市场定量遥感面临的主要问题
遥感的机遇与挑战
二、遥感与可持续发展
中国已经具备天空一体化综合观测能力，部署了一批气象、海 洋、资源和环境减灾科研和业务卫星。以及地面、业务应用系 统等建设项目。
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二、遥感与可持续发展
中国已建立了涵盖各部门的遥感应用技术体系，各部门纷纷制定面向本 领域的卫星遥感应用发展规划，开展了行业和区域应用系统研制，建立 了业务运行系统。
存在设施配套的制约，全球数据获 取能力和地面接收站网能力仍然受 限，地面产品验证能力也严重不足。
全球综合观测与应用的意识尚需加 强，需要着力解决配套的数据保障、 信息提取、信息共享等问题。
二、遥感与可持续发展
全国陆地部分有效覆盖： 787万平方公里 （82%）
中国卫星地面接收站
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二、遥感与可持续发展
多源、立体、交叉反演验证 31
三、遥感前沿问题
NDVI 精度分布
不同遥感产品各自在 多大程度反演真实世 界，如何衡量？
地区
植被类型
MODIS LAI产品验证 结果
IGBP Kalahari 标准样带
林地 热带稀树草原
具有较好的一致性 具有较好的一致性
芬兰 法国 非洲
印度
BOREAS
针叶林混有湖泊斑块 观测精度为48%
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三、遥感前沿问题
反演经常面临模型欠定或病态问题，即往往存在遥感待反演的参数多于卫 星的观测方程数；且待反演参数在迭代反演过程中往往由于观测误差和模 型误差而出现发散的情况。一方面，需要通过集成地学先验知识，降低反 演过程的不确定性，改善模型欠定或病态问题。 利用多源数据的光谱与时空互补性提高反演精度及时空分辨率，也得到 越来越多的重视。光学与微波遥感的模型协同与联合反演、地表参数的 主被动协同反源、多时空分辨率遥感数据的协同反演等已成为定量遥感 研究的重要前沿方向。
遥感卫星影像处理中的常见问题及解决方法
遥感卫星影像处理中的常见问题及解决方法现如今，遥感技术在地球科学、环境保护、城市规划等领域发挥着重要作用。
遥感卫星影像作为遥感数据的主要来源，其处理过程中常常会遇到一些困扰，本文将探讨其中的常见问题及相应解决方法。
1. 影像纠正问题遥感卫星拍摄的影像受到地球自转、地形起伏以及大气等因素的影响，容易产生图像畸变和色差问题。
针对这一问题，可以采用几何校正和辐射校正等方法来进行纠正。
几何校正主要包括地形校正和几何校正。
地形校正主要针对山区等地形复杂情况下产生的图像投影问题，可以通过数字高程模型（DEM）来解决。
几何校正则主要通过地面控制点的选取和几何模型的建立来校正影像的几何形态。
辐射校正则是针对大气影响导致的辐射畸变问题。
可以利用大气传输模型进行辐射校正，消除大气因素对影像的影响。
此外，还可以利用地面参考反射率进行光谱校正，在不同地物上分别测量反射光谱线进行标定。
2. 影像预处理问题影像的预处理是遥感图像处理的重要环节，可以帮助提取出感兴趣的信息。
然而，预处理过程中常常会遇到图像噪声、云状阴影和云覆盖等问题。
图像噪声主要由传感器本身以及数据传输和存储等过程中引入的噪声造成。
为了降低噪声的影响，可以采用滤波器等方法进行去噪处理。
常用的滤波器有均值滤波、中值滤波和小波去噪等。
云状阴影和云覆盖问题是由云层导致的。
对于云状阴影问题，可以通过校正云覆盖所造成的辐射变化进行修复。
对于云覆盖问题，可以利用多个相邻时刻的影像数据进行云去除，或者采用云检测算法进行自动云剔除。
3. 影像分类问题影像分类是遥感影像处理中的关键任务，可以帮助我们从大规模遥感影像中提取出感兴趣的地物信息。
然而，影像分类过程中常常会遇到地物混合、类别划分不清等问题。
地物混合问题主要由遥感影像中地物覆盖范围重叠较多导致的。
为了解决地物混合问题，可以运用混合像元分解算法将像元分解为纯度更高的子像元，从而更好地反映地物的实际分布。
类别划分不清问题主要由地物间相似性较高导致的。
定量遥感面临的主要问题
