光學(xué)遙感中的定量模型

光學(xué)遙感中的定量模型第一頁，共六十四頁，2022年，8月28日光學(xué)遙感中的定量模型統(tǒng)計(jì)模型物理模型混合模型第二頁，共六十四頁，2022年，8月28日統(tǒng)計(jì)模型基于陸地表面變量和遙感數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，優(yōu)點(diǎn)在于容易建立并且可以有效地概括從局部區(qū)域獲取的數(shù)據(jù)；缺點(diǎn)，拓展后的模型一般都是有地域局限性的，不能解釋因果關(guān)系。第三頁，共六十四頁，2022年，8月28日物理模型遵循遙感系統(tǒng)的物理規(guī)律，優(yōu)點(diǎn)，可以建立因果關(guān)系，如果初始的模型不好，通過加入最新的知識(shí)信息就可以知道該在哪部分改進(jìn)模型，缺點(diǎn)，建立模型的過程漫長(zhǎng)而曲折。模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)的抽象，所以一個(gè)逼真的模型可能非常復(fù)雜，包含大量的變量。第四頁，共六十四頁，2022年，8月28日混合模型統(tǒng)計(jì)模型與物理模型結(jié)合的混合模型所有的遙感定量模型都利用：光譜、空間、時(shí)間、角度和極化。通過定量模型陸地表面可以用連續(xù)變量（如葉面積指數(shù)、反射率）和分類變量（如土地覆蓋）來描繪。第五頁，共六十四頁，2022年，8月28日基本概念數(shù)字值輻亮度立體角輻照度二向性反射率及反照率地球外的太陽輻照度第六頁，共六十四頁，2022年，8月28日數(shù)字值遙感統(tǒng)計(jì)模型總是利用數(shù)字值來直接估計(jì)地表特征變量。DN傳感器接收光譜信號(hào)時(shí)，能分辨的最小輻射差。在遙感圖象上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級(jí)(D)。如6bit,7bit,8bit,11bit,……

