國(guó)科大 植被遙感 期末復(fù)習(xí)總結(jié)

1、植被遙感期末復(fù)習(xí)總結(jié) 垂直結(jié)構(gòu)：激光雷達(dá)植被 水平：高分辨率光學(xué)遙感 物候特征：時(shí)序衛(wèi)星遙感一、植被生理生態(tài)基礎(chǔ)(P1)1.能量平衡各環(huán)節(jié)中，植被生態(tài)系統(tǒng)的作用：冠層反射率是地球系統(tǒng)輻射強(qiáng)迫的直接驅(qū)動(dòng)要素；植被覆蓋變化改變能量平衡蒸散（ET）以潛熱方式降低地表溫度2.植被覆蓋與氣候變化：僅考慮短波輻射形式地表反照率（albedo）：植被反照率裸地albedo植被減少，地表反射能量，地表溫度考慮albedo與ET綜合貢獻(xiàn)：a.低緯度地區(qū)：ET潛熱貢獻(xiàn)大（甚至大于顯熱H），ET減少，植被減少，地表溫度b.高緯度地區(qū)：albedo增加導(dǎo)致的輻射強(qiáng)迫變化大于ET減小的增溫作用，植被減少，地表溫度*潛熱

2、：地球儲(chǔ)存熱量 ET：影響地表能量輻射3.GPP：總初級(jí)生產(chǎn)力 NPP：凈初級(jí)生產(chǎn)力 NPP=GPP-Ra（植物自養(yǎng)呼吸） NEP：凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力 NEP=NPP-Rh（異樣呼吸）or NEP=GPP-（Ra+Rh） NEE：凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量 NEE=-NEP NBP：凈生物群系生產(chǎn)力 NBP=NEP-非呼吸消耗的擾動(dòng)量 CO2通量往往與NEP相等，當(dāng)植被繁茂時(shí)也可近似看做NPPGPP (gross primary productivity) 總初級(jí)生產(chǎn)力.單位時(shí)間內(nèi)生物通過(guò)光合作用途徑所固定的光合產(chǎn)物量或有機(jī)碳總量,又稱總第一性生產(chǎn)力 NEP (net ecosystem product

3、ivity) 凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力：指凈第一生產(chǎn)力中再減去異養(yǎng)呼吸所消耗的光合產(chǎn)物碳通過(guò)陸地生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)。NEP=NPP-異養(yǎng)呼吸NPP (net primary productivity) 凈初級(jí)生產(chǎn)力植物光合作用所固定的光合產(chǎn)物中扣除植物自身的呼吸消耗部分,也稱第一性生產(chǎn)力NPP=GPP-植物自養(yǎng)呼吸NEP (net ecosystem productivity) 凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力,指凈第一生產(chǎn)力中再減去異養(yǎng)呼吸所消耗的光合產(chǎn)物NEP=NPP-異養(yǎng)呼吸NEE (net ecosystem exchange ) 凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量陸地與大氣系統(tǒng)間的CO2通量與生態(tài)系統(tǒng)的GPP,NPP,NEP,N

4、BP,在某些假定條件下所觀測(cè)的CO2通量與其中的某個(gè)概念是一致的.一般與NEP 相同,當(dāng)植被相當(dāng)繁茂,土壤呼吸相對(duì)較小時(shí),可以近似看作為生態(tài)系統(tǒng)的NPP.RP =呼吸的植物RH =呼吸異養(yǎng)生物的RD =呼吸的分解者（微生物）4.物質(zhì)循環(huán)：H2O、C、N（光合、呼吸）*C循環(huán)帶動(dòng)其他物質(zhì)循環(huán)。RS在C循環(huán)中的作用：提取與陸地生態(tài)系統(tǒng)C循環(huán)有關(guān)參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型；生成植被指數(shù)直接/間接估算C通量（尚無(wú)這樣的指數(shù)，但SIF可推GPP有這樣的跡象）NDVINPP、LUE、RE*H2O循環(huán)既是物質(zhì)循環(huán)又是能量循環(huán)*溫室氣體（H2O/CO2/CH4）影響大氣5.PFT：環(huán)境條件響應(yīng)+對(duì)生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程影響 相似（外

