热红外遥感试题
（开卷试题）
一、概念（每题2.5分，共计25分，任选其中10道题）
1．热红外遥感的定义？电磁波谱中，通常把波长范围为0. 76～1000微米这一波谱区间称为红外波谱区。

其中，又分为近红外（0.76～3.0微米）、中红外（3.0～6.0微米）和远红外（6.0～15.0微米）和超远红外（15.0～1000微米）。

也可把近红外和中红外统称反射红外；把远红外称为热红外（8～14微米）或发射红外。

infrared remote sensing 红外线遥感技术就是在较远的地方(例如在离地面几百公里以上的高空)用红外线敏感装置对被测目标进行测量的一种非接触式的测量技术。

红外线遥感技术利用侦察卫星、飞机或其他飞行体，拍摄或探测军事目标，调查地质矿产，调查森林等生态环境，进行农业资源的开发等等
2．什么是热辐射？物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。

热量传递的3种方式之一。

一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。

热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线。

由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。

3．辐射通量 ？单位时间内通过某一截面的辐射能，又称辐射功率（Φ0），SI单位为瓦。

其中波长为λ的辐射通量与λ值有关。

4．辐射通量密度？通过单位面积的辐射通量，SI单位为瓦／米2。

又称辐照通量密度。

符号为E。

等于包含有考虑的位点在内的无限小面积元上照射的辐射通量或辐射功率P除以此面积元的面积(dP/dS。

当在考虑的面积上的辐射功率为常数时，可简化成：E=P/S)。

其SI制单位为W/m2。

对于不被靶物及其环境所散射或反射的垂直入射的平行光束而言，它和积分通量功率相当。

5．辐射出射度？简称辐出度，从辐射源表面单位面积发射出的辐射通量，其中单位波长间隔内的辐射出射度称光谱辐出度；某一特定波长的辐射出射度称为单色辐射出射度。

单色辐射出射度多用在科学理论研究中，单一频率的波由于能量很少，实际测量和应用过程中很难探测到，所以如辐射测温仪等都是测定一定范围波长内的辐射出射度。

6．辐射入射度（辐射照度）？简称辐照度，投射到单位接收面积的辐射照量7．吸收率、反射率、透射率、发射率？1.吸收率:被物体所吸收的入射辐射比率;2.发射率:被物体所发射的相应波长的辐射比率;3.反射率:被表面反射的入射辐射比率;4.透射率:被物体所透过的入射辐射比率8．黑体、灰体、选择性吸收体？所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。

显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。

黑体辐射情况只与其温度有关,与组成材料无关.灰体对热辐射能只能吸收一部分而反射其余部分的物体。

例如一般的固体和液体。

9．比辐射率？物体在温度T，波长λ处的辐射出射度M1（T，λ）与同温度，同波长下的黑体辐射出射度M2（T，λ）的比值。

（黑体被定义为完全的吸
收体和发射体。

它吸收和重新发射它所接收到的所有能量（没有反射））10．热传导率？材料直接传导热量的能力称为热传导率，或称热导率。

热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量。

热导率的单位为瓦每米每开尔文。

11．热扩散率？符号为DT。

定义式：DT=kTD。

其中kT为热扩散比；D为热扩散系数。

SI单位为：米2/秒，化工中常用：厘米2/秒，米2/时。

物体中某一点的温度的扰动传递到另一点的速率的量度。

可由下列关系式表示：α=λ/(ρ•Cp)。

式中λ为热导率；ρ为物体的密度；Cp为物体的定压比热容，单位为m2/s。

热扩散系数比热导率有更直觉的反应。

就是说，热导率的高并不一定使你感到物体这头热了，那头很快就热；而热扩散系数大的材料就能使你感到“温度”很快从这头传到了那头
12．热容量、比热？系统在某一过程中，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫做这个系统在该过程中的“热容量”。

