遙感科學與定量遙感

遙感科學是在地球科學與傳統物理學、現代高科技基礎上發展起來的一門新興交叉學科。遙感科學的發展由技術驅動、需求牽引，提出定量遙感基礎研究的科學問題。20世紀80年代初美國NASA發起了遙感科學計劃，隨著地球系統科學的提出，遙感科學的重心轉向了以促進地球系統科學發展為目標，以定量遙感為主要標志，注重多學科交叉綜合，從整體上觀測研究地球。目前在國際上，越來越多的學者們認識到遙感科學在地學從傳統定點觀測數據到不同空間范圍多尺度空間轉換和地球系統科學研究中的不可替代作用。而遙感科學能夠在多源數據綜合集成及地學應用方面對地球系統科學研究發揮決定性作用。

定量遙感或稱遙感定量化研究主要指從對地觀測電磁波信號中定量提取地表參數的技術和方法研究，區別于僅依靠地圖判讀經驗的人工解譯定性識別地物的方法。定量遙感基礎研究，強調在遙感像元的觀測尺度上，建立對遙感面狀信息的地學理解，對局地尺度上定義的概念，總結、推導出的定律、定理的適用性進行檢驗和糾正，發展遙感模型與地表參數的提取方法，形成地球表面時空多變要素的遙感數據產品，為大氣、海洋、生態環境、農業、林業、礦產等研究領域和相關行業提供可用的遙感數據。

2002年發表在Remote Sensing of Environment上的論文“First operational BRDF，albedo nadir reflectance products from modis”匯集了多國科學家20多年來在建立地表二向性反射(BRDF)模型和地表反照率參數提取方面的研究成果，論述了采用搭載美國對地觀測系統衛星的MODIS傳感器數據生成地表二向性反射、反照率等系列數據產品的基本算法和模型，并對產品質量進行了評價，舉例說明了數據產品在全球和區域尺度上的應用。其中，由中國科學家為主發展的Li-Stralher幾何光學模型和核驅動模型是該數據產品算法采用的主要模型。由于地表反照率是地表能量交換的重要參數，相關研究方向多、應用范圍廣，因而對其遙感數據產品的生成算法、評價和應用就受到了很多關注。

在定量遙感的研究領域中，近年來科學家的研究主要集中在以下幾個方向。

(1)遙感機理模型的建模研究，在多年模型研究的基礎上，主要研究遙感像元尺度上適用的遙感模型，研究描述新型傳感器信號特征與地表參數關系的模型，研究模型在不同空間尺度上的尺度效應和尺度轉換原理和方法。

(2)地表參數的模型反演與陸地遙感數據同化研究，研究利用多種遙感數據和地表參數背景場知識，提取地表時空多變參數的方法模型和算法;研究遙感物理模型與相關領域應用結合中模型的鏈接與模型參數的轉換方法，使遙感數據產品能滿足應用的需求。

(3)新型遙感器數據的定標技術研究，智能化處理技術與方法研究;時空多變地表參數反演結果的驗證方法研究;遙感數據產品質量的真實性檢驗。

遙感科學作為傳統地學、物理學、數學、近代信息技術等多學科交叉的科學領域，將通過與多種相關學科的結合，為人類提供對地觀測的多種信息和遙感數據產品。定量遙感研究主要面向遙感數據產品生成和遙感應用中的科學問題，提出適用的模型方法，發展解決問題的關鍵技術，為日益廣泛的遙感數據應用提供科學基礎。

李小文院士，現任北京師范大學地理學與遙感科學學院名譽院長，中科院遙感所所長，遙感與地理信息系統研究中心主任，長江學者特聘教授，專長于遙感基礎理論研究，是Li-Strahler幾何光學學派的創始人，成名作被列入國際光學工程協會“里程碑系列”，在國內外遙感界享有盛譽。主持過多項攀登、863、重點基金、NASA基礎研究項目，現在是973項目“地球表面時空多變要素的定量遙感理論及應用”的首席科學家。