2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 遥感技术在矿山环境监测中的应用

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——遥感技术在矿山环境监测中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在题干后的括号内）1.下列哪种遥感平台最适合获取高分辨率、大范围的矿山地表覆盖变化信息？（）A.极地轨道卫星B.侦察卫星C.航空平台D.地面传感器网络2.在遥感图像处理中，为了消除大气散射对地物光谱的影响，通常需要进行（）。A.辐射定标B.大气校正C.几何校正D.图像分类3.矿山开采导致的地表植被大面积破坏，最适合利用哪个指数进行监测和评估？（）A.NDWI（水体指数）B.EVI（增强型植被指数）C.NBR（归一化差分水体指数）D.MSI（多光谱指数）4.对于监测矿区深部或地下开采引起的地表微小形变（如沉降），效果最好的遥感技术是（）。A.高分辨率光学遥感B.合成孔径雷达（SAR）遥感C.热红外遥感D.激光雷达（LiDAR）5.矿区粉尘污染的主要特征是（）。A.地表水体富营养化B.地表温度异常升高C.大气能见度降低，地表呈现灰黄色D.植被覆盖度显著增加6.利用多期遥感影像进行矿山土地覆被变化检测，最常用的方法是（）。A.光谱特征分析B.面向对象分类C.变化向量分析（CVA）D.空间自相关分析7.矿山尾矿库溃坝等突发性地质灾害，最适合利用哪种遥感数据进行应急监测？（）A.高光谱遥感B.低分辨率卫星遥感C.高分辨率卫星遥感和航空遥感D.地面移动测量系统8.在遥感影像中，水体通常呈现出（）特征。A.高反射率、暗色调B.低反射率、亮色调C.反射率在近红外和短波红外波段较高D.反射率在可见光波段普遍较高9.遥感技术在矿山植被恢复监测中的作用主要体现在（）。A.精确测量植被高度B.动态监测植被覆盖度和生长状况C.识别植被类型D.直接评估植被生物量10.将遥感监测数据与其他数据（如地形、地质、气象数据）结合，主要利用什么技术进行综合分析？（）A.遥感图像分类B.遥感图像解译C.地理信息系统（GIS）空间分析D.遥感数据融合二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上）1.遥感技术主要利用获取目标信息，并通过传感器以______或______的形式记录下来，最终以图像或数据文件形式呈现。2.矿山开采活动造成的地表形态破坏主要包括______、______和地表沉降等。3.遥感数据获取前的准备工作，如确定传感器、选择轨道参数等，称为______。4.用于监测矿山粉尘污染的遥感传感器，通常需要具备______波段信息，并关注______参数。5.遥感图像的几何校正主要是消除由于______和______引起的图像位置偏差。6.利用遥感技术监测矿山水体污染，常通过分析水体______、______和______等光谱特征来实现。7.评估遥感监测矿山环境的精度，常用的地面验证方法包括______、______和______。三、名词解释（每题3分，共12分。请给出简洁、准确的定义）1.遥感图像辐射校正2.矿山地质灾害3.遥感数字图像处理4.矿山环境监测四、简答题（每题5分，共20分。请简明扼要地回答下列问题）1.简述遥感技术用于监测矿山土地退化的主要方法和步骤。2.遥感技术如何帮助监测矿山粉尘污染的范围和强度？3.与传统地面监测相比，遥感技术在矿山环境监测方面有哪些优势和局限性？4.简述利用遥感技术监测矿山地面沉降的主要原理和方法。五、论述题（每题10分，共20分。请结合实例，深入、全面地阐述下列问题）1.论述多光谱、高光谱和雷达遥感技术在矿山环境监测中的各自特点及应用领域。2.结合具体矿山环境问题（如水污染、植被破坏、地质灾害等），阐述遥感监测数据在矿山环境影响评价和修复决策中如何发挥作用。---试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.B5.C6.C7.C8.B9.B10.C二、填空题1.电磁波，地物辐射2.地表挖损，土地塌陷3.任务规划4.可见光，反射率5.传感器平台，地球曲率6.颜色（或色调），浊度，悬浮物7.现场采样分析，地面真值标定，地面调查验证三、名词解释1.遥感图像辐射校正：指消除或减弱遥感影像获取过程中，由大气、传感器本身以及太阳辐射等引起的辐射误差，使影像上记录的地物亮度值能够真实反映地物本身对电磁波的辐射或反射特性。2.矿山地质灾害：指在矿山勘探、开采、建设等活动中，由于自然因素或人类工程活动诱发、形成的，对矿山设施、人员安全、生态环境造成危害的地质事件，主要包括滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降（塌陷）、地裂缝等。3.遥感数字图像处理：指利用计算机对通过遥感传感器获取的数字图像进行各种操作和计算，包括图像的校正、增强、分类、特征提取、信息提取等，目的是改善图像质量，提取有用信息，为后续分析应用提供数据支持。