地球信息学基础的重点复习内容和课后题.doc

地球物质组成 习题1. 试述岩石圈的物质组成矿物：硅酸盐类、自然元素类、硫化物类、氧化物和氢氧化物类、芦花无泪、碳酸盐类、硫酸盐类岩石：火成岩、沉积岩、变质岩2. 矿物化学成份和晶体结构对物理性质的影响化学成分：颜色、（硬度）、磁性、发光性、放射性等晶体结构：光泽、硬度、解理、裂理和断口等3. 应用岩浆性质解释为什么自然界花岗岩和玄武岩最多n 岩浆（magma） 是指地球深部产生的一种炽热的、粘度较大的硅酸盐熔融体。n 岩浆具有活动性：由于岩浆温度高，地下压力大，具有极大的物理化学活动性。岩浆可以顺着地壳脆弱地带侵入上部，或者沿着构造裂隙喷出地表。这种岩浆向着地壳上层压力减小的方向上升的活动，称岩浆活动。n 花岗岩：它由硅铝质（酸性）岩浆侵入到固态地壳之中形成。n 玄武岩：是由于基性岩浆喷发到地表冷凝固结的产物4. 总结沉积岩和火成岩、变质岩的区别1火成岩 2沉积岩 3变质岩 矿物成分 1均为原生矿物，成分复杂，常见的有石英、长石、角闪石、辉石、橄榄石、黑云母等矿物成分 2除石英、长石、白云母等原生矿物外，次生矿物占相当数量，如方解石、白云石、高岭石、海绿石等 3除具有原岩的矿物成分判尚有典型的变质矿物，如绢云母、石榴子石等 结构 1以粒状结晶、斑状结构为其特征 2以碎屑、泥质及生物碎屑、化学结构为其特征 3以变晶、变余、压碎结构为其特征 构造 1具流纹、气孔、杏仁、块状构造 2多具层理构造、有些含生物化石 3具片理、片麻理、块状等构造 产状 1多以侵入体出现，少数为喷发岩，呈不规则状 2有规律的层状 3随原岩产状而定 分布 1花岗岩、玄武岩分布最广 2粘土岩分布最广，其次是砂岩、石灰岩 3区域变质岩分布最广，次为接触变质岩和动力变质岩5. 岩石物理性质研究的意义。以岩石磁性为例。（也可以岩石密度为例。）n 矿物和岩石物性差异是地球物理勘探和探测的基础 矿物和岩石的物性包括岩石的密度、电阻率、岩石的地物光谱、岩石的弹性（地震波速-纵波和横波速度）、岩石的磁化率、剩余磁化强度、孔隙度、渗透率等。n 各种岩石和矿物的密度(质量)是不同，根据万有引力定律，其引力也不相同。密度不同，重力也不同。据此研究出重力测量仪器，测量地面上各个部位的地球引力(即重力)，排除区域性引力(重力场)的影响，就可得出局部的重力差值，发现异常区。这一方法称做重力勘探。利用岩石和矿物的密度与重力场值之间的内在联系来研究地下的地质构造。n 岩石的磁性记录了地球磁场变化的信息，也反映了地下结构与矿产的分布。岩石的磁性是最复杂的物理性质之一，它与物质的电子结构特点有关.岩石磁性和组成岩石的矿物的结晶化学有关。 * 研究岩石磁性，可以追溯岩石的磁化历史，发现古地磁场的变化情况，环境研究，地震记录等。【+P40】6. 矿物识别常根据其物理性质。试总结矿物的物性。7. 常说的三大岩类指哪三类岩石？火成岩、沉积岩、变质岩8. 岩浆岩的分超基性岩、基性岩、中性岩和酸性岩。它们根据什么划分的？SiO2是岩浆的主要氧化物，根据SiO2的含量，硅酸盐岩浆大致分为：超基性岩浆（SiO245%） 超基性岩基性岩浆（SiO2 45%52%） 基性岩中性岩浆（SiO2 52%65%） 中性岩酸性岩浆（SiO2 65%） 酸性岩9. 岩石的物性是地球信息探测的基础。岩石的密度随深度有什么变化规律？为什么 因为地球内部的强大压力，岩石的密度随深度增遥感技术获取与处理 习题1、遥感的基本概念。o 广义而言，遥感(Remote Sensing)泛指各种非直接接触的、远距离探测目标的技术。 对目标进行采集主要根据物体对电磁波的反射和辐射特性，利用声波、引力波和地震波等，也都包含在广义的遥感之中。o 通常认为，遥感是从远距离、高空、以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等遥感器，通过摄影、扫描等各种方式，接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的综合技术。2、遥感探测系统包括哪几个部分？ 空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器）n 遥感传感器：指搭载遥感器的运载工具o 按高度大体可分为：地面平台、空中平台和太空平台三大类o 指搭载遥感器的运载工具，按高度大体可分为：地面平台、空中平台和太空平台三大类n 遥感平台：指搭载遥感器的运载工具o 按高度大体可分为：地面平台、空中平台和太空平台三大类 地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正） 地面实况调查系统（如收集环境和气象数据） 信息分析应用系统3、与传统对地观测手段比较，遥感有什么特点？ 