型，由于没有解析解，宏观上只能近似满足能量守恒定律。
这里我顺便讲一讲模型的简单性原则。
模型的简单性原则：
我们这里所谓模型就是对真实世界（事物、过程。。。） 的数学描述，英文原意就是模特儿（model） 在其他领域，模型可能是模范的意思，这里排除不讲。
• 英国Kirk W. Junker教授有一次问他班上的大学生，“时装模特与碳分子模型有什么共 同之处”？一位同学回答说：都像牙签。这样回答的原因是：时装模特瘦得像牙签， 回答问题的这个学生上小学时见到的分子模型是用牙签和小球做成的。 当然，Kirk教授所期望的“正确”答案的意思是：原来的科学模型意在“描述” （Describe）现存的世界；时装模特并非典型的普通人，其时装的作用是“规范性 的”，想领导服装新潮流的，是对我们的外貌、打扮应该什么样的一种“范例” （Prescribe）。由于用同一个词既可以表示“描述”，又可以表示“范例”，使得科 学家可以去构造一些与过去的模型不同的模型，然后去寻找类似于这个模型的世界， 而不是仅仅做一个类似现实世界的模型。从这个意义上说，时装模特与碳分子模型的 作用是共同的。(Kirk W. Junker，Futures, 2002 34（9／10）：895－905)）
引自/blog/user_content.aspx?id=40261，有改动
•
模型的简单性原则（续）：
高度逼真 －－－－－－－－－－－－－马虎 （逼真性） 复杂 －－－－－－－－－－－－－－ 简单 （复杂性） 真人模特－塑料模特－－－－－－－－ 稻草人 （例） 推销时装－－－－－－－－－－－－－ 赶麻雀（用途） 讨论模型的简单性，首先要明确建模的目的。用途不同， 上面从名模到稻草人都可能是合理的。要赶麻雀，用真人 模特就极不合理。但不懂这个道理，我自己就还真干过， 后果严重。五十年代除四害，就发动群众，人海战术赶麻 雀，想让麻雀无落脚之地。据说真有麻雀累坏了，飞着飞着 就掉下来的，但总体来说，后果严重。这个例子，主要是从 成本来考虑的。不考虑成本，单从科学的角度，模型的简单 性原则也要求：
遥感无人机存在的问题与应用展望
遥感无人机存在问题与应用展望无人机遥感作为一项空间数据采集的重要手段 ,具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、机动灵活等优点,已成为卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充。
随着无人机遥感技术不断发展和无人机市场逐渐成熟 ,无人机遥感将成为未来的主要航空遥感平台之一 ,已经成为世界各国争相研究的热点课题。
然而 , 要使无人机成为理想的遥感平台 ,还有多个关键技术需要解决 :(1)起降技术改善与抗风性能提高在林业等许多行业的应用以及突发事件的处置中 ,工作环境一般在山区, 平坦地少 ,树木、电杆、房屋多,对于需要滑跑、滑降的较大型的无人机来说, 往往难以找到符合起飞要求的场地。
在不满足正常起降条件的情况下勉强起降会大大增加飞机损坏的可能性。
广西善图科技有限公司如果使用小、轻型无人机则由于飞行高度低 ,在低空作业时受风速、风向影响大。
一般提高抗风性能的方法是增加飞机重量, 但起降要求提高且无人机的载荷非常有限, 同时能耗增大。
所以如何很好的利用弹射起飞、撞网回收技术降低无人机对起飞场地的要求以及在不增加重量或尽量轻的条件下如何通过改进设计和提高飞行控制技术来提高抗风性能保证飞行的稳定性 ,这均是无人机成为理想的遥感平台一个急需解决的问题。
(2)传感器及其姿态控制技术由于无人机的载荷非常有限, 要完成高精度的航摄任务需要高精度的传感器 , 而传统传感器往往在体积、重量等方面的限制可供选择的不多, 因此需要研究开发适合无人机搭载的小、轻型传感器充分利用无人机的有限载荷;再则 ,如何使遥感传感器的控制系统能够根据预先设定的航摄点、摄影比例尺、重迭度等参数以及飞行控制系统实时提供的飞行高度、飞行速度等数据自动计算并自动控制遥感传感器的工作 ,使获取的遥感数据在精度、比例尺、重迭度等方面满足遥感的技术要求还需进一步研究。
