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遥感图像请小心用——记“Amazon Forest Greenness ”争议 精选

已有 7520 次阅读 2014-2-15 08:17 |个人分类:学习心得|系统分类:科普集锦|关键词:遥感,亚马逊,热带雨林,假象| 遥感, 热带雨林, 亚马逊, 假象

      怎么知道用卫星图像反演或模拟的陆地地表过程的精度和准确性呢?我们究竟能相信几层呢?统计意义和实际意义各有多大?  “遥感最难的就是实现地面验证”,对李小文院士的这句话印象特别深刻。

      不过,使用遥感图像时,请谨慎解译!这里说说关于亚马逊热带雨林在旱季变得更绿的争议—— Controversy on Amazon Forest Greenness in Drought Season。争议的原委是这样的:Huete, A. R.,  Myneni, R. B, Saleska, S. R三个人各自在2006、2007年的Geophys. Res, Lett、PNASScience上面说通过分析卫星观测的遥感图像得出“亚马逊森林在旱季变得更加绿了,特别是2005年严重的旱季”,这意味着光合作用净值增多了,并提出变绿是由于光照增多而不是土壤里的水导致的结论。很快另一伙科学家Samanta等对这个结论不同意了,他们从地面实地测试并验证,并指出干旱对亚马逊森林变绿没影响,而是云和气溶胶的影响导致卫星图像数据问题引导得出“变更绿”的结论。怎么办?因为地面采样的数据地理覆盖面肯定没有遥感图像覆盖大。

     NASA GSFC的Morton等人最近在Nature上的文章应该可以终结这个争论了。他们发现“旱季的亚马逊森林变得更绿”其实是光学假象(Optical Illusion),是太阳-传感器-几何角度导致的。KAMEL SOUDANI给了一张很不错的解释图,如下:

左图就是反映的就是干旱季节遥更绿的情况,因为这时候,太阳和传感器都在同一个方向,所以只能看到很少的阴影;中间图是太阳假定不动,而传感器从正上方拍摄,看到很多阴影;右图是卫星和传感器在相反方向。这一下就很明白了。来一张反映亚马逊变更绿的片子(2002年10月2日,MODIS TERRA),如下:


     图上分别用"back-scattered hotspot"和"forward-scattered suglint"做了说明了。左侧的亮绿色条纹就是由于树冠后向散射太阳光导致的(其他区域植被没有那么绿),而右侧的银色水面就是前向散射太阳光导致的(其他区域水面不是银色)。

     Morton等人通过影像校正后估计和评价的光合作用净值与地面估计偏差较小,而“变绿”只是光学假象,属于系统性错误,不过这真得影响到数据的使用。

     这是个比较有意思争论,同时也提醒我们:请谨慎解译和使用遥感图像!以遥感图像的身份说一句:“我就躺在这里,请清楚了再发言!”,哈哈。

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参考:

1. KAMEL SOUDANI,"A Green Illusion", doi:10.1038/nature13052.

2. Seasonal Amazon Greening May be a satellite effect.

3. NASA Study Points to Infrared-Herring In Apparent Amazon Green-up.

4. Morton et al, Amazon forests maintain consistent canopy structure and greenness during the dry season, doi:1038/nature13006.





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