5、貌、葉型、葉屬性、光合途徑）6植被功能型，背景及意義二、植被反射率光譜原理與特征(P24)葉片的光譜反射率特性圖（P32）1.反射率（地物反射率reflectance）：用于衡量物質(zhì)反射本領(lǐng)。定義為物體表面反射能量與到達(dá)物體表面入射能量的比值。=L/E反照率（albedo）：用于反映地表對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收能力。地表在太陽(yáng)輻射的影響下，反射輻射通量與入射輻射通量的比值。區(qū)別：reflectance是指某一波段向一定方向的反射，albedo是反射率在所有方向上的積分。reflectance是波長(zhǎng)的函數(shù)，不同波長(zhǎng)reflectance不一樣；albedo是對(duì)全波長(zhǎng)而言的。雙向反射率分布函數(shù)（BRDF）

6、的物理意義是：來(lái)自方向地表輻照度的微增量與其所引起的方向上反射輻射亮度增量之間的比值。雙向反射率因子(Bi-directional Reflectance Factor,   BRF)定義：在相同的輻照度條件下，地物向(，)方向的反射輻射亮度與一個(gè)理想的漫反射體在該方向上的反射輻射亮度之比值，稱為雙向反射率因子R：反射率（Reflectance）定義為物體表面反射能量與到達(dá)物體表面入射能量的比值。光譜反射率（Spectral Reflectance）為某個(gè)特定波長(zhǎng)間隔下測(cè)定的物體反射率，連續(xù)波長(zhǎng)測(cè)定的物體反射率曲線構(gòu)成反射率波譜（Reflectance Spectrum）。

7、2.表觀反射率(P26)：遙感器觀測(cè)到的輻射信號(hào)與太陽(yáng)入射輻射信號(hào)的比值 TOC、TOA傳感器位置不同 TOC：在冠層或近地表水平，對(duì)于植被對(duì)象的遙感表觀反射率，物體表面不一定水平，坡地，高低起伏， TOA：對(duì)于衛(wèi)星，遙感器入瞳處的上行輻射與大氣頂層的太陽(yáng)入射輻射能量的比值*TOC忽略了日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓⊿IF）的貢獻(xiàn)（上行輻射）；TOA忽略了大氣多次散射和輻射、臨近像素的反射和輻射（上行輻射）的影響。因此TOA中除地物本身的反射/吸收信息外，還包含大氣吸收特征，即有大氣程輻射和大氣吸收的影響。*到達(dá)水平地表的太陽(yáng)入射能量到達(dá)地物的太陽(yáng)入射能量（坡度、地形、遮擋等，且對(duì)于垂直分布差異大的高分

8、辨率圖像，到達(dá)地物面與水平地表的太陽(yáng)入射能量有差異）3.BRDF與BDF：以及反射率之間概念差異BRDF（二向反射分布函數(shù)）：來(lái)自方向地表福照度微增量與其所引起方向的反射輻射亮度增量之比。BRDF描述入射光與非透明表面相互作用的函數(shù)，包括入射角與觀測(cè)的天頂角和方位角。BDF（二向反射率因子）：相同福照度條件下，觀測(cè)方向的地物反射輻亮度與一個(gè)理想的漫反射體在該方向的反射輻亮度之比。*數(shù)值上：BDF=BRDF，BRDF特性與環(huán)境輻射相關(guān)，BRF則與環(huán)境無(wú)關(guān)。ALBERO=?4.方向性：方向性反射與尺度關(guān)聯(lián)根據(jù)成像條件和測(cè)量模式的差異：方向-方向反射率：入射光為平行直射光或可忽略散射光；波譜測(cè)量?jī)x僅

9、測(cè)定某特定方向的反射能量。eg：強(qiáng)天測(cè)量地物反射率波譜BRDF半球-方向反射率：入射能量在2半球空間分布；波譜測(cè)量?jī)x僅測(cè)定某特定方向的反射能量。eg：全陰天用地物波譜儀測(cè)散光處反射率方向-半球反射率：入射光為平行直射光或可忽略散射光；波普測(cè)量?jī)x測(cè)定2半球空間的平均反射能量。eg：積分球原理測(cè)定反射率波譜半球-半球反射率：入射能量在2半球空間分布；波普測(cè)量?jī)x測(cè)定2半球空間的平均反射能量。eg：地物反照率波譜5.植被反射光譜形狀：（680、970、1400）植物反射光譜隨葉片中的H2O、色素、干物質(zhì)（N/其他生化組分）、葉片結(jié)構(gòu)不同，在不同波段會(huì)呈現(xiàn)不同形態(tài)和特征。作物冠層光譜特性受冠層結(jié)構(gòu)（植被