(3)遥感数据传输存储技术无人驾驶飞行器搭载的主要遥感传感器为面阵CCD 数字相机,而目前国内市场上的小型专业级数字相机还不能达到量测相机的要求 ,所以,为使获取的遥感影像能够满足大比例尺测图的精度, 应根据相机的几何成像模型 ,作相关的检校工作,得到相机的内外参数,必要时需要采用特殊的检测手段 ,测定每个像元的畸变量。
遥感模型与反演方法
(d)
(e)
(f)
Hale Waihona Puke 不同植被类型的BRDF(GOMS模型)
conifer(a,d) savanna(b,e) shrubland(c,f) 红光波段（a-c） 近红外波段（d-f）
=55º
Li-Strahler几何光学-辐射传输混合模型GORT 由于几何光学模型和辐射传输模型分别在不同的尺度上 具有各自的优势，李小文和 Strahler 充分利用几何光学模型 在解释阴影投射面积和地物表面空间相关性上的基本优势， 在纯 GO 模型和不连续植被间隙率模型的基础上，用辐射传输 方法求解多次散射对各面积分量亮度的贡献，分两个层次来 建立承照面与阴影区反射强度的辐射传输模型，并以间隙率 模型作为联系二者的关键。
（1）辐射传输模型
电磁波从辐射源到目标的传输过程，表示为观测方向 ｓ 上 关于辐亮度Ｉ的辐射传输方程：
dI ( s ) K (I J ) ds
K－消光系数，Ｊ－源函数。 将辐射传输方程写作微积分形式：
I ( , s ) I ( , s ) ( / 4 ) P( s, s' ) I ( , s' )d' ( r, s ) /
李一 Strahler(1985， 1986) 根据稀疏林的实际情况，抛 弃了“小几何体”假定，直接用森林结构参数计算四个分量随 太阳角和观察角变化，建立了遥感像元尺度的天然林BRDF模型。
典型的几何光学模型为景合成模型：
R(v) ki (v)Ri (v)
其中，R(v) 为冠层的反射率，v 表示为光照方向和观察方向的 函数，Ri(v) 为冠层组分的反射率，Ki(v)表示为冠层结构参数 的函数。
多角度遥感提供多个方向的观测数据，相比单一方向观测 提供了更多的信息，多角度观测信息的利用要求对植被冠层二 向性反射特征的描述 －冠层反射的BRDF 模型。
定量遥感分析
定量遥感分析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。
一、什么是定量遥感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。
定量遥感不仅要进行遥感建模与各种前向模型的研究，还要进行各种反演模型和反演策略的研究。
目前在国际上，越来越多的学者们认识到遥感科学在地学从传统定点观测数据到不同空间范围多尺度空间转换和地球系统科学研究中的不可替代作用。
而遥感科学能够在多远数据综合集成及地学应用方面对地球系统科学研究发挥决定性作用。
然而，相对快速发展的遥感技术而言，定量遥感的基础研究仍严重不足。
这对全世界遥感科学界都是一个挑战，对我们来说则更多的是一种跨越发展的机遇。
二、遥感模型分类：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；缺点：有地域局限性，所以可移植性差；理论基础不完备，缺乏对物理机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。
定量遥感分析
定量遥感分析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。
一、什么是定量遥感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。
定量遥感不仅要进行遥感建模与各种前向模型的研究，还要进行各种反演模型和反演策略的研究。
目前在国际上，越来越多的学者们认识到遥感科学在地学从传统定点观测数据到不同空间范围多尺度空间转换和地球系统科学研究中的不可替代作用。
而遥感科学能够在多远数据综合集成及地学应用方面对地球系统科学研究发挥决定性作用。
然而，相对快速发展的遥感技术而言，定量遥感的基础研究仍严重不足。
这对全世界遥感科学界都是一个挑战，对我们来说则更多的是一种跨越发展的机遇。