大面积实时观测。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。 时效性强，获取信息的速度快，周期短。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。 信息客观、真实，信息量大。 数据的综合性和可比性好。 获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。4、遥感有哪几种分类？分类依据是什么？ 按遥感平台的高度分类：航天遥感、航空遥感和地面遥感 按所利用的电磁波的光谱段分类：可见光/反射红外遥感、热红外遥感、微波遥感三种类型。 按研究对象分类：资源遥感与环境遥感两大类。 按应用空间尺度分类：全球遥感、区域遥感和城市遥感。 按传感器的类型分类：主动遥感和被动遥感。5、试述当前遥感发展的现状及趋势。 追求更高的空间分辨率随着传感器空间分辨率的提高，空间分辨率从1000米、500米、250米、80米、30米、20米、10米、5米发展到1米、0.6米，军用卫星分辨率实际上已达到010米或更小。 追求更精细的光谱分辨率高光谱遥感的发展，使遥感波段宽度从0.4um（黑白摄影）、 0.1um（多光谱描）到56nm（成像光谱仪），遥感器波段宽度窄化，可以突出特定目标反射峰值波长的微小差异，针对性更强。 追求更小的时间分辨率大、中、小卫星相互协同，高、中、低轨道相结合，从几小时到18天不等，形成一个不同时间分辨率的互补系列。 由二维测量为主发展到三维测量多波段、多极化、多模式合成孔径雷达卫星及机载三维成像仪的发展和应用，将地面目标由二维测量为主发展到三维测量。 全定量化遥感方法将走向实用遥感的目的是获得有关地物目标的几何与物理特性。几何方程是显式表示的数学方程。物理方程一直是隐式的。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计的、结构的、纹理的影像分析方法。随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的深入研究和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，涉及几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈步走上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。 7、熟悉颜色的三个属性。明度、色调、饱和度，选取自然界的某些颜色例如：树叶、鲜花、土地等，比较它们三种属性区别。n 明度指颜色的亮度。任何色彩都存在明暗变化。其中黄色明度最高，紫色明度最低，绿、红、蓝、橙的明度相近，为中间明度。另外在同一色相的明度中还存在深浅的变化。n 色调色调是指一幅图片色彩外观的基本倾向。常可以从色相、明度、冷暖、纯度四个方面来定义一幅作品的色调。n 饱和度彩色强度的浓度。是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。n 比较：树叶、鲜花、土地树叶：绿色。中间明度，冷色调，饱和度较高。鲜花：红或黄。明度相对高，暖色调，饱和度高。土地：棕色。明度较低，冷色调，饱和度低。6、什么是大气窗口？常用于遥感的大气窗口有哪些？n 概念太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:微波波段（3001GHz），热红外波段（814um），中红外波段（3.54um），可见光和近红外波段（0.42.5um）。n 常用于遥感的大气窗口电磁波性质大气窗口遥感光谱通道应用条件与成像方式反射光谱0.31.3m紫外波段0.3000.315m0.3150.400m可见光波段0.40.7m近红外波段0.70.9m0.91.1m必须在强光照下，采用摄影方式和扫描方式成像（即只能在白天作业）1.51.8m 2.03.5m近红外1.551.75m2.03.5m强光照下白天扫描成像反射和发射混合光谱3.55.5m中红外3.55.5m白天和夜间都能扫描成像发射光谱814m远红外1011m10.412.6m814m白天和夜间都能扫描成像0.05300cmW0.530.30cmV0.530.63cmQ0.630.83cmKa0.831.13cmK1.131.67cmKu1.672.75cmX2.755.2cmC5.217.69cmS7.6919.4cmL19.476.9cmP76.9133cm有光照和无光照下都能扫描成像9、航天遥感平台主要有哪些？