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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；

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

QuantitativeRemoteSensing

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TRMM、ATOVS资料为我们继续提供服务。有了如此丰富

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