二、遥感模型分类：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；缺点：有地域局限性，所以可移植性差；理论基础不完备，缺乏对物理机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。
卫星遥感行业痛点与解决措施
技术瓶颈
总结词
由于卫星遥感技术涉及到空间科学、电子科学、信息科学等多学科的交叉应用， 技术复杂度高，研发成本大。
详细描述
目前，卫星遥感技术仍存在一些技术瓶颈，如空间分辨率和光谱分辨率的限制、 卫星信号干扰等问题，影响了数据的准确性和可靠性。
资金压力
总结词
卫星遥感行业的研发和应用需要大量的资金投入，建设和运 营卫星系统、数据接收和处理中心等设施需要耗费大量的资 金。
行业规模与增长趋势
市场规模
根据市场研究机构的数据，2019年全球卫星遥感市场规模约为200亿美元， 预计到2025年将达到300亿美元。
增长趋势
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，卫星遥感市场呈现出快速增长 的趋势。同时，各国政府对地球观测和气候变化等问题的重视也将推动市场 的增长。
02
痛点分析
加强行业监管，促进行业健康发展
总结词
行业监管是卫星遥感行业健康发展的保障，需要建立健全行 业监管体系，规范市场秩序，促进行业健康发展。
详细描述
加强卫星遥感行业的标准制定和实施，建立完善的行业监管 体系，加强对市场的监管和规范，推动行业健康有序发展。
05
发展趋势和展望
技术发展方向
遥感载荷技术
随着光学、电子、计算机等技术的不断发展，卫星遥感载荷的分辨率、灵敏 度和多功能性将不断提高，为遥感数据的获取和应用提供更广阔的空间。
发展历程
早期卫星遥感
1
20世纪60年代初期，美国和苏联相继发射了地 球观测卫星，开始了卫星遥感时代。
商业化发展
2
20世纪90年代初，随着商业化的推进，卫星遥 感逐渐成为一种商业服务，并得到了广泛应用
。
技术进步
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但是气象、水文和生物圈究竟分别 在什么尺度上彼此耦合，则没有定论 。所有这一切都对遥感提出了迫切的 需求。
.... .
二十年前，关于是否应该建设“三北防护林系统”，曾 经有过一场学术争论，至今余波荡漾。
反方：“抽水机”理论 正方：“人类有序活动可以影响大气环流”理论 注意“抽水机”理论是在点（小）尺度上绝对真实的。 “蝴蝶效应”在非线性的GCM尺度上又是完全可能的。具 体的可能性依赖于人类有序活动的设计与规模（尺度）。
定量遥感面临的主要问题
1。尺度问题
1) 地学中的尺度问题； 2）尺度问题与遥感科学； 3）定量遥感模型； 4）GO模型描述
2。病态反演问题
1）为什么病态； 2）地学知识的积累和表达；
3）先验知识如何用于病态反演问题
3。先验知识的积累
李小文，2009.6.8，中科院研究生院
.... .
1. 定量遥感中的尺度问题
.... .
香山科学会议第187次学术讨论会集中讨论了 大气圈、水圈和生物圈之间的耦合。会上谈到 水循环的状态目前能测得准的只有水文站的径 流量，降水总量只能依靠少数的点测量外推， 蒸发散就更惨。所以整个水循环现况不清。丑 纪范院士指出：要重蒸发、重垂直、重枯水， 所有这些都需要遥感。
叶笃正院士强调了陆面蒸发对大气环流的反 馈，他的模拟表明，如果北纬30度全部灌溉， 将严重影响气候的变化。他甚至认为更小尺度 上的水的状态也能影响全球的气候模式。
感科学的根本问题，推动NASA设立了RSSP。
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“我们淹没在数据的海洋中，渴求着信息的淡水”
EOS 2000G / 天 ( 2×1012Bytes/天)
海量遥感数据
办法1：多发卫星 提高分辨率(1m)， 2nm 高光谱、600波段
这个办法，我们暂时没 有优势：(卫星、星载 传感器、数据处理…， 牵涉到大量的经费和相 当的工作积累。
谁是谁非？现在只能看效果了。但学术争论仍在继续，并 有扩大化到“主义”之争的趋势。
.... .