10、種類(lèi)）、生長(zhǎng)狀況、土壤背景、天氣狀況等因素影響。6.植被指數(shù)（P35）： 植被特征提取方法：植被指數(shù)、植被吸收/反射特征、特征光譜位置red（紅光波段）、NIR（近紅外波段）a.RVI（比值植被指數(shù)）、NDVI（歸一化植被指數(shù)）過(guò)原點(diǎn)的直線上，RVI與NDVI值相等，距NIR軸距離越近，值越大，植物越茂密；其反演的植被參數(shù)也滿足這一特性b.PVI（垂直植被指數(shù)）平行于土壤線的直線PVI等值，距土壤線越近，PVI越大c.SAVI（土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)）協(xié)調(diào)PVI與NDVI/RVI的矛盾：低植被覆蓋區(qū)PVI；高植被覆蓋區(qū)NDVI/RVId.ARVI（抗大氣植被指數(shù)）引入藍(lán)光波段以抵消紅光波段大氣傳輸影

11、響，NDVI優(yōu)化e.EVI（增強(qiáng)型植被指數(shù)）綜合了ARVI&SAVI的優(yōu)點(diǎn)EVI指數(shù)能消除熱點(diǎn)現(xiàn)象，且有更好的敏感性 *ARVI/RVI PVI SAVI EVI NDVIARVI7.紅邊位置：隨葉綠素含量、生物量、葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)變化藍(lán)移：植被由于病蟲(chóng)害or因污染、物候變化而“失綠”，紅邊向藍(lán)光方向移動(dòng)紅移：植被生物量、色素含量高，生長(zhǎng)旺盛時(shí)，紅邊向長(zhǎng)波方向移動(dòng)三、植被遙感模型（P48）1.PROSPECT葉片光學(xué)模型：基于Allen平板模型只考慮葉綠素的吸收、存在一定局限性，目前的PROSPECT V5版中已考慮胡蘿卜素的吸收影響輸入?yún)?shù)：N葉肉結(jié)構(gòu)參數(shù)，Cab葉綠素濃度，Cw葉片含水

12、量，Cm干物質(zhì)濃度輸出參數(shù)：葉片反射率與透過(guò)率，（400-2500nm，5nm間隔）2.其他葉片光學(xué)特性模型光子追蹤模型（細(xì)胞結(jié)構(gòu)）、N通量模型、針葉模型3.冠層輻射傳輸模型SAIL模型考慮角度，觀測(cè)/太陽(yáng)觀測(cè)角、天頂角SAIL模型假設(shè)冠層具有如下性質(zhì)：冠層水平且無(wú)限延伸。冠層組分只考慮葉片，而且葉片是小而水平的。冠層是各向同性的冠層結(jié)構(gòu)模擬：?jiǎn)?雙參數(shù)冠層葉傾角分布函數(shù)PROSAIL冠層輻射傳輸模擬模型：由葉片光學(xué)特性模型PROSPECT和冠層反射模型SAIL耦合而成的葉片-冠層光譜模擬模型。輸入?yún)?shù)：葉面積指數(shù)LAI、平均葉傾角、葉片反射率與透射率、觀測(cè)天頂角與觀測(cè)方位角、太陽(yáng)天頂角與太陽(yáng)

13、方位角、土壤反射率、天空散射光比例輸出參數(shù)：冠層反射率4.幾何光學(xué)模型在計(jì)算其中的四個(gè)分量(光照植被、土壤、陰影植被土壤)時(shí)，一般假設(shè)所研究的像元比單棵樹(shù)冠大，但是比森林面積小，并且樹(shù)冠在像元內(nèi)隨機(jī)分布。因此該模型可以很好的模擬稀疏植冠的情況，但是對(duì)于密集的，有重疊的植冠則不太適用。5.計(jì)算機(jī)模擬模型輻射傳輸和幾何光學(xué)這兩種不同的建模方式分別描述了地物反射特征在不同尺度上的形成機(jī)理，因此，觀測(cè)對(duì)象和觀測(cè)尺度的不同是產(chǎn)生多種多樣的植被模型的根本原因。四尺度模型即是在幾何光學(xué)模型基礎(chǔ)上改進(jìn)的植被模型，它考慮了四種不同尺度上的冠層幾何結(jié)構(gòu)：(1)在大于樹(shù)冠尺度上，考慮樹(shù)冠群落分布特征對(duì)BRDF的作用

