您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 企业文化 > 20051122柳钦火:定量遥感研究进展
柳钦火中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室Email:qhliu@irsa.ac.cn,Tel/Fax:010-64849840定量遥感研究进展与发展趋势2报告提纲一、国内外遥感技术发展二、定量遥感面临的主要前沿科学问题三、定量遥感研究进展四、发展与展望31.国际遥感技术快速发展2.我国航天遥感体系逐步完善一、国内外遥感技术发展4遥感的优势:遥感的优势在于频繁和持久地提供地表特征的面状信息,这对于传统的以稀疏离散点为基础的对地观测手段是一场革命性的变化。5空间平台与传感器的多样化6GroundNetworkGroundNetworkGroundNetworkLandUseAndOceansChemistryAndAerosolsWeatherRadiationandWeather可调整的传感器与平台系统7UserCommunity•信息处理与集成•知识挖掘•先进的传感器•Sensorweb•NASA•NOAA•Commercial•InternationalInformation未来的地球观测系统8空间分辨率的多样化9高分辨率遥感数据10天安门(商业卫星quickbird影像,0.6m分辨率)11台风遥感应用领域不断拓展12大气廓线13全球变化全球变化遥感14海洋遥感15全国干旱的遥感监测2000年4月中旬全国的土壤湿度分布图162.我国航天遥感体系逐步完善初步形成以下四大卫星系列•资源卫星系列•气象卫星系列•海洋卫星系列•环境与减灾小卫星星座17我国遥感应用运行系统农作物长势遥感监测与估产系统国土资源遥感监测系统灾害遥感监测系统林业遥感交通遥感遥感综合信息预警系统……18农作物长势遥感监测与估产系统192005年全球农情监测美国5月中旬长势监测分布及作物生长过程美国7月中旬长势监测分布及作物生长过程泰国2005年9月中旬长势监测分布20利用遥感和地理信息系统技术恢复重建了我国20世纪80年代末期的土地利用状况,全面掌握了近10余年来全国土地利用的变化特点,构成了完整的多期全国1:10万比例尺土地利用时空数据库。1990199219952000国土资源遥感动态监测系统21建成了面向全国及周边国家和地区的自然灾害遥感监测与应急响应系统:自然灾害数据库图象预处理灾情信息抽取灾害损失遥感评价灾害速报信息发送Ⅰ.灾情信息生成经中科院报中央及有关部门国家遥感中心国务院办公厅Ⅲ.用户Ⅲ.用户有关部委有关省市国家计委Ⅲ.用户国际用户国内用户部委信息交换网INTERNET灾情联机网络服务系统灾害信息交换中心Ⅱ.灾情信息网络服务MODIS星载SAR机载SARTM等遥感数据源灾害遥感监测系统22江长黄河河淮太湖鄱阳湖洞庭湖水灾监测自然灾害遥感监测系统23遥感科技发展是国家的战略需求(1)强烈的需求:在国家科技发展中长期规划中,20个专题中有9个专题需要遥感技术支撑。农业科技问题研究、能源、资源与海洋发展科技问题研究、公共安全科技问题研究、生态建设、环境保护与循环经济科技研究、城市发展与城镇化科技问题研究、天地一体化信息网研究与基础科学问题研究。未来一个阶段,是我国发展的机遇期。国家安全、国民经济建设、人与自然和谐发展、科学进步、参与国际公约的义务对遥感提出了更高的要求。我国民用航天遥感正向业务服务型转化,逐步进入国名经济建设的主战场。24Atmosphere遥感科技发展是国家的战略需求(2)宏大的规划:我国航天发展的能力不断提高,载人航天工程提高了我们国家的国际地位仅未来15年,发射30余颗对地观测卫星(减灾、环境、国土资源、测绘等遥感业务化运行体系)高分辨率对地观测专项190亿“我国是一个遥感大国,但还没有成为遥感强国”25遥感科技发展是国家的战略需求面临的挑战:遥感数据过分依赖国外,传感器技术跟踪为主,技术发展和应用需求脱节针对我国可持续发展问题,提出遥感探测系统新概念,加强天空地一体化遥感科学论证我们淹没在数据的海洋中,渴求着信息的淡水如何把遥感数据转换为信息?