2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 地球科学中的地表变化监测技术研究

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地球科学中的地表变化监测技术研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.在地表变化监测中，能够穿透云层、全天候工作的传感器主要是指？A.光学卫星遥感器B.热红外卫星遥感器C.合成孔径雷达（SAR）遥感器D.激光雷达（LiDAR）2.下列哪项不属于土地利用/土地覆被变化的主要驱动因素？A.气候变化B.全球化经济活动C.自然灾害D.遥感技术进步3.将多期遥感影像进行对比，以识别和提取地表覆盖变化信息的技术方法被称为？A.遥感图像处理B.地形分析C.变化检测D.数字高程模型构建4.能够提供高精度三维空间信息的地面测量技术是？A.全球导航卫星系统（GNSS）B.数字摄影测量C.机载激光雷达（ALS）D.地面移动测量系统（GMVS）5.在GIS中，用于存储和处理空间数据以及与空间位置相关联的非空间属性数据的结构主要是？A.树形结构B.关系数据库C.栅格数据D.矢量数据6.能够有效监测地表微小形变（毫米级至厘米级）的遥感技术是？A.高分辨率光学遥感B.机载数字摄影测量C.合成孔径雷达（InSAR）D.航空LiDAR7.下列哪项技术主要用于获取城市建筑物、构筑物的密集三维模型？A.卫星高度计B.机载激光雷达（ALS）C.遥感图像镶嵌D.地面摄影测量8.“像元四分位法”（QuadraturePixelPair,QPP）通常应用于哪种类型的变化检测？A.面积变化量统计B.影像序列时间变化趋势分析C.面向对象变化分类D.光谱特征变化监测9.将不同来源、不同分辨率、不同传感器的数据融合获取更全面、更精确信息的处理技术是？A.遥感图像融合B.变化向量分析（CVA）C.光谱校正D.数字高程模型插值10.在地表变化监测领域，人工智能（AI）技术主要应用于？A.获取遥感原始数据B.简单的图像几何校正C.自动化变化目标识别与分类D.建立地面测量控制网二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.利用卫星遥感技术获取地表反射或辐射信息，通过分析不同时期数据的差异来监测地表变化的过程，通常被称为__________。2.地理信息系统（GIS）不仅用于管理地表变化数据，还通过其强大的__________功能，对变化信息进行分析、建模和可视化。3.全球定位系统（GNSS）接收机通过接收多颗导航卫星的信号，可以精确测定地面点的__________坐标。4.机载激光雷达（ALS）能够直接获取地表及地物的__________数据，是构建高精度数字高程模型（DEM）的重要手段。5.针对光学遥感影像云影干扰问题，常用的数据处理方法是__________和云检测算法。6.变化检测的目的是从多期数据中提取出__________、__________以及变化发生的时间、范围和速率等信息。7.数字摄影测量技术，特别是基于近景影像的__________，近年来在地表变化监测（如建筑物变化、灾害点调查）中得到广泛应用。8.地表沉降监测中，水准测量和GNSS测量是常用的__________方法，用于获取地面点的垂直位移信息。9.为了确保不同时相遥感影像具有可比性，需要进行严格的__________和__________处理。10.随着传感器分辨率的提高和数据获取成本的降低，无人机遥感技术在快速响应、小范围地表变化监测中显示出巨大的__________。三、名词解释（每题3分，共15分）1.地表变化监测2.遥感图像几何校正3.数字高程模型（DEM）4.变化向量分析（CVA）5.机载数字摄影测量四、简答题（每题5分，共20分）1.简述光学遥感和雷达遥感（SAR）技术在地表变化监测中的主要区别。2.简述利用GIS进行地表变化分析的主要步骤。3.