一個(gè)6-bit的傳感器可以記錄26級(jí)（64）的亮度值，一個(gè)8-bit的傳感器可以記錄28級(jí)（256）的亮度值，一個(gè)12-bit的傳感器可以記錄212級(jí)（4096）的亮度值第七頁，共六十四頁，2022年，8月28日輻亮度單位立體角和單位面積上的能量，是指單位立體角單位面積上和在單位波長(zhǎng)上的能量。數(shù)字值和輻亮度是線性關(guān)系，利用轉(zhuǎn)換系數(shù)生成光譜輻亮度避免波段寬度不同的影響。確定轉(zhuǎn)換系數(shù)的過程叫傳感器定標(biāo)第八頁，共六十四頁，2022年，8月28日立體角球面面積除以球半徑的平方稱為立體角輻亮度的方向性可以用立體角來描述，是二維空間角量測(cè)的擴(kuò)展。立體角經(jīng)常用極坐標(biāo)下的天頂角和方位角來表示。立體角是以錐的頂點(diǎn)為心，半徑為1的球面被錐面所截得的面積來度量的，度量單位稱為“立體弧度”。和平面角的定義類似。在平面上定義一段弧微分S與其矢量半徑r的比值為其對(duì)應(yīng)的圓心角記作dθ=ds/r；所以整個(gè)圓周對(duì)應(yīng)的圓心角就是2π；定義立體角為曲面上面積微元ds與其矢量半徑的二次方的比值為此面微元對(duì)應(yīng)的立體角記作dθ=ds/r^2；由此可得，閉合球面的立體角都是4π。第九頁，共六十四頁，2022年，8月28日立體角太陽高度角（elevationangle）和太陽天頂角（zenithangle），第十頁，共六十四頁，2022年，8月28日輻照度輻亮度在半球空間上總的立體角積分，經(jīng)常叫做通量密度簡(jiǎn)稱通量。（單位時(shí)間內(nèi)，物體在垂直發(fā)射方向的單位面積上，在單位立體角內(nèi)發(fā)射的一切波長(zhǎng)的能量）第十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日二向性反射率及反照率從非發(fā)光體表面反射的輻射與入射到該表面的總輻射之比。反照率的值介于0(完美的黑體)到1(完全反射)之間。第十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日地球外的太陽輻照強(qiáng)度到達(dá)大氣上界（TOA）的輻照度依賴于太陽和地球的天文學(xué)距離。太陽常數(shù)：地球在日地平均距離處與太陽光垂直的大氣上界單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)所接收的所有波長(zhǎng)太陽輻射的總能量。地球大氣層外的太陽輻射強(qiáng)度幾乎是一個(gè)常數(shù)，描述地球大氣層上方的太陽輻射強(qiáng)度。它是指平均日地距離時(shí)，在地球大氣層上界垂直于太陽輻射的單位表面積上所接受的太陽輻射能。近年來通過各種先進(jìn)手段測(cè)得的太陽常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為1353w／m2。一年中由于日地距離的變化所引起太陽輻射強(qiáng)度的變化不超過上3.4％。第十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日遙感建模系統(tǒng)場(chǎng)景生成場(chǎng)景輻射建模大氣輻射傳輸建模導(dǎo)航建模傳感器建模制圖和面元?jiǎng)澐忠粋€(gè)前向建模流程將預(yù)測(cè)在一定的環(huán)境和傳感器條件下將得到什么樣的遙感數(shù)據(jù)；一個(gè)基于物理反演流程可以從遙感數(shù)據(jù)中得到陸地表面各種地球物理和生物物理變量。第十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日遙感建模系統(tǒng)第十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日?qǐng)鼍吧啥棵枋鲫懙乇砻婺繕?biāo)及背景的類型，數(shù)目及空間分布之間的關(guān)系是對(duì)景觀理解的定量描述高分辨率模型適用于場(chǎng)景要素比像元大的時(shí)候；低分辨率模型剛好相反。低分辨率模型可以看作是連續(xù)的混合模型的一種，其比例由場(chǎng)景模型中各元素大小和形狀與像元內(nèi)的相對(duì)密度來確定；高分辨率模型和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)密切相關(guān)。分形系統(tǒng)、L系統(tǒng)第十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日?qǐng)鼍澳Ｐ褪沁b感機(jī)理研究的關(guān)鍵場(chǎng)景模型是遙感機(jī)理研究的關(guān)鍵組成,通過調(diào)查光與遙感像元場(chǎng)景的相互作用,可以幫助人們理解遙感信號(hào)產(chǎn)生的機(jī)理,并驗(yàn)證遙感物理模型.從植被野外測(cè)量、三維結(jié)構(gòu)真實(shí)遙感像元場(chǎng)景的參數(shù)化描述、場(chǎng)景數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、場(chǎng)景生成方法和流程等方面闡釋了遙感像元場(chǎng)景模型.植被的野外測(cè)量和統(tǒng)計(jì)是結(jié)構(gòu)真實(shí)場(chǎng)景的基礎(chǔ);場(chǎng)景生成方法為:(1)使用L系統(tǒng)生成結(jié)構(gòu)真實(shí)植株,進(jìn)而生成遙感像元場(chǎng)景;(2)按統(tǒng)計(jì)規(guī)則直接生成遙感像元場(chǎng)景.試驗(yàn)表明該遙感像元場(chǎng)景模型可以生成符合遙感像元統(tǒng)計(jì)規(guī)律的三維場(chǎng)景,是準(zhǔn)確和便捷地計(jì)算光與植被相互作用的可靠基礎(chǔ).第十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日?qǐng)鼍暗姆抡嫔煞椒ǖ谑隧?，共六十四頁?022年，8月28日基于三維幾何模型的地表場(chǎng)景建立在利用三維幾何模型建立地表場(chǎng)景過程中目標(biāo)和背景一般是分別建模的，并且目標(biāo)和背景的數(shù)據(jù)庫可以預(yù)先定義好并存儲(chǔ)起來，使用時(shí)直接調(diào)用，目標(biāo)幾何模型的建立方法：多幅圖片提取法，信息處理及模式識(shí)別軟件生成法，常用的三維建模軟件AUTOCAD、3DMAX等；優(yōu)點(diǎn)是靈活性強(qiáng)，適用面廣，可根據(jù)需要生成各種模型；缺點(diǎn)是工作量大，需要同時(shí)提供足夠多的材質(zhì)數(shù)據(jù)，對(duì)所有三維目標(biāo)都要建立幾何模型。第十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日?qǐng)鼍拜椛浣缀喂鈱W(xué)模型，冠層和土壤假定由具有一定形狀、大小和光學(xué)特性的幾何突起以一定的方式分布于背景表面。