各有什么特点？ 航天遥感平台，又称太空平台，泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以人造地球卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。如各种不同高度的人造地球卫星、载人或不载人的宇宙飞船、航天站和航天飞机等。卫星遥感为航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。 航天遥感感测面积大、范围广、速度快、效果好，可定期或连续监视一个地区，不受国界和地理条件限制；能取得其他手段难以获取的信息，对于军事、经济、科学等均有重要作用。8、主要遥感平台有哪些，各有何特点？按高度大体可分为地面平台、空中平台和太空平台三大类 地面平台，主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上，进行各种地物波谱测量，如固定的遥感塔、可移动的遥感车、舰船等。 空中平台，又称航空遥感平台，泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。如各种固定翼和旋翼式飞机、系留气球、自由气球、探空火箭等。 太空平台，又称航天遥感平台，泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以人造地球卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。如各种不同高度的人造地球卫星、载人或不载人的宇宙飞船、航天站和航天飞机等。这些具有不同技术性能、工作方式和技术经济效益的遥感平台，组成一个多层、立体化的现代化遥感信息获取系统，为完成专题的或综合的、区域的或全球的、静态的或动态的各种遥感活动提供了技术保证。10、什么叫辐射误差，其主要来源有哪些？ n 辐射误差遥感成像时，由于各种因素的影响（传感器测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量是不一致的，这是因为测量值中包含了太阳位置和角度条件、薄雾等大气条件所引起的失真），使得遥感图像存在一定的几何畸变和辐射量的失真现象，这些畸变和失真影响了图像的质量和应用，即是辐射误差。n 主要来源大气对电磁波辐射的散射和吸收；太阳高度与传感器观察角的变化；地形起伏引起的辐射强度变化；传感器探测系统性能差异，如光学系统或不同探测器在灵敏度、光谱响应和透光性能上的差异；影像处理，如摄影处理等。影像灰度失真与影像空间频率有关。空间频率愈高，即目标愈小时，辐射误差愈大。辐射校正实际上是影像恢复（或称复原）的一个内容。11、什么叫几何校正，其主要来源有哪些？ n 几何校正：图像中的像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考系统中的坐标之间的差异，消除这种差异的过程称为几何校正。n 几何变形可分为：静态变形和动态变形两大类。o 静态变形：图像形成过程中传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差o 动态变形：图像形成过程中传感器的运动造成的图像变形。12、简述遥感影像目视判读的具体方法与步骤。n 遥感影像目视解译/判读：是解译者通过直接观察或借助一些简单工具(如放大镜等)识别所需地物信息的过程(颜色、形状、纹理、位置、大小、阴影等)。n 方法与步骤：1) 了解影像的辅助信息: 平台、遥感器、成像日期 2) 分析已知专业资料 : 地面实况3) 建立解译标志: 影像特征4) 预解译: 根据解译标志对影像进行解译,形成预解译图(直接判读法、对比分析法、信息覆盖法、综合推理法、地理相关法等)5) 地面实况调查: 野外实地调查与检证6) 详细解译: 修正预解译图中的错误，形成正式的解译原图 7) 类型转绘与制图: 解译原图上的类型界线转绘到地理底图 13、比较监督分类与非监督分类的优缺点。n 监督分类的优点： 可根据应用目的和区域，有选择地决定分类类别，避免出现一些不必要的类别； 可控制训练样本的选择； 可通过检查来决定训练样本是否被精确分类，从而避免分类中的严重错误； 避免了非监督分类中对光滑集群组的重新归类。 