ấm khuôn viên tham gia hoặc thay đổi hướng. Những hình ảnh bên trái cho thấy một sự rò rỉ đáng kể trong một ống hơi như nó đi qua cây cầu ở trung tâm phải của hình ảnh. Ở bên phải, một hình ảnh sau này của cùng một khu vực cho thấy rõ những tác động của sửa chữa phần bị lỗi Hình 9.12 cho thấy Painted rock Dam, Arizona, như được mô tả bởi cả một bức ảnh trên không và một hình ảnh hồng ngoại nhiệt. Các bức ảnh trên không (trên cùng) đã được đưa vào khoảng

Painted rock Dam, Arizona, 28 Tháng năm 1979. Bức ảnh trên không (trên) và hình ảnh nhiệt (dưới). Hình ảnh nhiệt từ Daedulus Enterprises, Inc., Ann Arbor, Michigan.

10:30 a.m .; hình ảnh nhiệt được mua vào khoảng 07:00 cùng ngày. Các tính năng nổi bật là tuyến tính một con đập bằng đất lớn, với đập tràn có thể nhìn thấy ở góc trái bên dưới. Trên hình ảnh nhiệt, thượng nguồn mở nước từ đập xuất hiện như là một màu trắng đồng nhất (ấm) khu vực, trong khi đó diện tích đất là tối (cool) -một tình huống điển hình cho buổi sáng sớm giờ, trước khi bức xạ mặt trời đã ấm lên của Trái đất. Về phía hạ lưu đập, màu trắng (ấm) vùng cho thấy khu vực của nước biển hoặc đất bão hòa. Các nước mở ở đập tràn là, tất nhiên, dự kiến, nhưng khu vực màu trắng khác chỉ ra những nơi có có thể là những điểm rò rỉ và có khả năng yếu kém trong cơ cấu đập. Hình 9.13 cho thấy hình ảnh nhiệt của một nhà máy điện được mua tại bốn giai đoạn khác nhau của chu kỳ triều. Việc xả nước ấm là có thể nhìn thấy như những chùm sáng ở phía trên trái của mỗi hình ảnh. Ở phía trên, khi thủy triều thấp (05:59), nước ấm được tiến xuống dòng ra biển. Hình ảnh thứ hai, mua tại triều (08:00), chương trình độ lệch của các chùm bởi nước dâng cao. Trong ảnh thứ ba, thực hiện khi thủy triều cao (10:59

am), làn kéo dài xuôi trên một khoảng cách đáng kể. Cuối cùng, ở phía dưới hình ảnh, mua khi thuỷ triều thấp (02:20), hình dạng của khối đất phản ánh sự đảo chiều của thủy triều chảy một lần nữa. Nếu hình ảnh hoặc dữ liệu cho hai thời điểm khác nhau có sẵn, nó có thể được có thể để sử dụng kiến thức của quán tính nhiệt như một phương tiện học tập mô hình của các vật liệu khác nhau ở bề mặt của Trái đất. Hình 9.14 minh họa các nguyên tắc liên quan-nó đại diện cho hai hình ảnh thu được ở lần mà cho phép quan sát thái cực của nhiệt độ, có lẽ gần trưa và một lần nữa trước khi bình minh. Hai bộ dữ liệu cho phép ước của các phạm vi của biến đổi nhiệt độ cho từng vùng trên hình ảnh. Bởi vì những Varia

tions được xác định bởi các inertias nhiệt của các chất, họ cho phép giải thích

các tính năng đại diện bởi những hình ảnh. Leckie (1982) lưu ý rằng misregistration có thể là một

nguồn gốc của lỗi trong các so sánh của ngày và đêm hình ảnh, mặc dù lỗi đó đều nghĩ

là tương đối nhỏ so với các lỗi khác.

Trong hình 9.14 hình ảnh được mua vào buổi trưa, khi nhiệt độ cao, và một lần nữa

ngay trước khi bình minh, khi nhiệt độ thấp nhất. Bằng cách quan sát sự khác biệt về nhiệt độ, nó có thể ước lượng quán tính nhiệt. Như vậy hồ, bao gồm một tài liệu mà

chống lại những thay đổi về nhiệt độ, cho thấy những thay đổi khá nhỏ, trong khi bề mặt của mở

cát hiển thị hơi kháng thay đổi nhiệt độ và thể hiện một phạm vi rộng hơn của nhiệt độ.

Tấm 16 cho thấy một ví dụ về sự thay đổi nhiệt độ ngày đêm. Những hai hình ảnh

hiển thị các cảnh quan gần Erfurt, Đức, theo quan sát của một máy quét nhiệt trong khu vực

giữa 8.5 và 12 mm. Các dữ liệu nhiệt đã được hình học và radiometrically

xử lý, sau đó chồng lên dữ liệu độ cao kỹ thuật số, với màu đỏ và vàng được giao

để đại diện cho nhiệt độ ấm hơn và blues và xanh đại diện cho nhiệt độ lạnh.

Các thành phố Erfurt là vị trí ở các cạnh của một cao nguyên đá vôi, đó là nhìn thấy được như

địa hình không đều ở phía trước của hình ảnh. Thung lũng của Gera sông có thể nhìn thấy

ở phía dưới bên trái, mở rộng trên ảnh để các khu vực trung tâm phía trên của hình ảnh.

Những hình ảnh đầu đại diện cho vùng đất này như quan sát thấy chỉ sau khi mặt trời lặn. Các khu vực đô thị hoá và phần lớn địa hình rừng phía nam của thành phố cho thấy màu đỏ ấm áp

và vàng. Những hình ảnh dưới cho thấy cùng một khu vực quan sát ngay trước khi mặt trời mọc khi,

Hình 9.14. Đồ minh họa của biến đổi nhiệt độ ban ngày đối với một số lớp học rộng

độ che phủ đất.

