李小文院士的定量遥感观点案例.ppt

定量遥感研究简介 李小文 遥感科学国家重点实验室 2007-3-1 我国定量遥感理论的发展 中国的机载多角度高光谱传感器 中国对定量遥感研究高度重视 我国定量遥感理论的发展 尺度效应及遥感建模 30年前，人们着力研究一个像元内每一个组分的非朗伯性。 尺度效应及遥感建模 大气中的辐射传输理论由J. Ross引入并修订，用来描述植被的方向反射特性。至今仍然流行。 尺度效应及遥感建模 为了给出像元尺度对BRDF合理简洁的解释，从1985到1995年间，我们建立了一系列Li-Strahler几何光学模型。 创新的阵痛 上面讲到中国的遥感基础研究能够做得比外国人好，是不是有点吹牛皮呢？这不是自吹，主要还是想给同学们打气、加油。如果我们的确做得比外国人好，就要理直气壮地说，如果说都不敢说，甚至想都不敢想，还有什么自主创新可言？ 大家知道，创新首先需要敢于思索，然后需要付出艰苦的努力。但大家也许不知道创新的阵痛。打完了气再给大家讲一讲阵痛，讲一讲艰辛。 我是学电子出身的，后来搞图像处理，遥感，成了UCSB 地理系 D. Simonett 的研究生。他跟我强调尺度效应，我是半信半疑的。直到后来A. Strahler要我作课题，研究针叶林树冠阴影与其反射的关系。当时已经有不少人怀疑二者是有关系的，但从数学上讲不清。比如一个J. Smith教授的学生，在树林里作了大量辛苦的测量，测量结果表明，树冠的郁闭度和地面阴影的面积基本上不相关。我觉得有违常识，就仔细阅读了他们的测量方法、数据和处理方法，发现他们的郁闭度测量和阴影面积的测量是在10 m x 10 m 的网格上测量的，但从树高和太阳角来算，阴影应投射到10 m以外，所以他们的结论是错误的。要弄清二者的相关，必须在更粗的网格上作相关分析。Strahler觉得有道理， 但告诉我说这个 J. Smith是个大权威，你说他署名文章结论错了，也许今后会惹麻烦，应该向他请教一下。于是，把我的分析寄给J. Smith。很快有了回信，Smith认为我的分析是对的，他们选的尺度不合适。从而开始了我25年漫长的创新与阵痛交替的生涯。 1981年我的第一个几何光学模型，虽然载入了美国《遥感手册》第二版（1983），但只能算一个小成果，阵痛也很轻微。无非就是明明白白正确的事，也得请教一下权威认可。而且Smith后来对Strahler和我都很支持；NASA的遥感科学计划一开始（1983年左右），就和Strahler联合申请到了一个三尺度森林建模的项目。 尺度效应及互易原理 互易原理是曾被当作检验遥感数据质量的标准，受到测量界的强烈反对，争论长达20年。我们在理论上证明了：在像元尺度上，空间均匀的入照产生空间不均匀的反射，且明暗两区之间串线不对称，则互易原理失效。 创新的阵痛 1985年我作BRDF模型的时候，唯一可用来验证的成套测量数据是Kimes 提供的。作为学电子出身的我，立即注意到他的测量数据不满足互易原理。于是我请教他是否测量误差太大。他回了一封长长的信，说测量误差绝对大不到那个程度，互易原理在野外测量中有问题，并举出了几种互易原理可能失效的场景。他举的场景不能说服我，但是我相信了他数据的质量。怎么办呢？我不得不放弃了为树冠亮度（模型中参数之一）建模的结果，把该参数作为实测参数，这样既不背叛大学二年级老师教我的原理，又不与野外测量的行家争论不休。这样“蒙混过关”，文章发表在86年IEEE TGARS。 但是为树冠亮度建模毕竟是模型进一步发展的自然需求，所以此后查阅了有关文献，发现测量数据与互易原理不符的争论从上世纪五十年代中期关于实验室测量数据就已经开始了，搞测量的和搞理论的争论不休，谁也说服不了谁。我也没有必要去趟浑水，所以就把疑问暂时放到一边。 冷战结束以后，更多的物理学家进入遥感领域。这本来是好事，有助于学科交叉。但是个别物理学家觉得他们肩负着“反修防修”的历史使命。挨头刀的是Walthall的BRDF经验模型。 一位物理学家注意到这个经验模型不符合互易原理，就擅自（也许沟通过，但我不知道）在经验模型上加上一个因子，变成自己的满足互易原理的模型。我觉得有些霸道，但事不关己，一笑置之。 但树欲静而风不止，有人把我86年的BRDF几何光学模型推导、简化成“半经验模型”，这下“原形毕露”， 原来李小文－Strahler模型不满足互易原理。所以有几位物理学家要求我同意也加上一个因子，让这个半经验模型变成互易的。我提出两个条件：1。测量数据支持他们的要求； 2。或者证明互易原理在像元尺度上成立。一位英国物理学家(lix: Lewis)觉得挺难，就放弃了。另一位德国物理学家(lix:Wolfgang)觉得互易原理天经地义，李小文不应该提条件，你同意我加，不同意我也加，就把模型改成互易的，模型名称中的李