第五章定量遙感

主要內(nèi)容

5.1定量遙感的基礎(chǔ)

5.2定量遙感的研究?jī)?nèi)容

5.3輻射校正

5.4大氣校正

5.5定量遙感的建模

5.6定量遙感反演5.1定量遙感的基礎(chǔ)5.1.1定量遙感的分類

5.2定量遙感研究的主要內(nèi)容輻射定標(biāo)大氣校正定量遙感模型與反演混合像元問題尺度問題多角度遙感5.2.1定量遙感中的尺度問題1）地學(xué)中的尺度問題全球變化的研究面向一系列重大全球性環(huán)境問題，提出了大量的關(guān)系到地球可居住性的重要科學(xué)問題，因而所涉及的范圍極其廣泛，具有高度綜合和交叉學(xué)科研究的特點(diǎn)。葉篤正先生曾指出，“全球環(huán)境是一個(gè)不可分割的整體，任何區(qū)域的環(huán)境變化都要受到整體環(huán)境變化的制約，反過來，整體環(huán)境的變化又是各區(qū)域相互影響著的環(huán)境變化的綜合體.”

香山科學(xué)會(huì)議第187次學(xué)術(shù)討論會(huì)集中討論了大氣圈、水圈和生物圈之間的耦合。會(huì)上談到水循環(huán)的狀態(tài)目前能測(cè)得準(zhǔn)的只有水文站的徑流量，降水總量只能依靠少數(shù)的點(diǎn)測(cè)量外推，蒸發(fā)散就更慘。所以整個(gè)水循環(huán)現(xiàn)況不清。丑紀(jì)范院士指出：要重蒸發(fā)、重垂直、重枯水，所有這些都需要遙感。葉篤正院士強(qiáng)調(diào)了陸面蒸發(fā)對(duì)大氣環(huán)流的反饋，他的模擬表明，如果北緯30度全部灌溉，將嚴(yán)重影響氣候的變化。他甚至認(rèn)為更小尺度上的水的狀態(tài)也能影響全球的氣候模式。

但是氣象、水文和生物圈究竟分別在什么尺度上彼此耦合，則沒有定論。所有這一切都對(duì)遙感提出了迫切的需求。

以前，關(guān)于是否應(yīng)該建設(shè)“三北防護(hù)林系統(tǒng)”，曾經(jīng)有過一場(chǎng)學(xué)術(shù)爭(zhēng)論，至今余波蕩漾。

反方：“抽水機(jī)”理論

正方：“人類有序活動(dòng)可以影響大氣環(huán)流”理論注意“抽水機(jī)”理論是在點(diǎn)（?。┏叨壬辖^對(duì)真實(shí)的?！昂?yīng)”在非線性的GCM尺度上又是完全可能的。具體的可能性依賴于人類有序活動(dòng)的設(shè)計(jì)與規(guī)模（尺度）。誰是誰非？現(xiàn)在只能看效果了。但學(xué)術(shù)爭(zhēng)論仍在繼續(xù)，并有擴(kuò)大化到“主義”之爭(zhēng)的趨勢(shì)。

2）尺度問題與遙感科學(xué)

二十多年前，美國地學(xué)界爆發(fā)了一場(chǎng)“路線斗爭(zhēng)”。當(dāng)時(shí)的美國地理學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)著文批評(píng)一批較年青的地理學(xué)家以計(jì)算機(jī)和遙感為技術(shù)手段，打著科學(xué)的旗號(hào)，篡改地理學(xué)作為一種描述性藝術(shù)的實(shí)質(zhì)。以加洲大學(xué)圣巴巴拉分校（UCSB）為首的一批地理學(xué)家，如Simonett，Estes，Strahler，Dozier等數(shù)十人聯(lián)名著文反駁，一時(shí)非常熱鬧。

二十年來的事實(shí)證明，凡是沒有抓住遙感這一機(jī)遇的地理系，紛紛走向衰亡。

遙感科學(xué)是在地球科學(xué)與傳統(tǒng)物理學(xué)、現(xiàn)代高科技基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科，其獨(dú)特的科學(xué)問題在于：對(duì)傳統(tǒng)地學(xué)來說，遙感要求從定性到定量描述的過渡。對(duì)傳統(tǒng)理科來說，遙感要求在象元尺度上對(duì)局地尺度上定義的概念，總結(jié)、推導(dǎo)出的定律、定理的適用性進(jìn)行檢驗(yàn)和糾正，而這種糾正是與象元尺度上的地學(xué)定量描述密不可分的。正因?yàn)槿绱?，美國地理遙感之父Simonett強(qiáng)調(diào)尺度問題是遙感科學(xué)的根本問題，推動(dòng)NASA設(shè)立了RSSP。