9. hình ảnh nhiệt 277

nhiệt độ tại chiến nhất của họ. Khi mở đất của cảnh quan nông thôn và các khu vực ở

chu vi của khu vực đô thị hoá đã làm mát đáng kể, các khu vực có rừng trên

cao nguyên phía nam của thành phố bây giờ là các bề mặt nóng nhất, do tác dụng nhiệt của

tán rừng.

Hình 9.15 mô tả một cặp hình ảnh nhiệt để minh họa các nguyên tắc tương tự áp dụng

để theo mùa, chứ không phải là ban ngày, nhiệt độ tương phản. Ở bên trái là một hình ảnh ASTER (được thảo luận ở chương 21) đại diện cho sự thay đổi nhiệt trong các địa hình gần Richmond, Virginia, như mua lại vào tháng Ba, khi cảnh quan mát mẻ so với các nước

các cơ quan trong khu vực này. Ngược lại, một hình ảnh nhiệt của khu vực cùng mua lại vào tháng Mười

cho thấy một sự đảo ngược của độ sáng tương đối trong địa hình bề mặt đất tại là

ấm tương đối so với mặt nước.

Cau 7 Kiểm tra Hình 9.9; là tàu chở dầu sản phẩm nào, một phần đầy đủ, hoặc đầy đủ? Kiểm tra Hình 9.10; là những tàu chở dầu sản phẩm nào, một phần đầy đủ, hoặc đầy đủ? Qua kiểm nghiệm của bạn về hình ảnh bạn có thể xác định một cái gì đó về việc xây dựng các tàu chở dầu và các thủ tục được sử dụng để trống hoặc điền vào tàu chở dầu?

..

9.8. the thermal image and its interpretation

Các hình ảnh được tạo ra bởi một máy quét nhiệt là một dải Miêu tả bộ phim đen trắng tương phản nhiệt trong các cảnh quan như các biến thể trong tông màu xám (ví dụ, Hình 9.9 và 9.10). Thông thường, sáng hơn tông màu (trắng và xám nhạt) đại diện cho các tính năng ấm hơn; tông màu tối (màu xám đen và người da đen) đại diện cho các tính năng làm mát. Trong một số ứng dụng hình ảnh màu đen-andwhite có thể phải chịu mức cắt lát hoặc cải tiến khác mà gán distinc. chính kịp thời để màu sắc tông màu xám cụ thể như một trợ giúp để dẫn giải thích. Thường thì nó là dễ dàng hơn cho mắt để tách các sắc thái tinh tế của màu sắc hơn so với các biến thể màu xám trên bản gốc hình ảnh. Cải tiến như chỉ đơn giản là thao tác của bức ảnh hồng ngoại cơ bản; họ làm không đại diện cho sự khác biệt trong phương tiện của việc mua lại hoặc về chất lượng của các thông tin cơ bản có sẵn để giải thích.

Hình 9.9: ảnh nhiệt của một tàu chở dầu và kho xăng dầu cơ sở gần sông Delaware, 19 tháng 12 năm 1979. Hình ảnh này, ghi nhận lúc 11:43 pm, cho thấy xả ấm nước vào sông Delaware và các mẫu nhiệt liên quan đến hoạt động của một cơ sở hóa dầu lớn. Hình ảnh nhiệt từ Daedulus Enterprises, Inc., Ann

Arbor, Michigan

Hình 10: ảnh nhiệt này cho thấy một phần khác của cùng một cơ sở chụp ảnh trong Hình 9.9. Hình ảnh nhiệt từ Daedulus Enterprises, Inc., Ann Arbor, Michigan.

Đối với bất kỳ hình ảnh hồng ngoại nhiệt, các thông dịch viên luôn luôn phải xác định

(1) liệu hình ảnh trước mắt là tích cực hay tiêu cực và một hình ảnh (2) thời gian của ngày hôm đó hình ảnh đã được ghi lại. Đôi khi nó có thể không được có thể để

xác định thời gian chính xác của ngày từ thông tin trong hình ảnh bản thân; hiểu sai có thể làm thay đổi ý nghĩa của tông màu xám trên hình ảnh và làm cho việc giải thích kết quả vô ích.

Như quan điểm cảm biến đối tượng gần rìa của hình ảnh, khoảng cách từ cảm biến để tăng mặt đất. Mối quan hệ này có nghĩa rằng các IFOV lớn gần các cạnh của hình ảnh hơn là ở gần đường bay. Máy quét nhiệt nói chung là chưa được hiệu chỉnh, để họ thấy radiances tương đối khá so đo tuyệt đối của radiances. Tuy nhiên, một số máy quét nhiệt làm bao gồm nguồn tài liệu tham khảo được xem bởi các hệ thống quét ở đầu và cuối mỗi lần scan. Các nguồn tài liệu tham khảo có thể được đặt ở nhiệt độ cụ thể có liên quan đến những người dự kiến sẽ được bắt gặp trong cảnh. Vì vậy, mỗi dòng quét bao gồm giá trị của nhiệt độ được biết rằng cho phép các nhà phân tích ước tính nhiệt độ của các đối tượng trong

bức hình. Ngoài ra, các lỗi gây ra bởi khí quyển và do bản thân hệ thống ngăn chặn chính xác giải thích các hình ảnh nhiệt. Lỗi hệ thống điển hình có thể bao gồm tiếng ồn ghi âm, biến ở nhiệt độ tham chiếu, và các lỗi máy dò. Chỉnh đầy đủ cho khí quyển điều kiện đòi hỏi thông tin thường không có sẵn một cách chi tiết, vì vậy thường nó là cần thiết để sử dụng gần đúng, hoặc mẫu dựa trên giá trị mua vào một vài giờ và địa điểm được lựa chọn, sau đó ngoại suy để ước tính giá trị ở nơi khác. Ngoài ra, con đường traveledby khí quyển bức xạ đạt các cảm biến khác nhau với góc quan sát, trong đó thay đổi như cụ quét bề mặt mặt đất. Những biến đổi trong góc dẫn đến sai sót trong quan sát giá trị trong các hình ảnh.