均勻介質(zhì)輻射模型，把表面要素（樹葉或者土壤微粒）看成是具有給定光學(xué)特性的小的吸收和散射微粒，隨機(jī)地分布在場(chǎng)景內(nèi)且有一定的方向。混合模型，幾何光學(xué)模型引入輻射傳輸理論來計(jì)算單個(gè)的光照/陰影組分。計(jì)算機(jī)模擬模型，場(chǎng)景要素的排列和取向由計(jì)算機(jī)模擬，輻射特性基于輻射度和蒙特卡洛光線追蹤決定。第二十頁，共六十四頁，2022年，8月28日?qǐng)鼍拜椛浣５诙豁?，共六十四頁?022年，8月28日8-bit256greys6-bit64greys4-bit16greys3-bit8greys2-bit4greys1-bit2greys輻射分辨率第二十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日Maximumbrightness=255Maximumbrightness=127輻射亮度范圍第二十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日基于輻射傳輸?shù)墓趯幽MJohnNorman第二十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日大氣輻射傳輸建模地球大氣對(duì)遙感成像有顯著影響，結(jié)果很大程度上影響了地表的光譜輻射和空間分布。因此，理解大氣輻射傳輸和對(duì)遙感圖像進(jìn)行大氣效應(yīng)糾正對(duì)于描繪地表特性非常關(guān)鍵。在假定無云大氣的情況下，考慮了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分子和氣溶膠的散射以及非均一地面和雙向反射率的問題。第二十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日大氣輻射傳輸建模MODTRAN軟件作為大氣輻射傳輸計(jì)算主要的工具，主要有兩種使用方式:第一種方法利用MODTRAN制作查找表，然后利用插值的方法得到輸出量，雖然在速度上較快，但精度上難以保證；第二種方法直接使用MODTRAN源代碼可以保證計(jì)算的精度，但很難使用在不同的編程語言中。第二十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日大氣作用場(chǎng)景的仿真生成從地表零氣象視距輻射亮度圖像到傳感器入瞳處的圖像之間一定會(huì)受到大氣吸收和散射作用以及大氣湍流等效應(yīng)的作用，造成圖像變形和模糊，影響最終成像質(zhì)量，要對(duì)大氣作用進(jìn)行精確仿真才能獲得與實(shí)際最佳一致的圖像，為評(píng)價(jià)遙感系統(tǒng)提供依據(jù)。目前大氣作用仿真有兩種方法：一、采用大氣輻射傳輸理論求解大氣輻射傳輸方程，計(jì)算大氣透過率、大氣程輻射、大氣下行輻射等逐個(gè)像元計(jì)算出大氣頂層入瞳處（TOA）的輻射亮度圖像，參數(shù)的計(jì)算一般采用LOWTRAN7或MODTRAN4軟件。二、將大氣作用的效果定義為大氣調(diào)制傳遞函數(shù)，可將其近似為湍流和氣溶膠調(diào)制傳遞函數(shù)之積。第二十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日大氣輻射傳輸建模（6S）1986年，法國(guó)UniversitédesSciencesetTechnologiesdeLille（里爾科技大學(xué)）大氣光學(xué)實(shí)驗(yàn)室Tanré等人為了簡(jiǎn)化大氣輻射傳輸方程，開發(fā)了太陽光譜波段衛(wèi)星信號(hào)模擬程序5S（SIMULATIONOFTHESATELLITESIGNALINTHESOLARSPECTRUM），用來模擬地氣系統(tǒng)中太陽輻射的傳輸過程并計(jì)算衛(wèi)星入瞳處輻射亮度。1997年，EricVemote對(duì)5S進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展到6S（SECONDSIMULATIONOFTHESATELLITESIGNALINTHESOLARSPECTRUM）6S吸收了最新的散射計(jì)算方法，使太陽光譜波段的散射計(jì)算精度比5S有所提高。第二十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日大氣輻射傳輸建模（6S）（1）太陽、地物與傳感器之間的幾何關(guān)系:用太陽天頂角、太陽方位角、觀測(cè)天頂角、觀測(cè)方位角四個(gè)變量來描述；（2）大氣模式：定義了大氣的基本成分以及溫濕度廓線，包括7種模式，還可以通過自定義的方式來輸入由實(shí)測(cè)的探空數(shù)據(jù)，生成局地更為精確、實(shí)時(shí)的大氣模式，此外，還可以改變水汽和臭氧含量的模式；（3）氣溶膠模式：定義了全球主要的氣溶膠參數(shù)，如氣溶膠相函數(shù)、非對(duì)稱因子和單次散射反照率等，6S中定義了7種缺省的標(biāo)準(zhǔn)氣溶膠模式和一些自定義模式；（4）傳感器的光譜特性：定義了傳感器的通道的光譜響應(yīng)函數(shù)，6S中自帶了大部分主要傳感器的可見光近紅外波段的通道相應(yīng)光譜響應(yīng)函數(shù)，如TM，MSS，POLDER和MODIS等；（5）地表反射率：定義了地表的反射率模型，包括均一地表與非均一地表兩種情況，在均一地表中又考慮了有無方向性反射問題，在考慮方向性時(shí)用了9種不同模型）。第二十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日導(dǎo)航建模計(jì)算出衛(wèi)星在空間中的位置，以便在地球上跟蹤它并知道儀器指向什么地方。第三十頁，共六十四頁，2022年，8月28日傳感器建模傳感器模型描繪了把地表-大氣系統(tǒng)的光譜輻亮度轉(zhuǎn)化到數(shù)字值的過程，這個(gè)數(shù)值就是用戶從數(shù)據(jù)分布中心購(gòu)買得到的數(shù)據(jù)。場(chǎng)景光譜輻亮度光譜響應(yīng)空間響應(yīng)電子噪聲波段量化數(shù)字圖像第三十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日光譜響應(yīng)光電器件的光譜特性指相對(duì)靈敏度與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系，又稱光譜響應(yīng)。第三十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時(shí)能分辨的最小波長(zhǎng)間隔。間隔愈小，分辨率愈高，或：所記錄的電磁波譜中，某一特定的波長(zhǎng)范圍值，越寬，分辨率越低不同光譜分辨率的傳感器對(duì)同一地物的探測(cè)效果有很大區(qū)別；如MSS（100-200nm）、AVIRIS（10nm

）傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值，才能取得好效果感測(cè)人體選擇8-12m,探測(cè)森林火災(zāi)應(yīng)選擇3-5m波譜分辨率第三十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日光譜響應(yīng)第三十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日空間響應(yīng)調(diào)制傳遞函數(shù)，把經(jīng)過系統(tǒng)的調(diào)制度M與未經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)制度M之比，定義為調(diào)制傳遞函數(shù)MTF從物理意義看，MTF實(shí)質(zhì)是各個(gè)空間頻率的正弦波圖象經(jīng)過系統(tǒng)后調(diào)制損失的百分比。第三十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日美國(guó)IKONOS系統(tǒng)焦距：

10m

F數(shù)：f/14.3覆蓋寬度：

13Km軌道高度：

681Km

（1997年~）第三十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日光學(xué)傳遞函數(shù)是全面評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)第三十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日典型的MTF值曲線形狀A(yù)、B、C三條曲線代表三種光學(xué)素質(zhì)完全不一樣的攝影鏡頭。其中A、B兩只鏡頭代表常見、分辨率和反差都不一樣的典型照相機(jī)鏡頭，鏡頭A是反差高而分辨率低；鏡頭B則正好相反，分辨率高而反差低。而鏡頭C則是一只十分罕見的，反差和分辨率都極高的優(yōu)質(zhì)攝影鏡頭。第三十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日制圖和面元?jiǎng)澐謭D像生成的一個(gè)重要過程就是在特定的地圖投影中把這些測(cè)量值按照規(guī)則的二維陣列進(jìn)行劃分。正向面元?jiǎng)澐?，利用每次測(cè)量的位置來查找輸出面元的位置；逆向矯正，利用輸出面元的位置來查找每次測(cè)量的位置。第三十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日遙感建模系統(tǒng)-小結(jié)第四十頁，共六十四頁，2022年，8月28日應(yīng)用模型分析應(yīng)用模型概述模型建立方法第四十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日應(yīng)用模型概述

一、模型1.模型的概念2.模型的抽象過程3.建模步驟二、應(yīng)用模型作用三、應(yīng)用模型分類1．按應(yīng)用模型結(jié)構(gòu)分類2．按應(yīng)用模型空間特性分類3．應(yīng)用模型開發(fā)特點(diǎn)分類4．按應(yīng)用模型內(nèi)容及所解決問題分類5．按模型空間過程模擬方法分類第四十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日