n 监督分类的缺点： 由于人为因素，分类系统的确定、训练样本的选择，分析定义的类别也许并不是图像中存在的自然类别，致多维数据空问中各类别问并非独一无二，而是有重叠，分析者所选择的训练样本也可能并不代表图像中的真实情形； 由于图像中同一类的光谱差异，如同一森林类，由于森林密度、年龄、阴影等的差异，其森林类的内部方差大，造成训练样本没有很好的代表性； 训练样本的选取和评估需要花费较多的人力和时间； 只能识别训练样本中所定义的类别，若某类别由于训练者不知道或者其数量太少未被定义，则监督分类不能被识别。 n 非监督分类优点： 不需要预先对所要分类的区域有广泛的了解和熟悉，但分析者仍需要一定的知识来解释分类得到的集群组； 人为误差的机会减少，所产生的类别比监督分类的更均质； 独特的、覆盖量小的类别均能够被识别，而不会像监督分类那样被分析者的失误所丢失。 n 非监督分类缺点： 所产生的光谱集群组并不一定对应于分析者想要的类别，因此分析者面临着如何将它们和想要的类别相匹配的问题，实际上几乎很少有一对一的对应关系； 分析者较难对产生的类别进行控制，因此其产生的类别也许并不能让分析者满意； 图像中各类别的光谱特征会随时间、地形等变化，不同图像以及不同时段的图像之间的光谱集群组无法保持其连续性，从而使不同图像之间的对比变得困难。 14、何为图像融合？ 图像融合是指将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像的过程。P949615、地面分辨率？光谱分辨率？n 地面分辨率：是衡量遥感图像（或影像）能有差别地区分开两个相邻地物的最小距离的能力。超过分辨率的限度，相邻两物体在图像（影像）上即表现为一个单一的目标。通常用单位长度内所能分辨出来的黑白相间的线对数（线对/毫米）来表示分辨率的大小。对于扫描图像，通常以像元的大小来表示其分辨率（即能分辨的最小面积）。分辨率数值在地面上的实际距离，称为地面分辨率。n 光谱分辨率：是指把光谱特征峰分辩和分离的能力。地球化学 习题1. 获得太阳系元素丰度有那些途径?获得太阳元素丰度资料的主要途径主要有以下几种：1. 光谱分析。对太阳和其它星体的辐射光谱进行定性和定量分析，但这些资料有两个局限性：一是有些元素产生的波长小于2900，这部分谱线在通过地球化学大气圈时被吸收而观察不到；二是这些光谱产生于表面，它只能说明表面成分，如太阳光谱是太阳气产生的，只能说明太阳气的组成。 2. 直接分析 。如测定地壳岩石、各类陨石和月岩、火星的样品.上个世纪七十年代美国“阿波罗”飞船登月，采集了月岩、月壤样品，1997年美国“探路者”号，2004年美国的“勇敢者”“机遇”号火星探测器测定了火星岩石的成分。 3. 利用宇宙飞行器分析测定星云和星际间物质及研究宇宙射线。*元素丰度 即元素的相对含量是在证认的基础上根据谱线相对强度或轮廓推算出来的。2. 总结太阳系元素丰度的规律。 太阳系元素丰度随原子序数的增加而减少； Oddo-Harkins规律（偶数规则）：原子序数为偶数的元素丰度，大于奇数元素的丰度； 原子量A为4倍数的核素丰度值高，如12C、16O、40Ca等； 氢丰度最高，氦次之，而Li,Be,B很低； 原子量A为1100的区域，丰度指数下降，A100，丰度曲线平缓，56Fe丰度有一峰值。3. 元素是怎样起源的？【P123】n 大爆炸理论这种理论的基本观点是一切元素形成于宇宙创生时的大爆炸过程中。元素起源的宇宙大爆炸合成学说认为，宇宙之初，全部物质都是以中子形式存在于温度极高和密度也极高的“奇点”之中（这种“奇点”是如此的奇异，以致无法用现有的理论来描述它。）爆炸时，中子经衰变转变成质子，进而，质子与中子或其他质子结合，开始形成较重元素的过程。这种宇宙大爆炸学说的另一个缺陷在于，发生连续中子俘获反应的中子源来自何处。既然宇宙初始时刻所有的中子均被消耗于和质子的反应，那么后续的中子俘获反应从何处获得额外的中子。大爆炸学说由于有上述不足，所以在被提出后不多久就被人们遗忘了。然而其中的正确部分（例如氦的丰度解释及重元素是由中子俘获反应形成的思想）已为现代理论所采纳。n 平衡理论这一种元素起源的近代学说的准确提法是“核统计平衡模型”。该模型假设，在宇宙之初，物质以高温和高密度的状态存在，这种状态使核转变迅速发生，并导致一种真正的统计平衡分布。在达到平衡状态时，正反应和逆反应的速率相等。这种状态与参与反应的原子核的丰度、体系的温度和密度相关。然而，这一模型无法解释下列事实：在一定的温度和密度下，平衡丰度的图像是在一个相当窄的质量范围内呈现极明显的峰，这与实验给出的宇宙的元素丰度图像不符。这一模型可以较好地解释轻元素的丰度，但由它预言的重元素丰度却比实验值低得多。因此，这一模型显然是有缺陷的。尽管这一模型有上述严重不足，但其合理部分已为现代元素核合成理论所采纳，并认为这种平衡是超新星爆发时处于高温和高密度状态的物质在膨胀和冷却时的情形。