如何点面结合,瞬时与过程结合,实现遥感信息与传统地面观测信息的链接?需要加强遥感信息机理研究和遥感信息同化研究满足国家重大遥感应用需求的综合能力不足发展系统集成技术、规模化应用技术、快速处理技术,加强地学分析,建设国家综合应用运行系统,满足国家重大需求26遥感科学国家重点实验室于2003年12月由国家科技部基础研究司批准建设,是由中国科学院遥感信息科学重点实验室和北京师范大学遥感与地理信息系统研究中心联合申请而成。2004年是重点实验室建设期。遥感科学国家重点实验室的建立27•航天遥感卫星发展战略规划论证•航天遥感观测与地面系统建设论证•航天遥感应用共性技术研发与典型应用示范•中国航天遥感数据和产品应用论证和技术推广国家航天遥感论证中心的成立28二、定量遥感面临的主要前沿科学问题•尺度问题•大气问题•角度问题•病态反演问题29图中给出了一块典型地表,以及1公里像元的大致大小。尺度问题30道路农作物裸地房屋森林对每种典型地表选择适当模型…几何光学模型辐射传输模型然后简化为核31大气:是介于遥感传感器与地球表层之间的一层由多种气体及气溶胶等组成的介质层,当电磁波由地球表层传至遥感传感器时,大气是必经的通道;大气对电磁波的作用:主要可以归纳为两种物理过程,即吸收与散射,对地表遥感来说,大气的吸收与散射作用均可使电磁波信息受到削弱;遥感图像的大气纠正:如何依据遥感图像直接或间接获得的大气参数,消除大气对电磁波属性量的影响,恢复其在地球表层的“本来面目”,就成为定量遥感不可回避的问题;大气属性参数的遥感反演:无论是置于地面的传感器还是星载的传感器,当它接收到从大气作用后的电磁波时,它必然带有大气的特征信息,因此我们可以设法从中反演出表征大气属性的参数,如大气气溶胶与大气水汽等。大气问题32Figure5.1Roleoftheatmosphereinremotesensingprocesses.AdaptedfromDuggin(1987)33角度问题—二向性发射/辐射特性34病态反演问题★病态条件下地表时空多变要素的遥感反演理论;★基于先验知识的地表时空多变要素的遥感定量反演方法;★不同尺度地表时空多变要素遥感反演方法的评价与反演精度的验证方法。35三、定量遥感研究进展3.1基于先验知识的定量遥感反演理论3.2机载AMTIS的地表参数遥感反演3.3星载MODIS的地表参数遥感反演3.4建立我国典型地物标准波谱知识库363.1基于先验知识的定量遥感反演理论(1)基于先验知识的遥感定量反演理论在对地遥感中首倡基于先验知识积累的遥感定量反演理论,在病态反演过程中引进反演参数先验知识以弥补缺乏的信息量,研究先验知识的表达形式以及对先验知识反演结果的影响,成功的发展了反演方法。(2)遥感观测信息量在模型参数空间的分配及误差传递分析与信息流控制(3)多阶段目标决策反演中数据集与参数集的定量分割373.2机载AMTIS的地表参数遥感反演38AMTIS数据反演农田组分温度端元分辨率的组分有效发射率端元结构参数BRDF模型反演材料发射率模型热红外波段三维模型基于组分有效发射率模型的组分温度反演空间相关性改进先验知识光谱数据库VNIR波段图像数据材料性质参数组分发射率二维模型进行线性复合像元分辨率的组分有效发射率TIR波段图像数据分类先验知识库对组分温度的简单先验知识组分温度反演结果像元结构参数反演过程的信息流39AMTIS数据反演农田叶面积指数与土壤含水量叶面积指数分布土壤含水量分布图40AMTIS数据反演农田组分温度农作物叶片温度分布图/℃农作物土壤温度分布图/℃41AMTIS数据反演农田组分温度反演结果与地面实验测量数据的对比地面观测AMTIS数据反演结果测量时间9:00-9:1511:10-11:3010:16统计量名称均值标准差均值标准差后验均值的平均后验均值的标准差平均后验标准差叶片14.0310.787016.4720.768514.030.53213.4586土壤14.6681.502821.7921.576