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Yahoo邮箱里翻出的一篇2008年“《定量遥感进展》课后心得体会” 精选

已有 5275 次阅读 2015-10-3 15:37 |系统分类:科研笔记

618号起,我们学习了《定量遥感进展》这一门课程。这一门课程由7个讲座组成,每个讲座涉及到定量遥感应用及其发展的某个方面。他们分别是李小文院士的《定量遥感面临的主要问题》,讲了尺度问题和病态反演等问题;由顾行发老师的学生李小英博士代讲的《遥感辐射定标》;由梁顺林副教授主讲的《Estimationof Surface Radiation and Energy Budgets》;此外,陈冬梅副教授讲的《多尺度土地利用和土地覆盖分类和变化监测》、李召良博士讲的《地表参数的尺度效应与尺度转换》、张仁华研究员的《定量遥感中的实验与创新关系》、宫鹏教授讲了《遥感与时空一体化动态模型》,这些都是定量遥感领域内涉及到的众多问题。通过这些风格各异、内容翔实而不重复的定量遥感知识讲座,我对于定量遥感概念及其研究范围有了更深的认识。

接触定量遥感这一概念实在是有点晚,是在去年选修《遥感物理》课时才知道的,当时很多同学都在讲定量遥感,并且说起国内优秀的定量遥感教材——由北大徐希儒老师主编的《遥感物理》是搞定量遥感的人必须读的。不揣冒昧,我也买下了这本厚厚的书;却除了上课、应付期末考试之外,很少翻起它;并不全是不愿读书,实在是里面的模型公式太难,本人数学功底又极为稀松平常,打开书半天才看那么一点,着急得很!

此后,定量遥感在我心中一直是个讳莫如深的家伙!

但是科学日益发展,从定性到定量、从描述性质到描述机理、从泛泛而谈到深入细节,这是社会经济发展所趋,也是人类解决面临资源环境困境的必然出路。遥感科学是应用于地球系统研究的,它着重要解决人类目视之外依靠本身无法认识地球本质特征的问题。随着各相关学科的发展,定量遥感的提上日程也是水到渠成了。对于我们怀着兴奋心情刚刚接触遥感科学的科苑学子而言,去学习定量遥感原理,认清定量遥感发展大势、应用前景不仅必要,亦势在必行!可喜的是,通过小学期这一系列定量遥感知识讲座,我们不仅没有畏难,反而随着主讲老师生动丰富的讲述,渐入佳境,兴趣也浓厚起来。

每一个讲座都很精彩。给我印象最深的是李小文院士的讲座。李小文院士其貌不扬,却身怀绝技,受人尊敬。后来有同学问道为什么在博客中自称“黄老邪”,他只说这是金庸小说里的人物,并未正面作答,也没有详解,想来那位同学有些失望吧;回答同学提问时,他将双手手指相扣,叠加在头上,一直往后拢过去,神态甚是亲切。

李院士的讲座着重讲了两个问题:1、尺度问题;2、病态反演问题。

尺度问题是进行真实性检验的关键步骤和前提,源于地面仪器测量数据和卫星接收数据尺度的差异,要想验证卫星遥感数据及其产品的准确性和精确性,必须解决尺度问题,“遥感的多尺度观测对地学本身有巨大的推动作用,就像望远镜对天文学和物理学的推动作用一样”。李院士说,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。当前近地外层太空运行着数以千计的卫星,人类通过它们获取了大量的遥感数据,可惜大部分都没有得到利用,美国议会指责NASA“迄今积累的遥感数据,有95%没有从来没有人用过。是这些数据是没有用吗?答案当然不是肯定的!目前遥感基础理论很不成熟,遥感数据的地学理解很缺乏。针对这个问题,李院士概要介绍了一些他几十年所做的工作,包括他结合大气辐射传输模型而提出建立的几何光学模型;通过引用几首国人尽知的名诗分析了定量遥感中的尺度效应;特别地,他跟我们回顾了当年与他关系极大的象元互异适用性的学术之争。

定量遥感本质上是病态反演。地表特征复杂,再加上天气、云及其他无关地物影响,而遥感信息极为有限。从垂直方向来说,光线(电磁波)穿越大气、植被,到达土壤,再反射穿越植被、穿越大气,达到卫星传感器。影响这一过程的因素,数不胜数。李院士举了一个例子:“夕阳方照桃花坞,柳絮飞来片片红”,并详细分析了夕阳因为光学路径较长,短波散射严重,导致阳光呈现红色;下垫面桃花因为反射光的缘故偏红;而柳絮本身系全谱段反射,在夕阳、桃花的衬托下,因此也是片片皆红了。而从水平方向而言,陆面在象元尺度上几乎都是“混合象元”,要分解得到子象元提取出纯地物要素,建立定量模型,涉及到很复杂的参数设置,而且有些因素又不能够完全去除。国际上对地遥感反演的常沿用高斯的最小二乘法,坚持定量遥感反演的必要条件是独立观测的个数大于未知数的个数”(简称第三公设”)。但是接受第三假设,采用最小二乘法,只能估计最敏感的几个参数,很难估计完全!针对这些问题,李院士提出了解决病态反演问题的主要思路:1、先验知识的积累和在反演中的表达和利用;2、分阶段目标决策,进行数据空间和参数空间的多次分割。基于现有专家知识,利用先验知识,进行Bayes推理,Bayes推理简单而功能卓著,在应用中着重关注我们想要了解的知识,对那些我们不想要了解、不需要了解的就不去关注它。

短短的三堂课,能够接受到的知识自然有限,但是李院士做学问的思路和方法,很值得我们去思考和学习,对于我们也有着莫大的启示!

 




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