n 多中子块理论鉴于上述大爆炸学说和统计平衡模型均无法解释重元素的合成，为此有人提出了多中子块理论。这种理论假定，宇宙物质最初是由多中子块组成的，现在观测到的元素是由多中子块分裂而形成的。然而这一理论无法解释轻元素丰度比重元素高得多这一实验事实。4. 论述CO2循环与温室效应。大气中的CO2和其他微量气体，如CH4，N2O，CFCl3等，对于太阳的短波辐射几乎是通行无阻的，从而使地面能直接接受到太阳辐射。同时它们对于从地表射向太空的长波辐射，又有强烈的吸收作用，因而长波辐射被截留在大气圈内。大气中CO2和其他微量气体对地表的保温作用，类似于温室玻璃所起的作用，故被称为温室效应。据计算，CO2浓度增加一倍，可使气温升高2。 n 人类活动对气候的作用，随着工业化进程而日趋重要。对此问题，现在存在有两种观点: 致暖观点 由于化石燃料的大量消耗，CO2造成的温室效应加剧，地球将在下一世纪出现“超级间冰期”。从18601940年间，随着燃料消耗的迅速增加，全球平均气温升高约0.4，支持了致热观点。 自身调节的观点 由于大气层自身的调节作用，人类活动造成的CO2增加，并不一定都能使气候变暖。 5. 微量元素有哪些生理功能？【P149 上方】6. 阐述C14测定年龄的原理与方法。【P159】地球物理 习题1、 为什么说地球物理学是一门交叉学科？它具体与那些学科有关？n 地球物理学定义以地球为研究对象的一门现代应用物理学，它包含了很多分支学科，涉及海、陆、空三域，是物理、力学、数学、电子与计算机科学、天文学、海洋学、化学、地质学之间的一门边缘和交叉学科。地球物理学的今后发展，目标是将地球作为一个整体系统来研究，重点是地球内部物理与动力学，探讨资源、能源、灾害和环境及其深层过程，并进行高层次的综合研究。这就要求地球物理学家必须在利用相邻各有关学科已有新成就的基础上，吸取“养分”，进行交叉、渗透与熔融，以寻求新的突破和升华。2、 地球物理探测与医学探测的主要异同点在哪里？n 各种物探方法所具有的共性与类比: 我们若将它们同以人体为研究对象的医学物理检查方法手段进行对比的话，可以发现它们在本质上是大同小异的. 比如核磁共振仪、脑电与心电仪、超声B超与X射线CT等。只不过由于（1）地下地质结构的复杂性和未知性（2）观测方位的局限性，使得地球物理方法技术的研究更加困难，当然医学上也有其特殊性差异。3、 地球物理信息采集为什么十分重要？地球物理学本质上是一门信息观测的科学，高精度、高分辨率的观测和实验仪器与设备乃是在地球物理学发展进程中的“前哨”，因此地球物理学的方法原理和观测仪器都十分重要，任何数学技巧和图像处理都无法弥补可靠信息与信息量的缺乏或不足。这里不是贬低数据和图像处理的重要性，相反在获得好的信息或者达到极限的基础上，进行数据和图像处理将会极大的帮助地球物理信息的解释应用。 4、 试给出利用地球物理信息进行地下目标成功探测的条件。地球物理方法成功应用的基础是地下岩石（或目标）的物理性质存在能够被仪器检测出来的差异。在第四系土壤沉积以及大厚度盖层覆盖地区，利用肉眼观测地质构造和矿物岩性以及地下情况几乎是不可能, 研究地球深部的结构和特点是我们探寻地球演化的基础,了解地下岩石性质是我们勘探资源矿产的条件，提高调查的效率和准确性是我们一切工作的目标，而这些恰恰需要利用地球物理方法技术去进行对目标物快速且无损的信息探测。地球物理信息的探测既可以弥补地质普查勘探手段的不足，利于综合普查找矿和地质填图，同时又可以减少钻探工程量，提高工作效率，节省成本，减少污染和破坏。5、 地球物理学主要研究了地球的哪些物理量？试举例说明测得某物理量的方式和得出的结果。 【164179】6、 试说出至少两种地球物理数据处理方法的目的和意义。7、 地球物理的主要应用领域有哪些？其中你主要对哪方面感兴趣？为什么？石油与天然气能源勘探、城市工程物探、铁路与公路交通勘察、地震分析预报、环境保护与监测、城建与化工、水利电力工程、冶金矿产资源调查、国防和海洋、国土、测绘以及教育和科研等部门和领域就业1、资源与能源领域的应用重磁（位场）测量、地震勘探方法技术2、工程与环境领域的应用工程与环境领域地球物理通常被称为近地表地球物理，它主要研究的是地表下200米以上近地表的各类工程与环境灾害探测与监测问题，3、极地与海洋领域的应用4、大地构造研究中的应用5、国防建设领域的应用：(1)航天（空）重力与航空磁测(2)重力匹配辅助潜艇导航系统(3)潜艇的磁导航技术6、科学理论与假说验证第五章 地球物理部分1. 你认为学好地球物理学的因素有哪些？ p1633. 地球物理信息都包括哪些？