Ngay cả khi các biện pháp chính xác của radiances có sẵn, rất khó để lấy được dữ liệucho nhiệt độ động học từ thông tin nhiệt độ rõ ràng trong hình ảnh.

Nguồn gốc của nhiệt động học đòi hỏi kiến thức của emissivities của vật liệu.

Trong một số trường hợp, kiến thức như vậy có thể có sẵn, như các cuộc điều tra có thể được tập trung vào mộtkhu vực được biết rằng phải liên tục chụp ảnh để theo dõi những thay đổi theo thời gian (ví dụ, như điều kiện độ ẩm thay đổi). Nhưng nhiều cuộc khảo sát khác kiểm tra các khu vực chưa được nghiên cứu trước đâychi tiết, và thông tin về vật liệu bề mặt và emissivities của họ có thể khôngđược biết đến.Emissivityis một thước đo về hiệu quả của một đối tượng trong dịch nhiệt độthành bức xạ phát ra (và trong chuyển đổi bức xạ hấp thụ vào một sự thay đổi trong quan trắcnhiệt độ). Bởi vì đối tượng khác nhau đối với phát xạ với, quan sát thấy sự khác biệt trongnăng lượng hồng ngoại phát ra sẽ không dịch trực tiếp vào sự khác biệt về nhiệt độ tương ứng. Kết quả là, nó là cần thiết để áp dụng kiến thức của nhiệt độ bề mặt hoặc các biến thể phát xạ để nghiên cứu kỹ mô hình nhiệt độ bề mặt từ hình ảnh nhiệt.Bởi vì kiến thức về những đặc điểm này giả định một kiến thức rất chi tiết củacảnh quan, giải thích như vậy nên được coi là thích hợp cho kiểm tra của một phân phối được biết đã có trong một số chi tiết hơn là cho trinh sátmột mô hình không rõ

(ví dụ, một người có thể đã biết các mẫu đất và cây trồng tại mộtTrạm thí nghiệm nông nghiệp nhưng có thể muốn sử dụng hình ảnh để theo dõi nhiệt độmẫu). Giá trị thường ước tính cho phát xạ được sử dụng, hoặc các giá trị giả định được áp dụngđến các khu vực không rõ phát xạ.Ngoài ra, cần phải nhận thức rằng các cảm biến ghi lại radiances của các bề mặt củađối tượng. Bởi vì radiances có thể được xác định tại các bề mặt của một đối tượng bằng một lớp có lẽmỏng như 50 mm, một bộ cảm biến có thể ghi lại các điều kiện mà không phải là đặc trưng của các khối lớp dưới bề mặt, mà có lẽ là đối tượng của nghiên cứu. Ví dụ, sự bay hơi từ mộtcơ thể nước hoặc một bề mặt đất ẩm có thể làm mát các lớp mỏng ẩm tại điểm tiếp xúcvới không khí. Bởi vì các cảm biến sẽ dò tìm bức xạ phát ra ở lớp bề mặt này,nhiệt độ quan sát được có thể khác nhau đáng kể so với các khối lượng còn lại của đấthoặc cơ thể nước. Leckie (1982) ước tính rằng lỗi và hiệu chỉnh sai sót cụ khácnói chung là khá nhỏ, mặc dù họ có thể quan trọng trong một số trường hợp. Sai sót trongước tính phát xạ và trong nỗ lực để sửa chữa cho các hiệu ứng khí quyển có thể sẽ là nhữnghầu hết các nguồn quan trọng của sai số trong nghiên cứu định lượng của hình ảnh nhiệt.Trong nhiều trường hợp, một bức ảnh nhiệt phải được giải thích để mang lại chất lượng hơnhơn thông tin định lượng. Mặc dù một số ứng dụng yêu cầu giải thích vềthông tin định lượng, có nhiều người khác mà giải thích định tínhhoàn toàn thỏa đáng. Một thông dịch viên người cũng được thông báo về các cảnh quan đại diện hình ảnh, hệ thống hình ảnh, hành vi nhiệt của vật liệu khác nhau, vàthời gian của chuyến bay được chuẩn bị để lấy được thông tin đáng kể từ một hình ảnh,mặc dù nó có thể không được có thể lấy được nhiệt độ chính xác từ các hình ảnh.Các nhiệt landscapeis một hỗn hợp của các yếu tố quen thuộc của bề mặt vật liệu,địa hình, thảm thực vật, và độ ẩm. Đá khác nhau, loại đất, và vật liệu bề mặt khác phản ứng khác nhau để sưởi ấm mặt trời. Vì vậy, trong một số trường hợp sự khác biệt về tính chất nhiệt liệt kê trong bảng 9.1 có thể được quan sát thấy trong hình ảnh nhiệt. Tuy nhiên, cáchành vi nhiệt của vật liệu bề mặt cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác. Ví dụ như,sườn phải đối mặt với ánh nắng mặt trời sẽ có xu hướng nhận được bức xạ mặt trời hơn dốc làbóng bởi địa hình. Sự khác biệt như vậy được, tất nhiên, kết hợp với những phát sinh từ vật liệu bề mặt khác nhau. Ngoài ra, sự hiện diện và tính chất của thực vật làm thay đổihành vi nhiệt của cảnh quan. Thảm thực vật có xu hướng nóng khá nhanh nhưng cũng có thểkhu vực có bóng râm, tạo mẫu của ấm áp và mát mẻ.Nước có xu hướng giữ nhiệt, để làm mát chậm vào ban đêm, và để làm ấm dần trong suốtban ngày. Ngược lại,

