温度测量是森林环境监控的一个重要部分,在森林保护、森林生态、森林防火等领域有重要的意义。森林发生火灾时会使周边环境温度上升并伴随有显著的红外辐射,监测到这些信息就可以对火灾进行报警。林区由于面积大、交通不便、林冠郁闭度大、林窗小和保留木多等因素,传统测量手段难以获得全面准确的温度信息。本监测方法的设计构想是在利用遥感卫星进行全局监测的同时,对特定区域进行定点温度监测,并形成温度监测网络,最终建立一个以温度信息为检测目标的包含森林近地温度与卫星红外图像相结合的,能够达到点与面全方位覆盖的监测体系,该方法可以为森林火灾的预测与防控提供支持。本论文以森林发火灾时产生的近地温度与红外图像信息为研究目标,在以下几个方面进行了研究:(1)设计了一个基于STC89C52单片机并具备无线传输方式的地面温度监测系统以对特定区域的温度进行定点测量,温度采集选用DS18B20传感器,数据传输选用nRF24L01,具备无线传输功能,可以和六个设为发射模式的nRF24L01相互通信。为弥补单一传感器温度监测范围小的缺点,实验时采用了多节点分布式的温度监测方式。(2)为满足对地面温度监测的需要,设计了一种基于磁流体光纤的温度传感器。该传感器采用对温度敏感的磁性材料作为敏感元件,并把该磁性材料制作成磁流体注入到毛细光纤中作为导光介质,通过感应敏感元件的磁场变化来测量外界温度的变化。为研究传感器的工作机理,根据传感器波导结构中有效光学折射率的可调性,对传感器波导结构的光学特性进行了模拟和分析,进而实现了空间磁场强度与方向的检测,最后测试了磁性材料的温度性质,建立了温度与波长之间的关系。利用该结构实现温度的测量是光纤传感器应用领域中一个有意义的尝试。(3)为了获得准确的地理位置与温度信息,针对遥感卫星获得的多波段图像,提出了一种用于红外图像与可见光图像配准的相似性方法,并采用ETM卫星数据进行验证。选择搜索窗的大小为50×50像素,测试了图像的平移、旋转和缩放等因素对相似性准则的影响,结果表明ME曲线的最小值点均对应着最佳配准位置。与传统的梯度互信息配准方法相比较,本文提出的配准方法具有较高的准确性。(4)针对森林环境及地貌特点,提出了一种适用于林区检测的多波段图像配准的小成分子空间配准准则,分析了不同配准形状对小成分子空间方法的影响,不同成分数量对小成分子空间方法的影响以及噪声对小成分子空间方法的影响。同时本文还对小成分方法的亚像素配准性能进行了研究,并采用ETM卫星数据进行了实验验证。