“我們淹沒在數(shù)據(jù)的海洋中，渴求著信息的淡水”EOS2000G/天

(2×1012Bytes/天)辦法1：多發(fā)衛(wèi)星提高分辨率(1m)，2nm高光譜、600波段海量遙感數(shù)據(jù)？新應(yīng)用需要的有效信息匱乏供需矛盾目前遙感的基礎(chǔ)理論很不成熟，缺乏對(duì)遙感數(shù)據(jù)的地學(xué)理解辦法2：美國議會(huì)對(duì)NASA的指責(zé):“迄今積累的遙感數(shù)據(jù),有95%從來沒有人看過?！边@個(gè)辦法，我們暫時(shí)沒有優(yōu)勢(shì)：(衛(wèi)星、星載傳感器、數(shù)據(jù)處理…，牽涉到大量的經(jīng)費(fèi)和相當(dāng)?shù)墓ぷ鞣e累。從這里突破，我們有優(yōu)勢(shì)。遙感數(shù)據(jù)的地學(xué)理解、定性到定量多學(xué)科交叉基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)定量地學(xué)描述遙感科學(xué)定量遙感

高新技術(shù)(傳感器、遙感平臺(tái)設(shè)計(jì)制造)遙感：高新技術(shù)驅(qū)動(dòng)的對(duì)地觀測(cè)的一場(chǎng)革命觀測(cè)時(shí)空尺度

物理學(xué)定律、定理

數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)化學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)

國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，社會(huì)需求，環(huán)境保護(hù)，全球變化，減災(zāi)防災(zāi)尺度效應(yīng)分形、分維...反演、優(yōu)化...遙感在多學(xué)科交叉中的定位尺度效應(yīng)：不同分辨率遙感圖像之間關(guān)系：觀點(diǎn)1：簡(jiǎn)單平均，沒什么好研究的觀點(diǎn)2：不是簡(jiǎn)單平均。取決于地表狀況，目標(biāo)（地學(xué)）參數(shù)的性質(zhì)——我們的觀點(diǎn)。

尺度效應(yīng)不是一個(gè)新的概念，但定量地學(xué)描述是地學(xué)與其它學(xué)科交叉的基礎(chǔ)，是遙感科學(xué)的關(guān)鍵。

國外的尺度效應(yīng)研究基本上仍停留在不同尺度上同一種量的線性或非線性關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)研究水平上，我們用幾何光學(xué)模型來解釋不同尺度上量的內(nèi)涵的變化，量的性質(zhì)的改變，以及物理定律的適用性。5.2.2定量遙感中的混合像元問題混合像元問題的提出混合像元模型考慮2個(gè)端元的線性模型5.3傳感器的輻射定標(biāo)輻射場(chǎng)定標(biāo)輻射場(chǎng)的選取5.4大氣校正5.4大氣校正的方法5.4大氣校正的方法5.4大氣校正的方法5.5定量遙感建模5.5.1定量遙感建模概述5.5定量遙感的建模5.5.1定量遙感建模概述數(shù)據(jù)有效信息知識(shí)更新與積累決策幫助提取多階段目標(biāo)決策反演流程圖先驗(yàn)知識(shí)庫觀測(cè)數(shù)據(jù)X模型參數(shù)Y其它定性知識(shí)最敏感數(shù)據(jù)X1最不確定參數(shù)Y1

合理+

參數(shù)值Y1‘

先驗(yàn)知識(shí)庫更新最敏感數(shù)據(jù)X2

最不確定參數(shù)Y2

合理參數(shù)值Y2‘

觀測(cè)數(shù)據(jù)X‘

模型參數(shù)Y，其它定性知識(shí)

繼續(xù)5.5.1定量遙感建模概述5.5.2植被輻射傳輸模型1概述植被結(jié)構(gòu)參數(shù)植被輻射傳輸方程4植被輻射傳輸方程解法1概述5.5.3幾何光學(xué)模型5.6.1定量遙感的反演的概述5.6定量遙感的反演5.6定量遙感的反演5.6.1定量遙感的反演的概述5.6.1定量遙感的反演的概述2)定量遙感反演的必要條件定量遙感反演的必要條件是獨(dú)立觀測(cè)的個(gè)數(shù)大于未知數(shù)的個(gè)數(shù)5.6.1定量遙感的反演的概述5.6.2定量遙感的反演的基本原理5.6.2定量遙感的反演的基本原理5.6.2定量遙感的反演的基本原理5.6.2定量遙感的反演的基本原理5.6.2定量遙感的反演的基本原理5.6.2定量遙感的反演的基本原理5