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熱紅外遙感 版權(quán)信息
- ISBN：9787030737830
- 條形碼：9787030737830 ; 978-7-03-073783-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>>
熱紅外遙感 本書特色
適讀人群 ：遙感、測(cè)繪、地理、環(huán)境等學(xué)科的本科生和研究生，熱紅外遙感相關(guān)領(lǐng)域教師及科技工作者熱紅外遙感就是通過(guò)熱紅外探測(cè)器收集、記錄地物輻射出來(lái)的人眼看不到的熱紅外輻射信息，并利用這種熱紅外信息來(lái)識(shí)別地物和反演地表參數(shù)的遙感技術(shù)。
熱紅外遙感 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本教材強(qiáng)調(diào)理論性、應(yīng)用性與實(shí)踐性的結(jié)合，在介紹熱紅外遙感的熱輻射基本概念與定律、地物熱紅外輻射特性、熱紅外輻射傳輸方程、熱紅外遙感數(shù)據(jù)及其預(yù)處理、地表溫度和地物發(fā)射率遙感反演等主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量熱紅外遙感在地表溫度反演、氣溫遙感估算，以及熱紅外遙感在城市、農(nóng)田蒸散、土壤水分與旱情、火點(diǎn)監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生充分理解和掌握熱紅外遙感的相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用熱紅外遙感技術(shù)解決復(fù)雜遙感工程問(wèn)題的能力。
熱紅外遙感 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 熱紅外遙感的定義 1
1.2 熱紅外遙感的特點(diǎn) 1
1.3 熱紅外遙感的發(fā)展 3
1.3.1 熱紅外遙感系統(tǒng)發(fā)展 3
1.3.2 熱紅外遙感反演理論方法的發(fā)展 7
第2章 熱紅外遙感物理基礎(chǔ) 11
2.1 電磁輻射基本理論 11
2.1.1 電磁波及電磁波譜 11
2.1.2 電磁輻射度量 12
2.2 熱紅外輻射基本理論 16
2.2.1 熱輻射的基本定律 16
2.2.2 溫度相關(guān)概念 20
2.2.3 物體的熱學(xué)性質(zhì) 23
2.3 物體的熱紅外輻射特性 24
2.3.1 太陽(yáng)輻射特性 24
2.3.2 地表的熱紅外輻射特性 26
2.4 大氣熱紅外輻射傳輸方程 32
2.4.1 大氣分層及成分 32
2.4.2 大氣對(duì)熱紅外輻射的影響 33
2.4.3 熱紅外輻射傳輸理論 36
2.4.4 熱紅外大氣輻射傳輸模型 42
第3章 熱紅外遙感數(shù)據(jù)獲取 44
3.1 熱紅外遙感平臺(tái) 44
3.2 地面熱紅外遙感數(shù)據(jù) 47
3.2.1 地表溫度測(cè)量?jī)x器 48
3.2.2 地物發(fā)射率測(cè)量?jī)x器與方法 50
3.3 航空熱紅外遙感數(shù)據(jù) 54
3.3.1 有人駕駛飛機(jī)載荷 55
3.3.2 無(wú)人機(jī)載荷 56
3.4 衛(wèi)星熱紅外遙感數(shù)據(jù) 62
3.4.1 陸地衛(wèi)星 62
3.4.2 極軌氣象衛(wèi)星 67
3.4.3 靜止氣象衛(wèi)星 71
第4章 熱紅外遙感數(shù)據(jù)處理 76
4.1 熱紅外遙感器輻射定標(biāo) 76
4.1.1 實(shí)驗(yàn)室輻射定標(biāo) 77
4.1.2 星上黑體輻射定標(biāo) 79
4.1.3 在軌場(chǎng)地輻射定標(biāo) 82
4.1.4 交叉輻射定標(biāo) 86
4.2 熱紅外圖像幾何校正 89
4.2.1 幾何畸變?cè)颉?9
4.2.2 幾何校正方法 92
4.3 熱紅外遙感圖像的大氣校正 93
