定量遥感的几个问题.ppt

空间信息：位置、形状、大小、距离、方位 波谱信息：1、灰度：深浅、数值 2、颜色：色度、亮度、饱和度 3、波谱曲线特征：地物发射、反射波谱曲线 时间信息: 信息采集时间，地物随时间变化规律 与地理信息比较：波谱信息——地理属性信息的转换，这需要加强对波谱信息的地学理解。 与地理信息比较：如热带风暴 地球表面关键性时空多变要素——对地反复观测的真正对象 上述时空多变要素是这五大相关领域迫切需要的，也是它们长期想要而不能得到的关键输入参数和验证数据。获取上述要素的时空定量分布，从而推动这些领域的发展。 大家一般的先验知识认为柳絮是白的，为什么诗人观察到柳絮是红的呢？诗人作了解释： 1、夕阳 —— 光穿越大气的光学路径较长，短波段散射严重，直射光偏红，所以“夕阳红”，“残阳如血”。 2、下垫面——桃花坞，“灼灼桃花”盛开，不是一个大叶模型的下垫面，而是一个红色的下垫面，反射光偏红。 3、气溶胶——柳絮本身是全波谱反射，此时反射夕阳红，反射桃花红，所以柳絮成了片片红。 当然这只是一个简单的定性模型，但我们可以看出影响遥感信息产生过程的主要因素之多。 从水平方向上来说，陆地表面在遥感像元尺度上几乎总是混合像元，1米分辨率的天安门广场上，我们可以看到人影， 也许大戈壁或沙漠可以认为是 “纯” 像元，但其实也包含砾石的阴影。在沙漠上实测砾石的承照面和背阴面，温差大约 10 摄氏度以上。 对1公里像元尺度来说，地形的起伏常常不可忽略。 所有这些，使遥感定量反演命中注定是一个病态反演。 现状： 经过六五以来的发展，我们可以说已经是遥感应用的大国，但应用主要是范围外延，项目扩大， 遥感技术突破不多，原因是基础研究薄弱，缺乏多学科人才的共同努力。形成很多部门都搞遥感，基础研究跟不上，应用水平难以再上台阶的状况。 要在此基础上有所突破，使我们国家不但是遥感应用的大国，而且也迅速成为遥感科学的强国，我们就必须通过加深对海量遥感数据的地学理解(地学消化)，通过多学科交叉和协同努力，把遥感基础研究搞起来，在从定性遥感到定量遥感上有所突破，打下进一步发展的坚实基础。 3. 国内外定量遥感基础研究状况 和我们的学术思想 独立观测的个数大于未知数的个数 3.1 几何光学模型 几何光学模型 ? “明月几时有？”我国古代地理学家一千年前就提出这一问题。二向性反射的几何光学学派的回答是，只有当观察者位于“热点”方向，即背对太阳时，才能看到满月，而且看不到环形山的任何阴影，因而最明亮。（本质是相对观测方向问题） 这个回答也许太简单，因为还有大气透明度的问题，日地距离，相干效应，等等，等等。但不可否认，几何光学学派的回答抓住了问题最核心的本质。同样的原理，我们已成功地应用于可见光、近红外波段的对地遥感，在攀登项目中又成功地推广到热红外，解释非同温像元热辐射的方向性。许多文章用实测或模拟数据证实了我们温差面积的投影加同温多次散射模型的合理性。 草色遥看近却无 3.2 尺度效应 为什么我们从卫星上观察地球表面，反而比我们在地上“眼见为实”竟然还有优势呢？这里牵涉到一个尺度问题。 不同的自然现象有不同的最佳观测距离和尺度，并不一定是距离越近越好，观测越细微越好。 18世纪英国斯威夫特用一个例子形象地说明这一点。他假定从非常近的距离，用很高的分辨率来看一个美女。观察者在这位美女的脸上从一个毛孔观察到另一个毛孔，辛苦观测的结果和整体的“美”全不相干。 我国古代学者更早几百年也认识到了这个观察尺度和距离的问题。他们以庐山为例：在山里实地积累的大量观察，但“远近高低各不同”，对认识庐山的全貌却很少有所帮助。 这并不是否定系统的高精度的实地观测，而是说明需要适当的距离和比例尺，才能有效、完整地观察。 横看成岭侧成峰 远近高低各不同 不识庐山真面目 只缘身在此山中 ------ 苏东坡论尺度效应 研究目的与观测尺度 尽管人们早就认识到这种最佳观测距离的必要性，甚至幻想从外层空间来取得大地与海洋的图像（“遥望齐州九点烟，一泓海水杯中泻”）。只是在遥感技术自本世纪60年代蓬勃崛起之后，人类才真正实现了从微观到宏观、从静态到动态对大地进行观测这一飞跃，实现了对很多大规模自然现象的预测和预报，开始了人类认识自己生存环境的新纪元。 正因如