遥感数据与作物模型同化技术应用
基于过程的作物生长模拟模型DSSAT是现代农业系统研究的有力工具，可以定量描述作物生长发育和产量形成过程及其与气候因子、土壤环境、品种类型和技术措施之间的关系，为不同条件下作物生长发育及产量预测、栽培管理、环境评价以及未来气候变化评估等提供了定量化工具。但是，当作物生长模型从单点研究发展到区域尺度应用时，由于空间尺度增大而出现的地表、近地表环境非均匀性问题，导致模型中一些宏观资料的获取和参数的区域化方面存在很多困难，模型模拟结果也会存在很大的不确定性，而遥感信息在很大程度上可以帮助作物生长模型克服这些不足。
主要涉及遥感数据与作物模型同化建模中的遥感数据、PROSAIL模型、DSSAT模型、参数敏感性分析、数据同化算法、模型耦合、精度验证等主要环节。主要围绕上述环节来设计相关的基础理论知识与上机操作步骤，通过逐一环节的讲解与实际操作，达到本次目的，实现既定目标。
专题一：遥感基础理论知识
@ 遥感平台（如无人机）与传感器、国内外主要陆地卫星（如Landsat、SPOT、HJ、GF）
@ 遥感基本原理、光谱响应函数、遥感数据处理流程
遥感在陆地生态系统监测方面的应用
专题二：作物长势监测与产量估算国内外研究进展
@ 国内外研究综述
研究实例分析
专题三：Fortran编程语言
@ 软件安装
（使用xp/win7/win8/win10专业版笔记本）
工程文件建立、基本语法操作
专题四：作物参数遥感反演基本原理
@ 遥感反演作物参数类型
² 生化组分
（叶绿素、氮、干物质、叶片水分含量、花青素）
² 生物物理参数
专题五：PROSAIL模型
² 输入参数：LAI/LAD/叶绿素/花青素/干物质/类胡萝卜素/水分含量/…
² 输出参数：植被冠层反射率
² 以FORTRAN代码为例上机操作反射率模拟流程
² 模拟叶片反射率与透射率
² 模拟植被冠层400-2500 nm高光谱反射率曲线
模拟Landsat OLI、MODIS等遥感传感器多光谱反射率数据
专题六：参数敏感性分析
² 待优化参数选择
² 局部敏感性分析
² 全局敏感性分析
F EFAST敏感性分析方法介绍
F SIMLAB软件操作流程
专题七 遥感反演过程中的代价函数求解问题
@ 代价函数构建
² 反演方式
² 反演参数
² “病态”问题
² 先验知识
² 函数极值问题
@ 反演算法介绍
² 优化技术
² 查找表
² 神经网络
² 模拟退火
² …
应用案例分析
专题八 基于查找表方法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
@ 查找表原理
@ 查找表实现
基于查找表和PROSAIL模型的作物参数遥感反演
专题九 基于优化算法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
@ 代价/目标函数极值求解
@ 测试函数极值求解
@ 优化算法求解PROSAIL模型参数
待求解作物参数最优值提取
专题十 作物模型程序化表达与运行
@ 模型分类
² 经验模型
² 半机理模型
² 机理模型
@ 模型选取原则
@ 模型调试
@ 模型标定
@ 模型对比分析
@ 应用案例分析
@ 模型运行（以DSSAT作物模型为例、FORTRAN源码）
² 时间序列植被参数（如叶面积指数）演化模拟
作物参数（如LAI）时间序列变化及产量模拟过程
专题十一 作物模型与遥感数据同化建模原理
@ 作物模型与遥感观测耦合的必要性
² 作物模型优缺点
² 遥感观测优缺点
² 耦合必要性
@ 耦合方法
² 驱动法
F 原理
F 程序实现过程
F 应用实例
² 数据同化方法
F 发展历程
F 数据同化算法介绍
² 方法对比分析
@ 作物模型参数敏感性分析
² 待优化参数选择
² 局部敏感性分析
² 全局敏感性分析
@ 作物模型与遥感数据同化
² 同化遥感反演结果（如LAI遥感产品）
同化遥感观测反射率
专题十二 作物模型与遥感反演值同化建模的程序化实现（第一种方式）
作物模型与遥感反演值同化建模框架
@ Fortrtan操作平台
@ 遥感反演结果（如叶面积指数）
@ 作物模型
@ 变分算法
@ 代价函数构建
@ 迭代求解
@ 输出：作物关键参数时间序列变化、产量估算结果、区域制图
专题十三 作物模型与遥感反射率同化建模的程序化实现（第二种方式）
作物模型与遥感反射率同化建模框架
@ Fortrtan操作平台
@ 遥感观测反射率
@ 作物模型
@ 植被冠层反射率模型
² PROSAIL前向模型反射率模拟
@ 耦合模型构建（作物模型+冠层反射率模型）
@ 变分算法
@ 代价函数构建
@ 迭代求解
输出：作物关键参数时间序列变化、产量估算结果、区域制图
专题十四 互动、答疑、交流
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