李小文-定量遥感.ppt

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1、定量遥感面临的主要问题1。尺度问题1)地学中的尺度问题；2）尺度问题与遥感科学；3）定量遥感模型；4）GO模型描述2。病态反演问题1）为什么病态；2）地学知识的积累和表达；3）先验知识如何用于病态反演问题3。先验知识的积累李小文，2009.6.8，中科院研究生院1.定量遥感中的尺度问题1）地学中的尺度问题－一例全球变化的研究面向一系列重大全球性环境问题，提出了大量的关系到地球可居住性的重要科学问题，因而所涉及的范围极其广泛，具有高度综合和交叉学科研究的特点。叶笃正先生曾指出，“全球环境是一个不可分割的整体，任何区域的环境变化都要受到整体

2、环境变化的制约，反过来，整体环境的变化又是各区域相互影响着的环境变化的综合体.”香山科学会议第187次学术讨论会集中讨论了大气圈、水圈和生物圈之间的耦合。会上谈到水循环的状态目前能测得准的只有水文站的径流量，降水总量只能依靠少数的点测量外推，蒸发散就更惨。所以整个水循环现况不清。丑纪范院士指出：要重蒸发、重垂直、重枯水，所有这些都需要遥感。叶笃正院士强调了陆面蒸发对大气环流的反馈，他的模拟表明，如果北纬30度全部灌溉，将严重影响气候的变化。他甚至认为更小尺度上的水的状态也能影响全球的气候模式。但是气象、水文和生物圈究竟分别在什么尺度上彼

3、此耦合，则没有定论。所有这一切都对遥感提出了迫切的需求。二十年前，关于是否应该建设“三北防护林系统”，曾经有过一场学术争论，至今余波荡漾。反方：“抽水机”理论正方：“人类有序活动可以影响大气环流”理论注意“抽水机”理论是在点（小）尺度上绝对真实的。“蝴蝶效应”在非线性的GCM尺度上又是完全可能的。具体的可能性依赖于人类有序活动的设计与规模（尺度）。谁是谁非？现在只能看效果了。但学术争论仍在继续，并有扩大化到“主义”之争的趋势。为荀子平反－人们常把荀子的“人定胜天”解释成“人一定能胜天”，搞成一个“主义”，胡作非为，给国家、民族带来了灾难

4、。现在风向又变，把敬畏自然，搞成一个“主义”,狠批荀子。其实荀子说的是：人定胜天，天定胜人。人定胜天是“大天而思之，制天命而用之。”是要观察、思考、掌握自然规律，按自然规律办事，利用自然资源的意思。归根到底，老天爷还是最狠的。在两大“主义”的恶斗中，只有靠科学数据，科学方法，才能找出最好的办法。全球变化的研究是以地球系统科学为指南的。遥感作为获取地球表面时空多变要素信息的先进方法，是地球系统科学研究的重要组成部分，是对全球变化进行动态监测的不可替代的手段。陈述彭先生指出，没有遥感，就提不出全球变化这样的科学问题。所以遥感的多尺度观测对地

5、学本身有巨大的推动作用，就象望远镜对天文学和物理学的推动作用一样。2）尺度问题与遥感科学二十多年前，美国地学界爆发了一场“路线斗争”。当时的美国地理学会会长著文批评一批较年青的地理学家以计算机和遥感为技术手段，打着科学的旗号，篡改地理学作为一种描述性艺术的实质。以加洲大学圣巴巴拉分校（UCSB）为首的一批地理学家，如Simonett，Estes，Strahler，Dozier等数十人联名著文反驳，一时非常热闹。二十年来的事实证明，凡是没有抓住遥感这一机遇的地理系，纷纷走向衰亡。但是AAG的那位前会长也有他一定的道理，遥感不应该仅仅是高新

6、技术的应用，而是一门新兴的综合交叉学科，牵涉到对地表的描述。遥感科学是在地球科学与传统物理学、现代高科技基础上发展起来的交叉学科，其独特的科学问题在于：对传统地学来说，遥感要求从定性到定量描述的过渡。对传统理科来说，遥感要求在象元尺度上对局地尺度上定义的概念，总结、推导出的定律、定理的适用性进行检验和纠正，而这种纠正是与象元尺度上的地学定量描述密不可分的。正因为如此，美国地理遥感之父Simonett强调尺度问题是遥感科学的根本问题，推动NASA设立了RSSP。“我们淹没在数据的海洋中，渴求着信息的淡水”EOS2000G/天(2×1012

7、Bytes/天)办法1：多发卫星提高分辨率(1m)，2nm高光谱、600波段海量遥感数据？新应用需要的有效信息匮乏供需矛盾目前遥感的基础理论很不成熟，缺乏对遥感数据的地学理解办法2：美国议会对NASA的指责:“迄今积累的遥感数据,有95%从来没有人看过。”这个办法，我们暂时没有优势：(卫星、星载传感器、数据处理…，牵涉到大量的经费和相当的工作积累。从这里突破，我们有优势。遥感数据的地学理解、定性到定量多学科交叉基础科学、应用基础科学定量地学描述遥感科学定量遥感高新技术(传感器、遥感平台设计制造)遥感：高新技术驱动的对地观测的一场革命观测

8、时空尺度物理学定律、定理数学生态学化学计算机科学国民经济持续发展，社会需求，环境保护，全球变化，减灾防灾尺度效应分形、分维...反演、优化...遥感在多学科交叉中的定位遥感科学：“一门综合性的科学，它借助物