定量遙感模型、應(yīng)用及不確定性研究

前言

遙感應(yīng)用水平要提高，遙感定量化是必由之路。定量遙感機(jī)理、建模和應(yīng)用研究是國(guó)際遙感科學(xué)前沿領(lǐng)域。中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所建設(shè)有“農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)”、“國(guó)土資源遙感監(jiān)測(cè)”、“災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)”三大遙感應(yīng)用運(yùn)行系統(tǒng)，在全國(guó)農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)旱情監(jiān)測(cè)、洪水監(jiān)測(cè)、國(guó)土資源調(diào)查等方面發(fā)揮了巨大的示范應(yīng)用作用，多年來(lái)為國(guó)家提供了大量的決策咨詢(xún)意見(jiàn)和建議，但是也存在定量化程度不高、精度不能滿足需要等問(wèn)題。2003年，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向性項(xiàng)目（KZ（2X3-SW-338），由我擔(dān)任首席科學(xué)家組織項(xiàng)目組，重點(diǎn)針對(duì)應(yīng)用運(yùn)行系統(tǒng)中的模型和方法不確定性開(kāi)展深入系統(tǒng)研究，以提高遙感監(jiān)測(cè)定量化水平，推動(dòng)遙感應(yīng)用系統(tǒng)的升級(jí)改造，并探索遙感基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究相結(jié)合的新模式。項(xiàng)目組以青年骨干為主，是一支團(tuán)結(jié)的攻關(guān)隊(duì)伍。幾年來(lái)，圍繞遙感應(yīng)用運(yùn)行系統(tǒng)中定量遙感模型、應(yīng)用方法及不確定性開(kāi)展了系統(tǒng)深入的研究，取得了一批很好的研究成果。《定量遙感模型、應(yīng)用及不確定性研究》是項(xiàng)目組相關(guān)研究成果的總結(jié)，既有理論深度，又與應(yīng)用緊密結(jié)合，是定量遙感領(lǐng)域一本有價(jià)值的參考書(shū)。定量遙感機(jī)理、實(shí)驗(yàn)、建模、反演與應(yīng)用是遙感科學(xué)的前沿領(lǐng)域，遙感應(yīng)用中的不確定性問(wèn)題仍然是我們面臨的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，需要更多的青年科技骨干不畏艱難、繼續(xù)開(kāi)展更深入的研究。我衷心祝愿我國(guó)定量遙感科學(xué)研究能取得更大的突破。

內(nèi)容概要

針對(duì)當(dāng)前定量遙感應(yīng)用發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，本書(shū)結(jié)合中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所建設(shè)的“農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)”、“國(guó)土資源遙感監(jiān)測(cè)”、“災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)”三大遙感應(yīng)用運(yùn)行系統(tǒng)，闡述了遙感基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究中的模型、方法及不確定性方面的發(fā)展?fàn)顩r、學(xué)科前沿問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用成果，包括定量遙感應(yīng)用在中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向性項(xiàng)目（KZCX3-SW-338)等項(xiàng)目中取得的最新研究成果。    本書(shū)可供從事定量遙感基礎(chǔ)研究、遙感應(yīng)用研究、遙感項(xiàng)目規(guī)劃管理以及遙感應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的科技和管理人員參考，也可作為各高校遙感和地理信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的教材。