4.矿山环境监测：指运用各种监测技术手段（如遥感、地面监测、化验分析等），对矿山开发活动及其影响区域内的环境要素（如大气、水体、土壤、植被、地形地貌等）进行系统的监测、量测、分析和评价，以掌握环境质量变化状况，预测潜在环境影响，为环境管理、污染防治和生态恢复提供依据。四、简答题1.遥感技术用于监测矿山土地退化的方法和步骤：*获取多期遥感影像数据（如不同年份的卫星或航空影像）。*对影像进行预处理，包括辐射校正、大气校正、几何校正等。*利用图像处理方法（如监督分类、非监督分类、面向对象分类或变化检测算法）提取矿山活动区、植被覆盖区、裸地、土地退化（如荒漠化、水土流失）等信息。*计算土地覆被变化面积和类型。*结合地形数据、气象数据等，分析退化原因。*评估土地退化程度和时空变化趋势。2.遥感技术监测矿山粉尘污染：*利用高时间分辨率（如每日或数日）的可见光或近红外遥感影像，监测粉尘的时空分布和迁移扩散范围。*识别粉尘云的亮度和颜色特征，与背景地物区分。*结合气象数据（风速、风向），分析粉尘扩散规律。*对于固定源（如堆场），可通过多期影像对比，监测其扬尘状况变化。*利用热红外遥感技术可辅助监测热力异常排放源，间接指示粉尘来源。3.遥感技术在矿山环境监测中的优势：*覆盖范围广，可快速获取大区域信息。*重复观测能力强，便于进行动态监测和变化分析。*可达性高，可监测到人难以到达的区域（如危险区、偏远区）。*成本相对较低，对于大范围、周期性监测效率高。*非接触式监测，避免对环境和人员造成干扰。局限性：*受云雨等天气条件影响大，数据获取存在不确定性。*遥感分辨率有限，对于小范围或微观细节的监测能力受限。*数据解译存在主观性，需要专业知识，且精度受多种因素影响。*遥感数据通常反映的是表观现象，难以获取地下深层信息。*获取实时数据的能力较弱。4.利用遥感技术监测矿山地面沉降的主要原理和方法：*原理：利用对地表高度变化敏感的遥感技术，通过多期影像对比，检测地表高程的微小变化。主要利用了地形的“高程-影像强度”关系，即高程较高的地物在影像上通常表现为较暗的像素值（对于光学影像）。*方法：*高分辨率光学卫星遥感：获取高分辨率（亚米级）的多期光学影像，通过数字高程模型（DEM）差分或特定算法（如基于影像强度的高程恢复），计算地表高程变化，识别沉降区域。精度受影像分辨率和地形起伏影响。*合成孔径雷达（SAR）遥感：利用SAR的干涉测量技术（InSAR），可以精确测量地表微小形变（毫米级），对矿山地面沉降、滑坡等地质灾害的监测和预警效果显著。不受光照和天气条件影响。五、论述题1.多光谱、高光谱和雷达遥感技术在矿山环境监测中的特点及应用：*多光谱遥感：*特点：具有多个离散的波段（通常3-14个），能提供地物在可见光、近红外、短波红外等波段的反射率信息，能区分主要地物类型（如水体、植被、岩石），数据获取成本相对较低，应用广泛。*应用：监测矿山土地覆被变化（分类、变化检测）、水体污染（水体提取、浊度估算）、植被破坏与恢复、矿山粉尘（识别污染范围）、矿渣堆放场识别等。*高光谱遥感：*特点：具有数百个连续的窄波段，能获取地物更精细的光谱曲线，提供更丰富的地物信息，实现“按物质”成像，能识别和区分更精细的物质类型（如不同矿种、不同污染成分、不同植被种类）。*应用：精细识别矿床类型、矿物成分；精确监测特定污染物质（如重金属污染、油污）的分布；精细分类土地覆被类型；监测植被健康和水分状况。*雷达遥感（SAR）：*特点：全天候、全天时工作，具有穿透能力（对干燥土壤、植被有一定穿透），对地形起伏和阴影敏感，具有高空间分辨率（尤其对于干涉SAR），可获取地物的后向散射强度和极化信息。*应用：监测矿山地质灾害（滑坡、崩塌、地面沉降）；绘制高精度数字高程模型（DEM）；监测冰川、冻土变化；土壤湿度监测；大型工程设施形变监测；植被结构参数反演。综合应用：在实际矿山环境监测中，常根据监测目标、区域特点和技术需求，选择单一技术或多种技术进行数据融合，以发挥不同技术的优势，提高监测精度和可靠性。例如，用多光谱/高光谱识别污染源，结合雷达监测地表形变。2.遥感监测数据在矿山环境影响评价和修复决策中的作用：*环境影响评价：*全面性：遥感可快速、同步获取大范围的环境背景信息（如土地利用、植被、水体、地形地貌、生态敏感区）。*动态性：通过多期遥感影像对比，清晰展示矿山活动对环境要素造成的时空变化（如地表塌陷范围、植被破坏面积、水体污染带扩展、粉尘扩散影响范围），为评价环境影响程度和程度提供直观证据。*客观性：遥感数据为环境影响评价提供了客观、标准化的信息源，减少主观判断偏差。*辅助分析：遥感监测结果可与GIS空间分析技术结合，评估污染扩散模拟结果，识别高风险区域，进行生态足迹分析等。*修复决策：*精准定位：遥感可精确识别污染源、受损区域、地质灾害隐患点，为制定修复方案提供空间依据。*效果评估：在矿山环境修复过程中，利用遥感技术进行定期监测，可以客观评估修复措施的效果（如土地复垦程度、植被恢复状况、水体质量改善情况），为后续措施调整提供依据。*长期监测：矿山环境修复往往需要长期监测，遥感技术