nhiều loại đất và đá (nếu khô) có xu hướng để giải phóng nhiệt nhanh vào ban đêmvà hấp thụ nhiệt nhanh chóng trong thời gian ban ngày. Ngay cả một lượng nhỏ hoặc khiêm tốn của độ ẩm rất có thể làm thay đổi các tính chất nhiệt của đất đá. Vì vậy, cảm biến nhiệtcó thể rất hiệu quả trong việc theo dõi sự hiện diện và di chuyển của độ ẩm trong môi trường. Trong bất kỳ hình ảnh nào, những ảnh hưởng của bề mặt vật liệu, địa hình, thảm thực vật,và độ ẩm có thể kết hợp để gây ra các mẫu hình ảnh rất phức tạp. Tuy nhiên, thường nó làcó thể cô lập các hiệu ứng của một số các biến này và do đó để lấy được hữu íchthông tin liên quan, ví dụ, chuyển động của độ ẩm hoặc các mô hình khác nhau củavật liệu bề mặt.Thời điểm mua lại hình ảnh nhiệt là rất quan trọng. Thời gian tối ưukhác nhau tùy theo mục đích và đối tượng của nghiên cứu này, do đó, nó không phải là có thể xác địnhquy tắc phổ áp dụng. Bởi vì sự tương phản nhiệt lớn có xu hướng xảy ra vào ban ngày, hình ảnh đôi khi nhiệt được mua lại vào đầu giờ chiều đểnắm bắt được sự khác biệt về tính chất nhiệt của các tính năng cảnh quan. Tuy nhiên, trong vòng 3-6phạm vi mm, cảm biến có thể ghi lại phản ánh cũng như phát ra bức xạ nhiệt, vì vậy nhiệm vụ ban ngày ở khu vực này có thể không được tối ưu cho các thông tin nhiệt. Cũng trongBan ngày, các cảm biến có thể ghi lại các mẫu nhiệt gây ra bởi địa hình hay điện toán đám mây shadowing; mặc dù bóng tối đôi khi có thể hữu ích trong việc giải thích, họ có nhiều khả nănglàm phức tạp phân tích của một hình ảnh nhiệt, vì vậy nó thường là tốt nhất để tránh mua nhiềuhình ảnh bóng. Trong một hình ảnh ban ngày, các cơ quan nước thường xuất hiện như là mát mẻ so vớiđất, và đất trống, cỏ, và các khu vực rừng xuất hiện các tính năng như ấm áp.

Một số vấn đề phát sinh từ các hình ảnh ban ngày có thể tránh được bằng các nhiệm vụ lập kế hoạch

ngay trước khi bình minh. Shadows vắng mặt, và ánh sáng mặt trời, tất nhiên, không thể gây sự phản ánh (tạibước sóng ngắn hơn) hoặc bóng tối. Tuy nhiên, độ tương phản nhiệt thấp, do đó, nó có thể có nhiềukhó khăn để phân biệt giữa lớp học rộng của bề mặt dựa trên sự khác biệt về nhiệt

cư xử. Trên một hình ảnh như vậy, các cơ quan nước sẽ xuất hiện như ấm áp so với đất. Các khu vực rừng cũng có thể xuất hiện để được ấm áp. Mở đồng cỏ và đất trống khô có khả năng

xuất hiện các tính năng như mát.

Các hình ảnh nhiệt của thiết bị lưu trữ dầu khí (Hình 9.9 và 9.10) cho thấytương phản nhiệt được đặc biệt thú vị. Một tính năng nổi bật trên Hình 9.9 làchùm sáng nhiệt thải ra từ các nhánh sông Delaware. Bức hìnhrõ ràng cho thấy sự tương phản sắc nét ở nhiệt độ như nước ấm chảy vào chínhkênh, sau đó phân tán và nguội đi vì nó được thực hiện ở hạ lưu. Lưu ý sự tương phản giữaxe tăng đầy đủ và một phần đầy đủ và nhiệt độ ấm áp của đường ống kết nốitàu chở dầu với các bể chứa. Nhiều người trong số các tính năng tương tự cũng có thể nhìn thấy trong hình9.10, đó cũng cho thấy một tàu chở dầu được nạp một phần với phân định rõ ràng của riêngbể chứa trong con tàu.Hình ảnh nhiệt có ý nghĩa rõ ràng cho các nghiên cứu về sự mất nhiệt, hiệu suất nhiệt,và hiệu quả của cách điện trong cơ cấu dân cư và thương mại.

Tấm 15 showhình ảnh nhiệt của hai công trình kiến trúc quan sát vào ban đêm trong mùa đông.

Cửa sổ và tường tạo thành con đường chủ yếu để thoát nhiệt, và ống khói cho thấy là

một tính năng đặc biệt sáng sủa. Lưu ý rằng các lối đi, đường sá, và xe ô tô đậu này có đặc điểm là mát mẻ.

Câu8Những thông tin sẽ là cần thiết để lên kế hoạch một nhiệm vụ máy bay để có được hình ảnh nhiệt để nghiên cứu sự mất nhiệt từ một khu vực dân cư ở Đông Bắc Hoa Kỳ?

..

Lập bản đồ trên không của năng lượng nhiệt phụ thuộc vào sử dụng của cảm biến đó là đủ nhạy với bức xạ nhiệt rằng các biến đổi rõ ràng nhiệt độ có thể được phát hiện bởi một máy bay di chuyển ở tốc độ cao đáng kể trên mặt đất.

Các máy dò được thiết kế với độ nhạy đối với nhiều khoảng quang phổquan tâm trong viễn thám, bao gồm cả các khu vực của quang phổ nhìn thấy được, hồng ngoại gần, và tia cực tím.

Độ nhạy của detector là một biến quan trọng trong việc thiết kế và hoạt động của hệ thống. Độ nhạy thấp có nghĩa là sự khác biệt lớn về độ sáng chỉ được ghi nhận ("Thô giải phóng xạ") và hầu hết các chi tiết tốt hơn trong cảnh bị mất. Caonhạy cảm có nghĩa là sự khác biệt nhỏ nhặt trong sáng cảnh được ghi lại ("phóng xạ tốtđộ phân giải ").

