定量遥感面临的主要问题(李小文)
定量遥感尺度效应刍议_李小文
地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第68卷第9期2013年9月V ol.68,No.9Sept.,2013收稿日期：2013-04-16;修订日期：2013-05-30基金项目：国家973项目(2013CB733401)[Foundation:National "973"Program,No.2013CB733401]作者简介：李小文，中国科学院院士，中国地理学会会员(S110001110M)。
E-mail:lix@1163-1169页定量遥感尺度效应刍议李小文1,王祎婷1,2(1.遥感科学国家重点实验室,北京师范大学,北京100875;2.国家海洋信息中心,天津300171)摘要：目前定量遥感在面向国家需求、面向基础研究方面，存在海量遥感数据无法有效利用、定量遥感研究缺乏普适性和系统性、遥感应用难以再上新台阶等主要问题。
因此，目前的遥感科学研究需要整合，需要向前迈出一大步。
由于地表的异质性，我们如果只停留在演绎普适的机理模型在特定地点作个性化的处理，是不能适合地学的应用和研究的。
必须在已有的反演和实验数据的基础上，用归纳的方法，总结出一些规律性的东西。
走我国自然地理学“自上而下的演绎方法和自下而上归纳方法的结合”研究“尺度综合”的路子，在解决遥感科学核心问题“尺度效应”方面先搭建一个方法框架，同时建立几个开放的相关平台(如数据，反演，计算机模拟，等等)，与有关学科的专家共享。
关键词：定量遥感；尺度效应；计算机模拟DOI:10.11821/dlxb2013090011引言定量遥感利用遥感传感器获取的地表地物的电磁波信息，在先验知识、普适性较强的机理模型和计算机系统支持下，定量获取观测目标参量，并用这些目标参量，通过链接模型生产出满足用户(地学或生物学模型运行)需要的时空尺度和精度的产品。
定量遥感是当前遥感研究与应用的前沿领域。
遥感信息的定量化首先要求对地表特征的合理描述。
遥感卫星影像处理中的常见问题及解决方法
遥感卫星影像处理中的常见问题及解决方法现如今，遥感技术在地球科学、环境保护、城市规划等领域发挥着重要作用。
遥感卫星影像作为遥感数据的主要来源，其处理过程中常常会遇到一些困扰，本文将探讨其中的常见问题及相应解决方法。
1. 影像纠正问题遥感卫星拍摄的影像受到地球自转、地形起伏以及大气等因素的影响，容易产生图像畸变和色差问题。
针对这一问题，可以采用几何校正和辐射校正等方法来进行纠正。
几何校正主要包括地形校正和几何校正。
地形校正主要针对山区等地形复杂情况下产生的图像投影问题，可以通过数字高程模型（DEM）来解决。
几何校正则主要通过地面控制点的选取和几何模型的建立来校正影像的几何形态。
辐射校正则是针对大气影响导致的辐射畸变问题。
可以利用大气传输模型进行辐射校正，消除大气因素对影像的影响。
此外，还可以利用地面参考反射率进行光谱校正，在不同地物上分别测量反射光谱线进行标定。
2. 影像预处理问题影像的预处理是遥感图像处理的重要环节，可以帮助提取出感兴趣的信息。
然而，预处理过程中常常会遇到图像噪声、云状阴影和云覆盖等问题。
图像噪声主要由传感器本身以及数据传输和存储等过程中引入的噪声造成。
为了降低噪声的影响，可以采用滤波器等方法进行去噪处理。
常用的滤波器有均值滤波、中值滤波和小波去噪等。
云状阴影和云覆盖问题是由云层导致的。
对于云状阴影问题，可以通过校正云覆盖所造成的辐射变化进行修复。
对于云覆盖问题，可以利用多个相邻时刻的影像数据进行云去除，或者采用云检测算法进行自动云剔除。
3. 影像分类问题影像分类是遥感影像处理中的关键任务，可以帮助我们从大规模遥感影像中提取出感兴趣的地物信息。
然而，影像分类过程中常常会遇到地物混合、类别划分不清等问题。
地物混合问题主要由遥感影像中地物覆盖范围重叠较多导致的。
为了解决地物混合问题，可以运用混合像元分解算法将像元分解为纯度更高的子像元，从而更好地反映地物的实际分布。
类别划分不清问题主要由地物间相似性较高导致的。
中科院《遥感应用分析原理与方法》各章问题思考
《遥感应用分析原理与方法》各章问题思考绪 论1.什么是遥感？2.广义的遥感，其数据采集形式有哪些？3.遥感的过程可以分为哪几个环节？4.为什么说所有被动遥感所利用的能源都是太阳辐射能？5.什么是大气窗口？6.电磁波与地表相互作用形式有哪些？其最主要的特点是什么？7.电磁辐射再次经过大气到达传感器，为什么说此次的大气效应对遥感影响较大？8.什么是遥感系统？如何分类？9.遥感数据形式有哪些？并简要说明。
10.遥感辅助数据有哪些？它们有什么作用？11.遥感数据解译、分析有哪两种形式？12.遥感有哪些特点？13.我国遥感发展的关键问题是什么？如何理解？14.举例说明遥感技术本身的局限性以及人们认识上的局限性。
15.解释“三高两多”：高几何分辨率、高光谱、高定位精度，多角度、多类型。
