地热资源是一种洁净的可再生能源,地热能的开发利用具有热能供应稳定、成本低、效率高等优点,具有广泛的利用价值和应用前景。随着全球对环境的重视,以及传统化石燃料供应偏紧问题的出现,我国在大力发展水利发电、风力发电以及太阳能发电的同时也在努力寻找一种洁净、可再生的新能源。而地热资源的开发应用恰好能够解决这一难题。其实,早在上世纪七八十年代我国就开始了对地热能的开发利用工作,目前地热开采所面临的一大限制因素就是地下热源的探测。常规的地热勘察主要采用传统的地球物理方法,该方法成本高、费时、费力,具有一定的盲目性,有时甚至还会诱发地质灾害。利用热红外辐射可以很容易地测量和绘制与热源(包含二次热场)有关的地表温度的变化。而热红外卫星遥感技术反演的地表温度可以从宏观上掌握和分析这些地表温度的变化规律,被证明是一种宏观、快速、便捷且成本低的地热探测手段。为此我们提出了基于多源多时相热红外遥感技术的丹东地热资源探测方法研究这一研究方案,历时三年多,开展了多源多时相遥感数据的筛选、基于热红外遥感技术的地表温度反演、地热异常信息提取等研究工作。以辽宁丹东地区为研究区,对该区的地温异常进行了遥感探测,根据野外验证结合构造条件、岩性条件以及地形汇水条件对该区的地热背景条件进行了初步分析,掌握了该区地热储藏规律。(1)在热红外遥感时相选择方面,当前利用多时相热红外遥感探测地热的研究中主要选用同步卫星,其数据空间分辨率很低,难以有效探测到地热异常信息。为了提高遥感探测地热的精度,研究并提出选用多源遥感探测技术,分别选取热红外分辨率较高的Landsat 8白天影像和ASTER夜间两个时相影像,既满足了昼夜多时相联合分析的要求,又提高了选用数据的空间分辨率,可有效探测到更小范围内的温度异常信息。(2)分别利用单通道算法中的大气校正法和修正后的单窗算法对白天的Landsat 8TIRS数据进行了地表温度反演,两种方法相互验证;利用温度发射率分离算法(TES)对夜间的ASTER热红外数据进行了地表温度反演工作,并与同期MOD11A1地温产品进行精度验证。经精度评价,两景时相的地表温度数据精度满足研究需要。(3)研究中同时对多时相地温产品的对比分析,增加了识别地温高异常的难度,研究提出利用时空特征分析的方法,分别对昼、夜两个时相下的不同自然地物以及已知温泉点的地表温度进行了时空特征分析,为合理选用数据降维方法和地温异常探测方法奠定了基础。(4)在地温异常区圈定方面,为了排除由太阳辐射引起的不同自然地物间的温度差异,根据初步分析结果研究并提出采用地表温度日变化模型拟合任一时刻的地表温度的方法,配合昼夜间地表温度代数运算的方法,不仅增强了高热异常信息,还有效消除了自然地物间在地表温度上反映出的相对冷/热异常现象,提高了地温异常信息的判读效果;同时采用逆向思维的方式,研究并提出选用主成分分析中的第二主成分来获取两个时相中的地表温度异常信息,研究表明第二主成分中的高值异常与地热的分布具有一定的相关性,两种方法识别结果相互印证,均表明地热出露区确实存在一定的地温异常。(5)由于已知温泉的存在,该地区被加大开发而造成了一定的城市热岛效应,为了排除热岛效应对识别地热异常的干扰,研究提出采用动态阈值法,并根据城镇规模选用合理的滑动窗口大小,对研究区城镇热岛信息进行了提取,为地热异常圈定中排除热岛效应干扰奠定了基础。(6)为了直观、便捷且有效地区分地表温度背景值和异常值,基于异常像元统计分析结果,研究并采用“k倍标准差”方法来确定合理的阈值,进而达到分类的目的,在确定的地温异常区中消除热岛信息,完成了研究区地温异常区的识别与圈定工作,结果表明,五龙背温泉和东汤温泉两处地区的城镇热岛信息消除后,仅在温泉出露区被标记为地温异常,且地温热异常的分布与温泉井排列相似,证实了所标记得地表温度异常与温泉的出露有关。(7)根据热红外遥感圈定的地温异常区,研究中经实地验证并配合相关的地质、地形资料,分别从构造条件、岩性条件和热源条件以及汇水条件进行了地热背景条件分析与验证,初步掌握了该区地热储藏规律。本论文利用多源多时相热红外遥感技术初步在中国丹东地区进行了地热异常探测研究与应用,分别利用基于地表温度日变化模型和信息复合分析的地表温度分析方法以及基于主成分分析的地热异常分析方法,通过选用合适的阈值,并排除城镇热岛的干扰,进行了地热异常圈定,圈定的地热异常区中3个已知温泉(东汤、五龙背、炮手营子)和丹东市、凤城市等2处城市热岛外,还发现了3处地热异常区,经实地验证结合构造、岩性、地形条件综合分析,判断另外3处地温异常区均可能与地热的存在有关。从初步应用情况来看,取得了较好的应用效果,多源多时相热红外遥感技术被证明是一种有效圈定地热远景区的方法,昼夜两个时相地表温度的信息复合分析较之利用单一时相进行地热异常识别效果更好,研究成果对于该区地热资源的进一步开发利用具有一定的参考价值。同时,该方法对指导其它地区地热资源的快速探测方面具有一定的借鉴价值,对于地热资源的开发利用方面具有重要的经济意义和应用价值。