近红外（Near Infrared, NIR）遥感，就像是给地球拍“红外X光片”，它能看到一些我们肉眼看不到的信息。其波长为0.76-0.9μm，在观测植物的健康状况、土壤的水分含量等方面有独特的优势。

冰岛火山上空的Sentinel-2图像

可见光波段（左侧），可见光和近红外（中间），短波和近红外（右侧）

1.1 近红外波段的特点

（1）植被高反射特性 

健康植被在可见光波段（尤其是红光）被叶绿素强烈吸收，但在近红外波段因叶片内部细胞结构会使光线发生多次散射，反射率高达40%-60%。这一特性使其成为植被监测的核心波段，例如通过归一化植被指数（NDVI）量化植被覆盖与健康状况。

（2）对水分敏感

液态水在近红外波段中的吸收峰在约0.97μm和1.2μm处，导致植被或土壤含水量越高，近红外反射率越低。基于此特性，近红外遥感可用于检测植物干旱、土壤湿度估算及雪水当量分析。通过归一化水体指数（NDWI） 结合绿光与近红外，提取水体信息。

（3）大气透过性较好

近红外波长较长，受瑞利散射（散射强度与波长四次方成反比）影响远小于可见光，尤其在气溶胶较多时（如雾霾），近红外图像质量更稳定。但需要注意的是近红外仍受云层遮挡影响，需结合多时相数据或主动传感器补充。

（4）多光谱协同分析能力 

具有波段组合优势，与可见光（如红、绿、蓝）、短波红外（SWIR）波段结合，可增强对地物分类和特征提取能力。

1.2 近红外波段的应用

（1）农业监测

在农业领域，近红外遥感有着广泛的应用。通过监测农作物的近红外反射率，可以实时了解农作物的生长状况，包括作物的营养状况、水分含量和病虫害发生情况等，利用近红外遥感影像可以绘制农作物的生长势图，及时发现生长不良的区域，为精准农业提供决策支持。

（2）林业资源调查

近红外遥感可以准确地识别森林的分布范围和树种组成。通过分析近红外影像的光谱特征，可以区分不同种类的树木，评估森林的蓄积量和健康状况。

（3）水资源管理

近红外遥感可以用于水资源的监测和管理。通过监测水体的近红外反射率，可以获取水体的面积、水位和水质等信息，及时发现水体污染和水资源短缺等问题。

（4）生态环境监测

近红外遥感可以监测植被覆盖与生长状况，评估生态系统健康，也有用于监测土地沙漠化、水土流失和植被退化等问题。

（5）地质与矿产资源勘探

在地质勘探中，它可以帮助识别一些与地质构造相关的特征特定矿物（如羟基矿物、碳酸盐岩）在近红外-短波红外区域有特征吸收谱，可通过高光谱遥感（如ASTER）识别矿化带。

热红外遥感就像是地球的“体温表”，波长为8-10μm，属于长波红外，主要用于捕捉地表的热辐射，和近红外遥感不同，热红外遥感是被动接收地表自身发射的能量，通过接收物体发出的热红外线，把温度信息转化为图像，从而实时监测地球表面的温度。

单波段热红外图像亚马孙河  成像时间：2022-08-11 夜间

加拿大西北地区野火

左图：真彩色多光谱图像右图：单波段热红外图像

成像时间：2023-08-21 日间

2.1 热红外遥感的特点

（1）探测地物热辐射特性

热红外遥感主要探测的是地物自身发射的热辐射能量。不同的地物，由于其物理性质（如比热容、热导率等）和表面状态（如粗糙度、颜色等）的差异，会发射出不同强度和波长的热辐射。凭借这种对热辐射特性的探测能力，热红外遥感能够获取地物的温度信息，进而分析地物的物理状态和热属性。

（2）全天时工作能力

热红外遥感不依赖于太阳辐射作为光源，因此，无论是白天还是夜晚，热红外传感器都能够工作并获取地物的信息。

（3）一定的穿透能力

热红外波段的电磁波在一定程度上能够穿透云雾、烟尘等介质。虽然其穿透能力相对微波遥感较弱，但在某些情况下仍然具有重要作用。

（4）温度分辨率较高

热红外遥感能够精确地测量地物的温度差异，具有较高的温度分辨率。一般来说，热红外传感器可以分辨出0.1-1℃的温度差异。这种高温度分辨率使得热红外遥感能够检测到地物表面微小的温度变化，从而为许多应用提供详细的信息。

2.2热红外遥感的应用

（1）地球表面温度监测

热红外遥感是监测地球表面温度的重要手段。通过获取全球或局部地区的热红外影像，可以绘制出地表温度分布图，研究地表温度的时空变化规律。此外，热红外遥感还可以用于监测局部地区的温度异常，如城市热岛效应、工业热污染等。

（2）地质勘探

在地质勘探中，热红外遥感可以探测到地质构造和岩石类型的差异。不同的岩石和地质构造具有不同的热属性，在热红外图像上会呈现出不同的温度特征。例如，断层、火山口等地质构造区域通常会有较高的热异常，通过热红外遥感可以发现这些热异常区域，为地质勘探提供重要的线索。

（3）生态环境监测

在生态环境监测中，热红外遥感通过监测植被的热状况，从而了解植被的水分含量和健康状况。当植被缺水或受到病虫害侵袭时，其温度会发生变化，通过热红外遥感可以及时发现这些变化，为植被的保护和管理提供依据。此外，热红外遥感还可以用于监测湿地、湖泊等生态系统的温度变化，评估生态系统的健康状况和生态服务功能。

（4）军事侦察

由于热红外遥感能够探测到目标的热辐射，因此可以在夜间或恶劣天气条件下发现隐藏的军事目标。热红外成像设备可以安装在飞机、卫星等平台上，实现对大面积区域的侦察和监视。此外，通过分析目标的热辐射特征，可以区分不同类型的军事目标。