4.3.1 基于影像自身信息的大氣校正法 94
4.3.2 基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系的大氣校正方法 95
4.3.3 基于大氣溫濕廓線的大氣校正方法 96
4.4 熱紅外遙感圖像的特點(diǎn)與解譯 96
4.4.1 熱紅外遙感圖像的特點(diǎn) 96
4.4.2 典型地物的熱紅外圖像解譯 99
第5章 地表發(fā)射率遙感估算 103
5.1 地表發(fā)射率估算方法 103
5.1.1 溫度發(fā)射率分離算法 103
5.1.2 基于NDVI閾值法的地表發(fā)射率估算 105
5.1.3 基于分類的地表發(fā)射率估算 108
5.1.4 引入中紅外波段的地表發(fā)射率估算 109
5.2 地表相對(duì)發(fā)射率遙感估算方法 113
5.3 熱紅外高光譜地表發(fā)射率估算方法 118
5.3.1 光譜迭代平滑算法 118
5.3.2 分段線性地表溫度和發(fā)射率分離方法 118
5.4 典型發(fā)射率產(chǎn)品 120
5.4.1 ASTER地表發(fā)射率產(chǎn)品 120
5.4.2 MODIS地表發(fā)射率產(chǎn)品 121
第6章 地表溫度熱紅外遙感反演 122
6.1 地表溫度熱紅外遙感反演算法 122
6.1.1 單通道地表溫度反演算法 122
6.1.2 雙通道地表溫度反演算法 126
6.1.3 多通道地表溫度反演算法 131
6.1.4 多角度地表溫度反演算法 132
6.1.5 多時(shí)相地表溫度反演算法 133
6.1.6 高光譜地表溫度反演算法 136
6.2 組分溫度的熱紅外遙感反演 137
6.2.1 基于多角度熱紅外數(shù)據(jù)的地表組分溫度反演 138
6.2.2 基于多通道熱紅外數(shù)據(jù)的組分溫度反演 140
6.2.3 基于混合像元分解的組分溫度反演 142
6.2.4 基于雙時(shí)相與鄰近像元信息的組分溫度反演 143
6.3 典型地表溫度遙感產(chǎn)品 144
6.4 熱紅外遙感反演地表溫度驗(yàn)證 151
6.4.1 基于實(shí)測(cè)地表溫度的驗(yàn)證方法 153
6.4.2 基于輻亮度的驗(yàn)證方法 156
6.4.3 交叉驗(yàn)證方法 157
6.4.4 基于時(shí)間序列的驗(yàn)證方法 159
第7章 熱紅外遙感應(yīng)用 160
7.1 城市熱環(huán)境遙感監(jiān)測(cè) 160
7.1.1 城市熱環(huán)境概述 160
7.1.2 城市熱環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo) 161
7.1.3 城市熱環(huán)境景觀格局 164
7.1.4 城市熱環(huán)境影響因素遙感分析 167
7.1.5 城市熱環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)實(shí)例 170
7.2 干旱遙感監(jiān)測(cè) 179
7.2.1 基于植被指數(shù)的干旱遙感監(jiān)測(cè) 179
7.2.2 基于地表溫度的干旱遙感監(jiān)測(cè) 181
7.2.3 基于地表溫度-植被指數(shù)關(guān)系的干旱遙感監(jiān)測(cè) 182
7.2.4 基于遙感的干旱監(jiān)測(cè)實(shí)例 185
7.3 火點(diǎn)遙感檢測(cè) 187
7.3.1 火點(diǎn)遙感檢測(cè)算法 187
7.3.2 火點(diǎn)檢測(cè)實(shí)例 197
7.4 基于熱紅外遙感的陸面蒸散估算 199
7.4.1 地表能量平衡方程 199
7.4.2 地表凈輻射通量遙感估算 201
7.4.3 顯熱通量遙感估算 201
7.4.4 潛熱通量遙感估算 202
7.4.5 土壤熱通量遙感估算 206
7.4.6 地表蒸散遙感監(jiān)測(cè)實(shí)例 206
7.5 地表溫度降尺度與應(yīng)用 209
7.5.1 地表溫度降尺度方法 210
7.5.2 地表溫度降尺度實(shí)例與應(yīng)用 213