14、；(2)在樹(shù)冠尺度上，考慮樹(shù)冠形態(tài)對(duì)BRDF的影響；(3)在小于樹(shù)冠尺度上，考慮樹(shù)冠內(nèi)分枝分布結(jié)構(gòu)對(duì)BRDF的影響；(4)在冠層內(nèi)部，考慮針葉林的“針”和闊葉林的“葉”的分布特征。四、地表植被參數(shù)遙感定量反演（P42）1.植被參數(shù)定量遙感反演：遙感輻射傳輸模型模擬的反向過(guò)程植被參數(shù)反演需了解：反演植被參數(shù)類(lèi)型參數(shù)反演機(jī)制選擇合適RS反演方法2.參數(shù)類(lèi)型：植被生化組分參數(shù)：葉綠素、H2O、N、木質(zhì)素等兩種尺度（葉、冠）量綱問(wèn)題：a.葉片尺度：決定葉片光學(xué)特性的是葉片生化組分含量，即單位葉面積生化組分質(zhì)量， mg·cm-2反演葉片生化組分濃度時(shí)，葉片厚度與比葉重信息可能是主導(dǎo)要素，影響光

15、譜探測(cè)與反演b.冠層尺度：決定冠層光學(xué)特性的是冠層內(nèi)葉片生化組分含量，即單位土地面積生化組分質(zhì)量，mg·cm-2反演冠層內(nèi)葉片生化組分濃度時(shí)，冠層生物量和葉面積指數(shù)可能是主要因素，即冠層群體大小影響光譜探測(cè)與反演植被生物物理參數(shù)：高分辨率信息覆蓋度F、樹(shù)高、冠幅等激光LIDAR樹(shù)高、LAI等（LAI對(duì)角度的敏感性）多角度RS信息葉傾角分布LAD等植被與環(huán)境相互作用要素（生理生態(tài)、光學(xué)屬性）a.光合、呼吸相關(guān)參數(shù)：NPP、熒光等b.蒸騰相關(guān)參數(shù)：ET、水勢(shì)、利用率c.光學(xué)特性參數(shù)：FPAR、albedo、reflectanceFPAR（光合有效輻射吸收系數(shù)）：植被冠層吸收光合有效輻射與

16、入射光合有效輻射的比值3.反演機(jī)制：基于光譜反射/輻射原理的RS直接反演生化組分：葉綠素、H2O、N生物物理參數(shù)：LAI、F基于高分辨率的植被參數(shù)RS反演F、冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)（株高、冠幅）手段：高分辨率光學(xué)、激光LIDAR基于植被參數(shù)物理關(guān)聯(lián)的間接反演葉綠素N森林株高生物量/C儲(chǔ)量/LAI基于先驗(yàn)知識(shí)（自然規(guī)律，非電磁波/輻射）間接反演植被參數(shù)遙感反演方法有哪些（P77）1）統(tǒng)計(jì)方法利用光譜和空間特征信號(hào)，建立植被參數(shù)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)模型。主要包括：植被指數(shù)、光譜吸收/反射特征、導(dǎo)數(shù)光譜、光譜位置2）物理模型方法利用植被光譜輻射傳輸模型，輸入反射率光譜，得到全部植被生理生化參數(shù)。3）混合方法及半經(jīng)驗(yàn)方法

17、利用模擬數(shù)據(jù)，建立模型，代入實(shí)測(cè)遙感數(shù)據(jù)，得到遙感反演產(chǎn)品；從地物-電磁波相互左右機(jī)理出發(fā)，建立光譜參數(shù)植被參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，用實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模型參數(shù)標(biāo)定；植被參數(shù)遙感反演困難與挑戰(zhàn)有哪些1）光譜反射率各組分共同貢獻(xiàn)，弱吸收組分的光譜信號(hào)分離與獨(dú)立探測(cè)異常困難。2）植被高度空間異質(zhì)特性難以精確建模表達(dá)，參數(shù)反演存在巨大不確定性。高分辨率遙感在解決空間異質(zhì)特性困難作用甚微，還帶來(lái)了新的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。3）植被參數(shù)遙感病態(tài)反演困難。測(cè)量參數(shù)總是有限的，作用植被光譜的物理參數(shù)是無(wú)限的！4）尺度效應(yīng)是遙感基本現(xiàn)象與科學(xué)難題5）植被參數(shù)測(cè)量精度有限、成本高昂，而模型過(guò)于抽象與簡(jiǎn)化。6.反演模型：PRO

