【摘要】：地表溫度是地球科學研究中的一個重要參數(shù),對地球上植被生長、氣候變化和人類生產生活有著重要影響。同時地表溫度觀測也是地面氣象觀測業(yè)務的重要要素之一,當前,地表溫度的地面觀測方法主要有三種:玻璃液體溫度計、鉑電阻地溫傳感器及紅外輻射測溫法。我國氣象臺站目前主要采用鉑電阻觀測地表溫度。但是利用鉑電阻進行地溫測量容易受到多重環(huán)境因素的影響,測量誤差較大。紅外輻射測溫是地表溫度測量領域出現(xiàn)的一種新的并且有效的測量手段,它是基于面溫度的測量,測量值更具有代表性,且不受下墊面材料的限制,有很好的應用前景。它的主要優(yōu)點是靈敏度高,響應快,并且不會對地表熱平衡狀態(tài)造成破壞。但使用紅外測量地表溫度,需要考慮發(fā)射率、大氣輻射等的影響,測量過程中容易出現(xiàn)誤差。本文主要對紅外測溫方法展開了研究,綜合分析了紅外測溫系統(tǒng)中各個因素對測溫精度的影響。以鉑電阻傳感器測得的地表溫度為真值,研究地基紅外遙感地表溫度的反演計算方法,建立紅外遙感地表溫度的數(shù)值計算反演模型,使得反演得到的紅外地表溫度更接近于鉑電阻所測溫度,提高紅外測量精度。本文設計并搭建了裸露土地、草面、水泥地面三個不同下墊面地表溫度觀測數(shù)據采集與分析的軟硬件平臺,對紅外輻射及鉑電阻測地表溫度的原理與方法進行了分析。并選取2017年6月紅外與鉑電阻地溫觀測實驗數(shù)據作對比分析,得白天各下墊面不同方式測得的溫差比夜間大,白天鉑電阻半露于地表,受太陽的直接輻射,使測量溫度偏高;夜間沒有太陽直接照射,鉑電阻所測溫度與地表輻射溫度值接近;水泥面的日平均溫度最高,接著是裸露土地,草面溫度為最低。為提高紅外測地表溫度精度,本文以斯特潘-玻爾茲曼定律作為理論支撐,提出了一種由全輻射測溫法反演地表溫度的算法,并為進一步提高反演精度,利用回歸模型對已有的反演算法進行了進一步的修正,結果表明,三種下墊面下,經回歸模型修正后的紅外地表溫度都更加接近于鉑電阻所測地表溫度,達到了提高測量精度的效果。最后,為了確定太陽輻射對地表溫度反演精度的重要影響,本文選用了BP神經網絡反演算法,分有無加入同時刻太陽輻射數(shù)據兩種情況進行討論,確定了太陽輻射對紅外反演地表溫度精度的影響。本文提出的兩種紅外地表溫度反演計算方法達到了課題的預期目的,能夠實現(xiàn)不同下墊面地表溫度的連續(xù)可靠的觀測,為建立適應氣象業(yè)務需求的紅外遙感地表溫度觀測方法和業(yè)務應用推廣提供了基礎和依據。
【學位授予單位】：成都信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P407.6
【圖文】：

溫度感應液體同玻璃容積的變化不同，玻璃液體溫度計正是利用此二者的差值來測溫度的。當溫度計與被測介質達到熱平衡時，感溫液柱中心就是被測介質的溫度。此種溫度計結構不復雜，使用便利，溫度測量量00～+600 ℃），讀數(shù)直觀，反應靈敏，操作簡單，價格便宜，因而被多領域。用其測地溫時，需要把它的一半插進地表，剩余的部分直接放中。但其測溫反應時間較長，易受到空氣等其他因素的影響，避免不了、時間滯后等誤差，測到的溫度數(shù)據不夠準確。 鉑電阻溫度傳感器當溫度變化時，鉑的自身電阻值也跟著變化。鉑電阻地溫傳感器正是利一特性來進行溫度的測量。它由精密級鉑熱電阻和防護套構成，并通過線從敏感元件引出以測量溫度，可采用四線制鉑電阻法進行測量，從而電阻帶來的誤差。使用鉑電阻測地表溫度時，將其水平放于地表面，感半插進地表，剩余的部分直接放置在空氣中，埋進去的那一半須緊密地，不能出現(xiàn)間隙，其埋設示意圖如圖 2-1 所示。

成都信息工程大學碩士學位論文物體的溫度大于絕對 0℃時，其內部熱運動會使之不停地向周圍傳包括了位于 0.75～100μm 的紅外線，物體的表面溫度同紅外輻射其按波長的分布之間關聯(lián)十分緊密[17-18]。紅外傳感器感應物體發(fā)出遙測其表面溫度。傳感器通過輻射熱效應，令探測部件接到輻射能高，并檢測其中某一功能的變化，便可測出物體的輻射能。物體的所發(fā)出的紅外輻射能的強度，用紅外傳感器進行溫度的測量，得到，該過程所依據的原理即是測量物體輻射出的紅外能量。圖 2-2 所系統(tǒng)的工作原理。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 呂游;楊波;魏仲慧;何昕;常松濤;孫志遠;;大氣與環(huán)境影響分析的紅外比色測溫方法[J];紅外與激光工程;2015年08期

2 徐涵秋;;新型Landsat8衛(wèi)星影像的反射率和地表溫度反演[J];地球物理學報;2015年03期

3 儲呈敏;馬尚昌;張素娟;鞏娜;;地表溫度測量方法研究綜述[J];電子設計工程;2014年06期

4 朱曉宇;;影響紅外測溫結果的主要因素[J];電子技術與軟件工程;2013年18期

5 肖瑤;王艷慧;趙文慧;阿多;;地表發(fā)射率不同的估算方法對地表溫度的影響[J];地理空間信息;2012年01期

6 王充;汪衛(wèi)華;;紅外輻射大氣透過率研究綜述[J];裝備環(huán)境工程;2011年04期

7 程昌玉;梁海河;王柏林;;紅外與鉑電阻地表溫度測值分析對比[J];氣象科技;2010年04期

8 杭慶彪;陳樂;劉瑞祥;;紅外輻射相對溫度測量法的新研究[J];紅外技術;2009年06期

9 黃維國;;地球紅外輻射對大氣層外紅外測溫的影響[J];光電工程;2009年05期

10 朱懷松;劉曉錳;裴歡;;熱紅外遙感反演地表溫度研究現(xiàn)狀[J];干旱氣象;2007年02期

本文編號：2715214