1.模型概念模型是把一個(gè)域（源域）的組成部分表現(xiàn)在另一個(gè)域（目標(biāo)域）中的一種結(jié)構(gòu)（據(jù)陳述彭教授）。源域中被表現(xiàn)的部分可以是實(shí)體、關(guān)系、過程或其它讓人感興趣的現(xiàn)象。建模的目的是把源域簡(jiǎn)單化和抽象化。源域的內(nèi)容轉(zhuǎn)到目的域后，在目標(biāo)域中進(jìn)行分析和處理。而一個(gè)模型是否有用，就要看它模擬源域的效果和它在兩個(gè)域間轉(zhuǎn)換的難易程度。一、模型

第四十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日2.建模的抽象過程

這里，以供電線網(wǎng)的模型分析來表示建模過程。圖中左側(cè)的橢圓代表將被建模的源域，假設(shè)源域是供電線網(wǎng)的一部分，對(duì)該供電線網(wǎng)進(jìn)行分析，一個(gè)恰當(dāng)?shù)哪Ｐ涂赡芫褪菙?shù)學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析，并由此得到目標(biāo)域；建模函數(shù)則要把源域中的要素和目標(biāo)域中的要素聯(lián)系起來?？梢栽谀繕?biāo)域中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換與分析，分析結(jié)果再回到源域（供電網(wǎng)）中進(jìn)行實(shí)際分析。建模函數(shù)m作用在源域D上。源域中的變量t轉(zhuǎn)換到目標(biāo)域后成了m(t)；在目標(biāo)域的轉(zhuǎn)換結(jié)果則通過建模函數(shù)的反變換inv(m)再回到D中進(jìn)行解釋。如果模型精確地反映了源域D中的變量t的轉(zhuǎn)換。那么這個(gè)建模過程就是有效的。這個(gè)建模過程可表示為如下的等式：inv(m)om(t)om=t其中：o表示函數(shù)的組織，上式可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：m(t)om=mot該結(jié)構(gòu)關(guān)系是制圖學(xué)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)所涉及到的內(nèi)容。

源域目標(biāo)域建模函數(shù)Dmm（D）tm（t）Inv（m）一、模型

第四十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日3.建模步驟

應(yīng)用域的各種現(xiàn)象就是域模型（Domainmodel）所要模擬表現(xiàn)的主題，應(yīng)用域模型由領(lǐng)域?qū)＜襾順?gòu)造。概念計(jì)算模型（Conceptualcomputationalmodel）需要考慮計(jì)算環(huán)境，此時(shí)實(shí)體——關(guān)系（E-R）和對(duì)象的模型方法將起作用。邏輯計(jì)算模型(Logicalcomputationalmodel)不僅需要考慮通用的計(jì)算任務(wù)，而且還要考慮特殊實(shí)例情況的分析。如果關(guān)系數(shù)據(jù)庫用來存儲(chǔ)供電網(wǎng)的非空間數(shù)據(jù)，那么概念模型中的對(duì)象（或?qū)嶓w）將以關(guān)系組合形式存儲(chǔ)在關(guān)系表中。信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)建立這樣的模型。物理計(jì)算模型(Physicalcomputationalmodel)由系統(tǒng)開發(fā)者構(gòu)建，它使上述模型在特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和平臺(tái)上得到實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用域應(yīng)用域模型概念計(jì)算模型邏輯計(jì)算模型物理計(jì)算模型一、模型

第四十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日二、應(yīng)用模型作用1．應(yīng)用模型是聯(lián)系RS應(yīng)用與常規(guī)專業(yè)研究的紐帶2．應(yīng)用模型是綜合利用RS應(yīng)用中大量數(shù)據(jù)的工具3．應(yīng)用模型是RS應(yīng)用解決各種實(shí)際問題的武器4．應(yīng)用模型是RS應(yīng)用系統(tǒng)向更高技術(shù)水平發(fā)展的基礎(chǔ)5．利于信息交流第四十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日三、應(yīng)用模型分類1．按應(yīng)用模型結(jié)構(gòu)分類2．按應(yīng)用模型空間特性分類3．應(yīng)用模型開發(fā)特點(diǎn)分類4．按應(yīng)用模型內(nèi)容及所解決問題分類5．按模型空間過程模擬方法分類第四十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日1．按應(yīng)用模型結(jié)構(gòu)分類