參考文獻(xiàn) 221
前言
第1章 緒論 1
1.1 熱紅外遙感的定義 1
1.2 熱紅外遙感的特點(diǎn) 1
1.3 熱紅外遙感的發(fā)展 3
1.3.1 熱紅外遙感系統(tǒng)發(fā)展 3
1.3.2 熱紅外遙感反演理論方法的發(fā)展 7
第2章 熱紅外遙感物理基礎(chǔ) 11
2.1 電磁輻射基本理論 11
2.1.1 電磁波及電磁波譜 11
2.1.2 電磁輻射度量 12
2.2 熱紅外輻射基本理論 16
2.2.1 熱輻射的基本定律 16
2.2.2 溫度相關(guān)概念 20
2.2.3 物體的熱學(xué)性質(zhì) 23
2.3 物體的熱紅外輻射特性 24
2.3.1 太陽(yáng)輻射特性 24
2.3.2 地表的熱紅外輻射特性 26
2.4 大氣熱紅外輻射傳輸方程 32
2.4.1 大氣分層及成分 32
2.4.2 大氣對(duì)熱紅外輻射的影響 33
2.4.3 熱紅外輻射傳輸理論 36
2.4.4 熱紅外大氣輻射傳輸模型 42
第3章 熱紅外遙感數(shù)據(jù)獲取 44
3.1 熱紅外遙感平臺(tái) 44
3.2 地面熱紅外遙感數(shù)據(jù) 47
3.2.1 地表溫度測(cè)量?jī)x器 48
3.2.2 地物發(fā)射率測(cè)量?jī)x器與方法 50
3.3 航空熱紅外遙感數(shù)據(jù) 54
3.3.1 有人駕駛飛機(jī)載荷 55
3.3.2 無(wú)人機(jī)載荷 56
3.4 衛(wèi)星熱紅外遙感數(shù)據(jù) 62
3.4.1 陸地衛(wèi)星 62
3.4.2 極軌氣象衛(wèi)星 67
3.4.3 靜止氣象衛(wèi)星 71
第4章 熱紅外遙感數(shù)據(jù)處理 76
4.1 熱紅外遙感器輻射定標(biāo) 76
4.1.1 實(shí)驗(yàn)室輻射定標(biāo) 77
4.1.2 星上黑體輻射定標(biāo) 79
4.1.3 在軌場(chǎng)地輻射定標(biāo) 82
4.1.4 交叉輻射定標(biāo) 86
4.2 熱紅外圖像幾何校正 89
4.2.1 幾何畸變?cè)颉?9
4.2.2 幾何校正方法 92
4.3 熱紅外遙感圖像的大氣校正 93
4.3.1 基于影像自身信息的大氣校正法 94
4.3.2 基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系的大氣校正方法 95
4.3.3 基于大氣溫濕廓線的大氣校正方法 96
4.4 熱紅外遙感圖像的特點(diǎn)與解譯 96
4.4.1 熱紅外遙感圖像的特點(diǎn) 96
4.4.2 典型地物的熱紅外圖像解譯 99
第5章 地表發(fā)射率遙感估算 103
5.1 地表發(fā)射率估算方法 103
5.1.1 溫度發(fā)射率分離算法 103
5.1.2 基于NDVI閾值法的地表發(fā)射率估算 105
5.1.3 基于分類的地表發(fā)射率估算 108
5.1.4 引入中紅外波段的地表發(fā)射率估算 109
5.2 地表相對(duì)發(fā)射率遙感估算方法 113
5.3 熱紅外高光譜地表發(fā)射率估算方法 118
5.3.1 光譜迭代平滑算法 118
5.3.2 分段線性地表溫度和發(fā)射率分離方法 118
5.4 典型發(fā)射率產(chǎn)品 120
5.4.1 ASTER地表發(fā)射率產(chǎn)品 120
5.4.2 MODIS地表發(fā)射率產(chǎn)品 121
第6章 地表溫度熱紅外遙感反演 122
6.1 地表溫度熱紅外遙感反演算法 122
6.1.1 單通道地表溫度反演算法 122
6.1.2 雙通道地表溫度反演算法 126
6.1.3 多通道地表溫度反演算法 131
6.1.4 多角度地表溫度反演算法 132
6.1.5 多時(shí)相地表溫度反演算法 133
6.1.6 高光譜地表溫度反演算法 136
6.2 組分溫度的熱紅外遙感反演 137
6.2.1 基于多角度熱紅外數(shù)據(jù)的地表組分溫度反演 138
6.2.2 基于多通道熱紅外數(shù)據(jù)的組分溫度反演 140
6.2.3 基于混合像元分解的組分溫度反演 142
6.2.4 基于雙時(shí)相與鄰近像元信息的組分溫度反演 143