18、SPECT葉片水平反演：利用模擬數(shù)據(jù)反演Cab/H2O/Cm，效果較理想利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演H2O效果不理想，光譜數(shù)4001200mm，H2O吸收1200mm后PROSAIL模型作物信息反演：PROSPECT：葉片光學(xué)特性的模擬SAIL：冠層輻射傳輸?shù)墓鈱W(xué)輻射傳輸模型比較不同反射率計(jì)算的植被指數(shù)間的差異（NDVI、ARVI、EVI）。1. 針對(duì)NDVI，經(jīng)驗(yàn)線性法和FLAASH得到的NDVI數(shù)據(jù)直方圖和統(tǒng)計(jì)如下圖所示。利用經(jīng)驗(yàn)線性法得到的反射率數(shù)據(jù)計(jì)算得到的NDVI，在NDVI<0時(shí)表現(xiàn)為水體，NDVI>0時(shí)表示有植被覆蓋，且NDVI隨植被覆蓋度的增大而增大。而利用FLAASH得到的反

19、射率數(shù)據(jù)計(jì)算得到的NDVI，在水體監(jiān)測(cè)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，及水體中的一部分NDVI值明顯大于0.針對(duì)ARVI,該指數(shù)為抗大氣影響植被指數(shù)，它降低了大氣對(duì)植被指數(shù)的影響，經(jīng)驗(yàn)線性法與FLAASH得到的ARVI數(shù)據(jù)直方圖和統(tǒng)計(jì)如下所示。從結(jié)果來(lái)看，是FLAASH得到的結(jié)果要好一點(diǎn)兒。針對(duì)EVI，該指數(shù)為增強(qiáng)型植被指數(shù)，它綜合了土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)和抗大氣影響植被指數(shù)，經(jīng)驗(yàn)線性法和FLAASH得到的EVI數(shù)據(jù)直方圖和統(tǒng)計(jì)如下所示。從結(jié)果來(lái)看，是經(jīng)驗(yàn)線性法得到的結(jié)果要好一點(diǎn)兒五、真實(shí)性檢驗(yàn)與尺度效應(yīng)遙感數(shù)據(jù)與產(chǎn)品的尺度效應(yīng)和真實(shí)性檢驗(yàn)真實(shí)性檢驗(yàn)要考慮模型的適用性；真實(shí)性檢驗(yàn)的基礎(chǔ)是定量化遙感處理處理；真實(shí)性檢驗(yàn)要

20、考慮時(shí)間同步性，特別是輻射量；基于高分辨率尺度效應(yīng)研究是理解尺度效應(yīng)的基礎(chǔ)。l遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn):對(duì)遙感數(shù)據(jù)的輻射精度和幾何精度進(jìn)行檢驗(yàn)l遙感反演產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)：對(duì)遙感反演產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)l遙感應(yīng)用產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)：對(duì)遙感應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)真實(shí)性檢驗(yàn)誤差來(lái)源地表變量和遙感觀測(cè)之間的關(guān)系是隱含的，因此遙感是非直接觀測(cè)量，而這種隱含關(guān)系的相關(guān)性程度直接是不確定性的來(lái)源。u 地面觀測(cè)只能得到所測(cè)量對(duì)象在觀測(cè)時(shí)刻和所代表的空間上的“真值”，將其轉(zhuǎn)換到其他時(shí)空單元時(shí)，則存在較大的時(shí)空代表性誤差；u 遙感正向模型的不確定性主要來(lái)自于模型對(duì)于真實(shí)場(chǎng)景的近似程度以及應(yīng)對(duì)不同尺度內(nèi)參數(shù)的空間異質(zhì)性的能力。u 遙感參

21、數(shù)反演變量永遠(yuǎn)多于觀測(cè)值，是病態(tài)反演，因此需要發(fā)展新的反演策略，否則就無(wú)法從內(nèi)蘊(yùn)了異質(zhì)性的原始觀測(cè)中得到像元尺度上地表參數(shù)或變量的代表性值異質(zhì)性和非線性尺度效應(yīng)訂正：定義：同一區(qū)域、同一時(shí)間、同樣遙感模型、同類(lèi)遙感數(shù)據(jù)、同等成像條件，只是分辨率不同導(dǎo)致的遙感反演地表參量不一致，且這種地表參量屬于存在物理真值的可標(biāo)度量，這種現(xiàn)象稱為遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)。由于地球表面空間作為一個(gè)巨系統(tǒng)的復(fù)雜性，在某一尺度上人們觀察到的性質(zhì)、總結(jié)出的原理或規(guī)律，在另一尺度上可能有效、可能相似，也可能需要修正。加之遙感觀測(cè)信息多空間分辨率并有的特點(diǎn)，從定量遙感出發(fā)的地學(xué)描述必然存在多尺度的問(wèn)題1、地學(xué)中的遙感尺度效應(yīng)學(xué)科

