遥感与地理信息系统科学专题科学网博客.ppt

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 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。” ——陈述彭—— 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 对大气来说，体积散射元的近似是逼真的。虽然模型复杂一点（偏微分—积分方程，无解析解），但迄今没有比RT更合适的模型。 对植被来说，Bigleaf(大叶近似)作为大气的下垫面，或者把植被处理成绿色气体（green gas） 都证明丧失了逼真性，只剩下复杂性。 对复杂地形来说，表面散射占主导地位，体积散射元的假定更难成立。 比如说Kimes的三维辐射传输模型，就是对水平均匀RT模型的一种改造，以适用于森林。这需要在像元尺度上把森林所占的三维空间细分为体积散射元，例如SPOT像元10*10米，树最高10米，体积元0.1米见方，则共一百万个散射元。3DRT模型需要指定哪些是树冠，哪些为空气，然后建立偏微分—积分方程并求数值解。换言之，在RT方程的框架下，逼真性的改进靠的是复杂性的增加。 当我写这番话时，我以为月亮的朔望，上弦下弦，这些几何光学关系是大 家都清楚的。不料好几位博士、教授怀疑我满月即热点的提法。经过热 烈讨论，我才弄清楚他们把新月当作月食了。不久前－作者：刘茜 来源： 科学时报 发布时间：2007-9-14。。。在一年四季之中，中秋之夜月亮是最圆、最 明、最亮的。这是什么原因呢？据科学家分析，。。。。。。同时，中秋正值秋分 前后，太阳几乎垂直照射到月球上，月球接受的阳光最多，反射光也最强，因而中 秋的月亮格外明。 看来GO模型虽然简单，科普还是需要的。 这里虽然以介绍几何光学模型为主，但并不排斥其他的模型或学派，古 话说，“珠联璧合”，“相得益彰”，“君子和而不同、小人同而不和”，就是讲 多样性的互补与综合，或英语里的 synergy. 说到珠联璧合，时髦的读者也 许会想到珍珠项链什么的，92年版“常用成语词典”解释为：“指珍珠串在一 起，美玉合在一块儿，比喻…” 这是望文生义，也不算错。但其实语出汉 书：“日月如合璧，五星如连珠,” 讲的是两种罕见的天文地理现象。 日月同辉不稀罕，在上弦月、下弦月时，太阳—地球—月亮成直角，我们常常可以看到。但日月合璧就难得一见了。日月合璧指的是太阳和月亮重叠在一起，而又不是日食——它们一道放射光华。有人也许认为这种罕见现象是对几何光学模型的挑战。但其实我相信只有几何光学模型（加上大气分层模型）才能解释这种目前据说只能在东南沿海十月朔日、天朗气清时才能看到的日月同升现象。不过要验证这种解释就比较困难，需要在指定时刻，指定地点，测太阳/月亮的直射光谱，放探空气球，但也不是办不到的。 几何光学（GO）模型明显的优势就是解释阴影、表面反射，简单、直截了当。 辐射传输（RT）模型明显的优势则在液体和气体的体散射，出发点就在微分体积元的能量守恒。 RT模型的问题在于太复杂，出发点就左微右积。 RT学派腹诽GO模型主要有两条：1）太简单，不 像学问高深的样子；2）不满足能量守恒定律。 既然是腹诽，你怎么知道？因为有学GO的学生转学RT的；也有学RT的学生论文 让我审的。说GO模型不满足能量守恒定律，纯属误解；它在微观和宏观两个层 次上均满足能量守恒定律，只是没有必要在方程里表示出来。就像我们吃饭， 饿了就吃，没有必要先宣布为了能量守恒，现在开始吃饭一个道理。相反RT模 型，由于没有解析解，宏观上只能近似满足能量守恒定律。 这里我顺便讲一讲模型的简单性原则。 模型的简单性原则： 我们这里所谓模型就是对真实世界（事物、过程。。。） 的数学描述，英文原意就是模特儿（model） 在其他领域，模型可能是模范的意思，这里排除不讲。 英国Kirk W. Junker教授有一次问他班上的大学生，“时装模特与碳分子模型有什么共同之处”？一位同学回答说：都像牙签。这样回答的原因是：时装模特瘦得像牙签，回答问