Tỷ lệ tín hiệu-to-noise (SNR hoặc S tỷ lệ / N) bày tỏ ý niệm này (Chương4). Những "tín hiệu" trong bối cảnh này đề cập đến sự khác biệt về độ sáng hình ảnh gây ra bởi thực tếcác biến thể trong sáng cảnh. "Tiếng ồn" chỉ biến thể không liên quan đến độ sáng cảnh. Biến thể như vậy có thể là do sự biến đổi khó lường trong việc thực hiệncủa hệ thống. (Cũng có thể có yếu tố ngẫu nhiên đóng góp bởi cảnh quan,bầu không khí, nhưng ở đây "tiếng ồn" đề cập cụ thể để góp phần bởi các cảm biến). Nếutiếng ồn là lớn so với các tín hiệu, hình ảnh không cung cấp một đại diện đáng tin cậy củacác tính năng quan tâm. Rõ ràng, mức độ tiếng ồn cao sẽ ngăn chặn hình ảnh của tính năng tinh tế.

Một radiometeris một cảm biến để đo cường độ của bức xạ nhận được trong một khoảng thời gian bước sóng nhất định và trong một lĩnh vực cụ thể của xem. Hình 9.4 đưa ra một sơ đồ điểm của bức xạ kế. Một ống kính hoặc gương tập hợp bức xạ từ mặt đất, sau đó tập trung nó trên một máy dò vị trí trong mặt phẳng tiêu cự. Một cửa lĩnh vực có thể hạn chế các lĩnh vực xem, và lọc có thể được sử dụng để hạn chế các khoảng bước sóng mà đạt đến các máy dò.

------------------ Độ phân giải không gian của một xạ được xác định bởi một trường tức thời của view

instantaneous field of view (IFOV), đó là lần lượt được kiểm soát bởi hệ thống của bộ cảm biến quang học, các máy dò, và độ cao bay. Radiometers thường có không gian tương đối thô dụ độ phân giải-cho,radiometers vệ tinh truyền qua có thể có độ phân giải không gian của 60 m đến 100 km trở lên trongmột phần vì sự cần thiết của việc duy trì độ phân giải phóng xạ cao. Đảm bảorằng các cảm biến nhận đủ năng lượng để thực hiện các phép đo đáng tin cậy của rạng rỡ, cácIFOV được xác định là khá lớn; một IFOV nhỏ hơn có nghĩa là ít năng lượng sẽđạt các máy dò, rằng các tín hiệu sẽ là quá nhỏ đối với tiếng ồn hệ thống với,và rằng các

biện pháp của rạng rỡ sẽ ít nhiều đáng tin cậy.Các IFOV có thể được chính thức định nghĩa là khu vực được xem bởi cảm biến nếu chuyển độngcủa các nhạc cụ đã bị đình chỉ để nó ghi lại bức xạ từ duy nhất mộtvá của mặt đất. Các IFOV có thể được chính thức hơn thể hiện như các lĩnh vực góc nhìn(β) của hệ thống quang học (Hình 9.5). Việc dự báo lĩnh vực này nhìn xuống đấtbề mặt xác định các khu vực tròn góp phần rạng rỡ với bộ cảm biến. Thông thường đối với một bộ cảm biến đặc biệt là nó được thể hiện bằng radian (r); để xác định các IFOV cho một hình ảnh cụ thể,nó là cần thiết để biết được độ cao bay (H) và để tính toán kích thước của khu vực trònxem bởi các máy dò

Từ lượng giác cơ bản có thể thấy rằng đường kính của khu vực này (D) là đưa ra là D = Hβ (Eq. 9.1) như minh họa trong hình 9.5. Vì vậy, ví dụ, nếu trường góc nhìn là 1,0 milliradians (mr) (1 mr = 0,001 r) và độ cao bay (H) là 400 m so với địa hình, sau đó:

Bởi vì một máy quét nhiệt lượt xem một cảnh quan trên một loạt các góc độ như nó quét từ bên để bên, IFOV thay đổi kích thước tùy thuộc vào góc quan sát (θ). Gần thấp nhất(theo dõi mặt đất

của máy bay), các IFOV là tương đối nhỏ; gần rìa của hình ảnh,IFOV là lớn. Hiệu ứng này là có lợi trong một ý nghĩa vì nó bù đắp cho những táccủa khoảng cách tăng lên từ các bộ cảm biến để cảnh quan, qua đó cung cấp phù hợpđộ nhạy phóng xạ trên ảnh.Các hiệu ứng khác được nhiều phiền hà. Equation 9.1 định nghĩa các IFOV tại điểm thấp nhất là Hβ.Máy quét nhiệt nhất quét bên này sang bên kia ở một vận tốc góc không đổi, có nghĩa làrằng, trong một khoảng thời gian nhất định, họ quét một cross-track khoảng cách lớn hơn gần bênhình ảnh hơn tại các điểm đen tối nhất. Ở góc θ, các IFOV đo Hsec θ βin hướngcác chuyến bay và Hsec2θ βalong trục quét. Như vậy, gần các điểm đen tối nhất, các IFOV là nhỏvà đối xứng; gần rìa của hình ảnh, nó là lớn hơn

và kéo dài trong hướng bay. Sự biến động về hình dạng của các IFOV tạo ra lỗi trong hình họcđại diện các tính năng-một vấn đề được thảo luận trong phần tiếp theo. Các biến thểkích thước có nghĩa là rạng rỡ từ hiện trường được trung bình trên một diện tích lớn hơn và có thể ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các tính năng nhỏ của nhiệt độ tương phản. Mặc dù nhỏtính năng có thể ảnh hưởng đến dữ liệu cho IFOVs kích thước bất kỳ, tác động nghiêm trọng hơn khi các IFOV là lớn.