書(shū)籍目錄

序言前言第1章 定量遙感應(yīng)用不確定性分析理論和方法  1.1 定量遙感應(yīng)用不確定性研究現(xiàn)狀    1.1.1 不確定性的概念和內(nèi)涵    1.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀  1.2 定量遙感應(yīng)用中不確定性的來(lái)源  1.3 定量遙感應(yīng)用中不確定性研究進(jìn)展    1.3.1 定量遙感參數(shù)反演中的不確定性研究    1.3.2 遙感數(shù)據(jù)專(zhuān)題分類(lèi)不確定性研究    1.4 小結(jié)  參考文獻(xiàn)第2章 定量遙感信息模型與反演  2.1 定量遙感信息模型與反演研究現(xiàn)狀    2.1.1 地表二向反射特性和植被BRDF模型    2.1.2 地表熱輻射方向性模型  2.2 定量遙感信息模型及其不確定性研究    2.2.1 均勻作物冠層的輻射傳輸模型——SAILE模型    2.2.2 行結(jié)構(gòu)作物冠層的輻射傳輸模型    2.2.3 基于仿真三維結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模擬模型  2.3 地表參數(shù)定量遙感反演及其不確定性    2.3.1 植被指數(shù)遙感提取及方向性校正    2.3.2 葉面積指數(shù)遙感反演    2.3.3 地表反照率遙感反演    2.3.4 地表溫度遙感反演  2.4 小結(jié)  參考丈獻(xiàn)第3章 土地利用／土地覆蓋自動(dòng)更新技術(shù)  3.1 土地利用／土地覆蓋遙感監(jiān)測(cè)與更新技術(shù)概況    3.1.1 遙感在土地利用／土地覆蓋變化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用    3.1.2 土地利用／土地覆蓋遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展  3.2 土地利用／土地覆蓋分類(lèi)特征的分析與評(píng)價(jià)    3.2.1 專(zhuān)家解譯的類(lèi)別特征    3.2.2 像素級(jí)類(lèi)別特征的分析與評(píng)價(jià)    3.2.3 面向?qū)ο筇卣鞯姆治雠c評(píng)價(jià)  3.3 基于對(duì)象的土地利用/土地覆蓋自動(dòng)更新技術(shù)    3.3.1 遙感圖像提取對(duì)象技術(shù)概述    3.3.2 基于多分辨率分析的分水嶺分割算法    3.3.3 基于分割對(duì)象的土地利用／土地覆蓋自動(dòng)更新技術(shù)  3.4 基于GIS的土地利用／土地覆蓋自動(dòng)更新技術(shù)    3.4.1 基于單幅遙感圖像的變化檢測(cè)機(jī)理    3.4.2 土地利用變化檢測(cè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)土地利用圖更新    3.4.3 試驗(yàn)及精度分析  3.5 土地利用／土地覆蓋遙感更新的不確定性分析與精度評(píng)價(jià)    3.5.1 土地利用／土地覆蓋遙感更新工作中的不確定性    3.5.2 土地利用／土地覆蓋遙感更新的精度評(píng)價(jià)  3.6 小結(jié)  參考文獻(xiàn)第4章 農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)方法  4.1 農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)概述    4.1.1 直接監(jiān)測(cè)方法    4.1.2 同期對(duì)比的方法      4.1.3 作物生長(zhǎng)過(guò)程監(jiān)測(cè)的方法    4.1.4 作物生長(zhǎng)模型方法    4.1.5 診斷模型  4.2 已有基礎(chǔ)    4.2.1 CCWS中的作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)    4.2.2 存在的問(wèn)題  4.3 面向問(wèn)題的長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)新指標(biāo)研究    4.3.1 遙感數(shù)據(jù)    4.3.2 野外調(diào)查數(shù)據(jù)    4.3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)集      4.3.4 過(guò)程監(jiān)測(cè)指標(biāo)集  4.4 長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)方法的不確定性分析    4.4.1 研究方法的不確定性    4.4.2 指標(biāo)集和方法應(yīng)用的不確定性  4.5 小結(jié)  參考文獻(xiàn)第5章 農(nóng)田旱情遙感監(jiān)測(cè)模型與方法  5.1 農(nóng)田旱情監(jiān)測(cè)概述  ……第6章 洪澇災(zāi)害雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：遙感數(shù)據(jù)分類(lèi)的不確定性表達(dá)是和其評(píng)價(jià)方法聯(lián)系在一起的?？梢哉f(shuō)，遙感分類(lèi)不確定性的表達(dá)指標(biāo)是不確定性評(píng)價(jià)的一部分。遙感分類(lèi)不確定性評(píng)價(jià)方法經(jīng)歷了一個(gè)逐步細(xì)化和嚴(yán)格的過(guò)程。（Congalton（1994）將分類(lèi)不確定性評(píng)價(jià)的發(fā)展分為四個(gè)階段：第一階段的精度評(píng)價(jià)方法以目視判斷為主，顯然這種精度評(píng)價(jià)方法是一種定性的評(píng)價(jià)方法，而且具有很大的主觀性。第二階段的精度評(píng)價(jià)方法由定性方法發(fā)展到定量方法，這一階段中，精度評(píng)價(jià)主要通過(guò)比較分類(lèi)所得的專(zhuān)題圖中各類(lèi)別的面積范圍（或面積比例）與地面或其他參考數(shù)據(jù)中相應(yīng)類(lèi)別的面積范圍（或面積比例）。與第一階段的方法比較，這種評(píng)價(jià)方法具有定量和客觀的優(yōu)點(diǎn)。但這種方法的最大局限在于其非定位（non-site specific）本質(zhì)。因?yàn)榉诸?lèi)專(zhuān)題圖中的某些類(lèi)別面積即使占有正確的比例，但它可能在錯(cuò)誤的位置。因此，這種評(píng)價(jià)方法可能掩蓋分類(lèi)結(jié)果的真實(shí)精度。第三個(gè)階段以定位（site specitic）類(lèi)別比較和精度測(cè)量（accuracy metrics）為特征。在這一階段，精度評(píng)價(jià)將特定位置的分類(lèi)結(jié)果中的類(lèi)別和地面實(shí)況或其他參考數(shù)據(jù)中相應(yīng)點(diǎn)的類(lèi)別進(jìn)行比較，并在比較基礎(chǔ)上發(fā)展出各種精度測(cè)量（如總體精度等）。第四階段的評(píng)價(jià)方法是在第三階段方法基礎(chǔ)上的細(xì)化和發(fā)展。其核心是誤差矩陣方法。其特點(diǎn)是在充分利用誤差矩陣信息的基礎(chǔ)上，計(jì)算出各種精度測(cè)量（如Kappa系數(shù)），且統(tǒng)計(jì)上更為嚴(yán)格。誤差矩陣精度評(píng)價(jià)方法是當(dāng)前遙感分類(lèi)精度評(píng)價(jià)的核心方法，有人建議將其作為分類(lèi)精度評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)方法（Smits et a1.，1999）。但以誤差矩陣為基礎(chǔ)的精度評(píng)價(jià)方法存在諸多局限性。隨著對(duì)遙感數(shù)據(jù)分類(lèi)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深入，以及不同精度評(píng)價(jià)目標(biāo)的需求，科學(xué)家們進(jìn)一步發(fā)展了許多新的誤差評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)。同時(shí)，基于誤差矩陣的精度評(píng)價(jià)方法也在不斷發(fā)展和完善中。

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