他们的理论基础和应用条件是什么？p1632、地球物理探测与医学探测的主要异同点在哪里？地球物理与医学物理的异同点在哪里？ P1633、地球物理信息采集为什么十分重要？p1641、地球物理学主要研究了地球的哪些物理量？试举例说明测得某物理量的方式和得出的结果。P1702、试说出至少两种地球物理数据处理方法的目的和意义。P1803、地球物理的定义地球物理学就是以地球为对象的一门应用物理学。这门学科自20世纪之初就已自成体系。到了20世纪六十年代以后，发展极为迅速。它包含许多分支学科，涉及海、陆、空三界，是天文、物理、化学、地质学之间的一门边缘科学。 作为一个天体来研究地球，地球物理学和天体物理学是分不开的；研究地球本身的结构和发展时，地球物理学又和地质学有很密切的联系。但地球物理学所探讨的范围远不止此，它还包括研究地面形状的大地测量学，研究海洋运动的海洋物理学，研究低空的气象学和大气物理学，研究高空以至行星际空间物理学，研究地球本体的固体地球物理学（或叫做地体学），还有一些较小的分支，如火山学、冰川学、大地构造物理学等等。这些学科中，有的又各有独立的分支。人造卫星出现后，地球物理现象的观测扩展到了行星际空间。行星物理学是地球物理学的一引伸，但它所要解决的问题，离地球越来越远了。 地球物理学，如果狭义的理解，指的就是固体地球物理学。这一般又可分为两大方面：研究大尺度现象和一般原理的叫做普通地球物理学，利用由此发展出来的方法来勘探有用矿床和石油的，叫做勘探地球物理学（或物理探矿学）。应用于工程地质勘探、工程检测的发展为工程地球物理学，应用于环境探测和监测及环境保护而形成的环境地球物理学。地球物理学形成了独立的分支学科：地震学、重力学、地电学、地磁学，还有正在发展可能形成地热学。4、正反演的含义与作用P186192，尤其为192大气科学信息与应用 思考题1、气象综合观测系统主要包括哪些内容？大气探测的基本原理有哪些？（1）气象综合观测系统主要内容 总体来说，气象综合观测以天基观测为主，天基、空基、地基相结合，向遥感、遥测、连续、自动化方向，逐步形成高时空分辨率的综合观测系统，实现对气候系统信息的连续、全方位和高精度观测。既以遥感手段特别是基于天基的卫星遥感技术为主要探测手段；以遥测手段特别是基于地基的遥测系统为综合探测的基准系统为发展方向。 地基观测。包括：a. 地面气象观测系统b. 地基遥感探测系统 c. 地基气候观测系统 d. 地基移动观测系统e. 大气边界层探测系统 空基大气探测。包括：a. 气象气球探测：在全球范围内，世界气象组织统一时间观测各地上空各层大气的各种气象要素，并在规定时间向全球发送所获得的气象资料，共全球气象部门分析预报。有风向风速、气温、湿度、气压和特种观测。b. 飞机气象探测：c. 火箭气象探测：d. GPS探空系统 天基观测系统。主要是依靠气象卫星。卫星遥感仪器测量大气和地表下垫面发射、反射和透射的电磁波辐射，按其工作原理又可分为被动式和主动式两大类。o 被动式仪器接收来自目标物自身的发射、反射和透射电磁波信号。o 主动式仪器则能发射较强功率的电磁波辐射，测量经目标物反射或散射回来的回波信号。由于主动式仪器需要较大的电源功率，目前还没有得到普遍应用。气象卫星工程：我国已发射极轨和静止两系列7颗气象卫星，是世界对地卫星观测系统重要成员国。o 在极轨卫星上，由旋转镜提供一维扫描，而由卫星沿轨道的运动提供另一维扫描。o 在静止卫星上，由卫星的自旋提供一维扫描，而由步进电机转动扫描镜角度保持另一维扫描（2）大气探测的基本原理主要是：直接探测和遥感探测 直接探测是将感应元件置放于测量位置上，直接测量大气要素的变化。 遥感探测原理是根据大气中声、光、电等信号传播过程中性质的变化，反演出大气要素的时空变化。遥感探测又可以分为主动遥感和被动遥感两种方式o 主动遥感设备具有声、光、电磁波发射源，在其测量空间中大气特性对其传播信号产生相应的吸收、散射、反射形成带有大气特征的回波信号。如测云雨雷达。o 被动遥感又称无源遥感系统，即遥感系统本身不带有辐射源的探测系统；亦即在遥感探测时，探测仪器获取和记录目标物体自身发射或是反射来自自然辐射源（如太阳）的电磁波信息的遥感系统。2、现代天气预报是如何制作？ 现代天气预报是基于数值天气预报的。所谓数值天气预报，就是从大气初始状态出发，对支配大气运动的动力和热力方程组进行时间积分，就得到了大气状态的预报。因此，数值预报问题主要分为两个方面，一个是初值场的确定，一个是对大气方程组的时间积分。 数值天气预报基本流程： 总体来说，现代天气预报分为以下几个步骤：a. 大气探测：提供气象站观测的数据是天气预报的基础。b. 