定量遥感传统的研究方法的及新的学术思想
国外研究现状 遥感信息 产生机理 辐射传输理论 新的学术思想 几何光学
尺度变换、 尺度效应 尺度变换、 尺度效应 点—面信息转换 和尺度纠正 反演 应用 最小二乘法 第三公设” 受“第三公设 第三公设 的局限 病态反演 以应用需求为 驱动力
定量遥感的反演问题是一个病态反演问题 病态反演就要求知识库的支撑： 病态反演就要求知识库的支撑： 中国典型地物结构波谱库 数字地形模型库 地表覆盖类型库
遥感定量化的推动作用
遥感定量化推动遥感仪器研究向更高精度、 更高稳定性方向发展。 仪器的精度、灵敏度、动态范围、内部校准、 稳定度等要能满足定量的要求。
简言之， 定量遥感的反演问题 ， 简言之 ， 根据观测信息和前向物理模型， 就是根据观测信息和前向物理模型， 求解或推算描述地面实况的应用参 或目标参数)。 数(或目标参数 。 或目标参数 而定量遥感反演的困难，在于应 用参数往往不是控制遥感信息的主 或者说是非敏感参数， 导因子 ， 或者说是非敏感参数 ， 只能为遥 感信息提供弱信号。 感信息提供弱信号。
目前国际上对地遥感反演的主流仍坚持沿 用高斯的 最小二乘法 ， 坚持“ 定量遥感反演 坚持“ 的必要条件是独立观测的个数大于未知数的个 简称“ 。 数”(简称“第三公设”)。 简称 地表是一个复杂的开放的巨系统，未知的 地表是一个复杂的开放的巨系统， 参数几乎是无穷的，而遥感数据总是有限的， 参数几乎是无穷的，而遥感数据总是有限的， 接受第三公设，采用最小二乘法， 接受第三公设，采用最小二乘法，其结果是只 能估计最敏感的少量几个参数， 能估计最敏感的少量几个参数，而这几个参数 往往不包括应用所需的时空多变要素.
定量遥感基础
是什么物质、分布在什么地方、有多少？ 是什么物质、分布在什么地方、有多少？
定量遥感应用
★ 为国民经济持续稳定发展提供动态基础数据
和科学决策依据
★ 为国家重大自然灾害提供及时准确的监测评
估数据及图件
★ ★ ★ ★ ★
持续不断地开展再生资源的监测、预测和评估 的监测、 地质矿产资源调查与大型工程评价
天气预报和气候预测 海洋监测和海洋开发
土地适用性评感应用
反照率 地表温度 叶面积指数 叶绿素含量 土壤水分含量 地表蒸发 强烈需求 有力推动
干旱地区缺水状况 区域生物碳循环 数值天气预报 全球变化 作物受胁状况及估产
上述时空多变要素是这五大相关领域迫切需要。获 取上述要素的时空定量分布，从而推动这些领域的发 展。
推动了大气探测遥感技术的发展； 要求精确获取电磁波辐射信息在大气中 传输特性，气溶胶、水汽的测量。
推动了各类应用模型的发展 为了更好的应用定量遥感信息，许多应用模 型相继出现，如全球系统模型、作物估产 模型、土壤水分监测模型、干旱指数模型、 归一化温度指数模型、森林积蓄量估算模 型等。
推动了基于场地的绝对辐射定标的发展； 推动了计算机处理技术的发展； 各类图像处理和雷达软件的开发。
定量遥感本质上是欠定问题 ， 必须综
合考虑未知参数的敏感性与不确定性， 合考虑未知参数的敏感性与不确定性 ， 尽量把遥 感获取的宝贵信息分配给时空多变要素， 感获取的宝贵信息分配给时空多变要素 ， 而不是 反复反演相对稳定、 相对已知的敏感因素、 反复反演相对稳定 、 相对已知的敏感因素 、 在低 水平上重复。 水平上重复。
最小二乘法是解决超定问题的基本方法
遥感获取信息的瞬时性、 ， 遥感获取信息的瞬时性 、 有限性和地表遥感模 型的复杂性， 型的复杂性 ， 使我们不能把解决超定问题的成熟 办法当作教条。 办法当作教条 。 所以我们对传统的遥感反演理论 提出了挑战， 的 第三公设 提出了挑战 ， 并且已有一些创造性 的解法。 的解法。
1、遥感机理模型的建模研究； 遥感机理模型的建模研究；
研究遥感像元尺度上，适用的遥感模型， 研究遥感像元尺度上，适用的遥感模型， 研究描述新型传感器信号特征与地表参数关系的 模型， 模型， 研究模型在不同空间尺度上的尺度效应和尺度转 换原理与方法
定量遥感的主要研究内容
2、地表参数的模型反演与陆地遥感数据的 同化研究； 同化研究； 利用遥感数据和地表参数背景知识， 利用遥感数据和地表参数背景知识，提取 地表时空多变参数的模型和算法， 地表时空多变参数的模型和算法，研究遥 感物理模型与相关领域应用结合中模型的 连接与模型参数的转换方法， 连接与模型参数的转换方法，使遥感数据 产品能满足应用的需求。 产品能满足应用的需求。
定量遥感的主要研究内容
3、新型传感器的定标技术研究，智能化处 新型传感器的定标技术研究， 理技术与方法研究； 理技术与方法研究；时空多变地表参数反 演结果的验证方法研究， 演结果的验证方法研究，遥感数据产品的 真实性检验研究。 真实性检验研究。
定量遥感面临的主要问题
尺度效应问题 角度问题 病态反演问题
尺度效应问题
不同的自然现象有不同的最佳观测距离和尺 并不一定是距离越近越好， 观测越细微越好。 度 ， 并不一定是距离越近越好 ， 观测越细微越好 。 才能有效、 观察地物需要适当的 距离 和 比例尺 ， 才能有效 、 完整地观察。 完整地观察。
角度问题
草 色 遥 看 近 却 无
病态反演问题
遥感应用对遥感信息定量化的指标要求
定量遥感在多学科交叉中的定位
传感器、 高新技术(传感器、平台设计制造) 观测时空 尺度 生态学 化学 物理学 定律、 定律、定理 尺度效应
定量地学描述
分形、分维...
计算机科学
定量遥感
反演、优化...
数学
环境保护，全球变化， 环境保护，全球变化，减灾防灾
定量遥感的主要研究内容