市场定量遥感面临的主要问题
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但是气象、水文和生物圈究竟分别 在什么尺度上彼此耦合，则没有定论 。所有这一切都对遥感提出了迫切的 需求。
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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）。
水平均匀体散射介质
垂直方向允许 介质的密度、 性质有变化
固体地球表面—>下垫面边界条件
微分体散射 元
在遥感象元尺度上，陆地表面大量呈现非均匀的复杂结构， 且以表面散射为主，辐射传输理论难以给出合理解释。
供需矛盾
？
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。”
遥感数据的
地学理解、 定性到定量
多学科交叉
.... .
新应用需要的有效信息匮乏
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
从这里突破，我们有优势。
遥感在多学科交叉中的定位
高新技术(传感器、遥感平台设计制
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
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”
EOS 2000G / 天 ( 2×1012Bytes/天)
海量遥感数据
办法1：多发卫星 提高分辨率(1m)， 2nm 高光谱、600波段
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。
造)
遥感：高新技术驱动的对地观测的一场
革命
观测时空 尺度
生态学 化学
物理学 定律、定理
尺度效 应
定量地学描述 遥感科学 定量遥感
计算机科学
分形、分维
...
反演、优化
数学
...
国民经济持续发展，社会需求， 环境保护，全球变化，减灾防灾
.... .
基础科学、应用基础科学
遥感科学：“一门综合性的科学，它借 助物理学的基础，数学的方法，计算机 的手段，以及地学、生物学的分析，解 决对地遥感的科学理论和实际问题。”
.... .
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。
——陈述彭ห้องสมุดไป่ตู้—
所以遥感科学是一个很大的交叉，而定量地学描 述，从某种意义上，是科学和艺术的交叉。
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3） 定量遥感模型
.... .
天 光 云 影 共 徘 徊
.... .
辐射传输模型
• 诺贝尔奖获得者Chandrasekhar 创立于50年代，成功应用于大
气；前苏联院士J.Ross 60年代应用于植被；并 应用于土壤 、冰雪 等。所以 从70年代以来曾在遥感机理研究中一统天下。但辐射传输 理论都是基于体积散射介质的水平均匀性，本质上是与象元大小无 关的，尺不变的。
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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.”
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
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。
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 。
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
.... .
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。
但是气象、水文和生物圈究竟分别 在什么尺度上彼此耦合，则没有定论 。所有这一切都对遥感提出了迫切的 需求。
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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）。
水平均匀体散射介质
垂直方向允许 介质的密度、 性质有变化
固体地球表面—>下垫面边界条件
微分体散射 元
在遥感象元尺度上，陆地表面大量呈现非均匀的复杂结构， 且以表面散射为主，辐射传输理论难以给出合理解释。
供需矛盾
？
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。”
遥感数据的
地学理解、 定性到定量
多学科交叉
.... .
新应用需要的有效信息匮乏
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
从这里突破，我们有优势。
遥感在多学科交叉中的定位
高新技术(传感器、遥感平台设计制
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
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”
EOS 2000G / 天 ( 2×1012Bytes/天)
海量遥感数据
办法1：多发卫星 提高分辨率(1m)， 2nm 高光谱、600波段
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。
造)
遥感：高新技术驱动的对地观测的一场
革命
观测时空 尺度
生态学 化学
物理学 定律、定理
尺度效 应
定量地学描述 遥感科学 定量遥感
计算机科学
分形、分维
...
反演、优化
数学
...
国民经济持续发展，社会需求， 环境保护，全球变化，减灾防灾
.... .
基础科学、应用基础科学
遥感科学：“一门综合性的科学，它借 助物理学的基础，数学的方法，计算机 的手段，以及地学、生物学的分析，解 决对地遥感的科学理论和实际问题。”
.... .
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。
——陈述彭ห้องสมุดไป่ตู้—
所以遥感科学是一个很大的交叉，而定量地学描 述，从某种意义上，是科学和艺术的交叉。
.... .
3） 定量遥感模型
.... .
天 光 云 影 共 徘 徊
.... .
辐射传输模型
• 诺贝尔奖获得者Chandrasekhar 创立于50年代，成功应用于大
气；前苏联院士J.Ross 60年代应用于植被；并 应用于土壤 、冰雪 等。所以 从70年代以来曾在遥感机理研究中一统天下。但辐射传输 理论都是基于体积散射介质的水平均匀性，本质上是与象元大小无 关的，尺不变的。
.... .
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.”
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
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。
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。
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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 。
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
.... .
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。