（1）數(shù)學(xué)模型（又稱理論模型）數(shù)學(xué)模型是應(yīng)用數(shù)學(xué)的語言和工具，對(duì)部分現(xiàn)實(shí)世界的信息（現(xiàn)象、數(shù)據(jù)）加以翻譯、歸納的產(chǎn)物，反映了遙感過程本質(zhì)的物理規(guī)律，它源于現(xiàn)實(shí)，又高于現(xiàn)實(shí)。數(shù)學(xué)模型經(jīng)過演繹、推導(dǎo)，給出數(shù)學(xué)上的分析、預(yù)報(bào)、決策或控制，再經(jīng)過解釋回到現(xiàn)實(shí)世界。最后，這些分析、預(yù)報(bào)、決策或控制必須經(jīng)受實(shí)際的檢驗(yàn)，完成實(shí)踐—理論—實(shí)踐這一循環(huán)。三、應(yīng)用模型分類

現(xiàn)實(shí)世界的信息數(shù)學(xué)模型現(xiàn)實(shí)世界的分析、預(yù)報(bào)、決策或控制數(shù)學(xué)的分析、預(yù)報(bào)、決策或控制翻譯、歸納推斷檢驗(yàn)演繹解釋現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)學(xué)模型的關(guān)系第四十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日1．按應(yīng)用模型結(jié)構(gòu)分類（2）統(tǒng)計(jì)模型（包括一些經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停┙y(tǒng)計(jì)模型是通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，用大量觀測(cè)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，用定量方法建立模型，模擬過程的規(guī)律，這類方程簡(jiǎn)單實(shí)用，在遙感系統(tǒng)應(yīng)用模型中占有相當(dāng)比例，如回歸方程，聚類分析等等。（3）概念模型（又稱邏輯模型）概念模型是由實(shí)踐中總結(jié)歸納提煉得到的文字性描述，形成知識(shí)庫，通過專家系統(tǒng)推理機(jī)來求解問題。其中最簡(jiǎn)單的情況可直接用文字加邏輯運(yùn)算符組成的邏輯表達(dá)式來描述。三、應(yīng)用模型分類第四十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日2．按應(yīng)用模型空間特性分類

系統(tǒng)中應(yīng)用模型可根據(jù)模型的空間特性分為兩大類，即空間模型和非空間模型，圖中是用于解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中一些問題的應(yīng)用模型分類。（1）非空間模型非空間模型是把系統(tǒng)中屬性數(shù)據(jù)作為顯式數(shù)據(jù)源，空間數(shù)據(jù)作為隱式數(shù)據(jù)源，對(duì)系統(tǒng)中的各種屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算來分析區(qū)域中的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及資源等問題，并進(jìn)行評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等。（2）空間模型空間模型同時(shí)使用屬性數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)組成模型，需要對(duì)系統(tǒng)中的空間和屬性兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。因此從理論上和方法上同空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián)。三、應(yīng)用模型分類投入產(chǎn)出模型應(yīng)用模型空間模型非空間模型經(jīng)濟(jì)控制論模型系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型空間檢索模型圖形運(yùn)算模型空間擴(kuò)散模型網(wǎng)絡(luò)分析模型統(tǒng)計(jì)識(shí)別模型第五十頁，共六十四頁，2022年，8月28日3．應(yīng)用模型開發(fā)特點(diǎn)分類

按模型開發(fā)特點(diǎn)應(yīng)用模型可分為系統(tǒng)提供模型和二次開發(fā)模型。（1）系統(tǒng)提供模型系統(tǒng)提供的模型是遙感系統(tǒng)商品為用戶提供的應(yīng)用模型，它們是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在分析遙感的特點(diǎn)及應(yīng)用后，為用戶提供的通用性模型，如邏輯檢索模型，MNF模型等遙感建模模型。三、應(yīng)用模型分類第五十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日（2）二次開發(fā)模型二次開發(fā)模型是用戶自行開發(fā)的分析模型。隨著遙感應(yīng)用面日益拓寬，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者不可能為用戶提供各種專業(yè)應(yīng)用模型，作為一個(gè)有生命力的遙感軟件，通常為用戶提供二次開發(fā)接口，使用戶可根據(jù)自己專業(yè)特點(diǎn)，開發(fā)用戶模型，解決專業(yè)部題。①內(nèi)部模型通過遙感系統(tǒng)提供的工具（如宏語言）開發(fā)的應(yīng)用模型，這種模型能充分利用遙感系統(tǒng)本身具有的資源。②外部模型通過直接或間接調(diào)用遙感系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)庫來建立的用戶模型，其中采用直接調(diào)用方式開發(fā)的模型可同遙感系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)庫。而采用間接調(diào)用方式開發(fā)的模型只能通過中間文件同空間數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系。三、應(yīng)用模型分類