Bức xạ sóng ngắn từ Trái Đất chuyển tải một số thông tin cùng một thực bởinhiệt (hồng ngoại xa) bức xạ. Mặc dù bước sóng của họ dài hơn nhiều so vớinhững bức xạ nhiệt, bức xạ sóng ngắn là có liên quan đến nhiệt độ và độ phát xạ trong nhiều cách thức giống như là bức xạ nhiệt. Lò vi sóng rất radiometersaredụng cụ nhạy cảm thiết kế để tiếp nhận và bức xạ kỷ lục trong phạm vi từ khoảng 0,1mm đến 3 cm. Trong khi các hình ảnh radar thảo luận trong Chương 7 là những cảm biến hoạt động đóthắp sáng những địa hình với năng lượng của mình, radiometers lò vi sóng là cảm biến thụ độngtiếp nhận lò vi sóng bức xạ tự nhiên phát ra bởi môi trường. Sức mạnh và Bước sóng của bức xạ đó phần lớn là một chức năng của nhiệt độ và độ phát xạ củaMục tiêu. Như vậy, mặc dù radiometers lò vi sóng, giống như radar, sử dụng các vùng vi baquang phổ, họ có chức năng liên quan chặt chẽ nhất với các cảm biến nhiệt thảo luậntrong chương này.

Trong bối cảnh hiện nay, chúng tôi đang quan tâm đến bức xạ sóng ngắn từ Trái Đất,mà gián tiếp cung cấp thông tin liên quan đến thảm thực vật, tình trạng độ ẩm của đất,và vật liệu bề mặt. Các loại khác của nghiên cứu, thiết bị ngoại vi đến lĩnh vực viễn thám, lấy được thông tin từ các bức xạ sóng ngắn từ bầu khí quyển của Trái đất hoặc từvật ngoài trái đất. Trong thực tế, các lĩnh vực lò vi sóng radiometry nguồn gốc với đài phát thanhthiên văn học, và một số thành tựu đáng kể nhất của nó đã được tron trinh sátcủa các đối tượng ngoài trái đất.

Một radiometerconsists lò vi sóng của một công cụ tiếp nhận nhạy cảm thường tronghình thức của một ăng-ten horn- hoặc món ăn hình mà quan sát một đường dẫn trực tiếp bên dưới máy bayhay vệ tinh; các tín hiệu được thu thập bởi các ăng-ten là điện tử lọc và khuếch đại và

sau đó hiển thị như một dòng dữ liệu kỹ thuật số, hoặc, trong trường hợp của radiometers quét, nhưmột tấm ảnh. Như với radiometers nhiệt, radiometers lò vi sóng có một tín hiệu tham chiếu

từ một đối tượng của nhiệt độ được biết đến. Các tín hiệu nhận được so sánh với các tài liệu tham khảotín hiệu như một phương tiện phát sinh sự chói sáng của các mục tiêu.Kiểm tra dữ liệu từ một xạ vi sóng có thể rất phức tạp do nhiềuyếu tố đóng góp cho một quan sát đã cho. Các thành phần của mối quan tâm chính thường là năng lượng bức xạ bởi các tính năng trong IFOV; Tất nhiên, sự thay đổi trongIFOV bị mất, như cảm biến có thể phát hiện chỉ có ánh sáng rực rỡ trung bình trong khu vực này. Cácbầu không khí cũng phát ra năng lượng, do đó, nó góp phần rạng rỡ, tùy thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ. Ngoài ra, bức xạ mặt trời trong bức xạ vi ba có thểphản xạ từ bề mặt đến ăng-ten.

Các bộ cảm biến hình ảnh được sử dụng rộng rãi nhất cho viễn thám nhiệt được gọi là nhiệtmáy quét scanners.Thermal radiances sensor các tính năng bên dưới các đường bay máy bayvà tạo ra hình ảnh kỹ thuật số và / hoặc ảnh của địa hình. Có một số mẫu thiết kếcho các máy quét nhiệt. Object-plane scannersview cảnh quan bằng phương tiện của một chuyển độnggương mà dao động vuông góc với đường bay của máy bay, tạo ra một loạtsong song (hoặc có lẽ chồng chéo) dòng quét mà cùng hình ảnh một hành lang trực tiếpbên dưới máy bay. Hình ảnh máy bay

scannersuse một lĩnh vực rộng lớn hơn của xem để thu thập một nhiều hơnhình ảnh toàn diện của cảnh quan; sau đó hình ảnh này được di chuyển bằng phương tiện của một chuyển độngtương đối so với các máy dò. Trong cả hai trường hợp, các công cụ được thiết kế như là một loạtcủa thấu kính và gương cấu hình để có được năng lượng từ mặt đất và tập trung vào nómáy dò.

Một cổng hồng ngoại systemconsists quét của một đơn vị chức năng quét, với một đơn vị kết nối cuộn hồi chuyển, máy dò hồng ngoại (kết nối với một đơn vị làm mát nitơ lỏng), và mộtkhuếch đại và đơn vị điều khiển (Hình 9.6). Một đơn vị băng từ ghi dữ liệu cho sau nàymàn hình hiển thị như là một hình ảnh video; một số hệ thống có thể cung cấp ghi âm của phim ảnh. Các đơn vị với nhau có thể nặng khoảng 91 kg (200 lbs.), Và chúng thườngngắn trên máy bay đặc biệt sửa đổi để cho phép các đơn vị chức năng quét để xem mặt đất thông qua một lỗ trong thân máy bay.