6.3 典型地表溫度遙感產(chǎn)品 144
6.4 熱紅外遙感反演地表溫度驗(yàn)證 151
6.4.1 基于實(shí)測(cè)地表溫度的驗(yàn)證方法 153
6.4.2 基于輻亮度的驗(yàn)證方法 156
6.4.3 交叉驗(yàn)證方法 157
6.4.4 基于時(shí)間序列的驗(yàn)證方法 159
第7章 熱紅外遙感應(yīng)用 160
7.1 城市熱環(huán)境遙感監(jiān)測(cè) 160
7.1.1 城市熱環(huán)境概述 160
7.1.2 城市熱環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo) 161
7.1.3 城市熱環(huán)境景觀格局 164
7.1.4 城市熱環(huán)境影響因素遙感分析 167
7.1.5 城市熱環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)實(shí)例 170
7.2 干旱遙感監(jiān)測(cè) 179
7.2.1 基于植被指數(shù)的干旱遙感監(jiān)測(cè) 179
7.2.2 基于地表溫度的干旱遙感監(jiān)測(cè) 181
7.2.3 基于地表溫度-植被指數(shù)關(guān)系的干旱遙感監(jiān)測(cè) 182
7.2.4 基于遙感的干旱監(jiān)測(cè)實(shí)例 185
7.3 火點(diǎn)遙感檢測(cè) 187
7.3.1 火點(diǎn)遙感檢測(cè)算法 187
7.3.2 火點(diǎn)檢測(cè)實(shí)例 197
7.4 基于熱紅外遙感的陸面蒸散估算 199
7.4.1 地表能量平衡方程 199
7.4.2 地表凈輻射通量遙感估算 201
7.4.3 顯熱通量遙感估算 201
7.4.4 潛熱通量遙感估算 202
7.4.5 土壤熱通量遙感估算 206
7.4.6 地表蒸散遙感監(jiān)測(cè)實(shí)例 206
7.5 地表溫度降尺度與應(yīng)用 209
7.5.1 地表溫度降尺度方法 210
7.5.2 地表溫度降尺度實(shí)例與應(yīng)用 213
參考文獻(xiàn) 221
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熱紅外遙感 節(jié)選
第1章緒論 1.1熱紅外遙感的定義 遙感是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)對(duì)地觀測(cè)綜合性技術(shù)，是指從不同高度的平臺(tái)上，使用各種傳感器，接收來(lái)自地球表層的各種電磁波信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，從而對(duì)不同的地物及其特性進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)和識(shí)別的綜合技術(shù)。 根據(jù)工作平臺(tái)、工作波段、應(yīng)用目的、工作方式等的不同，可以將遙感分為不同類型。其中，依據(jù)探測(cè)電磁波的工作波段，可將遙感分為紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感等。紅外遙感是指?jìng)鞲衅鞴ぷ鞑ǘ挝挥诩t外波段范圍之內(nèi)（0.76～1000^m）的，通過(guò)探測(cè)目標(biāo)反射或輻射紅外能量獲取目標(biāo)有關(guān)信息的遙感手段，以確定地面物體性質(zhì)、狀態(tài)和變化規(guī)律。紅外波段又可以分為四個(gè)部分：近紅外/短波紅外（0.76～2.5），衛(wèi)星傳感器在這個(gè)光譜范圍接收到的主要是地表對(duì)太陽(yáng)輻射的反射能量，地球自身輻射的貢獻(xiàn)非常。恢屑t外（2.5～6.0μm），在白天，遙感傳感器接收到的信息中既包含目標(biāo)自身的熱輻射，又包含目標(biāo)對(duì)太陽(yáng)中紅外輻射的反射輻射，兩者數(shù)量級(jí)相當(dāng)；熱紅外（6.0～15.0μm），以地物的自身熱輻射為主，反射太陽(yáng)輻射的部分可以忽略；超遠(yuǎn)紅外（15.0～1000μm），該波段范圍在對(duì)地遙感觀測(cè)中應(yīng)用得相對(duì)較少。 