3．應(yīng)用模型開發(fā)特點(diǎn)分類第五十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日4．按應(yīng)用模型內(nèi)容及所解決問題分類

應(yīng)用模型依據(jù)模型內(nèi)容及所解決問題，又可分為基礎(chǔ)模型—構(gòu)成基礎(chǔ)模型庫；專業(yè)模型—構(gòu)成專業(yè)模型庫。（1）基礎(chǔ)模型基礎(chǔ)模型是指那些對(duì)各種部門專業(yè)都具有普遍意義的，通用性較強(qiáng)，應(yīng)用面較廣的模型，如采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合而產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)模型；結(jié)合專家知識(shí)，結(jié)合邏輯方法建立模糊數(shù)學(xué)模型等。（2）專業(yè)模型專業(yè)模型是在對(duì)系統(tǒng)所描述的具體對(duì)象與過程進(jìn)行大量專業(yè)研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出來的客觀規(guī)律的抽象或模擬，是將系統(tǒng)數(shù)據(jù)重新組織，得出與目標(biāo)有關(guān)的更為有序的新的數(shù)據(jù)集合的有關(guān)規(guī)則和公式。這種模型是應(yīng)用型遙感系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)和科研的重要手段，已受到人們?nèi)找鎻V泛的關(guān)注和重視。由于各種應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象，解決問題以及它們的復(fù)雜程度有很大差異，不同的理論觀點(diǎn)，不同的體系可以產(chǎn)生不同的專業(yè)模型。三、應(yīng)用模型分類第五十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日5．按模型空間過程模擬方法分類

按模型空間過程模擬方法，地學(xué)空間過程模擬模型基本上可分為動(dòng)力學(xué)過程模擬模型和隨機(jī)過程模擬模型兩種類型。（1）動(dòng)力學(xué)過程模擬模型過程研究的動(dòng)力學(xué)方法假設(shè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的物理規(guī)律已知。根據(jù)過程物理規(guī)律，可以建立過程模擬的數(shù)學(xué)模型，即動(dòng)力學(xué)過程模擬模型。這些模型常常是在系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)初始條件與邊界條件約速的一組偏微分方程組。（2）隨機(jī)過程模擬模型過程研究的隨機(jī)過程方法一般用于事先并不知道過程運(yùn)動(dòng)規(guī)律的那些過程，如土地利用變化等。為此，研究必須首先在不同的過程時(shí)間斷面上進(jìn)行狀態(tài)觀測(cè)，獲得多時(shí)相的過程斷面數(shù)據(jù)，然后，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)與隨機(jī)過程理論建立隨機(jī)過程模型。三、應(yīng)用模型分類第五十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日模型建立方法

一、模型化一般方法二、邏輯原理三、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法四、空間分析函數(shù)五、應(yīng)用模型重用

第五十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日五、應(yīng)用模型重用1．源代碼方式重用2．函數(shù)庫方式重用3．獨(dú)立可執(zhí)行程序方式重用4．內(nèi)嵌可執(zhí)行程序方式重用5．DDE或OLE方式重用6．模型庫方式重用7．組件模型重用第五十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日1．源代碼方式重用

在重用源代碼形式的模型時(shí)，必須利用RS系統(tǒng)的二次開發(fā)語言或其他編程語言，將已開發(fā)好的專業(yè)模型的源代碼進(jìn)行改寫重用，使其從語言到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與RS系統(tǒng)完全兼容，成為RS系統(tǒng)的整體一部分。這種重用方式非常多見，并且將一直存在，它可以保證RS系統(tǒng)與模型在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理等方面的一致性。但這種方式只能算是最低級(jí)的重用方式，其缺點(diǎn)非常明顯：一是RS開發(fā)者必須下很大功夫讀懂模型的源代碼，二是在改寫重用過程中常常會(huì)出錯(cuò)。五、應(yīng)用模型重用第五十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日2．函數(shù)庫方式重用

