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遙感技術(shù)已成為陸、海面過程實(shí)驗(yàn)和研究的一個必不可少的手段。遙感技術(shù)以其特有的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了對地表不間斷的晝夜觀測，并在獲取區(qū)域上的陸、海面參數(shù)方面具有不可替代的作用。從遙感信息中獲取陸、海面參數(shù)的過程，其實(shí)就是遙感信息定量化分析的過程。眾所周知，如今遙感技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一就是從定性遙感向定量遙感發(fā)展。 遙感信息定量化的過程其實(shí)就是建立遙感信息模型的過程，即得出遙感數(shù)據(jù)與陸、海面參數(shù)之間相互關(guān)系的方程。其步驟大致如下：首先對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，包括幾何校正和輻射量校正。其中輻射量校正對于遙感信息定量分析非常重要，具體指消除遙感數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中的各種失真的過程，主要包括對傳感器的靈敏度特性引起的輻射誤差校正、光照條件的差異引起的輻射誤差校正以及大氣的散射和吸收引起的輻射誤差校正，即大氣校正。然后利用各種數(shù)學(xué)方法，如回歸分析法，建立實(shí)測的陸、海面參數(shù)與遙感數(shù)據(jù)（大多是從遙感數(shù)據(jù)中計算得來的各種參數(shù)）之間的關(guān)系模型，即遙感信息模型。最后在對建立起來的遙感信息模型進(jìn)行正確性驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，利用遙感數(shù)據(jù)對大面積區(qū)域的陸、海面參數(shù)進(jìn)行反演。 根據(jù)遙感信息獲取所利用的電磁波波段的不同，具體又可以分為分成光學(xué)遙感和微波遙感。下文從光學(xué)遙感和微波遙感兩個方面對遙感信息的定量化分析方法進(jìn)行介紹。 光學(xué)遙感： 光學(xué)遙感（包括可見、近紅外及熱紅外遙感）對地表反射率、地表溫度（LST）以及植被參數(shù)等的獲取具有較大的優(yōu)勢，而對其它參數(shù)如土壤濕度、地表粗糙度也有一定的有效性。 （1）地表反射率： 地表反射率是控制地表凈輻射并進(jìn)而影響地表及低層大氣的加熱率的重要參數(shù)。遙感反演地表反射率已有很多成熟的方案，可以直接從遙感數(shù)據(jù)獲取地表反射率。Pinty等針對氣象衛(wèi)星寬帶數(shù)據(jù)，Nunez等針對GMS數(shù)據(jù)以及Brest等針對Landsat數(shù)據(jù)都發(fā)展了反演地表反射率的方法。Saunders等利用NOAA/AVHRR的可見和近紅外數(shù)據(jù)發(fā)展了反演算法，求出了英國Isles地區(qū)4～10月的地表反射率分布，其結(jié)果分別是農(nóng)業(yè)區(qū)具有高于真值17％～22％以及城區(qū)和山區(qū)低于真值大約13%的精度。 （2）地表溫度（LST）和比輻射率： 地表溫度和比輻射率是控制陸面水分和能量平衡的兩個重要參數(shù)。在眾多的LST反演算法中，為消除大氣的影響，以利用分裂窗口算法為最多，分裂窗口算法的基本公式為： Ts ＝ a0 ＋ aiTi 式中：Ts 即地表溫度，Ti是熱紅外通道的亮度溫度（即AVHRR的第4和第5通道），a0、ai為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。 Van de Griend在"Botswana水文和地表能量平衡研究計劃"的支持下所進(jìn)行的研究中，獲得了大量的比輻射率實(shí)地觀測數(shù)據(jù)和紅光（0.58～0.68微米）、近紅外（0.71～1.1微米）的遙感數(shù)據(jù)，從這些觀測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，比輻射率與NDVI（Normalized Differencial Vegetation Index，標(biāo)準(zhǔn)化差植被指數(shù)，NDVI＝  具有非常高的相關(guān)性，近而在比輻射率與NDVI間建立了非常實(shí)用的關(guān)系模型，即 由于NDVI可以很容易地由遙感數(shù)據(jù)求得，所以這一研究對遙感反演比輻射率非常方便實(shí)用。 （3）植被指數(shù)： 在各地表特征參數(shù)中，地表植被指數(shù)反映了地表面的覆蓋狀況，其變化直接影響改變地面輻射平衡最敏感的參數(shù)－地表反射率，進(jìn)而改變地表的能量平衡。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取并分析區(qū)域地表植被指數(shù)的變化和特征，國內(nèi)外研究者已進(jìn)行了大量的工作，發(fā)展了諸多比較成熟的植被指數(shù)，如比值植被指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化差植被指數(shù)（NDVI）等，其中以NDVI應(yīng)用最普遍。Price指出，裸土和100％植被覆蓋的典型NDVI值分別為0.1和0.6，并可利用此二值建立NDVI與植被覆蓋百分比之間的線性關(guān)系。 Fassnacht等借助Landsat-5衛(wèi)星資料，利用多個植被指數(shù)估算了威斯康星中北部森林中各種林型的葉面積指數(shù)（LAI），結(jié)果表明，以NDVI的估測關(guān)系精度最高。 （4）其它地表參數(shù)： Nieuwenhuis等利用熱紅外圖像，對區(qū)域性作物的蒸發(fā)量進(jìn)行了估測，Vidal等則通過衛(wèi)星熱紅外數(shù)據(jù)的一個簡單的相關(guān)分析，估測每日蒸發(fā)量。Caselles等則結(jié)合實(shí)際觀測資料，綜合利用Landsat TM和NOAA－AVHRR圖像對西班牙Barrax地區(qū)的實(shí)際蒸發(fā)量進(jìn)行了遙感制圖。 在光學(xué)遙感中，新近發(fā)展起來的高光譜遙感在遙感信息的定量分析中有著更高的利用價值。光譜遙感技術(shù)的興起是20世紀(jì)80遙感技術(shù)的最大成就之一，所謂高光譜遙感，即高光譜分辨率遙感，指利用很多很窄的電磁波波段（通常<10nm）從感興趣的物體獲取有關(guān)數(shù)據(jù)；與之相對的則是傳統(tǒng)的寬光譜遙感，通常>100nm，且波段并不連續(xù)。高光譜使本來在寬波段遙感中不可探測的物質(zhì)，在高光譜中能被探測。 利用高光譜遙感資料估測地表植被化學(xué)組分將會在精確農(nóng)業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)研究、森林防火、災(zāi)害和污染評估、資源調(diào)查等方面得到廣泛應(yīng)用，尤其是運(yùn)用這一技術(shù)較為精確地獲取區(qū)域以至全球的地表植被化學(xué)參數(shù)，特別是蛋白質(zhì)、糖、淀粉、木質(zhì)素、纖維素等含量的確定，將更有用武之地。 微波遙感： |
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