反演问题常表现为病态,需要充分运用先验知识。大气遥感对此有深入研究,而陆地遥感则需迎头赶上,发展中国特色的理论。此外,遥感模型与应用领域(如农学、生态学)的链接问题也是重要议题,尽管国际上跨学科合作面临困难,但国内已有一定的研究基础和成功案例,如农业智能网络与遥感合作的成果。
即将遥感数据转变为人们实际需要的地表各种特性参数。这个过程就是遥感反演。遥感反演本质上是一个病态反演问题。,遥感反演的基础是描述遥感信号或遥感数据与地表应用之间的关系模型,也就是说,遥感模型是遥感反演研究的对象。要进行遥感反演研究,首先要解决的问题是对地表遥感像元信息的地学描述。
一般反演可以用经验模型法和物理模型法,经验模型法相对简单,不用考虑物理过程,而物理模型法则必须先把遥感机理搞清,然后才有反演的问题,而且建立起物理模型再去反演,就涉及到数学当中的最优化、正则化的大量算法,而经验模型法用到的数学知识,这涉及到回归分析、统计学等。
方法上,遥感卫星地表温度反演主要分为物理模型和经验模型两大类。物理模型基于辐射能量平衡原理,通过详细的物理过程模拟实现温度估算。经验模型则依赖于大量数据统计与分析,构建地表温度与卫星观测数据间的经验关系,实现快速、简便的温度估算。
定量遥感的模型主要分为三类:统计模型、物理模型、半经验模型(也有文献上表述为混合模型)。三种各有其优点和缺点,下分类型可根据具体反演的用途,比如说:估产、全球变化、生物碳循环、干旱等等,不同的用途利用相应的不同模型。
不确定性可分定性和定量两方面。定性分析中,例如遥感分类或解译结果的精度评价体现了不确定性。定量分析中,反演技术需面对的不确定性尤为关键,涉及大气中未知参数的推算,将遥感数据转换为地表特性参数。
总的来说,定量遥感、遥感正演和反演技术,犹如地球表面的三重镜像,各有其独特的视角和应用,共同构建起我们对地球表面现象深入理解的立体框架。通过这些技术的综合运用,我们能更准确地揭示自然界的复杂面貌,为科学研究和政策制定提供强大支持。
在遥感领域,反演是一种关键的技术,它基于已知的模型知识,通过对可测量参数的分析,推断出目标的未知状态参数。简单来说,就是通过结合观测数据和前向的物理模型,来计算出反映地面实际情况的应用参数,或者目标本身的参数。然而,定量遥感的发展面临着反演理论研究的挑战。
1、这个基本原理是通过光学反射推测悬浮泥沙含量。水体中的悬浮泥沙颗粒会散射和吸收入射光线。悬浮泥沙颗粒的浓度和粒径会影响光的散射和吸收特征。通常情况下,高浓度的悬浮泥沙会增加水体的浊度,导致水体对光的散射增强。
2、水体/水质参数反演 概念 水质参数包括叶绿素a浓度、悬浮泥沙含量、水深、水温和溶解性有机物等,通过遥感技术评估水体状态。水色遥感反演方法包括经验统计、半经验分析和辐射传输模型。应用 水体/水质参数反演应用于江河水质监测、水族箱控制、水产养殖和环保监测,对污染源简化具有重要意义。
3、荧光法的原理是[15]:浮游植物在波长为400~700nm的太阳光激发下,可以在683nm波段附近产生红光辐射,辐射强度与叶绿素浓度具有很强的相关性,并且大气辐射和海水中的黄色物质与悬浮泥沙对该辐射峰的影响较小。通过量测680nm与660nm之间的辐射量,再进行反演即可得到叶绿素的浓度。
4、海面悬浮物质的监测 在海洋中,泥沙含量不同,其反射率也不同,气象卫星可见光通道0.58~0.68μ m对水体含沙量的变化很敏感,很适于遥感泥沙含量。左图为渤海湾水域含沙量分布图,浅色区为高浓度悬沙区,暗色区为低浓度含沙区;右图为长江口区水域含沙浓度分布图,浅蓝色区是高浓度含沙区。
5、遥感科学与技术主要研究遥感技术、电子技术和计算机科学与技术等方面的基本知识和基本技能,进行遥感电子设备与系统的研制、应用系统和系统集成的建设与开发、空间信息系统和管理信息系统的建设和应用等。例如:GPS导航系统的研发,电子地图的绘制,生态环境遥感监测等。
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