316.730.52350.8673冠层平均16.4000.844618.3901.256916.260.5084--农作物叶片温度分布图/℃地面测量点的分布区域42用多角度遥感反演的组分温度和双层模型计算蒸散用双层模型(左)与单层模型(右)估算的总潜热通量(单位:Wm-2)43由实际蒸散和潜在蒸散计算的作物缺水指数及其干旱等级划分双层模型单层模型重旱中旱轻旱正常湿润非农田44OMIS图象假彩色合成小麦田叶绿素含量分布图1.7%2.8%高光谱遥感信息反演作物叶绿素含量45软件名称:遥感反演系统(RSIS)RemoteSensingInversionSystem软件开发单位:中国科学院遥感应用研究所北京师范大学遥感与GIS中心RSIS软件研发小组现有用户情况:到2004年7月底,收到RSIS软件使用申请书26份,共26个用户,装机套数约140套。现有用户类型:集中在科研院所、大专院校的农林、气象、环保等科研领域3.3星载MODIS的地表参数遥感反演46软件功能“遥感反演系统”是以MODIS1公里尺度的数据为主要遥感数据源,具有数据管理、图像预处理、大气与地表参数反演、以及应用产品输出等多个功能模块,适用于农业、林业、气象、水文、生态、环境以及灾害监测等领域。4748软件界面软件功能演示水汽反演温度反演49软件功能MODIS数据文件数据管理模块数据预处理模块显示模块参数反演模块BRDF与地表反照率植被信息提取土地信息覆盖提取地表温度与地表平均发射率大气参数应用产品模块地表蒸散陆地初级生产率太阳辐射与PAR图1系统模块示意图系统模块示意图50原始图像高云检测薄云和云的边缘低云检测可见光通道检测最终检测结果模块结果展示:云检测51模块结果展示:气溶胶光学厚度2003年10月中下旬同一地区14、16、18和21日蓝光波段的表观反射率52大田实验区附近AMTISVisible(0.4-0.7um)Whitehalf-sphere0.108MODISVisible(0.3-0.7um)Whitehalf-sphere0.096blackhalf-sphere0.096blackhalf-sphere0.096Nearinfrared(0.7-1.0um)Whitehalf-sphere0.278Nearinfrared(0.841-0.876um)Whitehalf-sphere0.261blackhalf-sphere0.246blackhalf-sphere0.261大田附近对应于MODIS一个像元范围的ASTER图像图1、大田附近ASTER标准假彩色图像图2、大田附近MODIS反照率产品的标准假彩色图像(采用2、1、4波段)AMTIS和MODIS的反照率比较模块结果展示:地表反照率53地表反照率结果分析对比:反演结果MODIS标准产品第一波段的反射照率结果(无量纲)模块结果展示:地表反照率54模块结果展示:地表温度使用RSIS软件反演的温度(右边)与MODIS温度产品(左边)的对比,对比结果可以看出,二者结果比较接近(数据为2001年9月18日)NASA产品RSIS产品552001年4月初到5月末的LAI反演结果模块结果展示:叶面积指数562001年4月3日NDVI反演图2001年5月10日NDVI反演图模块结果展示:植被指数572001年4月3日EVI反演图2001年5月10日EVI反演图模块结果展示:植被指数58模块结果展示:瞬时地表总辐射地表太阳总辐射反演结果7月19日8月11日8月27日9月12日0w/m21000w/m2Black:-159模块结果展示:显热与潜热能量60模块结果展示:显热与潜热能量611.制定地物波谱数据库标准与规范--规范测量,控制数据质量*典型地物(农作物、岩矿、水体)的分类、分布与目标特性描述规范*实验仪器设备、实验室、试验场技术规程*波谱和配套非波谱参数测试技术标准和规范*波谱和配套非波谱数据收集与汇总标准*波谱库
本文标题:20051122柳钦火:定量遥感研究进展
链接地址:https://www.777doc.com/doc-3666549 .html