定量遥感分析方法 赵英时

### 定量遥感分析方法概述 #### 一、遥感面临的问题 1. **有效信息匮乏**：尽管遥感技术能够提供大量的数据，但在实际应用中，如何从这些数据中提取出有效的信息仍然是一个挑战。例如，在农业生产监测中，需要获取冠层叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(Cab)、土壤湿度(Ws)和植物水分状态(Wv)等参数，但当前的遥感技术往往只能提供植被指数(VI)、冠层水分胁迫指数(CWSI)等间接指标。 2. **遥感数据的地学理解**：遥感数据本身具有复杂的物理意义和地理背景，如何将这些数据转化为易于理解和使用的地理信息是一个关键问题。这涉及到遥感数据的解释、分类以及与地理信息系统(GIS)的集成等方面的工作。 3. **遥感定量化**：随着遥感技术的发展，越来越多的研究致力于通过定量的方法来提高遥感数据的利用效率。这包括了对遥感数据进行精确的测量、建模和分析，以便更好地服务于各种应用领域。 4. **多学科交叉**：遥感技术的发展和应用越来越依赖于多个学科领域的交叉合作，包括大气科学、地理信息系统、计算机科学等，这对于解决复杂问题至关重要。 #### 二、定量遥感的基本概念 1. **定量遥感**是一种利用遥感数据来进行精确测量和分析的技术，其目的是为了获得更加准确的地理信息。这通常涉及到使用数学和统计方法来处理遥感图像，从而得到具体的数值结果。 2. **遥感模型**是用于描述遥感过程的数学或物理模型，它可以帮助我们理解遥感信号是如何受到地表特性、大气条件等因素的影响。 3. **反演**是在定量遥感中常用的一种技术，其目标是从遥感数据中推断出地表参数或其他未知变量。反演过程中可能会遇到“病态”问题，即小的输入误差会导致大的输出误差，因此需要采用特定的策略和方法来克服这些问题。 #### 三、定量遥感的基本内容与方法 1. **方向性与多角度遥感**：通过不同角度的观测可以获得更多关于地物表面结构的信息。例如，多角度遥感技术能够捕捉到不同角度下的反射率变化，这对于分析地物表面的微观结构非常有用。 2. **尺度效应与尺度转换**：尺度效应是指在不同的空间尺度上观察同一现象时，其表现出来的性质可能有所不同。在定量遥感中，需要通过尺度转换技术来解决这个问题，确保不同尺度的数据能够相互匹配。 3. **病态反演与反演策略方法**：病态反演是指当反演问题不稳定时出现的情况，这时需要采取特殊的方法来解决问题，比如正则化技术、先验信息的引入等。 4. **遥感模型与应用模型的链接**：将遥感模型与其他应用模型(如气候模型、水文模型)结合起来，可以在更广泛的背景下应用定量遥感技术。这种链接有助于提高模型的预测能力和适用范围。 #### 四、定量遥感试验研究 1. **遥感数据源的改善**：高光谱、高几何分辨率、高灵敏度等技术的进步极大地提高了遥感数据的质量。例如，高光谱成像能够提供丰富的光谱信息，有助于识别和分类地物类型。 2. **数据处理分析方法的发展**：随着新技术的应用，例如多源数据融合、数据与模型同化、混合像元分解等，遥感数据的处理和分析能力得到了显著提升。这些方法有助于提高遥感数据的利用效率和精度。 3. **遥感基础理论研究的深化**：对于遥感机理的深入研究有助于更好地理解遥感信号的变化规律及其与地表特性的关系。例如，通过分析组分波谱与遥感像元波谱之间的关系，可以更准确地提取地物特征。 定量遥感分析方法是一个复杂而综合的领域，它不仅涉及先进的遥感技术和数据分析方法，还需要跨学科的合作来解决实际问题。随着技术的不断进步和理论研究的深入，定量遥感将在更多领域发挥重要作用。