16.遥感数据处理分方法的发展趋势有哪些？17.如何理解遥感的多学科性？第1章 遥感原理1.什么是电磁辐射？2.什么是偏振？3.电磁辐射的度量有哪些？分别是如何定义的？它们之间关系如何？4.简述电磁辐射三定律的内容以及用途？5.太阳辐射和地球辐射的特点有哪些？6.大气按照热力学性质如何划分层次？每一层有什么特点？7.什么是大气散射？大气散射有哪几种类型？特点是什么？大气散射对遥感造成哪些影响？8.解释下面几种现象：蓝天，白云，夕阳如血。
9.列举大气吸收气体和吸收波长，以及遥感常用的大气窗口。
10.结合示意图（图1.10）描述太阳辐射与大气的相互作用。
11.什么是大气校正？为什么要进行大气校正？为什么说进行大气校正是定量遥感尤为重要？12.常用的大气校正方法有哪几种？请举例说明。
13.试介绍6S模型？14.电磁波与地表相互作用有哪些物理过程？15.什么是反射？反射有哪几种类型？16.简述朗伯余弦定律。
17.什么是方向反射？18.解释BRDF与BRF，并画出示意图。
19.什么是反照率？它与反射率的关系是怎样的？20.什么是透射？如何定义透射率？第2章 遥感数据源1.什么是空间分辨率？地面分辨率？如何表示？2.什么是像元？线对数？瞬时视场角？3.“遥感图像上只能识别出大于空间分辨率的地物”正确吗？为什么？（2007年遥感所试题）4.如何选取遥感系统的空间分辨率？5.遥感数据的几何特征有哪些？试说明遥感图像几何畸变的原因？6.比较垂直摄影图像与扫描图像的成像差别。
遥感科学与定量遥感
遥感科学与定量遥感作者：李小文来源：《地理教育》2010年第07期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一门新兴交叉学科。
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。
20世纪80年代初美国NASA发起了遥感科学计划,随着地球系统科学的提出,遥感科学的重心转向了以促进地球系统科学发展为目标,以定量遥感为主要标志,注重多学科交叉综合,从整体上观测研究地球。
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。
定量遥感或称遥感定量化研究主要指从对地观测电磁波信号中定量提取地表参数的技术和方法研究,区别于仅依靠地图判读经验的人工解译定性识别地物的方法。
定量遥感基础研究,强调在遥感像元的观测尺度上,建立对遥感面状信息的地学理解,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,发展遥感模型与地表参数的提取方法,形成地球表面时空多变要素的遥感数据产品,为大气、海洋、生态环境、农业、林业、矿产等研究领域和相关行业提供可用的遥感数据。
2002年发表在Remote Sensing of Environment上的论文“First operational BRDF,albedo nadir reflectance products from modis”汇集了多国科学家20多年来在建立地表二向性反射(BRDF)模型和地表反照率参数提取方面的研究成果,论述了采用搭载美国对地观测系统卫星的MODIS传感器数据生成地表二向性反射、反照率等系列数据产品的基本算法和模型,并对产品质量进行了评价,举例说明了数据产品在全球和区域尺度上的应用。
其中,由中国科学家为主发展的Li-Stralher几何光学模型和核驱动模型是该数据产品算法采用的主要模型。
李小文经典语录
李小文经典语录
1、“我国古代地理学家一千年前就提出一个问题，明月几时有？我们二向性反射的几何光学学派的回答是，只有当观察者位于“热点”方向，即背对太阳时，才能看到满月，而且看不到环形山的任何阴影，因而最明亮。
这个回答也许太简单，因为还有大气透明度的问题，日地距离，相干效应，等等，等等。
但不可否认，几
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如何，多少出国了，出国是什么学校，自费还是奖学金，多少进了公司，进公司的，职位是什么，工资是多少，按我这个办法来评估，不用派那么漂亮的女秘书来折腾，学校也没办法作弊。
搞得越复杂，猫腻就会越多。
7、科学本身就应该追求简单性原则，任何事情都是越简单越好，够了就行。
8、我属于那种调皮的小孩，上学也没有动力，从来不想去考高分，也从来不在
班里争什么名次，但我做题比较灵，也比较快，我交卷的最快纪录是老师刚在黑板上写完题，我就交卷出去玩儿了，好在每次考试我都能刚好及格，成绩能一直保持中等。
9、“定量遥感本质上是病态反演，这是由于地表太复杂，而遥感信息总是有限的，不认识这一点就好比瞎子摸象。
如果摸到腿，就说“象像柱子”，摸到鼻子，就
计”。
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原来在国内根本看不到的。