简述机载激光雷达（ALS）相比传统地面测量在获取地形数据方面的优势。4.简述无人机遥感技术在城市地表变化监测中相较于卫星遥感的主要特点。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述地表变化监测技术在资源环境管理中的应用价值。2.试述当前地表变化监测技术发展面临的主要挑战以及可能的应对策略。试卷答案一、选择题1.C2.D3.C4.D5.D6.C7.B8.B9.A10.C二、填空题1.变化检测2.空间分析3.三维4.高程5.几何校正6.变化的类型；变化的位置7.StructurefromMotion(SfM)8.绝对9.辐射校正；几何校正10.应用前景三、名词解释1.地表变化监测：利用遥感、GIS、GPS、LiDAR等技术手段，系统获取、处理、分析地表覆盖、地形地貌、地物属性等要素随时间变化的信息，并揭示其驱动机制、过程和影响的过程。2.遥感图像几何校正：通过选择合适的变换模型和地面控制点（GCPs），消除或改正遥感影像上存在的系统性几何畸变（如太阳角位移、传感器姿态误差等），使影像的几何位置与实际地面位置相对应的处理过程。3.数字高程模型（DEM）：用一组规则化的离散点（格网、三角网等）的坐标（通常是X,Y,Z）来表示地面地形的数字描述，其中Z值代表高程信息。4.变化向量分析（CVA）：一种基于变化向量（连接同一地物在前后两期影像上的对应像元对的向量）的变化检测方法，通过分析向量集合的统计特征（如密度、方向、长度等）来揭示变化的类型、位置和程度。5.机载数字摄影测量：利用安装在飞机等航空平台上的数字相机获取地面影像，通过摄影测量原理和方法，自动或半自动地处理影像，提取地物点的三维坐标、生成数字高程模型（DEM）、正射影像图（DOM）等产品的一种技术。四、简答题1.简述光学遥感和雷达遥感（SAR）技术在地表变化监测中的主要区别。*存在性：光学遥感依赖太阳光照，受光照和天气（云、雾、阴天）影响大，存在“光学盲区”；雷达遥感（SAR）是主动式传感器，发射自身电磁波，可全天候、全天时工作，不受光照和云层限制。*分辨率与细节：高分辨率光学影像能提供更丰富的地物纹理和颜色信息，适合精细变化监测和分类；SAR影像具有穿透性（如穿透干燥土壤、植被），能获取被遮挡地物信息，分辨率持续提升，细节表现能力增强。*数据特性：光学影像基于地物反射太阳光的光谱特征，受光照和大气影响；SAR影像基于地物对电磁波的后向散射强度，与地物材质、结构、粗糙度、含水量等密切相关，具有极化、干涉等特性。*主要应用：光学遥感常用于土地利用/土地覆被分类、变化检测、目标识别等；SAR遥感常用于灾害监测（滑坡、洪水）、地形测绘（特别是森林覆盖区）、变化检测（如建设遮挡区域）、干涉测量（InSAR）精密形变监测等。2.简述利用GIS进行地表变化分析的主要步骤。*数据准备：收集多时相的遥感影像、地形数据、土地利用图、社会经济数据等，并进行预处理（如几何校正、辐射校正、数据格式转换、坐标系统一）。*数据输入与组织：将处理好的数据导入GIS数据库，建立空间参考，进行拓扑构建（对矢量数据），形成多时相数据库。*变化检测：应用GIS的空间分析功能（如叠置分析、缓冲区分析、网络分析）或集成变化检测算法（如变化向量分析、面向对象变化检测模型），识别和提取不同时相间的地表要素变化区域与类型。*变化信息量化：对检测到的变化结果进行统计和量算，如计算不同地类变化的面积、周长，计算变化速率，分析变化的空间分布格局等。*空间分析与建模：利用GIS的空间分析功能，结合其他数据（如坡度、坡向、降雨量等），分析变化的驱动因子，构建变化模型。*结果表达与可视化：通过地图制图功能，将变化分析结果以专题地图、动态地图、变化图谱等形式进行可视化表达，并输出分析报告。3.简述机载激光雷达（ALS）相比传统地面测量在获取地形数据方面的优势。*高效与快速：ALS可在短时间内覆盖大范围区域，效率远高于传统的人工或机械地面测量方法，尤其适合紧急响应或周期性监测任务。*高精度：ALS能够直接精确测量地面点的高程，不受地形遮挡影响（穿透植被、建筑物等），获取的DEM/DTM精度高，垂直分辨率可达亚米级甚至更高。