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在一定的时间内，燃烧会产生大量的热，热量通过热辐射、热对流、热传导等方式向四周不断扩散。随着火灾的不断蔓延扩大，热量也不断地传递，会在火场形成一个温度梯度，其中起火点的温度最高。因此，这个温度场呈现以起火点为中心，四周温度逐渐降低的基本趋势。
热成像判断最先起火的房间 民房火灾发生后，受建筑分隔的影响，燃烧会暂时局限在最先起火的房间里。随着燃烧的不断进行，火势突破门窗或室内轰然后，火焰会向其他房间蔓延。与其他房间相比，最先起火的房间燃烧时间最长，燃烧最充分，室内温度最高。所以，利用热成像在建筑物外对整个火场进行拍照，可以通过对比各个房间温度的差异，判断出哪个房间最先起火。
热成像判断火灾蔓延方向 火势突破最先起火的房间后，热烟气流会向走廊、楼道顶部蔓延。在蔓延过程汇总，热烟气流携带的热量会不断传递给墙壁和顶棚。同时，冷空气会不断卷入热烟气流中，降低热烟气流的温度。因此热烟气流离起火点越远，其温度就越低，传递给墙壁和顶棚的热量就越少。通过观察走廊、顶棚温度场的热像图，可以判断出热烟气流的流动防线，进而判断火灾的蔓延方向。
热成像判断起火点 火场中起火点的判断非常重要。在室内火灾中，温度最高点往往有两个。第一个是离起火部位最近的墙壁。室内火灾多起于地面，据起火部位最近的墙壁受到火焰热辐射的作用，会在墙壁底部形成高温区域，而其他墙壁很难在形成这种高温场。 第二个是与起火点垂直对应的顶棚。室内起火，在顶棚没有烧塌的情况下，热烟气流在对流作用下，垂直向上蔓延，受到顶棚的阻挡后，会在顶棚处形成顶棚射流，向四周蔓延。因此，通常会在顶棚处形成与起火点垂直对应的最高温度区域。
热成像搜救被困人员 利用红外光可以穿透热烟雾的特点，以及火灾现场被困人员与周围环境存在的温度差，用热成像显示不同的温度分布图，可使消防人员在浓烟情况下，清晰地发现被困人员，为营救赢得宝贵时间。研究数据表明，在同等热烟状况下的室内火灾现场，使用热成像进行搜救的时间，比未使用热成像进行搜救的时间可减少80%。救援效率大大提高，同时可以避免搜救一楼，提高搜救的成功率。