2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 地球信息科学在土地资源规划中的应用案例分析

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地球信息科学在土地资源规划中的应用案例分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、阅读以下案例材料，并回答相关问题。某区域地处丘陵地带，近年来经济快速发展，城镇化进程加速，对土地资源的需求日益增长。同时，该区域拥有重要的水源涵养区（A区）和农业观光区（B区），生态价值较高。地方政府委托某地球信息科学研究团队，利用地球信息科学技术，协助完成该区域的土地资源现状调查、发展潜力评价以及土地利用规划调整方案研究。研究团队首先获取了该区域最新期的Landsat8遥感影像、DigitalSurfaceModel（DSM）数据以及1:10000比例尺的基础地理信息数据（包括行政区划、道路网络、水系、现有土地利用类型等）。在数据预处理阶段，对遥感影像进行了辐射校正、几何校正、大气校正和图像镶嵌等操作。随后，利用遥感影像解译和目视解译相结合的方法，更新了区域内的土地利用/覆盖图，并计算了主要地类的面积和变化情况。研究发现，近五年间，建设用地显著扩张，主要集中在沿主要道路两侧和城区周边；同时，部分耕地和林地向建设用地转化，A区的部分边缘地带也出现了变化。为评估不同区域的发展潜力，研究团队建立了基于GIS的多因素叠加分析模型。选取了坡度、坡向、距离水源涵养区A的距离、距离主要交通干线距离、土地利用现状、植被覆盖度等作为评价因子。通过对这些因子进行加权计算和叠置分析，生成了土地适宜性评价图，将土地划分为适宜建设、适宜农业、适宜生态保护等不同等级。最后，在土地适宜性评价的基础上，结合区域发展定位和生态保护要求，研究团队提出了土地利用规划调整建议：严格控制建设用地向A区和B区扩张；优化内部空间布局，引导产业向交通便利的区域集聚；在A区外围设立生态缓冲带；鼓励B区发展生态农业和乡村旅游。二、根据上述案例，回答下列问题。1.案例中使用了哪些地球信息科学技术或技术手段？请分别说明其在土地资源现状调查环节的具体作用。2.在进行土地覆盖/利用信息提取时，遥感影像辐射校正和几何校正分别解决了什么问题？为什么目视解译与遥感影像解译相结合通常是更优的选择？3.请解释DSM数据在这个案例中的潜在应用价值，并列举至少三种可以用于生成土地适宜性评价图的评价因子，说明选择理由。4.叠加分析法在土地适宜性评价中扮演了什么角色？请简述该方法的原理。5.根据案例描述，分析研究团队提出的土地利用规划调整建议体现了哪些土地资源管理的目标和原则？6.假设您是该项目组成员，在生成土地适宜性评价图后，您认为还需要进行哪些后续分析和工作，才能为最终的土地利用规划提供更全面的支持？7.结合案例，讨论在土地资源规划中应用地球信息科学技术可能面临的主要挑战或局限性。试卷答案一、阅读以下案例材料，并回答相关问题。1.案例中使用了哪些地球信息科学技术或技术手段？请分别说明其在土地资源现状调查环节的具体作用。*答案：主要使用了遥感技术（Landsat8遥感影像）、地理信息系统（GIS，用于数据处理、分析、制图和模型构建）、数字高程模型（DEM/DSM数据处理）、全球定位系统（GPS，虽然案例中未直接说明用于现状调查，但常用于界址点测量等辅助工作）。*遥感技术（Landsat8影像）：主要作用是获取区域范围广、时相更新快的土地覆盖/利用信息，通过影像解译生成土地利用/覆盖图，计算地类面积和变化情况。