22、分類(lèi)上，遙感屬于地理學(xué)，這次會(huì)議加深了我對(duì)地學(xué)中的遙感尺度效應(yīng)的認(rèn)識(shí)。我在尺度效應(yīng)方面的工作較浮淺，更多是從遙感輻射傳輸、反演角度去認(rèn)識(shí)遙感的尺度效應(yīng)問(wèn)題。通過(guò)這次會(huì)議，認(rèn)識(shí)到地學(xué)中的尺度效應(yīng)也是遙感學(xué)科的尺度效應(yīng)，地學(xué)中的尺度效應(yīng)問(wèn)題，并沒(méi)有因?yàn)榭臻g統(tǒng)計(jì)、抽樣等成熟方法的應(yīng)用而得到解決，遙感實(shí)驗(yàn)、建模、反演、應(yīng)用等環(huán)節(jié)依然面臨地學(xué)中的尺度效應(yīng)問(wèn)題。遙感學(xué)科從事尺度效應(yīng)研究，不能自話自說(shuō)，要回答行業(yè)、應(yīng)用中的“尺度”問(wèn)題。2、“點(diǎn)面擴(kuò)展”是遙感的重要優(yōu)勢(shì)，尺度問(wèn)題伴隨遙感研究的全過(guò)程。遙感尺度問(wèn)題具體包括：（1）遙感尺度效應(yīng)遙感建模的尺度效應(yīng)問(wèn)題，從輻射傳輸建模角度，要解決微觀組分-個(gè)體-群體

23、-景觀的遙感建模問(wèn)題。遙感產(chǎn)品的尺度效應(yīng)問(wèn)題。不同遙感產(chǎn)品，只要遙感觀測(cè)分辨率存在差異，遙感產(chǎn)品結(jié)果就可能你不一致，這種遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)的根源是遙感模型非線性和地表空間異質(zhì)性普遍存在。遙感應(yīng)用中的尺度效應(yīng)問(wèn)題。不同遙感應(yīng)用需求，需要的遙感觀測(cè)指標(biāo)體系、時(shí)空分辨率是不一樣的。（2）特征尺度問(wèn)題地理現(xiàn)象中的特征尺度問(wèn)題同樣也是遙感基礎(chǔ)的特征尺度問(wèn)題。但除了地理特征尺度之外，遙感在電磁波輻射傳輸過(guò)程和反射率基本定義等因素，還有其自身的特征尺度。從線性混合像元與非線性混合像元角度，可以得到遙感本身的特征尺度，以植被為例，冠層尺度就是一個(gè)基本的遙感尺度。從光的輻射傳輸角度，可以將混合像元?jiǎng)澐譃榫€性混合和

24、非線性混合。線性混合表示各亞像元之間的不存在交叉輻射或交叉輻射能相互抵消。非線性混合表示各亞像元之間存在交叉輻射且不能相互抵消，如相互遮擋現(xiàn)象。對(duì)于線性混合問(wèn)題，尺度效應(yīng)表現(xiàn)為不同分辨率觀測(cè)的物理量不一致；對(duì)于非線性混合問(wèn)題，尺度問(wèn)題往往表現(xiàn)為遙感產(chǎn)品模型算法不適用的問(wèn)題。以植被為例，遙感冠層尺度就是線性混合的最高分辨率單元。對(duì)于山區(qū)坡地的混合像元問(wèn)題，從光的輻射傳輸角度，線性與非線性混合的問(wèn)題，還涉及了分辨率尺度問(wèn)題。（3）尺度轉(zhuǎn)換問(wèn)題遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)機(jī)制、模型研究相對(duì)較深入，李召良、閻廣建等老師已經(jīng)提出、建立了普適性的尺度效應(yīng)定量計(jì)算與轉(zhuǎn)換模型，很多研究人員都發(fā)現(xiàn)用不同升尺度方法，可以利用