气象通信：将观测数据迅速通过网络和卫星汇集到各国国家气象中心，然后转发世界各地。c. 资料加工：根据大气的实际情况，通过数值天气预报的方法进行预测。各级气象台的计算机将国家气象中心下发的数据进行处理，得到天气图等各类图表，供预报员进行分析使用。d. 分析预报：天气预报员通过分析天气图和国内外数值预报产品，研究各类天气图表，运用气象卫星、雷达、自动站资料，综合分析、判断后，做出如未来35天的具体天气预报。e. 天气会商：由于运用不同天气预报方法做出来的预报结果不可能完全一致，因此，各级气象台站每天都要会商，对天气进行“会诊”，最终得出预报结论。f. 预报产品发布3、如何理解“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念？ 我国运用“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念来指导气象事业是适应时代和我国现状的，深刻地抓住了未来我国经济社会发展对气象事业发展的根本需求。 “公共气象”说明了未来相当长一段时间内我国气象事业所坚持的服务社会、服务公众的基本方向。并且以健全气象公共服务体系、增加气象公共服务产品、提高气象公共服务质量为核心。由于气象在公共社会中的地位和作用越来越重要，因此真正做好公共气象建设，能够更好的帮助建设社会。 “安全气象”核心内容是为军事、生态、能源、粮食、水资源、人民生命财产安全等提供全方位气象保障服务。它第一次将气象与国家安全(如战略安全、能源安全、事安全)和可持续发展紧密联系起来，紧密结合了国家统筹发展的思想，使气象发展具有了科学的内涵。 “资源气象”是通过合理开发利用光、热、风能和太阳能等可再生气候资源，使气象资源为我国建成资源节约型社会的过程中提供前瞻性作用。这一理念第一次使气象明确具有了经济含义，从资源资产的角度运作气象事业发展将使气象事 具有了新的形式、内涵和新的起点。第一次在战略意义上明确提出了要开发利用光、 热、水、气等再生性气象资源为国家经济发展、战略能源结构调整服务，使气象工作具有了新的拓展。 在“公共气象、安全气象、资源气象”三个气象发展理念的指导下，我国应加快公共气象保障体系的建设，要站在防灾减灾、国家安全特别是粮食安全的高度，深入研究应对和减缓气候变化的对策；要科学开发利用气候资源，为缓解我国资源“瓶颈”的压力做出新贡献；要大力推进体制和机制创新，并进一步加强对气象事业的领导和政策扶持。 这些是需要相应的业务体制、气象服务体制、气象科技体制、气象管理、政策法规、人才培养、文化等方面的适配和支撑。为贯彻落实“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，我国希望通过改革达到：通过三到五年时间，建立和完善包括天气、气候、气候变化、生态与农业气象、大气成分、人工影响天气、空间天气、雷电等八条业务轨道在内的多轨道业务，从而建立起基本满足国家需求、功能先进、结构优化的多轨道、集约化、研究型、开放式业务技术体制，进一步增强气象业务和服务能力，提升气象科技水平，大大提高气象业务服务的社会经济效益。4常见的天气系统按照气象要素的空间分布而划分的具有典型特征的大气运动系统（通常指气压空间分布所组成的系统），如高(气)压、低(气)压、高压脊、低压槽等。有时指风分布的系统，如气旋环流、反气旋环流、切变线等。有时指温度分布的系统，如高温区、低温区、锋区等。有时指天气现象分布的系统，如雷暴、热带云团等。这一要素系统同另一要素系统之间常常有一定的配置关系。气压系统和风场之间的关系较好：低压和气旋环流相配置，有时称为低压,有时称为气旋；高压和反气旋相配置,有时称为高压，有时称为反气旋。气压系统和温度系统也常呈一定配置关系。如：低压和低温区相配置，称为冷低压或冷涡；低压和高温区相配置，称为热低压。气压系统还可同天气现象存在一定配置关系，如雷暴和(小)高压配置，称为雷暴高压。天气系统可以通过各种天气图和卫星云图等分析工具分析出来。台风、锋面、龙卷、飑线第六章 大气科学信息及其应用1. 大气为什么会运动？直接原因：水平气压梯度力；根本原因：太阳辐射的纬度差异地面的冷热不均2. 你了解产生灾害性天气的基本原理吗？p2181 说明大气科学研究对象、内容、目的 p2012 气象综合观测系统主要包括哪些内容p203 GIS GPS原理 习题1.试论GIS技术表达地理空间对象的基本方法GIS表达地理空间事物是实现从现实世界到计算机世界的转变，其过程大致可以分为概念模型、数据模型、数据结构和文件格式四个主要层次，这整个过程统称为地理空间数据建模。具体来说：概念建模：通常把对现实世界的第一层简化和抽象，称为概念模型。