Một đơn vị điều chỉnh cuộn, bao gồm một phần của một con quay hồi chuyển, cảm side-to-side chuyển động của các máy bay và gửi tín hiệu cho phép các đơn vị điều khiển điện tử để điều chỉnh các tín hiệu làm giảm các sai hình học gây ra bởi sự bất ổn định máy bay. Sau khi máy bay đã hạ cánh, các đơn vị lưu trữ kỹ thuật số từ các cảm biến được lấy ra khỏi máy bay, để chuẩn bị cho nghiên cứu

9.7:Máy quét nhiệt, giống như tất cả các hệ thống viễn thám, tạo ra các lỗi hình học như họthu thập dữ liệu. Những lỗi này có nghĩa là cơ quan đại diện của các vị trí và hình dạng của các tính năngmô tả trên hình ảnh nhiệt không phù hợp với các hình thức đối phẳng chính xác của họ. Vì thế,hình ảnh không thể được sử dụng trực tiếp làm cơ sở cho các phép đo chính xác. Một số lỗi làgây ra bởi máy bay hoặc tàu vũ trụ không ổn định. Khi cuộn máy bay và nhựa, các dòng quétmất mối quan hệ vị trí chính xác của họ, và, tất nhiên, các tính năng mà họ miêu tả làkhông thể hiện chính xác trong hình ảnh.Hình ảnh nhiệt cũng trưng bày cứu trợ chuyển tương tự mà gặpảnh hàng không (Hình 9.8). Hình ảnh nhiệt, tuy nhiên, không có đơnquan điểm trung tâm của một bức ảnh trên không, mà là một điểm đen tối nhất riêng biệt cho từng dòng quét.Vì vậy, các đầu mối để giảm thuyên là vận rủi cho mỗi dòng quét, hoặc, có hiệu lực,các dấu vết của các chuyến bay đường trên mặt đất. Như vậy cứu trợ chuyển được chiếu từ một dòngmà sau trung tâm của trục dài của hình ảnh. Tại trung tâm của hình ảnh, cảm biếnquan điểm đối tượng trực tiếp từ trên cao, và vị trí đối phẳng là chính xác. Tuy nhiên, như khoảng cách từ tăng lên trung tâm, các cảm biến có xu hướng để xem hai bên chứ không phải chỉ

các đỉnh của các tính năng, và cứu trợ chuyển tăng. Những tác động này có thể nhìn thấy trong hình9,9; các tàu chở dầu và các xe tăng xuất hiện nghiêng ra phía ngoài từ một đường mà đi quatrung tâm của hình ảnh. Hiệu quả tăng theo hướng các góc của hình ảnh.Hình 9.9 cũng minh họa phẩm chất hình học khác của dòng nhiệt hình ảnh quét.Mặc dù gương quét quay với một tốc độ không đổi, dự tính về các IFOVlên bề mặt mặt đất không di chuyển (so với mặt đất) với tốc độ bằng nhau vìcác khoảng cách khác nhau từ máy bay xuống đất. Tại điểm đen tối nhất, các cảm biến là gần gũi hơn với cácmặt đất hơn là ở các cạnh của hình ảnh; trong một khoảng thời gian nhất định, quét cảm biếnmột khoảng cách ngắn hơn ở điểm thấp nhất so với hiện tại rìa của hình ảnh. Vì vậy, các máy quétsản xuất một lỗi hình học mà có xu hướng để nén các tính năng cùng một trục định hướng vuông góc với các đường bay và song song với đường quét. Trong hình 9.9 hiệu ứng này, được biết đếnnhư biến dạng quy mô tiếp tuyến, có thể nhìn thấy trong hình dạng của thùng chứa hình trụ.Các hình ảnh của những khu vực gần các đường bay là hình tròn hơn, trong khi hình ảnh của nhữngxa từ dòng máy bay (khu vực gần rìa của hình ảnh) được nén dọc trục

vuông góc với các đường bay. Đôi khi những tác động tồi tệ nhất có thể được loại bỏ bằng cách điều chỉnh áp dụng như hình ảnh bộ phim được tạo ra, mặc dù nó thường là cần thiết để tránh sử dụngcác cạnh cực đoan của hình ảnh.9.8. hình ảnh nhiệt và liên mình

Cau 9. Trong nh ng cách sẽ nh nhi t là quan tr ng trong nghiên c u nông nghi p?ữ ả ệ ọ ứ ệ

..

Emissivityis một thước đo về hiệu quả của một đối tượng trong dịch nhiệt độthành bức xạ phát ra (và trong chuyển đổi bức xạ hấp thụ vào một sự thay đổi trong quan trắcnhiệt độ). Bởi vì đối tượng khác nhau đối với phát xạ với, quan sát thấy sự khác biệt trongnăng lượng hồng ngoại phát ra sẽ không dịch trực tiếp vào sự khác biệt về nhiệt độ tương ứng. Kết quả là, nó là cần thiết để áp dụng kiến thức của nhiệt độ bề mặt hoặc các biến thể phát xạ để nghiên cứu kỹ mô hình nhiệt độ bề mặt từ hình ảnh nhiệt.

Bởi vì kiến thức về những đặc điểm này giả định một kiến thức rất chi tiết củacảnh quan, giải thích như vậy nên được coi là thích hợp cho kiểm tra của một phân phối được biết đã có trong một số chi tiết hơn là cho trinh sátmột mô hình không rõ (ví dụ, một người có thể đã biết các mẫu đất và cây trồng tại một

Trạm thí nghiệm nông nghiệp nhưng có thể muốn sử dụng hình ảnh để theo dõi nhiệt độmẫu). Giá trị thường ước tính cho phát xạ được sử dụng, hoặc các giá trị giả định được áp dụngđến các khu vực không rõ phát xạ.

