第4章j 遥感地表参数反演原理与方法 4.1基本原理及问题 4.2统计估算方法 4.3优化反演方法 4.4查找表方法 4.5综合反演方法 4.6基于知识的不确定性反演方法
第4章 遥感地表参数反演原理与方法 4.1 基本原理及问题 4.2 统计估算方法 4.3 优化反演方法 4.4 查找表方法 4.5 综合反演方法 4.6 基于知识的不确定性反演方法
4.1基本原理与问题 。定量遥感的反演问题，简言之，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数（或目标参数）。 已知参数子集 观测值 基本原理 R 前向模型 R' 计算 (代价函数) 反演结果 根据代价函数调整 待求子集参数
4.1 基本原理与问题 概述 前向模型 计算 （代价函数） 已知参数子集 根据代价函数调整 待求子集参数 取出最小 WMSE的 参数值 输入 参数 R’ 观测值 反演结果 R 定量遥感的反演问题，简言之，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数(或目标参数)。 基本原理
4.1基本原理与问题 问题 。定量遥感反演的困难，在于应用参数往往不是控制遥感 信息的主导因子，或者说是非敏感参数，只能为遥感信息 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“定量遥感反演的必要条件是独立观测的个 数大于未知数的个数
4.1 基本原理与问题 定量遥感反演的困难，在于应用参数往往不是控制遥感 信息的主导因子，或者说是非敏感参数，只能为遥感信息 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“定量遥感反演的必要条件是独立观测的个 数大于未知数的个数” 。 CR模型的反演流程 问题
。地表是一个复杂的开放的巨系统，未知的参数几乎是无穷的 而遥感数据总是有限的，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，而这几个参数往往不包括应用所需 的时空多变要素，导致了定量遥感与应用需求之间巨大的缺口 ，和普遍的悲观情绪。 。在真实的对地遥感中，问题远为严重。遥感系统从垂直方向 来说，光线（电磁波）穿越大气、植被，到达土壤，再反射穿 越植被、穿越大气，达到卫星传感器。影响这一过程的因素， 数不胜数。 病态反演！
地表是一个复杂的开放的巨系统，未知的参数几乎是无穷的 ，而遥感数据总是有限的，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，而这几个参数往往不包括应用所需 的时空多变要素，导致了定量遥感与应用需求之间巨大的缺口 ，和普遍的悲观情绪。 在真实的对地遥感中，问题远为严重。遥感系统从垂直方向 来说，光线（电磁波）穿越大气、植被，到达土壤，再反射穿 越植被、穿越大气，达到卫星传感器。影响这一过程的因素， 数不胜数。 病态反演！
。李小文院士提出“对地定量遥感本质上是欠定问题”的观点， 强调必须综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，而不是反复反演相对稳定、 相对已知的敏感因素、在低水平上重复。 。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、有限性和地表遥感模型的复杂性，使我们不能把解决超定问 题的成熟办法当作教条
李小文院士提出“对地定量遥感本质上是欠定问题”的观点， 强调必须综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，而不是反复反演相对稳定、 相对已知的敏感因素、在低水平上重复。 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、有限性和地表遥感模型的复杂性，使我们不能把解决超定问 题的成熟办法当作教条
4.2统计方法（Statistical methods). Vegetation indices(VI,植被指数)have been used to predict various land surface biophysical variables (y) y=∑a,7 i=0 y=a+bVI y=aln(b-V1)+c 最好用经过大气校正的地表反射率作为计算植被指数的变量
4.2 统计方法（Statistical methods） 0 n i i i y aVI c y a bVI y a b VI c ln( ) Vegetation indices (VI，植被指数) have been used to predict various land surface biophysical variables (y) 最好用经过大气校正的地表反射率作为计算植被指数的变量
Multispectral VI Normalized Difference Vegetation Index (NDVD NDVI= PNIRPR PNIR +PR NDVI与LAI、绿色生物量、植被覆盖度、光合作用等植被参 数有关 LAI=LAI NDVI,-NDVImin max NDVImax -NDVImin (Justice,1986)
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) NIR R NIR R NDVI NDVI与LAI、绿色生物量、植被覆盖度、光合作用等植被参 数有关 min max max min NDVI NDVI i LAI LAI NDVI NDVI (Justice,1986) Multispectral VI
5ep时ember21,1998 全球NDVI (植被指数)
全球 NDVI (植被指数)
Absorbed photosynthetically active radiation APAR=93.5[1-exp(-0.9LAI)] (Asrar et al.,1984)
APAR LAI 93.5[1 exp( 0.9 )] Absorbed photosynthetically active radiation (Asrar et al., 1984)
Simple Ratio (SR) SR=PNIR PR SR-1 2 NDVI= =I- SR+1 SR+1
Simple Ratio (SR) NIR R SR 1 2 1 1 1 SR NDVI SR SR