【技术实现步骤摘要】
一种适用于地面热红外数据的温度/发射率反演方法
本专利技术属于地面热红外遥感信息提取
,具体涉及一种适用于地面热红外数据的温度/发射率反演方法。
技术介绍
红外辐射是自然界中存在最为广泛的热辐射,且可以被热红外探测仪器所获取。只要物体的表皮温度高于绝对零度,他就会不断地向外辐射能量。地物向外辐射的能量可以表示为物体自身温度和其光谱发射率的函数,发射率是地物一个重要的特征物理量,如同指纹一样,每种地物均有其独特的光谱发射特征,可以用于不同类型矿物和岩石等地物的识别;温度数据是全球和区域尺度反映地气相互作用和人类理解地气过程的重要参数,获取特定地表类型和地物组成的表皮温度,可以用于分析特定地表现象和过程的能量平衡特征。因此,获取地物的热红外数据并反演其温度和发射率光谱,对开展相关领域科学研究和应用具有重要的价值,也为矿产资源勘查、环境监测、目标识别等领域提供了一种重要的技术手段。现今,可用于获取地物热红外数据的仪器主要有便携式傅立叶变换热红外光谱仪(简称“102F热红外光谱仪”)和BOMEN高精度光谱辐射计等,该类仪器在获取地物热红外辐射的过程中,需要测量的数据包括地物的表面温度和热辐射亮度值。虽然上述仪器可以准确测量地物的热辐射亮度值,但决定地物热红外辐射强度的表皮温度是地物表面向外通过热辐射、湍流热交换和水汽热交换达到表面与内部进行热平衡过程的综合反映,以现有的技术手段很难实现不破坏热平衡而精确获取地物的表皮温度。这就导致在实际的温度/发射率反演过程中,两者都成了待解算的未知数。一个方程两个未知数,是一 ...
【技术保护点】
1.一种适用于地面热红外数据的温度/发射率反演方法,其特征在于,包括如下步骤:/n步骤一、待测样品和地面热红外数据测量仪器选取;选取在热红外谱段具有明显光谱诊断特征的样品作为待测样品,选用可获取样品热红外辐射的测量仪器用于测量样品热红外数据;/n步骤二、样品热红外数据测量环境和时间选择;应选取室外环境温度稳定、周围地物影响小的时间和地点开展测量;/n步骤三、大气下行辐射热红外辐亮度数据计算;使用接触式点温仪测量漫反射金板的温度值T
【技术特征摘要】
1.一种适用于地面热红外数据的温度/发射率反演方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、待测样品和地面热红外数据测量仪器选取;选取在热红外谱段具有明显光谱诊断特征的样品作为待测样品,选用可获取样品热红外辐射的测量仪器用于测量样品热红外数据;
步骤二、样品热红外数据测量环境和时间选择;应选取室外环境温度稳定、周围地物影响小的时间和地点开展测量;
步骤三、大气下行辐射热红外辐亮度数据计算;使用接触式点温仪测量漫反射金板的温度值Tg,计算绝对黑体在温度为Tg时的热红外辐亮度数据B(λ,Tg);对地面热红外数据测量仪进行冷热黑体标定,将测量仪光学镜头调整到距离漫反射金板一定高度,测量漫反射金板的热红外辐亮度数据Lg(λ,Tg),计算大气下行辐射热红外辐亮度数据Latm↓(λ)=(Lg(λ,Tg)-(1-R)×B(λ,Tg))/R;
步骤四、样品热红外辐亮度数据获取;使用接触式点温仪测量样品的温度值Ts,将样品放置在测量漫反射金板热红外辐亮度数据时的同等高度位置,测量样品热红外辐亮度数据Ls(λ,T);
步骤五、样品温度分布范围选取;以点温仪测量样品的温度值Ts为样品温度初值,以该初值为基础,以一定的温差间隔产生一个温度分布范围(Ts-5~Ts+5);
步骤六、黑体热红外辐亮度函数计算;计算样品在温度分布范围(Ts-5~Ts+5)内每一个温度对应波长的黑体热红外辐亮度数据B(λ,T);
步骤七、样品在不同温度下的发射率值计算;计算样品在温度分布范围(Ts-5~Ts+5)内每一个温度对应波长的发射率值ε;
步骤八、样品在不同温度下的发射率曲线平滑度计算和真实温度确定;计算样品每一个温度对应波长发射率曲线的平滑度函数PHD(Tj),平滑度值最小的发射率曲线对应的温度即为样品的真实温度Tr;
步骤九、样品在真实温度下的发射率值计算;计算样品在真实温度Tr时对应热红外谱段波长的发射率值,将样品对应波长作为X轴,每个波长对应的发射率值作为Y轴,便得到了样品热红外谱段发射率曲线;至此,实现了所测样品地面热红外数据的温度/发射率反演。
2.根据权利要求1所述的一种适用于地面热红外数据的温度/发射率反演方法,其特征在于:所述步骤一中热红外谱段是指波长在8μm~14μm的光谱波段;明显光谱诊断特征是指光谱曲线具有明显的吸收波谷和反射波峰;测量仪器选择便携式傅立叶变换热红外光谱仪。
3.根据权利要求2所述的一种适用于地面热红外数据的温度/发射率反演方法,其特征在于:所述步骤二中,室外环境温度稳定、周围地物影响小的时间和地点是指凌晨或者下午偏后至傍晚,气象条件稳定、无风雨的室外空旷地带。
4.根据权利要求3所述的一种适用于地面热红外数...
【专利技术属性】
技术研发人员:王俊虎,郭帮杰,武鼎,
申请(专利权)人:核工业北京地质研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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