图书馆里专门有一层楼是中国、日本等东方国家的小说，我当时是第一次见到这么多小说。
他们的图书馆是开架式的，借多少都没限制，我每次都提着旅行袋去借书，一次借一袋。
我当时最喜欢读金庸，最喜欢《笑傲江湖》里的令狐冲。
我觉得自己在性格上还是有点像令狐冲的。
15、该做的事情做了，有时间就看看小说，这可能是知识分子最大的乐趣。
定量遥感面临的主要问题(李小文)
辐射传输学派及局限
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。
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
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
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。
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
遥感模型与反演方法
(d)
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Hale Waihona Puke 不同植被类型的BRDF(GOMS模型)
conifer(a,d) savanna(b,e) shrubland(c,f) 红光波段（a-c） 近红外波段（d-f）
=55º
Li-Strahler几何光学-辐射传输混合模型GORT 由于几何光学模型和辐射传输模型分别在不同的尺度上 具有各自的优势，李小文和 Strahler 充分利用几何光学模型 在解释阴影投射面积和地物表面空间相关性上的基本优势， 在纯 GO 模型和不连续植被间隙率模型的基础上，用辐射传输 方法求解多次散射对各面积分量亮度的贡献，分两个层次来 建立承照面与阴影区反射强度的辐射传输模型，并以间隙率 模型作为联系二者的关键。
（1）辐射传输模型
电磁波从辐射源到目标的传输过程，表示为观测方向 ｓ 上 关于辐亮度Ｉ的辐射传输方程：
dI ( s ) K (I J ) ds
K－消光系数，Ｊ－源函数。 将辐射传输方程写作微积分形式：
I ( , s ) I ( , s ) ( / 4 ) P( s, s' ) I ( , s' )d' ( r, s ) /
李一 Strahler(1985， 1986) 根据稀疏林的实际情况，抛 弃了“小几何体”假定，直接用森林结构参数计算四个分量随 太阳角和观察角变化，建立了遥感像元尺度的天然林BRDF模型。
典型的几何光学模型为景合成模型：
R(v) ki (v)Ri (v)
其中，R(v) 为冠层的反射率，v 表示为光照方向和观察方向的 函数，Ri(v) 为冠层组分的反射率，Ki(v)表示为冠层结构参数 的函数。
多角度遥感提供多个方向的观测数据，相比单一方向观测 提供了更多的信息，多角度观测信息的利用要求对植被冠层二 向性反射特征的描述 －冠层反射的BRDF 模型。
定量遥感分析
定量遥感分析随着经济和科技的发展，国家的宏观决策、资源调查、环境及灾害监测等影响国民经济发展的关键领域急需数据支持，要求数据具有空间上的宏观性，时间上的连续性和可获取数据的全面性。
而遥感技术正具备这一能力，它能够以不同的时空尺度不断地提供多种地表特征信息。
但是与遥感卫星获取数据的能力相比，遥感数据的自动、定量化处理乃至对遥感数据信息的理解能力与对遥感数据的有效利用却远远不足，这也是目前制约遥感发挥作用的瓶颈问题。
因此，定量遥感逐渐成为遥感发展的主要方向。
一、什么是定量遥感定量遥感或称遥感量化遥感研究，主要指从对地观测电磁波信号中定量提取地表参数的技术和方法研究，区别于仅依靠经验判读的定性识别地物的方法。
它有两重含义：遥感信息在电磁波的不同波段内给出的地表物质的定量的物理量和准确的空间位置；从这些定量的遥感信息中，通过实验的或物理的模型将遥感信息与地学参量联系起来，定量的反演或推算某些地学或生物学信息。
定量遥感不仅要进行遥感建模与各种前向模型的研究，还要进行各种反演模型和反演策略的研究。
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远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。
二、遥感模型分类：1.统计模型（即经验模型）：基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，对一系列的观测数据做经验性的统计描述或者进行相关性分析，构建遥感参数与地面观测数据之间的线性回归方程。
优点：参数少；容易建立且可以有效概括从局部区域获取的数据，简便，适用性强；缺点：有地域局限性，所以可移植性差；理论基础不完备，缺乏对物理机理的足够理解和认识，参数之间缺乏逻辑关系。
2.物理模型：其模型参数具有明确物理意义，并试图对作用机理进行数学描述。