如果在一定的过程中，当温度升高ΔT时，系统从外界吸收的热量为ΔQ，那么在该过程中该系统的热容量为热容量的单位是焦耳/开。

系统的热容量与状态的转变过程有关。

在提到系统或物质的热容量时，必须指明状态的转变过程。

系统的热容量还与它所包含的物质的质量成正比，不同过程的热容量不同。

为计算简便，常用水当量的概念，如某系统的热容量与多少克水的热容量相等，即称该系统的水当量为多少克。

所以任何系统的热容量在数值上就等于它的水当量。

13．热惯量？一种热红外信息中识别和反映地表的参数
14．何为物体真实温度？各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。

只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。

如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。

而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。

15．物体辐射温度？如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。

根据斯忒藩 - 玻尔兹曼定律，绝对黑体的辐射出射度与热力学温度的 4 次方成正比，由此可确定物体的辐射温度。

由于一般物体都不是黑体，其发射率总是小于 1的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。

见热辐射、黑体辐射。

16．城市热岛效应？城市热岛效应(Urban heat island effect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。

在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。

城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1°C，甚至更多。

夏季，城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6°C以上。

此外，城市密集高大的建筑物阻碍气流通行，使城市风速减小。

由于城市热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流。

17．城市热污染？城市热污染是指市区气温比郊区明显偏高的大气现象，也就是人们熟知的“热岛效应
二、 问答题（每题5分，共25分，任选其中5道题）
1. 热红外窗口常用的有哪两个？它们与可见光和近红外有何不同？为什么？
2. 热红外遥感的主要特征都有哪些？ 大面积的同步观测，时效性，数据的综合性和可比性，经济性和局限性
3. 什么是地物的亮度温度？与地物的真实温度有区别吗？为什么？
4. 用热红外遥感找石油的理论机理是什么？
5. 海底渗漏的薄油膜其灰度级別要比周围海水低，为什么？
6. 为何说黑体的概念是理解热红外遥感的基础？比辐射率在热红外遥感中很重要，而比辐射率定义为物体在温度T ，波长λ处的辐射出射度M1（T ，λ）与同温度，同波长下的黑体辐射出射度M2（T ，λ）的比值。

所以先要理解黑体的概念。

7. 影响比辐射率的因素都有哪些？波长和温度
8. 常用的热红外数据都有哪些？它们的主要特征？按装载传感器工具工作高度分：地面遥感、航空遥感、航天遥感数据。

不同的高度数据不同。

9. 物体发射率有哪些特点？
10.简答太阳辐射与地球辐射的特点？太阳辐射太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。

地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一，但却是地球大气运动的主要能量源泉。

地球辐射又称长波辐射和热红外辐射。

由地球（包括地面和大气）放射的电磁辐射。

地面长波辐射大部分被云体和大气层吸收，一小部分透过大气层直射太空；大气（包括云）同时也向太空放出长波辐射，这两者之和组成由地气系统进入宇宙空间的热辐射就统称为地球辐射。

它表示地气系统由于放出热辐射而冷却。

在地球辐射中，由地面向上发射的长波辐射称为地面辐射或地面射出辐射，大气发射的长波辐射称为大气辐射，大气向下发射的长波辐射称为大气逆辐射。

地球辐射的辐射源是地球，其波长范围约为4～120微米，为长波辐射。

辐射能量的99％集中在3微米以上的波长范围内。

地球辐射的最强波长约为9．7微米。

三、 计算题（20分）
1. 已知由太阳常数推算出太阳表面的辐射出射度 27/10284.6m W M ⨯=; 球太阳的有效温度和太阳的光谱中辐射最强波长的位置 ?max =λ
2．物体辐射温度与物体真实温度之间的关系？ 请推导公式：真
T T rad ∙=41ε
（提示：利用Stefan-Bolzman定律以及比辐射率的概念）
四、论述题（每题15分，共30分）
1.在对地物真实温度反演的的众多方法中，请论述单窗算法、劈窗算法、
以及多通道算法的优劣？
2. 试简述利用TM6数据研究北京城市热岛效应的方法？
地球科学与资源学院：周萍 2009-4-28。