为荀子平反 －
人们常把荀子的“人定胜天”解释成“人一定能胜天”， 搞成一个“主义”，胡作非为，给国家、民族带来了灾难 。
现在风向又变，把敬畏自然，搞成一个“主义”,狠批荀子 。
其实荀子说的是：人定胜天，天定胜人。人定胜天是“大 天而思之，制天命而用之。”是要观察、思考、掌握自然 规律，按自然规律办事，利用自然资源的意思。归根到底 ....，.老天爷还是最狠的。在两大“主义”的恶斗中，只有靠
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2）尺度问题与遥感科学
二十多年前，美国地学界爆发了一场“路
线斗争”。当时的美国地理学会会长著文批 评一批较年青的地理学家以计算机和遥感 为技术手段，打着科学的旗号，篡改地理 学作为一种描述性艺术的实质。以加洲大学
圣巴巴拉分校（UCSB）为首的一批地理学家， 如Simonett，Estes，Strahler，Dozier等数十人联 名著文反驳，一时非常热闹。
供需矛盾
？
办法2：
美国议会对NASA的指 责: “迄今积累的遥感数 据, 有95%从来没有人 看过。”
遥感数据的
地学理解、 定性到定量
多学科交叉
.... .
新应用需要的有效信息匮乏
目前遥感的基础理论很不 成熟，缺乏对遥感数据的 地学理解
从这里突破，我们有优势。
遥感在多学科交叉中的定位
高新技术(传感器、遥感平台设计制
.... .
1） 地学中的尺度问题 － 一例
全球变化的研究面向一系列重大全球性环境问题， 提出了大量的关系到地球可居住性的重要科学问题 ，因而所涉及的范围极其广泛，具有高度综合和交
叉学科研究的特点。叶笃正先生曾指出，“全球 环境是一个不可分割的整体，任何区域 的环境变化都要受到整体环境变化的制 约，反过来，整体环境的变化又是各区 域相互影响着的环境变化的综合体.”
——陈述彭——
所以遥感科学是一个很大的交叉，而定量地学描 述，从某种意义上，是科学和艺术的交叉。
.... .
3） 定量遥感模型
.... .
天 光 云 影 共 徘 徊
.... .
辐射传输模型
• 诺贝尔奖获得者Chandrasekhar 创立于50年代，成功应用于大
气；前苏联院士J.Ross 60年代应用于植被；并 应用于土壤 、冰雪 等。所以 从70年代以来曾在遥感机理研究中一统天下。但辐射传输 理论都是基于体积散射介质的水平均匀性，本质上是与象元大小无 关的，尺不变的。
水平均匀体散射介质
垂直方向允许 介质的密度、 性质有变化
固体地球表面—>下垫面边界条件
微分体散射 元
在遥感象元尺度上，陆地表面大量呈现非均匀的复杂结构， 且以表面散射为主，辐射传输理论难以给出合理解释。
二十年来的事实证明，凡是没有抓住遥 ....感. AG的那位前会长也有他一定的道理，遥感 不应该仅仅是高新技术的应用，而是一门新兴的综 合交叉学科，牵涉到对地表的描述。
遥感科学是在地球科学与传统物理学、现代高科 技基础上发展起来的交叉学科，其独特的科学问题
在于：对传统地学来说，遥感要求从定性到定量描 述的过渡。对传统理科来说，遥感要求在象元尺度 上对局地尺度上定义的概念，总结、推导出的定律 、定理的适用性进行检验和纠正，而这种纠正是与 象元尺度上的地学定量描述密不可分的。正因为如 此，美国地理遥感之父Simonett强调尺度问题是遥
造)
遥感：高新技术驱动的对地观测的一场
革命
观测时空 尺度
生态学 化学
物理学 定律、定理
尺度效 应
定量地学描述 遥感科学 定量遥感
计算机科学
分形、分维
...
反演、优化
数学
...
国民经济持续发展，社会需求， 环境保护，全球变化，减灾防灾
.... .
基础科学、应用基础科学
遥感科学：“一门综合性的科学，它借 助物理学的基础，数学的方法，计算机 的手段，以及地学、生物学的分析，解 决对地遥感的科学理论和实际问题。”
全球变化的研究是以地球系统科学为指南的 。遥感作为获取地球表面时空多变要素信息的先进 方法，是地球系统科学研究的重要组成部分，是对
全球变化进行动态监测的不可替代的手段。陈述 彭先生指出，没有遥感，就提不出全球 变化这样的科学问题。所以遥感的多尺度观
测对地学本身有巨大的推动作用，就象望远镜对天 文学和物理学的推动作用一样。