25、較高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，模擬計(jì)算不同遙感模型的尺度效應(yīng)大小和尺度轉(zhuǎn)換規(guī)律。也可以建立地表空間異質(zhì)性先驗(yàn)知識(shí)空間數(shù)據(jù)庫(kù)（植被等季節(jié)變化地物對(duì)象，先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)也需要時(shí)間變化），完成遙感產(chǎn)品之間的尺度轉(zhuǎn)換。我本人也做了些初步工作，結(jié)果表明普適性尺度轉(zhuǎn)換模型和不同升尺度模擬方法得到的遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)大小是自洽的。其它地理現(xiàn)象、過(guò)程之間的尺度轉(zhuǎn)換問(wèn)題，會(huì)議沒(méi)探討，我自己也沒(méi)研究經(jīng)歷。（4）遙感實(shí)驗(yàn)中的尺度問(wèn)題我一直認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)是遙感學(xué)科的重要挑戰(zhàn)問(wèn)題之一。我整理了5個(gè)植被遙感反演的重大困難，包括：植被波譜特性由多參數(shù)共同決定，植被參數(shù)的獨(dú)立反演十分困難；植被高度空間異質(zhì)特性難以精確建模表達(dá)，參數(shù)反演存在巨

26、大不確定性；植被參數(shù)遙感病態(tài)反演問(wèn)題；尺度效應(yīng)是遙感基本現(xiàn)象與科學(xué)難題；植被參數(shù)測(cè)量精度有限、成本很高，遙感模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證十分困難。實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)十分困難，其中尺度就是一個(gè)重要因素和問(wèn)題。地面測(cè)量樣方與遙感模型的尺度是否匹配、與遙感產(chǎn)品像素是否匹配尤為關(guān)鍵。所以，對(duì)于低分辨率遙感產(chǎn)品檢驗(yàn)，間接法以需要高分辨率遙感作為橋梁；直接法需要地統(tǒng)計(jì)學(xué)工具。兩種方法都面臨尺度問(wèn)題。間接檢驗(yàn)法的尺度問(wèn)題，如遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)分析部分，可以通過(guò)升尺度方法定量計(jì)算，只要地面測(cè)量樣方能代表高分辨率遙感像素，就能實(shí)現(xiàn)地面測(cè)量-高分辨率-低分辨率遙感的點(diǎn)面尺度轉(zhuǎn)換和產(chǎn)品檢驗(yàn)。直接檢驗(yàn)法的尺度問(wèn)題，樣方點(diǎn)觀測(cè)如何與百米、公里像

27、素的尺度一致，所以需要發(fā)展先驗(yàn)知識(shí)支持的趨勢(shì)面研究，各種先驗(yàn)知識(shí)（科學(xué)認(rèn)識(shí)、DEM、地表覆蓋、土壤類(lèi)型等）和空間差值GIS方法大有用武之地，將樣方測(cè)量的點(diǎn)位觀測(cè)數(shù)據(jù)，擴(kuò)展到面（覆蓋多個(gè)遙感像素），對(duì)遙感產(chǎn)品進(jìn)檢驗(yàn)。當(dāng)然，也可以直接將樣方測(cè)量數(shù)據(jù)與低分辨率遙感產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)，不考慮尺度差異，不太較真的讀者或?qū)徃迦艘材芙邮?。?）遙感Vs GIS，誰(shuí)更準(zhǔn)？樣方測(cè)量+GIS空間趨勢(shì)面分析能獲得區(qū)域地表要素的觀測(cè)結(jié)果。樣方測(cè)量+遙感能獲得高分辨率趨勢(shì)面、精細(xì)刻畫(huà)地表空間異質(zhì)性。但用戶關(guān)心的區(qū)域精度指標(biāo)，兩種方法，誰(shuí)更準(zhǔn)呢？我不好預(yù)測(cè)未來(lái)學(xué)科發(fā)展怎樣?，F(xiàn)在空間統(tǒng)計(jì)抽樣是主流和行政可依賴的方法，遙感存在

28、N多的不確定性，我認(rèn)為通常情況下，關(guān)于區(qū)域精度指標(biāo)，遙感還不如傳統(tǒng)空間抽樣方法準(zhǔn)確。但我認(rèn)為遙感有可能在某些方面，超越空間統(tǒng)計(jì)抽樣方法，前提是降低遙感環(huán)節(jié)的不確定性和先驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用。以我們所吳炳方老師的中國(guó)和全球農(nóng)業(yè)估產(chǎn)工作，非常有顯示度，其核心就是通過(guò)降低遙感產(chǎn)品不確定性（如用植被指數(shù)做趨勢(shì)長(zhǎng)勢(shì)分析、區(qū)域精度等）+先驗(yàn)知識(shí)（農(nóng)業(yè)氣象、歷史產(chǎn)量、面積）等。說(shuō)吳炳方老師是定量遙感專家，沒(méi)多少人認(rèn)同，他自己也不認(rèn)同，但說(shuō)他是國(guó)內(nèi)遙感同行中，先驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用最多、最廣泛、最成功的同行，估計(jì)沒(méi)有多少人有異議。3、遙感尺度效應(yīng)的主要矛盾和矛盾的主要方面在哪里。（1）遙感尺度效應(yīng)的主要矛盾十二五期間，遙感產(chǎn)品是

