第五章-定量遥感

第五章定量遥感

主要内容

5.1定量遥感的基础

5.2定量遥感的研究内容

5.3辐射校正

5.4大气校正

5.5定量遥感的建模

5.6定量遥感反演5.1定量遥感的基础5.1.1定量遥感的分类

5.2定量遥感研究的主要内容辐射定标大气校正定量遥感模型与反演混合像元问题尺度问题多角度遥感5.2.1定量遥感中的尺度问题1）地学中的尺度问题全球变化的研究面向一系列重大全球性环境问题，提出了大量的关系到地球可居住性的重要科学问题，因而所涉及的范围极其广泛，具有高度综合和交叉学科研究的特点。叶笃正先生曾指出，“全球环境是一个不可分割的整体，任何区域的环境变化都要受到整体环境变化的制约，反过来，整体环境的变化又是各区域相互影响着的环境变化的综合体.”

香山科学会议第187次学术讨论会集中讨论了大气圈、水圈和生物圈之间的耦合。会上谈到水循环的状态目前能测得准的只有水文站的径流量，降水总量只能依靠少数的点测量外推，蒸发散就更惨。所以整个水循环现况不清。丑纪范院士指出：要重蒸发、重垂直、重枯水，所有这些都需要遥感。叶笃正院士强调了陆面蒸发对大气环流的反馈，他的模拟表明，如果北纬30度全部灌溉，将严重影响气候的变化。他甚至认为更小尺度上的水的状态也能影响全球的气候模式。

但是气象、水文和生物圈究竟分别在什么尺度上彼此耦合，则没有定论。所有这一切都对遥感提出了迫切的需求。

以前，关于是否应该建设“三北防护林系统”，曾经有过一场学术争论，至今余波荡漾。

反方：“抽水机”理论

正方：“人类有序活动可以影响大气环流”理论注意“抽水机”理论是在点（小）尺度上绝对真实的。“蝴蝶效应”在非线性的GCM尺度上又是完全可能的。具体的可能性依赖于人类有序活动的设计与规模（尺度）。谁是谁非？现在只能看效果了。但学术争论仍在继续，并有扩大化到“主义”之争的趋势。

2）尺度问题与遥感科学

二十多年前，美国地学界爆发了一场“路线斗争”。当时的美国地理学会会长著文批评一批较年青的地理学家以计算机和遥感为技术手段，打着科学的旗号，篡改地理学作为一种描述性艺术的实质。以加洲大学圣巴巴拉分校（UCSB）为首的一批地理学家，如Simonett，Estes，Strahler，Dozier等数十人联名著文反驳，一时非常热闹。

二十年来的事实证明，凡是没有抓住遥感这一机遇的地理系，纷纷走向衰亡。

遥感科学是在地球科学与传统物理学、现代高科技基础上发展起来的交叉学科，其独特的科学问题在于：对传统地学来说，遥感要求从定性到定量描述的过渡。对传统理科来说，遥感要求在象元尺度上对局地尺度上定义的概念，总结、推导出的定律、定理的适用性进行检验和纠正，而这种纠正是与象元尺度上的地学定量描述密不可分的。正因为如此，美国地理遥感之父Simonett强调尺度问题是遥感科学的根本问题，推动NASA设立了RSSP。

“我们淹没在数据的海洋中，渴求着信息的淡水”EOS2000G/天

(2×1012Bytes/天)办法1：多发卫星提高分辨率(1m)，2nm高光谱、600波段海量遥感数据？新应用需要的有效信息匮乏供需矛盾目前遥感的基础理论很不成熟，缺乏对遥感数据的地学理解办法2：美国议会对NASA的指责:“迄今积累的遥感数据,有95%从来没有人看过。”这个办法，我们暂时没有优势：(卫星、星载传感器、数据处理…，牵涉到大量的经费和相当的工作积累。从这里突破，我们有优势。遥感数据的地学理解、定性到定量多学科交叉基础科学、应用基础科学定量地学描述遥感科学定量遥感

高新技术(传感器、遥感平台设计制造)遥感：高新技术驱动的对地观测的一场革命观测时空尺度

物理学定律、定理

数学生态学化学计算机科学

国民经济持续发展，社会需求，环境保护，全球变化，减灾防灾尺度效应分形、分维...反演、优化...遥感在多学科交叉中的定位尺度效应：不同分辨率遥感图像之间关系：观点1：简单平均，没什么好研究的观点2：不是简单平均。取决于地表状况，目标（地学）参数的性质——我们的观点。

尺度效应不是一个新的概念，但定量地学描述是地学与其它学科交叉的基础，是遥感科学的关键。

国外的尺度效应研究基本上仍停留在不同尺度上同一种量的线性或非线性关系的经验研究水平上，我们用几何光学模型来解释不同尺度上量的内涵的变化，量的性质的改变，以及物理定律的适用性。5.2.2定量遥感中的混合像元问题混合像元问题的提出混合像元模型考虑2个端元的线性模型5.3传感器的辐射定标辐射场定标辐射场的选取5.4大气校正5.4大气校正的方法5.4大气校正的方法5.4大气校正的方法5.5定量遥感建模5.5.1定量遥感建模概述5.5定量遥感的建模5.5.1定量遥感建模概述数据有效信息知识更新与积累决策帮助提取多阶段目标决策反演流程图先验知识库观测数据X模型参数Y其它定性知识最敏感数据X1最不确定参数Y1

合理+

参数值Y1‘

先验知识库更新最敏感数据X2

最不确定参数Y2

合理参数值Y2‘

观测数据X‘

模型参数Y，其它定性知识

继续5.5.1定量遥感建模概述5.5.2植被辐射传输模型1概述植被结构参数植被辐射传输方程4植被辐射传输方程解法1概述5.5.3几何光学模型5.6.1定量遥感的反演的概述5.6定量遥感的反演5.6定量遥感的反演5.6.1定量遥感的反演的概述5.6.1定量遥感的反演的概述2)定量遥感反演的必要条件定量遥感反演的必要条件是独立观测的个数大于未知数的个数5.6.1定量遥感的反演的概述5.6.2定量遥感的反演的基本原理5.6.2定量遥感的反演的基本原理5.6.2定量遥感的反演的基本原理5.6.2定量遥感的反演的基本原理5.6.2定量遥感的反演的基本原理5.6.2定量遥感的反演的基本原理5