定量遥感的定义

定量遥感的定义

定量遥感

随着经济和科技的发展，国家的宏观决策、资源调查、环境及灾害监测等影响国民经济发展的关键领域急需数据支持，要求数据具有空间上的宏观性，时间上的连续性和可获取数据的全面性。而遥感技术正具备这一能力，它能够以不同的时空尺度不断地提供多种地表特征信息。

但是与遥感卫星获取数据的能力相比，遥感数据的自动、定量化处理乃至对遥感数据信息的理解能力与对遥感数据的有效利用却远远不足，这也是目前制约遥感发挥作用的瓶颈问题。因此，定量遥感逐渐成为遥感发展的主要方向。

定义

定量遥感或称遥感量化遥感研究，主要指从对地观测电磁波信号中定量提取地表参数的技术和方法研究，区别于仅依靠经验判读的定性识别地物的方法。

它有两重含义：遥感信息在电磁波的不同波段内给出的地表物质的定量的物理量和准确的空间位置；从这些定量的遥感信息中，通过实验的或物理的模型将遥感信息与地学参量联系起来，定量的反演或推算某些地学或生物学信息。

建模

装置在星体上的传感器，它的可测参数一般为电磁波的属性参数，也就是电磁辐射强度、偏振度、相位差等，而我们的目的是要从这些可测参数中获得有关目标的物理的、地理的、化学的、甚至生物学的状态参数，所以在可测参数与目标状态参数间建立某种函数关系是实现目标参数反演的关键一步，我们称它为建模。

遥感模型一般分为三种：

1. 统计模型（即经验模型）：基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，对一系列的观测数据做经验性的统计描述或者进行相关性分析，构建遥感参数与地面观测数据之间的线性回归方程。

优点：参数少；容易建立且可以有效概括从局部区域获取的数据，简便，适用性强；

缺点：有地域局限性，所以可移植性差；理论基础不完备，缺乏对物理机理的足够理解和认识，参数之间缺乏逻辑关系。

2. 物理模型：其模型参数具有明确物理意义，并试图对作用机理进行数学描述。

优点：精度高，可移植性强；

缺点：此模型通常为非线性的，所以方程复杂，实用性较差；并且在复杂问题考虑中会产生大量参数，其中有些参数无法获取，从而采取近似，会产生误差，而对非主要因素有过多忽略或假定也会产生误差。

3. 半经验模型：突出上述两种模型的优点，回避其缺点。考虑经验数据和物理过程，其参数往往是经验参数，但有一定物理意义。

反演

反演与建模是两个不同的问题，建模是指就某种物理过程，建立与之对应的数学方程或方程组的问题，而反演就好像是解方程或解方程组的问题，显然建立方程与解方程是两个不同性质而又密切相关的问题。

所谓反演就是基于模型知识基础上，依据可测参数值云反推目标的实时状态参数。要实现反演一般需要获得足够的信息量，数学语言可表达为独立方程数必须等于或大于未知参数数目。所谓独立就是指正交。定量遥感Quantitative Remote Sensing

是一种利用遥感的方法获取高时空分辨率的各类气象信息的先进手段，它的有效使用有可能在节省人力、财力与物力条件下实现中尺度灾害天气的监测与探测的目标。

定量遥感涉及的内容很多。其中，遥感器定标、大气纠正和地表应用参数反演是当前定量遥感研究的三个主要内容。

作用与能力：

1. 要充分发挥卫星遥感在中尺度灾害天气监测与探测中的重要作用。

目前对卫星遥感在我国大气监测中所发挥的作用还远远没有达到它应能发挥的程度。实际上到2006 年将有两颗静止卫星、三颗极轨卫星为我们提供大量资料。同时还可能利用TRM、M ATOVS资料为我们继续提供服务。有了如此丰富的卫星资料源，那么如何充分发挥其作用是在设计中尺度灾害天气监测网时必须考虑的重要因素。

实际上，最近5 年通过国家973项目的支持，中国科学家在卫星遥感的反演能力上有了很大的提高，我们有能力利用卫星遥感资料反演中尺度云团内的温湿三维结构，不同层次的风向、风速、云的分类、云顶相态、降水估测、下垫面特征、监测江河流域的洪涝变化等，尤其在云导风反演上我们已处于国际领先水平。现在的问题是卫星探测精度与遥感反演精度的提高以及与遥感资料精细分析相关的技术开发问题有待进一步发展。

2. 进一步发挥新一代天气雷达的作用。通过国家973 项目的支持，我们重点做了三

方面的工作，即利用天气雷达获取中尺度系统的三维流场结构资料，利用多部雷达资料实现一个区域（或更大区域）对中尺度强对流系统的联网监测以及面降水量的估测，研究了双偏振雷达所具有的相态分析功能。这三方面的工作基本上都取得了突破。利用长江中下游野外试验雷达资料第一次获取了中尺度暴雨系统的三维流场的实时结构分析结果，充分说明了发挥新一代天气雷达作用的重要性和它的潜在能力。

3. 进一步加强GPS、风廓线仪、甚至飞机追踪观测技术的研究，并建成相应的观测系统，尤其在大城市区域建立空间间隔仅8-12 公里的多个GPS组成的观测网，通过层析分析实现利用GPS分析水汽的垂直廓线，试验表明其精度可达相当高的水平。

上述三方面的工作基本构成了天基（气象卫星）、空基（飞机追踪观测）、地基（天气雷达、GPS、风廓线仪等）遥感，再加上常规气象观测网，将基本满足对大城市灾害天气监测的需求。

定量遥感概述

1. 定量遥感遥感信息定量化，建立地球系统科学信息系统，实现全球观测海量数据的定量管理、分析与预测、模拟是遥感当前重要的发展方向之一。遥感技术的发展，最终目标是解决实际应用问题。但是仅靠目视解译和常规的计算机数据统计方法来分析遥感数据，精度总提不高，应用效率相对低，寻找应用的新突破口也非常困难。尤其对多时相、多遥感器、多平台、多光谱波段遥感数据的复合研究中，问题更为突出。其主要原因之一是遥感器在数据获取时，受到诸多因素的影响，譬如，仪器老化、大气影响、双向反射、地形因素及几何配准等，使其获取的遥感信息中带有一定的非目标地物的成像信息，再加上地面同一地物在不同时间内辐射亮度随太阳高度角变化而变化，获得的数据预处理精度达不到定量分析的高度，致使遥感数据定量分析专题应用模型得不到高质量的数据作输入参数而无法推广。GIS 的实现和发展及全球变化研究更需要遥感信息的定量化，遥感信息定量化研究在当前遥感发展中具有牵一发而动全局的作用，因而是当前遥感发展的前沿。

2. 遥感信息定量化的内涵遥感信息定量化是指通过实验的或物理的模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量地反演或推算为某些地学、生物学及大气等观测目标参量。遥感信息定量化研究将涉及到遥感器性能指标的分析与评价、大气参量的计算与大气订正方法和技术、对地定位和地形校正方法与技术、计算机图像处理与算法实现、地面辐射和几何定标场的设置以及各种遥感应用模型和方法、观测目标物理量的反演和推算等多种学科及领域。其中，遥感器定标、大气订正和目标信息的定量反演是遥感信息定量化的三个主要研究方面。