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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
——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
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。 水平均匀体散射介质
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。
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
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 计算机科学
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
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。”
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。
遥感科学的根本问题，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。
几何光学模型
我曾在《遥感学报》的一辑专刊的前言中写道： 时届中秋佳节，“明月几时有？”我国古代地理学家一千年 前就提出这一问题。二向性反射的几何光学学派的回答是，只 有当观察者位于“热点”方向，即背对太阳时，才能看到满月 ，而且看不到环形山的任何阴影，因而最明亮。 这个回答也许太简单，因为还有大气透明度的问题，日地距 离，相干效应，等等，等等。但不可否认，几何光学的回答抓 住了问题最核心的本质。同样的原理，我们已成功地应用于可 见光、近红外波段的对地遥感，在攀登项目中又成功地推广到 热红外，解释非同温像元热辐射的方向性。本期增刊的几篇文 章用实测或模拟数据证实了我们温差面积的投影加同温多次散 射模型的合理性。
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， 回答问题的这个学生上小学时见到的分子模型是用牙签和小球做成的。 当然，Kirk教授所期望的“正确”答案的意思是：原来的科学模型意在“描述” （Describe）现存的世界；时装模特并非典型的普通人，其时装的作用是“规范性 的”，想领导服装新潮流的，是对我们的外貌、打扮应该什么样的一种“范例” （Prescribe）。由于用同一个词既可以表示“描述”，又可以表示“范例”，使得科 学家可以去构造一些与过去的模型不同的模型，然后去寻找类似于这个模型的世界， 而不是仅仅做一个类似现实世界的模型。从这个意义上说，时装模特与碳分子模型的 作用是共同的。(Kirk W. Junker，Futures, 2002 34（9／10）：895－905)）
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。
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。”
办法2：
？
遥感数据的 地学理解、 定性到定量
多学科交叉
供需矛盾
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
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。
辐射传输学派及局限
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。
辐射传输学派及局限
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。
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。
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。
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）。 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。
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
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。
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，出发点就左微右积。