無(wú)論是中紅外還是熱紅外波段范圍，都提到了“熱輻射”。熱輻射是一種自然現(xiàn)象，是指溫度超過(guò)絕對(duì)零度（0K或-273.15°C）的所有物質(zhì)不斷地向外發(fā)射的紅外輻射，是自然界中存在*為廣泛的輻射。紅外輻射是一種看不見、摸不著的電磁輻射。紅外輻射依賴于溫度，因而稱“熱輻射”，輻射能量大小與波長(zhǎng)有關(guān)。例如，根據(jù)人體體溫，可以計(jì)算出人體所發(fā)出的不同波段輻射能量。 熱紅外遙感就是通過(guò)熱紅外探測(cè)器收集、記錄地物輻射出來(lái)的人眼看不到的熱紅外輻射信息，并利用這種熱紅外信息來(lái)識(shí)別地物和反演地表參數(shù)（如溫度、發(fā)射率、濕度、熱慣量等）的遙感技術(shù)。從大氣窗口角度來(lái)看，熱紅外遙感的工作波段范圍一般為8.0～14.0μm。 1.2熱紅外遙感的特點(diǎn) 可見光-反射紅外遙感用于研究、監(jiān)測(cè)和對(duì)比地面物體反射太陽(yáng)輻射能的差異，通過(guò)不同地物的反射率光譜特征差異來(lái)識(shí)別區(qū)分地物和反演估算地物特征參數(shù)。熱紅外遙感主要探測(cè)地面物體發(fā)射輻射能的差異，是獲取地表熱狀況信息的重要手段，在植物生長(zhǎng)、地表水分蒸發(fā)及循環(huán)、氣候變遷、城市熱環(huán)境等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。 相對(duì)于可見光-反射紅外遙感，熱紅外遙感具有不同的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為如下6個(gè)方面。 （1）熱紅外遙感是一種全天時(shí)的遙感手段。溫度超過(guò)0K的物體在任何時(shí)間都會(huì)不斷地向外輻射熱紅外能量，因此熱紅外遙感可以在白天或黑夜的任何時(shí)候進(jìn)行。 。2）地物本身的熱過(guò)程非常復(fù)雜。地物從輻射能量吸收（增溫）到能量發(fā)射（降溫），存在著一個(gè)熱儲(chǔ)存和熱釋放的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程不僅與地物本身的熱導(dǎo)率、熱容量、熱慣量等熱學(xué)參數(shù)有關(guān)，還與環(huán)境條件等多因素有關(guān)。整個(gè)熱過(guò)程存在著“滯后”效應(yīng)，要定量表達(dá)這一過(guò)程，是相當(dāng)復(fù)雜的。 。3）熱紅外信息受地表狀況與環(huán)境條件的影響。風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫度、濕度等微氣象參數(shù)，土壤含水量、植被生長(zhǎng)狀況、地表粗糙度、地形地貌等多種因素共同影響熱紅外波段傳感器的探測(cè)結(jié)果。 （4）熱紅外遙感的大氣影響更為復(fù)雜。電磁輻射在穿過(guò)大氣層時(shí)，與大氣層相互作用，產(chǎn)生了隨波長(zhǎng)變化的反射、散射、吸收等現(xiàn)象，從而使到達(dá)傳感器的輻射能量衰減。在熱紅外波段，大氣對(duì)輻射的散射削弱較小，一般可忽略不計(jì)。但是，大氣分子與懸浮粒子對(duì)輻射的吸收作用卻非常明顯，尤其是在熱紅外大氣窗口內(nèi)，大氣水汽、二氧化碳和臭氧等成分的影響尤為顯著。除了大氣對(duì)電磁輻射的吸收以外，大氣自身的熱輻射也是不可忽視的，這種熱輻射與所探測(cè)的地面信息無(wú)關(guān)，它疊加于地面目標(biāo)的熱輻射信號(hào)之上，從而使熱紅外遙感問(wèn)題變得更加復(fù)雜。 （5）溫度與發(fā)射率的分離是熱紅外遙感的一個(gè)難點(diǎn)。熱紅外探測(cè)器所獲得的物體發(fā)射輻射信息中既包含了物體溫度，也包含了表示物體輻射能力的發(fā)射率（或比輻射率）。