Dans la surveillance écologique et environnementale.La température n'est jamais une variable ponctuelle.
Qu'il s'agisse du couvert végétal, de la surface du sol, du sous-étage ou des espaces verts urbains, les différences de température entre différents endroits sont souvent plus intéressantes que la “température moyenne” elle-même.
C'est la raison d'être des caméras de thermographie infrarouge :
Il ne s'agit pas de mesurer une température, mais de voir la distribution spatiale de la température.
I. Principes de base de l'imagerie thermique infrarouge
Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu (0 K) émet des ondes électromagnétiques vers l'extérieur. Lorsque la température d'un objet se situe dans la fourchette habituelle de l'environnement naturel, son énergie rayonnante est concentrée dans la zone de rayonnement de l'objet.Bande infrarouge thermique (~8-14 μm).
Les caméras thermiques infrarouges fonctionnent essentiellement de la manière suivante :
Reçoit l'énergie radiante de la surface de la cible dans la bande infrarouge thermique → la convertit en un signal électrique → l'inverse en une température de surface lumineuse → la présente sous la forme d'une image bidimensionnelle.
Par conséquent, il ne dépend pas des conditions de lumière visible et peut fonctionner de manière stable la nuit, en cas de faible luminosité ou dans des environnements ombragés.
II : “Un pixel = une température”.”
Contrairement à la mesure ordinaire de la température d'un point infrarouge, le détecteur d'une caméra thermique infrarouge estTableaux bidimensionnels.
Cela signifie que l'image de laChaque point de pixelqui correspondent toutes à un résultat d'inversion de température distinct ; une image infrarouge thermique est, essentiellement, un résultat d'inversion de température.Champ de température bidimensionnel.
Cette capacité nous permet d'observer directement :
→ Inhomogénéité de la température à l'intérieur de la canopée ;
→ Différences de température entre les types de végétation ;
→ Relations de structure thermique entre surface-végétation-fond.
Il s'agit d'une information que l'équipement traditionnel de mesure des points ne peut pas fournir.
III. du “visible” à l“”analysable"
Le matériel est un outil d'acquisition de données quiLes capacités de traitement des données sont essentielles pour transformer les données brutes en informations utiles.
correspondance Logiciel SmartViewerSoutien :
→Sur les images infrarouges thermiquesRégions d'intérêt personnalisées. ;
→La température moyenne, les valeurs extrêmes et la distribution thermique ont été comptabilisées séparément pour les différentes régions ;
→Analyses comparatives de séries temporelles d'une même cible ;
→Images et données numériquessynchronisationExporté pour faciliter l'utilisation lors de modélisations ou de thèses ultérieures.
Les données infrarouges thermiques passent ainsi d'un affichage visuel à un affichage avec une image.Échelle uniforme, validation croisée et mesures répétablesL'objet objectif de la
Exemples de scénarios d'application
(1) Déploiement fixe : surveillance continue à long terme de l'environnement thermique de la canopée
Dans le cas des écosystèmes naturels tels que les parcs forestiers, par exemple, l'objet de l'étude a souvent un rôle de premier plan à jouer.Structurellement stable et en évolution lente, mais avec une importante hétérogénéité spatialeLes caractéristiques de la
Le déploiement de caméras de thermographie infrarouge de manière fixe permet d'obtenir une zone d'échantillonnage spécifique.Observations continues et à long terme de la température.
Dans ce mode, les avantages de l'imagerie thermique infrarouge sont principalement présentés :
→ Acquisition continue de distributions bidimensionnelles de température dans le même champ de vision ;
→ Analyser les différences de température entre les différentes hauteurs et régions de la canopée ;
→ Identifier les modifications de la réponse thermique dues à l'ombrage, aux lacunes et aux différentes structures de la végétation.
Ce type de surveillance stationnaire est plus adapté à la recherche deChangements temporels dans l'environnement thermique des canopées forestières.et la relation entre les changements de température, les conditions météorologiques et l'état de la végétation.
(2) Mode wagon : mesure automatisée de la température de vastes zones à l'échelle régionale
Dans les scénarios où des informations sur la température sont nécessaires sur une zone spatiale plus étendue, les caméras thermiques infrarouges peuvent également être montées sur des systèmes de wagons afin de permettre à l'opérateur d'obtenir des informations sur la température.Observations automatisées par balayage le long de trajectoires fixes.
Grâce au va-et-vient des wagons, il est possible de voyager jusqu'à environ. 200 mètresLes images infrarouges thermiques sont acquises en continu à différents endroits dans le rayon d'action de l'orbite afin d'obtenir des informations sur la distribution de la température à l'échelle régionale.
Les principales caractéristiques du modèle sont les suivantes
→ Acquisition continue de données de température en plusieurs endroits dans les mêmes conditions d'observation ;
→ Obtenir un modèle de variation spatiale de la température sur une large zone plutôt qu'un résultat en un seul point ou un seul champ de vision ;
→ Applicable aux enquêtes sur les zones échantillons, aux zones de transition entre la lisière et la forêt, aux comparaisons de zonage fonctionnel et à d'autres études.
Le modèle des wagons met davantage l'accent sur le déploiement fixe que sur l'utilisation des wagons.Capacité de couverture de l'espaceIl s'agit d'une technique d'acquisition automatisée à haute fréquence pour l'analyse de l'environnement thermique à l'échelle régionale.
V. Précision et limites applicables
La thermographie infrarouge n'est pas une mesure directe de la température réelle, mais plutôt une inversion de la température de brillance de la surface basée sur le rayonnement thermique de la cible, dont la précision est affectée par une combinaison de facteurs.
Dans la pratique, les deux types d'influence les plus importants sont les suivants :
L'un d'eux est la différence d'émissivité de la surface de la cible.
Les différents types de végétation ou de matériaux ont des caractéristiques de rayonnement infrarouge thermique différentes, et le mélange de plusieurs types au cours d'une même observation peut facilement introduire des biais systématiques. L'ingénierie peut réduire l'effet de ce facteur en se concentrant sur un seul type de surface au cours d'une seule session de surveillance et en le combinant avec un réglage ou un étalonnage de la radiance.
Le second est lié aux changements de température de l'environnement et de l'équipement.
Les fluctuations de la température ambiante et les changements d'état du détecteur peuvent affecter les observations à long terme ou continues. La stabilité des données peut être considérablement améliorée en déployant des capteurs de température et en corrigeant et calibrant les données infrarouges thermiques à un stade ultérieur.
Par conséquent, dans la pratique scientifique, l'imagerie thermique infrarouge est plus appropriée pourAnalyse des changements relatifs, cartographie des variations spatiales et études des tendanceset il n'est pas approprié d'interpréter une seule valeur absolue de température indépendamment des conditions de fond.
Sur la base de conditions physiques préalables claires et de limites applicables, les caméras de thermographie infrarouge peuvent réellement devenir un outil de recherche fiable.
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