Ngoài ra, cần phải nhận thức rằng các cảm biến ghi lại radiances của các bề mặt của đối tượng. Bởi vì radiances có thể được xác định tại các bề mặt của một đối tượng bằng một lớp có lẽ mỏng như 50 mm, một bộ cảm biến có thể ghi lại các điều kiện mà không phải là đặc trưng của các khối lớp dưới bề mặt, mà có lẽ là đối tượng của nghiên cứu. Ví dụ, sự bay hơi từ một cơ thể nước hoặc một bề mặt đất ẩm có thể làm mát các lớp mỏng ẩm tại điểm tiếp xúc với không khí. Bởi vì các cảm biến sẽ dò tìm bức xạ phát ra ở lớp bề mặt này, nhiệt độ quan sát được có thể khác nhau đáng kể so với các khối lượng còn lại của đất hoặc cơ thể nước. Leckie (1982) ước tính rằng lỗi và hiệu chỉnh sai sót cụ khác nói chung là khá nhỏ, mặc dù họ có thể quan trọng trong một số trường hợp. sai sót trong ước tính phát xạ và trong nỗ lực để sửa chữa cho các hiệu ứng khí quyển có thể sẽ là những hầu hết các nguồn quan trọng của sai số trong nghiên cứu định lượng của hình ảnh nhiệt.

-- Dữ liệu có sẵn trong cả hai bộ phim và các định dạng kỹ thuật số; Cảnh HCMM cho thấy khu

vực về 700 km × 700 km (1.127 dặm. × 1.127 mi.) Trong kích thước. Tuy nhiên, các kho lưu trữ HCMM, duy trì bởi Trung tâm không gian dữ liệu khoa học quốc gia (World Data Center-A, Code 601, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland 20.771) cung cấp bảo hiểm cho nhiều khu vực midlatitude (bao gồm Bắc Mỹ, Úc, Châu Âu, và Bắc Châu Phi). Giá (1985) cảnh báo rằng các sản phẩm dữ liệu HCMM (ATI) có thể không đáng tin cậy trong một số khu

vực nông nghiệp do ảnh hưởng của sự bốc hơi nước bề mặt, có thể nhân tạo làm giảm biên độ ban ngày nhiệt đất thông tương đối so với biên độ trong khu vực trong đó bề mặt khô. Quán tính nhiệt như vậy, rõ ràng không nên được sử dụng trong các khu vực có biến đổi như vậy trong ẩm bề mặt.

Cau10 cách Outline trong đó hình ảnh nhiệt sẽ là đặc biệt hữu ích trong các nghiên cứu của cảnh quan đô thị

--

Những hình ảnh đầu đại diện cho vùng đất này như quan sát thấy chỉ sau khi mặt trời lặn. Các khu vực đô thị hoá và phần lớn địa hình rừng phía nam của thành phố cho thấy màu đỏ ấm ápvà vàng. Những hình ảnh dưới cho thấy cùng một khu vực quan sát ngay trước khi mặt trời mọc khi,Hình 9.14. Đồ minh họa của biến đổi nhiệt độ ban ngày đối với một số lớp học rộngđộ che phủ đất.9. hình ảnh nhiệt 277nhiệt độ tại chiến nhất của họ. Khi mở đất của cảnh quan nông thôn và các khu vực ởchu vi của khu vực đô thị hoá đã làm mát đáng kể, các khu vực có rừng trêncao nguyên phía nam của thành phố bây giờ là các bề mặt nóng nhất, do tác dụng nhiệt củatán rừng.Hình 9.15 mô tả một cặp hình ảnh nhiệt để minh họa các nguyên tắc tương tự áp dụngđể theo mùa, chứ không phải là ban ngày, nhiệt độ tương phản. Ở bên trái là một hình ảnh ASTER (được thảo luận ở chương 21) đại diện cho sự thay đổi nhiệt trong các địa hình gần Richmond, Virginia, như mua lại vào tháng Ba, khi cảnh quan mát mẻ so với các nướccác cơ quan trong khu vực này. Ngược lại, một hình ảnh nhiệt của khu vực cùng mua lại vào tháng Mườicho thấy một sự đảo ngược của độ sáng tương đối trong địa hình bề mặt đất tại làấm tương đối so với các cơ quan nước.

Giá (1981) cũng đã nghiên cứu các dữ liệu nhiệt Landsat MSS. Ông kết luận rằng ban nhạc nhiệt được cung cấp thông tin mới không được truyền đạt bởi các kênh MSS khác. Hơnlớp landcover rộng (bao gồm cả một số lớp học của các vùng nước, đô thị và ngoại ôđất, thảm thực vật khu vực, và các khu vực cằn cỗi) có thể dễ dàng được xác định trên cảnhông đã kiểm tra. Thời gian của các cầu vượt Landsat là quá sớm để ghi lại phản nhiệt tối đa (trong đó xảy ra trong đầu giờ chiều), và các phân tích nhiệt độ rấtphức tạp do tác dụng cân bằng địa hình và năng lượng tại mặt đất và cácảnh hưởng của không khí can thiệp. Mặc dù khả năng thêm thông tin mới vào phân tích, Giá khuyến cáo chống lại thói quen sử dụng các kênh nhiệt trong bình thườngphân tích dữ liệu Landsat MSS. Nói chung, những kinh nghiệm của các nhà phân tích khác đã xác nhậnkết luận này, và các dữ liệu đã không được tìm thấy sử dụng rộng rãi.Các Landsat TM bao gồm một dải nhiệt, thường được xem như là TM band 6, nhạy cảm ở vùng 10,4-12,5 mm (Hình 9.18). Nó có độ nhạy phóng xạ thấp hơn vàthô phân giải không gian (khoảng 120 m) so với các ban nhạc TM khác. Một số nghiên cứu (ví dụ,Toll, 1985) cho rằng ban nhạc nhiệt TM không thêm đáng kể vào sự chính xácphân tích đất-cover thông thường, có thể do một số trong những ảnh hưởng tương tự ghi nhận trongNghiên cứu giá nêu trên. Tuy nhiên, có vẻ như khả năng tiếp tục nghiên cứu các đặc điểm của những dữ liệu này sẽ tiết lộ thêm thông tin về đặc điểm của họ và dẫn đếnnghiên cứu thêm.