2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 地球信息科学与技术专业研究方向

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地球信息科学与技术专业研究方向考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每小题5分，共20分）1.遥感2.地理信息系统（GIS）3.全球导航卫星系统（GNSS）4.空间数据挖掘二、简答题（每小题8分，共40分）1.简述遥感图像获取的主要方式及其特点。2.简述地理信息系统的主要功能模块及其作用。3.简述数字高程模型（DEM）的主要应用领域。4.简述北斗卫星导航系统的主要特点及其在地球信息科学中的应用优势。5.简述空间数据标准化的重要性和主要任务。三、论述题（每小题15分，共30分）1.论述地理信息科学多学科交叉融合的特点及其发展趋势。2.论述遥感、GIS和GNSS技术相结合在智慧城市中的应用价值。四、计算题（共10分）假设某区域平均高程为500米，标准差为50米。现采集到该区域内一个点的DEM值为580米，请计算该点的高程相对平均值的标准差（即离差）。试卷答案一、名词解释1.遥感：利用传感器（航空、航天或地面）远距离、非接触地探测地表物体所辐射或反射的电磁波信息，并通过处理、分析，提取有用信息，从而认识物体属性、状态及其变化的综合性技术。**解析思路：*考察对遥感基本概念的掌握。需答出核心要素：远距离、非接触、探测电磁波信息、提取信息、认识物体属性/状态/变化。关键词包括“传感器”、“电磁波信息”、“非接触探测”。2.地理信息系统（GIS）：一种集计算机软硬件、地理空间数据、专业人员和方法于一体，用于采集、存储、管理、处理、分析、显示和应用地理空间信息的计算机系统。**解析思路：*考察对GIS定义的理解。需答出其组成要素：计算机软硬件、数据、人员、方法；核心功能：采集、管理、处理、分析、显示、应用地理空间信息。关键词包括“计算机系统”、“地理空间数据”、“分析处理”。3.全球导航卫星系统（GNSS）：由导航卫星星座、地面监控系统和用户接收机三部分组成的，能在全球范围内提供高精度、全天候、连续的导航定位和授时服务的基础设施系统。**解析思路：*考察对GNSS系统构成和功能的掌握。需答出三部分组成：星座、监控、用户接收机；核心功能：全球范围、全天候、连续提供导航定位和授时服务。关键词包括“卫星星座”、“导航定位授时”、“全球覆盖”。4.空间数据挖掘：从大量的地理空间数据中发现隐含的、先前未知的有意义的模式、关联和趋势的过程，是数据挖掘技术在地理空间信息领域的应用。**解析思路：*考察对空间数据挖掘概念的理解。需答出其本质是从大量空间数据中发现“未知”的“模式”、“关联”、“趋势”；并将其定位为“数据挖掘在地理空间信息领域的应用”。关键词包括“发现未知模式”、“数据挖掘应用”、“地理空间数据”。二、简答题1.简述遥感图像获取的主要方式及其特点。**答案要点：**航空遥感：利用飞机等航空器搭载传感器获取图像。特点：分辨率高、时效性强、灵活性高、成本相对较高、覆盖范围有限。*航天遥感：利用人造地球卫星搭载传感器获取图像。特点：覆盖范围广、重访周期短、可获取全球性信息、分辨率相对较低（随技术发展提高）、成本高、受卫星轨道限制。*地面遥感：利用地面平台（如车辆、无人机、塔架）搭载传感器获取信息。特点：分辨率高、可近距离、高精度观测、机动灵活、覆盖范围小、通常为区域性。**解析思路：*考察对不同遥感平台（航空、航天、地面）获取方式及其优缺点的掌握。需要分别列举至少两种方式，并准确描述每种方式的特点（至少两点，如分辨率、时效性、覆盖范围、成本等）。区分不同方式的核心在于平台不同及其带来的直接影响。2.简述地理信息系统的主要功能模块及其作用。**答案要点：**数据输入与编辑：负责将各种来源的地理空间数据（地图、遥感影像、数据库等）转换成GIS可识别和处理的数字格式，并进行修改、更新。作用是构建和维护基础数据库。*数据存储与管理：负责以高效、可靠的方式存储、组织、检索和管理地理空间数据。作用是保证数据的安全、完整和易于访问。*数据处理与转换：对数据进行几何变换、坐标转换、投影变换、数据格式转换、叠加分析等操作。作用是改善数据质量、提取有用信息、进行空间关系分析。*空间查询与分析：提供对地理空间数据进行空间关系（如包含、相交、邻近）和非空间关系（如属性匹配）的查询，以及缓冲区分析、叠加分析、网络分析、地形分析等。作用是发现数据间的空间模式、解决空间问题。*数据可视化与输出：将分析结果以地图、图表、报告等可视化形式展现出来。作用是直观表达空间信息和分析结果，便于理解和交流。**解析思路：*考察对GIS核心功能模块（数据获取、存储、处理、分析、输出）的认识。需要列举常见的功能模块，并准确说明每个模块的主要任务和作用。重点在于理解每个模块在GIS工作流程中的位置和功能。3.简述数字高程模型（DEM）的主要应用领域。**答案要点：**地形分析：计算坡度、坡向、地形起伏度、可视域分析、通视性分析等。*水文分析：计算流域汇水面积、河网密度、水系结构、产汇流计算、洪水模拟等。*土地利用规划：地形适宜性评价、坡度坡向分析（如用于农业、建筑选址）、地貌单元划分等。*环境评价：地形对环境因子（如排水、侵蚀）的影响分析、灾害评估（如滑坡、泥石流易发性区）。*地形可视化：制作三维地形图、虚拟现实场景构建。