根據(jù)熱紅外波段輻射傳輸原理，要從一個(gè)方程中同時(shí)獲取兩個(gè)未知數(shù)，這在數(shù)學(xué)上是欠定的。為了從熱紅外遙感中獲取地表溫度和發(fā)射率，需要其中一個(gè)參數(shù)已知，如何將兩者有效分離是定量熱紅外遙感的難點(diǎn)問(wèn)題。 。6）熱紅外遙感圖像的非同溫混合像元問(wèn)題突出。熱紅外遙感圖像的空間分辨率一般低于可見光-近紅外遙感圖像，混合像元問(wèn)題就顯得特別突出。對(duì)于熱紅外遙感而言，一個(gè)像元由多個(gè)組分組成，不同組分的表面溫度不同，加大了地表溫度反演的難度。熱輻射定律，例如普朗克定律，適用于表面溫度均一的地表，而當(dāng)?shù)乇戆瑑蓚(gè)及以上顯著不同溫度的地物時(shí)，需要對(duì)這些定律進(jìn)行尺度校正。 1.3熱紅外遙感的發(fā)展 1.3.1熱紅外遙感系統(tǒng)發(fā)展 根據(jù)熱紅外遙感的應(yīng)用領(lǐng)域，熱紅外遙感系統(tǒng)的發(fā)展史可以從紅外熱成像系統(tǒng)和對(duì)地?zé)峒t外遙感發(fā)展兩個(gè)方面進(jìn)行介紹。 1.紅外熱成像系統(tǒng) 自從赫歇爾1800年發(fā)現(xiàn)了紅外線，人類開辟了應(yīng)用紅外技術(shù)的廣闊道路。1840年，赫歇爾的兒子約翰爵士，把一個(gè)熱的圖像聚焦在一張薄油膜上時(shí)，發(fā)現(xiàn)薄油膜不同部位的蒸發(fā)稍有差別。根據(jù)油膜對(duì)光的反應(yīng)，人眼能夠從反射光中看到熱成像。約翰爵士設(shè)法在紙上粗糙地記錄下了這個(gè)熱成像，將其稱之為“熱記錄器”這在歷史上被稱為**個(gè)所謂的“熱像”直到1962年，**臺(tái)真正意義上的紅外測(cè)溫儀才誕生，可用于測(cè)量一個(gè)區(qū)域內(nèi)的平均溫度，獲得單點(diǎn)溫度。 1）**代紅外熱成像系統(tǒng) 第二次世界大戰(zhàn)后，美國(guó)得克薩斯儀器公司在1964年根據(jù)響尾蛇的捕獵原理，首次研制成功**代用于軍事領(lǐng)域的紅外熱像裝置一“紅外前視”（forward looking infrared，F(xiàn)LIR）系統(tǒng)。這類裝置先利用光學(xué)元件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，對(duì)目標(biāo)的熱輻射進(jìn)行圖像分解掃描，然后應(yīng)用光電探測(cè)器進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換，*后形成視頻圖像信號(hào)，并在熒屏上顯示。FLIR是一種非實(shí)時(shí)的自動(dòng)溫度分布記錄儀，隨著銻化銦和鍺摻汞光子探測(cè)器的發(fā)展，高速掃描及實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)熱圖像的系統(tǒng)才開始出現(xiàn)。**代熱像儀采用多元線列或小面陣探測(cè)器，光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)復(fù)雜，信號(hào)處理簡(jiǎn)單，圖像質(zhì)量低于黑白電視圖像。紅外前視系統(tǒng)至今仍是軍用飛機(jī)、艦船和坦克上的重要裝置。 2）第二代紅外熱成像系統(tǒng) 20世紀(jì)60年代中期，瑞典AGA公司和瑞典國(guó)家電力局在紅外前視裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)了具有溫度測(cè)量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外熱成像系統(tǒng)由紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、后續(xù)電路、圖像處理軟件等部分組成，通過(guò)探測(cè)目標(biāo)物體的紅外輻射，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、電信號(hào)處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像，并能夠?yàn)槿梭w肉眼所見。 