地表熱紅外輻射背景場建模與成像模擬研究

1、畢業(yè)論文題目：絲盤墊塾2￡塹盟鱟量塹蕉送芻盛堡送墊塹窒壹婆塹蕉墊盛專業(yè)2QQ墨級博士生姓名：墊歪!氐指導(dǎo)教師：里鏖叁熬撞摘要地表熱輻射場景生成機理與遙感成像過程的模擬分析一直是熱紅外遙感領(lǐng)域高度關(guān)注的研究熱點。新型航天紅外遙感成像系統(tǒng)研發(fā)與設(shè)計需要大量的前期論證，傳感器參數(shù)的設(shè)計離不開多種場景、成像條件下紅外輻射場景特性分析及所成圖像的評估，這就需要對熱紅外遙感過程進行模擬。同時，正確認(rèn)識和建立熱紅外遙感前向模型也是進行地表溫度反演的基

2、礎(chǔ)，通過研究地表能量的產(chǎn)生機理和變化規(guī)律，以及成像過程對紅外影像的影響，可以為提高地表溫度反演精度提供參考依據(jù)和解決途徑。本文以地表熱輻射的產(chǎn)生、傳遞為主線，以熱輻射動態(tài)場景的建模、分析為重點，圍繞熱紅外遙感成像過程鏈路進行了系統(tǒng)的研究。首先結(jié)合一維地表導(dǎo)熱方程與地表能量平衡模型，模擬植被、裸土、柏油路面和混凝土地面四種典型地表組份熱輻射日變化規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，利用隨機分形的思想建立三維地形場景，基于能量線性混合的假設(shè)，以高空間分辨率光

3、學(xué)遙感圖像(IKONOS、AVIRIS)豐度分解為基礎(chǔ)，構(gòu)建了5m／10m分辨率的熱輻射背景場，并結(jié)合輻射換熱理論探索表面間能量的交換，解析地描述了表面間多次散射引起的目標(biāo)有效輻射增量，并建立多次散射模型MSM(MultiscatteringModel)以分析目標(biāo)紅外輻射特性；基于熱輻射大氣傳輸模型和湍流MTF模型分析大氣對地表熱輻射場景的影響，最后根據(jù)能量傳遞的物理過程模擬紅外傳感器對地表熱輻射場景的響應(yīng)。通過本文的研究，得到以下主要

4、結(jié)論和認(rèn)識：(1)地表溫度日變化規(guī)律受物侯特性影響，且與近地表氣象條件相關(guān)二次諧波形式可以較好地表達裸露地表溫度日變化特征，模擬值與實測值最大標(biāo)準(zhǔn)偏差在3。C以內(nèi)，誤差主要來源于地表熱力學(xué)參數(shù)測量、估算方面。裸露地表的導(dǎo)熱系數(shù)越低，晝夜溫度起伏越大；對流換熱系數(shù)越小，溫度出現(xiàn)峰值的時刻越接近太陽輻照度峰值時刻；對于植被冠層，白天溫度還受葉面積指數(shù)的影IIIIIIIIIlUllIIIIIIIIIIIIIIIUIY2372274THESIS

5、：ThermalinfraredradiancemodelingoflandsurfacebackgroundandimagingsimulationSPECIALIZATION：RemotesensingforresourcesandenvironmentPOSTGRADUATE：ZHA0LiminMENTOR：ProfessorTIANQingjiuABSTRACTThemodelingoflandsurfacethermalrad

6、iancesceneandthesimulationoftheremotesensingimagingprocedureplayanimportantroleinthestudiesofthermalremotesensingfieldsRecently，withactiverenewalsforremotesensors，theapplicationfieldsmeetmoreactuateobservationprecisionfo

7、rtheEarthlandInthissituationthesensordesignersneedtodevelopvariousthermalimagingsystemstomeetthedifferentandcomplexlandradianceconditions，andtheplentifulearlydemonstrationsofthenewremotesensingsystemaredesiredThedefiniti

8、onsofthesensors’parametersdependonvariousevaluationsforthelandsurfaceradianceandimagingcharacteristicsindifferentnaturalconditions，whichrequirelotsoffieldexperimentsAneconomicandeffectivewayiscomputermodelingandsimulatio

9、nMeanwhile，withthecorrectunderstandingoftheorigin，reactive，andatmospherictransferofsurfaceenergyfluxsenses，andthesystematicanalysisofthefactorsaffectingthefinalthermalimagery，itisusefultoimprovetheaccuracyoflandsurfacete

10、mperaturesretrievalfromthermalremotelysensedimageriesThisresearchismadearoundthewholelinkofthethermalremotesenseimagingsystem，andthemainpurposeofthispaperistoinvestigatethethermalradiantcharacteristicsofthetypicallandsur

11、faceandtoanalyzethemainfactorsforthermalremotesenseimagingproceduresThemainlineofthispaperistheoriginandtransferofthelandsurfaceenergyflux，wherethefocalpointsarethemodelingandanalyzingofthedynamicthermalradiancescenesAss

12、umingthatthelandsurfacebackgroundiscomposedby5typicalcomponents，includingthevegetationcanopy，thebaresoil，thewaterbody，theasphaltpavementandtheconcretesurfaceLandsurthcetemperaturesfordifferentlandcoversarethekeyparameter