*自动化与数据丰富：ALS数据采集过程高度自动化，能同时获取高程点云、Intensity（强度）、ReturnNumber（回波次数）等多种信息，为地形分析、三维建模提供丰富数据源。*适应性强：相比地面测量需要大量设置觇标、易受地形限制，ALS对复杂地形（如陡峭山坡、峡谷）适应性更好，作业风险更低。*获取三维信息：除了高程，ALS还能获取地物（如植被冠层、建筑物）的三维结构信息，对于制作精细的三维城市模型、森林结构模型等至关重要。4.简述无人机遥感技术在城市地表变化监测中相较于卫星遥感的主要特点。*高分辨率与高空间精度：无人机平台低空飞行，传感器分辨率通常很高（厘米级），能获取城市精细地物信息，空间精度更高。*快速响应与现势性强：无人机数据获取周期短，可快速响应突发事件（如地震、火灾后）或满足用户对近期、高精度数据的迫切需求，现势性极强。*成本相对较低：对于小范围、高精度的监测任务，无人机系统的综合成本（购置、运行、数据处理）可能低于卫星遥感。*机动灵活与易于部署：无人机体积小、重量轻，运输和部署方便，可在交通不便或临时需要时快速投入作业。*作业环境适应性强：在复杂城市建成区，无人机可规避高大建筑物遮挡，进行近距离、多角度观测，弥补卫星观测角度固定、受遮挡影响大的缺点。*数据获取方式多样：可搭载多种传感器（可见光相机、多光谱相机、热红外相机、LiDAR等），提供不同维度、不同分辨率的数据，满足多样化监测需求。五、论述题1.论述地表变化监测技术在资源环境管理中的应用价值。地表变化监测技术通过动态、定量地获取和评估自然和人文因素引起的地表覆盖、地形地貌、资源环境要素的变化信息，在资源环境管理中具有极其重要的应用价值。*优化土地利用规划与管理：通过监测城市扩张、土地撂荒、建设用地增加、农田减少等变化，为制定科学的土地利用总体规划、耕地保护政策、城乡空间布局优化提供决策依据，促进土地资源的集约高效利用。*加强森林、草原与湿地资源监测：实时监测森林砍伐、草原退化、湿地萎缩、外来物种入侵等，为森林抚育、草原生态修复、湿地保护与恢复工程的实施效果评估提供数据支撑，维护生态系统的健康与稳定。*实施生态环境变化评估：监测水土流失、土地沙化、石漠化、水体富营养化、海岸线侵蚀与淤积等生态环境问题，评估其发展态势和严重程度，为制定和实施生态保护、环境治理措施提供科学依据。*支撑灾害预警与应急管理：通过对滑坡、泥石流、地面沉降、洪水淹没范围等灾害的动态监测和早期预警，为防灾减灾体系建设、灾害风险评估、应急响应和灾后恢复提供关键信息支持。*服务气候变化研究：长期、大范围的地表变化监测数据是研究全球气候变化影响（如海平面上升对沿海地区的影响、极端天气事件频率变化等）的重要基础。*促进可持续发展决策：综合监测资源消耗、环境负荷和生态效益，为衡量区域可持续发展水平、制定绿色发展策略提供量化指标和动态评估工具。总之，地表变化监测技术为资源环境管理提供了前所未有的时空分辨率和定量分析能力，是实现科学决策、有效管理、保障可持续发展的关键技术支撑。2.试述当前地表变化监测技术发展面临的主要挑战以及可能的应对策略。当前，地表变化监测技术在快速发展，但也面临着一系列挑战。*主要挑战：*数据获取的全面性与一致性：卫星数据存在分辨率、重访周期、覆盖范围、传感器类型等限制；地面数据密度高但成本高、覆盖面有限；多源数据融合难度大，难以保证长时间序列、高空间分辨率、全地域覆盖的一致性数据流。*数据处理与分析的复杂性：随着数据量激增（大数据挑战），传统处理方法效率低下；自动化、智能化处理水平有待提高；变化检测算法的精度、鲁棒性和可解释性仍需加强；缺乏统一、高效的数据处理与分析平台。*变化驱动机制的深入理解：监测技术多侧重于“是什么”（变化现象）和“在哪里”（变化位置），对于变化的“为什么”（驱动机制）和“将如何发展”（未来预测）的深入分析和预测能力仍显不足。*多学科交叉融合的壁垒：遥感、GIS、计算机科学、地球科学、社会科学等领域间的知识壁垒和技术隔阂，限制了创新性解决方案的产