概念模型给出所研究的主要事物的概念及其相互联系的框架。数据模型：概念模型在计算机中的体现（让计算机能理解、可操作），是一组为用户服务的规则，这些规则规定其数据结构如何组织，以及应当允许进行何种操作。数据结构：研究非数值计算领域，如表格、树状、网状和图结构等的程序设计问题中，计算机的操作对象以及他们之间的关系和操作。文件格式：在相同的数据结构下，不同软件厂商或数据生产者，还会采取不同的具体形式来组织、存储数据，即采取不同的文件格式。n GIS可视化表达地理空间事物的具体途径：1. 矢量GIS方法它包括如下构成部分：（1）二维空间坐标系（2）几何数据（图形数据）（3）属性数据 （4）唯一标识符2. 栅格GIS方法它包括如下构成部分：（1）规整网格 （2）二维空间坐标系 （3）属性数据和分辨率 （4）矩阵数组（5）表达线状和点状空间对象的栅格数据（6）表达面状空间对象的栅格数据（7）实录型栅格数据3. 采用不规则三角网的GIS方法2.简述GIS技术与计算机技术的关系（1）总的来说，GIS与计算机技术的关系有三个主要特点。第一，由于地理空间数据及其处理技术的难度，以及GIS所服务的社会部门管理工作的特殊复杂性，GIS总是迅速吸取计算机主流技术及各种分支技术的最新成果，成为计算机科技领域中应用研究内容最丰富的分支之一。真正的GIS专家必定是计算机技术比较全面的行家。第二，地理空间数据有不少区别于一般计算机数据的特征，当今计算机和科学的一般理论和技术还不能很好的解决空间数据结构、组织、处理和表达等方面的问题。因此，地理信息技术尤其丰富的内容，它也从特定的角度为计算机和信息科学做贡献。第三，从历史发展看，GIS与计算机主流和其他分支技术的关系，总的趋势是愈来愈密切，在“相互融合”。（2）地理信息系统与计算机各具体分支技术的关系 与GIS有亲密关系的首推数据库技术与图形图像处理技术。 网络技术是另一种与GIS关系很密切的计算机技术 GIS与办公自动化（OA）技术也有天然的渊源 人工智能及专家系统等计算机技术，由于其智能化处理数据、提取信息或知识的能力，也一直在GIS领域得到广泛应用。（3）地理信息系统与一般计算机制图系统的关系和区别两者的区别： 有无空间分析功能。一般制图系统不挂联地理属性数据，不进行空间查询检索，更不进行空间分析。 地理信息系统的图形处理偏重于地理空间中的自然形态及其关系；而一般制图系统更擅长规则的、有数学表达的形体的图形处理，因而非常适合于工程设计及工程图绘制。3.试论我国GPS技术及产业发展现状n 发展历程 我国1970年4月发射第一颗人造卫星。至今我国已成功地发射了三十多颗不同类型的人造卫星，为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。 70年代后期，有关单位在从事多年理论研究的同时，引进并试制成功了各种人造卫星观测仪器。其中有人卫摄影仪、卫星激光测距仪和多普勒接收机。根据多年的观测实践，完成了全国天文大地网的整体平差，建立了1980年国家大地坐标系，进行了南海群岛的联测。 80年代初，我国一些院校和科研单位已开始研究GPS技术。十多年来，我国的测绘工作者在GPS定位基础理论研究和应用开发方面作了大量工作。 80年代中期，我国引进GPS接收机，并应用于各个领域。同时着手研究建立我国自己的卫星导航系统。GPS技术在我国各行业中应用的广泛性。n 产业发展现状 在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精华大地水准面。组织各部门（10多个单位，30多台GPS双频接收机）参加革命992年全国GPS定位大会战。经过数据处理，GPS网点地心坐标精度优于0。2M，点间位置精度优于10-8。在我国建成了平均边长约定100KM的GPS A级网，提供了亚米级精度地心坐标基准。此后，在A级网的基础上，我国又布设了边长为此30100KM的B级网，全国约法三章2500个点。A、B级GPS网点都联测量了几何水准。这样，就为我国各部门的测绘工作，建立各级测量控制网，提供了高精度的平面和高程三维基准。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网联成一整体。 在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。加密测图控制点，应用GPS实时动态定位技术（简称RTK）测绘各种比例尺地形图和用于施工放样。 在航空摄影测量方面，我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的