29、國(guó)家科技部對(duì)遙感學(xué)科的主抓方向之一，也是全球性的學(xué)科熱點(diǎn)，各知名研究機(jī)構(gòu)都在發(fā)布自己的全球遙感產(chǎn)品。但從應(yīng)用角度，不同遙感數(shù)據(jù)結(jié)果不一致，國(guó)內(nèi)外遙感工作者提供的基本環(huán)境變量(如NASA、ESA的ECVs)，各研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的遙感產(chǎn)品很不一致。如國(guó)家需求方面，我國(guó)“二調(diào)”耕地?cái)?shù)據(jù)和已有遙感和非遙感的全國(guó)耕地面積數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大不一致。科學(xué)需求方面：幾乎所有的全球遙感產(chǎn)品，如LAI、Albedo、LST、FPAR等，不同數(shù)據(jù)源、或同一數(shù)據(jù)源，不同方法之間的結(jié)果存在較大差異。如Remote Sensing | Special Issue 中NDVI3g與以前GIMSS NDVI產(chǎn)品的差異分析，我都有點(diǎn)懷疑

30、，以前的研究結(jié)果還可引用嗎？全球和國(guó)家需求，希望遙感能夠提供高精度的觀測(cè)資料，但各遙感產(chǎn)品提供者基本上王婆賣(mài)瓜，碰到不一致問(wèn)題時(shí)，“尺度”是最容易被接受的托詞之一。早期遙感定量化水平較低，主要矛盾是遙感產(chǎn)品供給能力低下與蓬勃需求之間的矛盾?，F(xiàn)在遙感定量化水平和遙感科學(xué)蓬勃發(fā)展，遙感產(chǎn)品的“王婆”們四處兜售，但“買(mǎi)家”們或是用過(guò)或聽(tīng)說(shuō)過(guò)遙感“劣質(zhì)”產(chǎn)品，提出了遙感產(chǎn)品精度不達(dá)標(biāo)、各期產(chǎn)品不一致等諸多問(wèn)題。所以現(xiàn)階段遙感面臨的主要問(wèn)題是：遙感產(chǎn)品低精度與產(chǎn)品間不一致性的問(wèn)題與“用戶”的實(shí)用需求之間的矛盾。（2）遙感尺度問(wèn)題矛盾的主要方面顯然，地學(xué)中的遙感尺度問(wèn)題非常廣，但從應(yīng)用需求角度，主要矛盾還

31、是遙感產(chǎn)品精度、可靠性問(wèn)題。尺度問(wèn)題只是遙感產(chǎn)品精度、可靠性的一個(gè)方面，其它如遙感模型普適性、遙感數(shù)據(jù)定量化處理精度等問(wèn)題也非常關(guān)鍵，但尺度問(wèn)題也或多或少地制約和影響其它兩個(gè)方面。遙感產(chǎn)品遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)問(wèn)題，無(wú)疑是遙感尺度問(wèn)題的重要方面，也是本次會(huì)議討論和已有研究工作中，相對(duì)容易形成共識(shí)的遙感尺度問(wèn)題。研究與檢驗(yàn)遙感產(chǎn)品尺度問(wèn)題，也會(huì)涉及前面提到的5個(gè)尺度問(wèn)題。我覺(jué)得圍繞遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)問(wèn)題，以點(diǎn)帶面，未嘗不是推進(jìn)遙感尺度問(wèn)題的一個(gè)抓手？4、遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)定義我也圍繞遙感產(chǎn)品尺度效應(yīng)，嘗試給出自己的理解與定義，具體如下。定量遙感產(chǎn)品的生產(chǎn)，是在物理模型或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上，建立遙感產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用模型，利用遙感數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，輔助以非遙感數(shù)據(jù)，得到反演參數(shù)的遙感產(chǎn)品。這些產(chǎn)品模型都是建立在一定空間尺度(空間分辨率)上的，通常像元尺度越大，像元內(nèi)包含的不均一現(xiàn)象就越多，而這種像元內(nèi)部的地表異質(zhì)性，會(huì)在尺度變化時(shí)產(chǎn)生計(jì)算結(jié)