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地表定量遥感反演研究简介 北京师范大学 遥感科学国家重点实验室 我们所指的遥感就是从卫星观测地球表面，是20世纪末发展最为迅速的科技领域之一，其优势在于能够频繁持久地提供地表的面状信息，具有宏观、动态、精确地监测地表环境的变化的特点。由于人类的信息需求有80%与地理空间位置有关，而我国正面临着日益严重的资源环境问题，遥感在国民经济、社会发展和国防安全中起着越来越重要的作用： 水既是资源，又影响环境，可以说是我们遥感最重要的应用舞台之一 遥感的重要应用 ★ 为国民经济持续稳定发展提供动态基础数据和 科学决策依据 ★ 为国家重大自然灾害提供及时准确的监测评估 数据及图件，在这次汶川地震救灾中发挥了不可替 代的作用。(guihua?) ★ 持续不断地开展可再生资源的监测、预测和评估 ★ 地质矿产资源调查与大型工程评价 ★ 天气预报和气候预测 ★ 海洋监测和海洋开发 遥感进一步发展亟待解决的问题 国家科技国家科技发展中长期规划中，“高分辨率对地观测系统”已列为十六个重大专项之一，据悉国家财政投入计划160个亿，加上部门匹配估计投入300亿以上。 在十一五规划中863计划已将地球观测与导航技术单独列为领域，十一五总投入估计14亿。 亟待解决的问题： 王希季院士（高分系统首席）说：国家投几百亿，无非就是六个字： （遥感数据）好用、会用、用好。 面对先进的对地观测技术为我们提供的各种各样的丰富数据资料，如何才能对其充分应用，使其社会造福，满足国家需求？ 怎样才能将这些海量数据转变成理解环境变化、提高环境变化预测精度的信息呢？ 高新技术驱动科学发展 望远镜的发明，推动了一系列重大的天文和物理发现，从而推动了工业革命。 但望远镜在明末传到中国以后，应用则仅限于军事（徐光启集）甚至玩物（李渔《夏宜楼》）。除了徐光启，没有一个中国人去试图了解望远镜的机理，更没有一个人想到用望远镜去观察天体。因而，望远镜的使用没有象在西方那样引起天文学、物理学的革命，和随之而来的工业革命，使明代中国错失良机、一失四百年。以至今天很多人不相信明代我们已经有了这门信息获取的高新技术。 高新技术驱动科学发展 二十年前，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。 遥感科学发展趋势 遥感科学的发展由技术驱动、需求牵引，提出定量遥感基础研究的科学问题。 技术驱动 随着人类对遥感技术的逐渐认识，观测技术的进步和社会需求的增加，遥感正经历着技术不断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发展过程。 需求牵引 全球变化需要一个全球的视野。地球科学研究目的是获得更深入的对地球系统的组分、它们的相互作用以及对生命的影响变化的科学理解。 目前在国际上，越来越多的学者们认识到遥感科学在地学从传统定点观测数据到不同空间范围多尺度空间转换和地球系统科学研究中的不可替代作用。而遥感科学能够在多源数据综合集成及地学应用方面对地球系统科学研究发挥决定性作用。 然而，相对快速发展的遥感技术而言，定量遥感的基础研究仍严重不足。这对全世界遥感科学界都是一个挑战,对我们来说则更多的是一种跨越发展的机遇. 遥感的发展已从定性到定量，从技术到科学 美国1980年代就设立了遥感科学计划 我们也在2004年建立了遥感科学国家重点实验室 遥感建模型的尺度问题 遥感的病态反演问题 海量遥感数据自动转化为有用信息 －协同反演 定量遥感的病态反演问题 定量遥感的反演问题，就是根据观测信息和前向物理模型，求解或推算描述地面实况的应用参数(或目标参数)。 困难在于应用参数往往不是控制遥感信息的主导因子，或者说是非敏感参数，只能为遥感信息提供弱信号。 国际上坚持“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”)。 地表是一个复杂的开放的巨系统，未知的参数几乎是无穷的，而遥感数据总是有限的，并且这几个参数往往不包括应用所需的时空多变要素，导致了定量遥感与应用需求之间巨大的缺口。 病态反演需要知识 夕阳正照桃花坞， -- 入照光谱 柳絮飞来片片红。 -- 下垫面反射光谱、