對(duì)于以庫函數(shù)的形式保存在函數(shù)庫中的應(yīng)用模型，RS開發(fā)者可以通過調(diào)用庫函數(shù)的方式進(jìn)行模型重用。函數(shù)庫包括靜態(tài)連接庫和動(dòng)態(tài)連接庫兩種，二者的區(qū)別在于，動(dòng)態(tài)連接不是在連接生成可執(zhí)行文件時(shí)把庫函數(shù)鏈入應(yīng)用程序，而是在程序運(yùn)行中需要的時(shí)候才連接。函數(shù)庫方式的優(yōu)點(diǎn)是：RS系統(tǒng)與應(yīng)用模型能實(shí)現(xiàn)高度無縫的集成；函數(shù)庫一般都有清晰的接口，RS開發(fā)者不必費(fèi)力去研究源代碼，使用方便，而且函數(shù)庫經(jīng)過編譯，不會(huì)發(fā)生因開發(fā)者錯(cuò)誤地改動(dòng)源代碼，而使模型運(yùn)行結(jié)果不正確的情況。函數(shù)庫方式的缺點(diǎn)在于：庫函數(shù)無法與RS數(shù)據(jù)有效結(jié)合，因而不能用于復(fù)雜模型與RS的集成；由于開發(fā)者不能對(duì)庫函數(shù)進(jìn)行修改，降低了重用的靈活性；函數(shù)庫的可擴(kuò)充性差；此外，靜態(tài)函數(shù)的使用還在一定程度上受限于語言，必須依賴于其開發(fā)語言。五、應(yīng)用模型重用第五十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日3．獨(dú)立可執(zhí)行程序方式重用

現(xiàn)有應(yīng)用模型中，以可執(zhí)行程序方式存在者居多。這種模型的重用方式之一是，RS系統(tǒng)與應(yīng)用分析模型均以可執(zhí)行應(yīng)用程序的方式獨(dú)立存在，二者的內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)均不變，相互之間可以切換。二者之間的數(shù)據(jù)交換通過對(duì)共同的統(tǒng)一格式的中間數(shù)據(jù)文件（如ASCII碼文件或通用數(shù)據(jù)庫文件等）的操作實(shí)現(xiàn)，RS系統(tǒng)進(jìn)一步將中間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)RS本身的空間數(shù)據(jù)操作功能。這種重用方式的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)便，所需編程工作極少。缺點(diǎn)在于：一是系統(tǒng)效率較低，且使用不很方便；二是界面往往不一致，視覺效果不好。五、應(yīng)用模型重用第五十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日4．內(nèi)嵌可執(zhí)行程序方式重用

這種重用方式本質(zhì)上與獨(dú)立可執(zhí)行程序方式一樣，以RS系統(tǒng)命令驅(qū)動(dòng)應(yīng)用模型程序，RS系統(tǒng)與模型之間的集成通過對(duì)共同數(shù)據(jù)文件的讀寫操作實(shí)現(xiàn)，RS系統(tǒng)則進(jìn)一步通過進(jìn)行中間數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的RS操作功能。與獨(dú)立可執(zhí)行程序重用方式不同的是，盡管RS系統(tǒng)與模型可能是由不同的編程語言實(shí)現(xiàn)的，但是集成系統(tǒng)有基本統(tǒng)一的界面，具有一個(gè)無縫集成的操作環(huán)境。內(nèi)嵌可執(zhí)行程序重用方式的優(yōu)點(diǎn)在于：符合模塊化開發(fā)原則，便于開發(fā)工作的組織管理，并且系統(tǒng)的運(yùn)行性能比獨(dú)立可執(zhí)行程序方式好；具有基本統(tǒng)一的界面環(huán)境，便于操作。這種重用方式的缺點(diǎn)在于必須理解模型運(yùn)行的全部過程并對(duì)復(fù)雜的模型要進(jìn)行正確合理的結(jié)構(gòu)分解，以實(shí)現(xiàn)模型與RS系統(tǒng)本身之間的數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換及模型對(duì)RS功能的調(diào)用，在分解原模型時(shí)可能產(chǎn)生錯(cuò)誤，此外，如果需要同時(shí)集成多個(gè)模型，要進(jìn)行模型的組合很困難。五、應(yīng)用模型重用第