由于保密等原因，紅外熱成像系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家中也僅限于軍事使用。它可穿過(guò)黑夜或濃厚云霧探測(cè)對(duì)方目標(biāo)，識(shí)別偽裝目標(biāo)和高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。在紅外熱成像系統(tǒng)發(fā)展的初始階段，儀器成本很高，需要投入的研制開發(fā)費(fèi)用很大。為了工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)用性，并結(jié)合工業(yè)紅外探測(cè)特點(diǎn)，降低生產(chǎn)成本，研發(fā)人員通過(guò)減小掃描速度等措施來(lái)提高圖像分辨率，使得紅外熱成像系統(tǒng)逐漸發(fā)展至民用領(lǐng)域。 20世紀(jì)70年代，法國(guó)湯姆孫公司研制出不需制冷的紅外熱成像產(chǎn)品。1986年，瑞典研制出工業(yè)用的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)無(wú)須液氮或高壓氣，以熱電方式制冷，可用電池供電；1988年又推出全功能紅外熱成像系統(tǒng)，它將溫度的測(cè)量、修改、分析，圖像采集、存儲(chǔ)合于一體，重量小于7kg，儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高。 20世紀(jì)90年代中期，美國(guó)研制成功由軍用技術(shù)的焦平面陣列（focal plane array，F(xiàn)PA）轉(zhuǎn)民用并商品化的新一代紅外熱像儀-電荷親合器件（charge-coupled device，CCD），它屬于焦平面陣列式結(jié)構(gòu)的一種凝視成像裝置，技術(shù)功能更加先進(jìn)，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫時(shí)只需對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)攝取圖像，并將信息存儲(chǔ)到機(jī)內(nèi)的PC卡上，即完成全部操作，獲取的數(shù)據(jù)可后續(xù)利用專業(yè)軟件進(jìn)行處理與分析，并直接得出檢測(cè)報(bào)告。由于技術(shù)改進(jìn)和結(jié)構(gòu)改變，復(fù)雜的機(jī)械掃描被取代，儀器重量已小于2kg，使用中如同手持?jǐn)z像機(jī)一樣，單手即可方便操作。 第二代紅外熱成像系統(tǒng)采用長(zhǎng)線列或與黑白電視分辨率相當(dāng)?shù)哪暯蛊矫骊嚵，讀出電路采用大規(guī)模集成電路并有一定的信號(hào)處理功能。通過(guò)縮小體積、降低功耗，在技術(shù)功能上更加先進(jìn)，操作更加方便。但紅外焦平面陣列的探測(cè)單元數(shù)目較小，無(wú)法獲取高分辨率的紅外圖像。 3）第三代紅外熱成像系統(tǒng) 進(jìn)入21世紀(jì)，紅外焦平面陣列的研發(fā)得到進(jìn)一步的發(fā)展，改善了第二代紅外熱成像系統(tǒng)中焦平面陣列探測(cè)單元少，無(wú)法獲取高分辨率紅外圖像的問(wèn)題，這標(biāo)志著紅外熱成像系統(tǒng)進(jìn)入了第三代。美國(guó)羅克韋爾研究中心成功研制了短波2048像素x2048像素大小的碲鎘汞（HgCdTe）型紅外焦平面陣列，并將其成功應(yīng)用到航天和天文觀測(cè)等領(lǐng)域。德國(guó)AIM公司成功研制中長(zhǎng)波HiPIR-640-MCT640像素x512像素的碲鎘汞型紅外焦平面陣列。