遙感的本質是反演,而從反演的數學**講,反演研究所針對的首先是數學模型.因此,遙感反演的基礎是描述遙感訊號或遙感資料與地表應用之間的關係模型,也就是說,遙感模型是遙感反演研究的物件.要進行遙感反演研究,首先要解決的問題是對地表遙感像元資訊的地學描述.
遙感像元尺度上的地學描述是十分有意義的課題,由於地球表面是乙個複雜的系統,對地觀測得到的遙感像元從幾公尺到幾公里的空間解析度,人類對地表真實性的了解需要用多種引數來描述.一般來說,遙感模型描述像元的觀測量與地表實用引數之間的定量關係.這種描述模型的精度與參數量成正比.而精確的模型需要較多的引數.因此定量遙感面臨的首要問題是對地表的精確、實用的地學描述.對這裡所說的地學描述應該有兩個方面的要求,第一是精確性,即對地學描述模型的精度要求,精確的模型具有科學性和定量性；第二是實用性,即地學描述模型引數的應用性,建立模型需要考慮遙感與應用的銜接,由於模型反演精度常受到資料來源的限制,要注意發揮多種資料組合的優勢.
定量遙感反演理論
定量遙感發展的乙個主要障礙是反演理論的研究不足.陸地遙感反演長期侷限於採用處理資料量多於未知量的成熟演算法,最小二乘法是高斯以來從大量資料中反演少量未知引數的成熟方法.但陸地遙感反演的根本問題在於定量遙感往往需要用少量觀測資料估計非常複雜的地表系統的當前狀態,本質上是乙個病態反演問題.因而必須在反演過程中盡可能地充分利用一切先驗知識,把新觀測的資訊量有效地用於時空多變要素的估計上,使新觀測中的資訊有效分配給這一複雜系統中的時空多變引數.
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國際上對地遙感反演的主流尚未認識到這一點,以 verstraete 等 (1996) 提出的反演 io 個公設小第 3 公設為代表,仍將最小二乘法對資料量的要求作為必要條件.但反演不可能創造資訊,不妥善利用先驗知識就不可能很好地分配新觀測的資訊到感興趣的時空多變引數中去.大氣遙感界對此有比較清醒的認識,因而他們對在大氣溫度和水汽垂直廓線等的反演上如何利用先驗知識有比陸地遙感界遠為深入的研究,也更注重知識的積累.陸地遙感界必須迎頭趕上.這一方面我國科學家有比國際陸地遙感界主流更為清醒的認識,如陳述彭、金亞秋等.我們在這方面已經作了系統性的努力,有可能在陸地遙感反演理論上形成中國特色的學派,領先世界水平.要充分利用先驗知識,我們也必須研究遙感與非遙感資料的融合,先驗知識的積累和在多維 gis 中的表達.
定量遙感的又乙個障礙是：我們能反演的不一定是使用者所需要的.也就是遙感模型與農學模型、生態學模型的鏈結問題.這是 1996 年北京國際多角度遙感討論會,1997 年華盛頓多角度遙感討論會和 1998 年舊金山 brdf 討論會的主要議題之一.但由於體制上的原因,國際上較難組織這樣多學科交叉互補的專案,所以儘管連續三年作為主題,進展並不明顯.國內在這方面已有一些較好的工作基礎,如北京市農林科學院建立的農業智慧型網路,已與遙感界進行了密切合作,做了富有成果的工作,等等.
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