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升尺度与降尺度

已有 13396 次阅读 2020-6-5 15:36 |个人分类:机器学习|系统分类:科研笔记

      升尺度(Upscaling)、降尺度(Downscaling)可能是发端于气候研究的一个概念,后来逐渐地应用到地理与生态等地表科学领域。

    升尺度转换就是从小尺度到大尺度,即由点位到小区域再到大区域,空间分辨率降低,转换后数据趋于同质且信息量低,关键信息保留少,其作用是常为反演产品提供真实性检验的理论和技术支持降尺度转换从大尺度到小尺度,即从大区域到小区域到局部点位,空间分辨率升高,信息量变丰富,其作用是借助额外数据源产生信息更为丰富的数据产品。总体而言升尺度转换更具有实际意义,且相对于降尺度转换难度更小。

    因为后起的科学名词——比尺(比例尺)直接沿用scale,致使scale的含义变得有点扑朔迷离。因为当初我也被比例尺相关用法所困。初学《测量学与地图学》时,“‘大比例尺’表示小范围、‘小比例尺’表示“大范围””与我们生活中的“长尺量桌子、短尺量本子”的范围感倒了个个。对于已经习惯比例尺说法的地理类人士(所谓升尺度、降尺度是气候领域引用,测绘人士似乎并不理会)来说,要将颠倒的历史重新颠倒过来,确实又要换一次脑筋。

    "scale"的一般含义中既包括“刻度”、又包括“范围”,后来又延伸到“比例尺”,这就埋下了混淆的种子。就传统含义看,“刻度”是“单位长度”、“范围”是“总长”,“大尺”量“大范围”自在情理之中。但是,后起的“‘大比例尺’量(或曰‘控制’)小范围”就播下了不和谐的种子。

    可以借助“分辨率金字塔”理解,“升”字终于浮出水面,“升尺度”之“升”的奥妙全在于此:英文的“scale”的本义就是“梯子”,“升梯”肯定是向高处攀登,“降尺度”自然是降下梯子。落到地学领域,“升梯”又作了一次转换,将纵向的距离延长转化为水平方向的距离延长。具体而言,就可由所谓的区域延展至全球范围了,探讨各类地表模型尺度转换、升降的文献不一而足。

    不过,需要注意的是,谈到“分辨率金字塔”时,要避免与图像升采样和降采样混淆。如下图【(金字塔)多分辨率表达——降采样】图像金字塔化一般包括两个步骤:1)使用低通滤波器平滑图像;2)对图像进行降采样(通常是水平,竖直方向1/2),从而得到一系列尺寸缩小的图像。对于二维图像,每一层图像由上一层分辨率的长、宽各一半,也就是四分之一的像素组成。

image.png

图 金字塔分解的层数为2


【参考】

“升尺度、降尺度”宜改为“尺度粗化、尺度细化“- 一答小文博友

  地学领域的升降尺度是什么?都是梯子惹的祸!——二答小文博友

万昌君,吴小丹,林兴稳.遥感数据时空尺度对地理要素时空变化分析的影响[J].遥感学报,2019,23(06):1064-1077.


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