*工程应用：道路、桥梁、隧道等工程选址与设计中的地形分析。**解析思路：*考察对DEM应用价值的理解。需要列举DEM在多个领域的典型应用，如地形分析本身、水文、规划、环境、可视化、工程等。每个领域至少给出一个具体应用实例即可。4.简述北斗卫星导航系统的主要特点及其在地球信息科学中的应用优势。**答案要点：**主要特点：自主发展、独立运行；具备短报文通信功能（独有的）；定位、导航、授时（PNT）一体化服务；提供多种服务类型（公开服务、授权服务等）；具备区域导航、定位和授时能力，并正向全球服务扩展。*应用优势：*对于中国及周边地区用户，服务连续稳定，无国外系统信号中断风险。*短报文通信功能在应急救援、远洋渔业、交通运输等场景具有独特价值。*作为重要的空间基础设施，与遥感、GIS等技术结合，可提升智慧城市、精准农业、交通监控、环境监测等领域的应用效能和自主可控水平。*高精度服务（如北斗高精版）为测绘、自动驾驶等高精度应用提供有力支撑。**解析思路：*考察对北斗系统特点及其在特定领域（地球信息科学）应用价值的理解。首先列出北斗区别于其他GNSS系统（如GPS）的主要特点，特别是自主性、短报文通信。然后阐述这些特点在地球信息科学相关应用（如区域服务稳定性、特殊通信需求、提升综合应用效能、支撑高精度应用）中的优势。5.简述空间数据标准化的重要性和主要任务。**答案要点：**重要性：实现空间数据资源共享和交换的基础；保证空间数据质量和一致性；提高数据处理和分析的效率；促进地理信息产业的健康发展；是建设“数字地球”和实现空间信息互联互通的前提。*主要任务：*数据模型标准化：统一空间实体、属性、关系的描述方式。*元数据标准化：规范描述数据内容和特征的元数据标准（如FGDC、ISO19115）。*数据格式/编码标准化：规定数据存储的结构和编码规则（如Shapefile、GeoJSON、GML等）。*语义标准化：统一数据内容的定义和分类体系（如分类编码标准、地名库标准）。*服务接口标准化：制定数据服务（如WMS、WFS、WCS）的调用接口标准。**解析思路：*考察对空间数据标准化的意义和具体内容的理解。首先说明其重要性（对共享、质量、效率、产业、数字地球的意义）。然后列举标准化的主要任务领域，包括模型、元数据、格式编码、语义、服务接口等方面。三、论述题1.论述地理信息科学多学科交叉融合的特点及其发展趋势。**答案要点：**特点：*学科基础广泛：横跨地理学、计算机科学、测绘学、遥感科学、信息科学、数学、统计学、管理学、环境科学、经济学等多个学科。*研究对象复杂：关注地理空间现象及其相互关系，问题通常涉及空间、时间、属性三维信息。*方法论多样：融合多种学科的研究方法，如GIS空间分析、遥感信息提取、数据库管理、人工智能算法、统计建模等。*应用领域广阔：渗透到社会经济的各个方面，如城市规划、交通管理、环境监测、灾害防治、公共卫生、智慧农业等。*技术驱动明显：信息技术（特别是计算机和互联网技术）的发展是推动GIS学科交叉的重要动力。*发展趋势：*与人工智能（AI）深度融合：利用机器学习、深度学习等技术提升空间数据分析、模式识别、预测预警能力。*与大数据、云计算、物联网（IoT）结合：处理海量多源异构地理空间数据，实现实时监测、智能服务。*时空大数据分析成为主流：更加关注地理现象的动态演变过程和时空关联性。*面向服务的架构（SOA）和WebGIS深化：促进地理信息资源的网络化共享与服务化应用。*前沿技术驱动：如无人机遥感、激光雷达（LiDAR）、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）等技术拓展应用边界。*更加注重人文与社会：关注地理信息科学在社会科学、人地关系研究中的应用。**解析思路：*考察对GIS学科交叉属性和未来发展方向宏观把握的能力。先从学科基础、研究对象、方法、应用、技术驱动等方面论述其交叉融合的“特点”。再从AI融合、大数据/IoT结合、时空分析、服务化、前沿技术、人文关怀等角度阐述其未来的“发展趋势”。需要展现对学科全局和前沿动态的理解。2.论述遥感、GIS和GNSS技术相结合在智慧城市中的应用价值。**答案要点：**技术互补性：*GNSS提供精确的位置（点）信息，是城市要素（人、车、物）时空动态的基础。*遥感（特别是多源、高分辨率遥感）提供大范围、宏观的城市地表覆盖、地形、建筑物等空间结构信息。*GIS提供强大的空间数据管理、存储、查询、分析以及可视化能力，是整合、处理、分析各类空间信息的核心平台。*应用价值体现在智慧城市的多个方面：*城市规划与管理：整合遥感影像（土地利用、建筑分布）、GNSS定位数据（人口热力、车辆轨迹）和GIS分析（日照分析、可达性分析、规划方案评估），支持科学决策。*智能交通：结合GNSS定位（车辆轨迹、交通流量）、遥感影像（道路状况、拥堵识别）和GIS网络分析（路径规划、交通事件检测），提升交通运行效率和安全性。*环境监测与保护：利用遥感监测空气质量、水体污染、植被覆盖，结合GIS空间分析和GNSS定位（污染源追踪），实现环境动态监测和预警。*公共安全与应急：整合遥感影像（灾害现场情况）、GNSS定位（人员搜救、应急资源调度）和GIS分析（风险评估、疏散路径规划），提高应急响应能力。*智慧能源：结合遥感监测（如太阳能资源）、GNSS定位（智能电表、管网）和GIS分析（负荷预测、管网优化），提升能源管理效率。*智慧社区/楼宇：结合GNSS（定位服务）、遥感（能耗监测）、GIS（设施管理）