法國(guó)Sofradir公司成功研制一款中波1280像素x720像素碲鎘汞型紅外焦平面陣列，主要用于航空航天和工業(yè)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。 隨著紅外焦平面陣列技術(shù)的迅速發(fā)展，美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、以色列等西方發(fā)達(dá)國(guó)家都在競(jìng)相研制和生產(chǎn)先進(jìn)的紅外焦平面陣列攝像儀，其中美國(guó)在紅外焦平面陣列傳感器的發(fā)展水平方面處于領(lǐng)先地位，其焦平面陣列規(guī)模已達(dá)2048像素X2048像素，已接近于可見光硅CCD攝像陣列的水平。日本在世界上首先實(shí)現(xiàn)了100萬(wàn)像素集成度的單片式紅外焦平面陣列，將HgCdTe、InSb、GaAlAs/GaAs量子阱和PtSi非制冷紅外焦平面陣列等各類產(chǎn)品推向市場(chǎng)，搶占商機(jī)。法國(guó)、荷蘭、瑞典、英國(guó)、德國(guó)和意大利等國(guó)家在非制冷紅外熱攝像儀技術(shù)的發(fā)展方面，處于前沿的競(jìng)爭(zhēng)地位。 第三代紅外熱成像系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用長(zhǎng)線列或與高清晰度電視分辨率相當(dāng)?shù)哪暯蛊矫骊嚵，具有多個(gè)工作波段，讀出電路采用超大規(guī)模集成電路并具有復(fù)雜信號(hào)處理功能。另外，焦平面陣列結(jié)構(gòu)向混合型發(fā)展，讀出電路向高電荷容量、高轉(zhuǎn)移效率、低噪聲和低功率耗散方向發(fā)展。兆像素級(jí)、多色制冷探測(cè)器，高性能非制冷探測(cè)器，以及低成本微型非制冷探測(cè)器，逐漸實(shí)現(xiàn)了高靈敏度、高分辨率、高幀率的圖像采集功能。 4）我國(guó)紅外熱成像系統(tǒng)的發(fā)展 我國(guó)紅外熱成像系統(tǒng)的研發(fā)起步于20世紀(jì)70年代。70年代，中國(guó)有關(guān)單位已經(jīng)開始對(duì)紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行研究。80年代末，中國(guó)已經(jīng)研制成功了實(shí)時(shí)紅外成像樣機(jī)，其靈敏度、溫度分辨率都達(dá)到很高水平。進(jìn)入90年代，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和科研實(shí)力增強(qiáng)，我國(guó)在紅外成像設(shè)備上使用低噪聲寬頻帶前置放大器、微型制冷器等關(guān)鍵技術(shù)方面有了發(fā)展，并且從實(shí)驗(yàn)走向應(yīng)用，如用于部隊(duì)的便攜式野戰(zhàn)熱像儀、反坦克飛彈、防空雷達(dá)，以及坦克、軍艦火炮等。1995年成功研制32像素和128像素線列紅外探測(cè)器。2004年昆明物理研究所成功研制了128像素x128像素的非制冷型焦平面陣列。2009年，北方廣微科技有限公司成功研制了一款160像素x120像素的非制冷型氧化釩焦平面紅外探測(cè)器。2012年，浙江大立科技股份有限公司首次公開展示了多款國(guó)產(chǎn)紅外探測(cè)器，器件性能接近國(guó)外水平。目前國(guó)內(nèi)正朝著1024像素x1024像素或者更高分辨率的方向發(fā)展，探測(cè)器陣列面積越來(lái)越小，溫度靈敏度高于0.01°C，對(duì)目標(biāo)的識(shí)別精度越來(lái)越高。 2.對(duì)地?zé)峒t外遙感 對(duì)地?zé)峒t外遙感指通過(guò)搭載在各種平臺(tái)上的紅外敏感元件來(lái)探測(cè)地球表面物體的熱輻射能量，通過(guò)處理后顯示目標(biāo)物體的發(fā)射率、輻射溫度或真實(shí)溫度的對(duì)地遙感技術(shù)。不同高度的遙感平臺(tái)搭載的熱紅外傳感器有所不同。
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