*GIS：用于存储、管理、处理遥感影像和矢量数据，进行影像预处理（如辐射校正、几何校正、镶嵌）、图像分类解译、变化检测、空间统计分析、绘制成果图件等。*数字高程模型（DSM）：可用于计算坡度、坡向等地形因子，这些因子是后续土地适宜性评价的重要输入数据。*解析思路：第一步，识别案例中明确提到的技术工具（Landsat8影像、DSM、基础地理数据、GIS软件）。第二步，明确GPS在本案例中可能的角色（辅助测量，但非现状调查核心）。第三步，针对每种技术，结合案例描述，阐述其在“土地资源现状调查”这一具体环节的具体作用。遥感是信息获取的主要手段，GIS是数据处理、分析和制图的核心平台，DSM提供地形信息支持分析。2.在进行土地覆盖/利用信息提取时，遥感影像辐射校正和几何校正分别解决了什么问题？为什么目视解译与遥感影像解译相结合通常是更优的选择？*答案：辐射校正解决了遥感影像上地物反射或辐射亮度与地物实际反射或辐射能力之间的差异问题，消除大气、传感器自身等因素的影响，确保影像数据的光谱信息准确；几何校正解决了遥感影像上地物点的实际地理位置与其影像上对应点的位置不一致的问题，消除传感器姿态、地形起伏、地球曲率等引起的几何畸变，使影像与地图坐标系匹配。目视解译与遥感影像解译相结合通常是更优的选择，因为遥感影像解译（尤其自动解译）对于大面积、快速提取信息效率高，但精度可能受影像分辨率、地物特征不明显等因素限制；而目视解译（人机交互解译）虽然速度慢、成本高，但人类视觉判断和经验知识能够有效弥补机器解译的不足，尤其适用于识别复杂地物、微小地物或需要较高精度的区域，两者结合可以实现精度和效率的平衡。*解析思路：辐射校正和几何校正是遥感图像处理的基础知识。辐射校正确保了数据的“量”的准确性，即反射率/辐射亮度值真实反映地物属性。几何校正确保了数据的“位”的准确性，即影像上点的位置与实际地理位置对应。回答第二部分时，需阐述两种解译方式的优缺点，并说明结合使用可以实现优势互补，达到更高的整体精度和更适应当前任务需求的效果。3.请解释DSM数据在这个案例中的潜在应用价值，并列举至少三种可以用于生成土地适宜性评价图的评价因子，说明选择理由。*答案：DSM（数字表面模型）数据可以用于生成数字高程模型（DEM），从而计算坡度、坡向等地形因子。这些地形因子是评价土地开发适宜性的重要依据，例如，坡度过大会限制建设，坡向影响日照和排水。DSM数据的潜在应用价值在于为土地适宜性评价、视线分析、地形分析等提供基础数据支持。*可列举的评价因子及理由：*坡度：坡度大小直接影响土地的开发成本（修建难度）、交通可达性以及稳定性（如滑坡风险）。陡坡通常不适宜建设，而平缓坡地更适合建设和发展农业。*坡向：坡向影响太阳辐射的接收量（影响温度、蒸发、作物生长）和地表径流的走向。例如，阳坡通常更适宜建植喜阳作物或需要较多日照的设施。*距水源涵养区A的距离：距离远近影响供水成本、便利性以及可能的环境影响（如面源污染风险）。通常距离越近，成本越低，环境影响越大，规划时需根据水源保护要求设定适宜距离阈值。*解析思路：首先明确DSM的用途是生成DEM，DEM的主要应用是地形分析。结合案例中土地适宜性评价的需求，说明地形因子的重要性。列举三个因子时，选择与案例背景（建设扩张、水源涵养、农业观光）和土地适宜性评价直接相关的因子，并清晰阐述每个因子选择的原因及其与土地适宜性评价的逻辑关系。4.叠加分析法在土地适宜性评价中扮演了什么角色？请简述该方法的原理。*答案：叠加分析法在土地适宜性评价中扮演了核心角色，它是将影响土地适宜性的多个因子（评价单元）进行空间叠置，通过一定的数学模型（如加权求和、逻辑关系合成等）综合评价每个评价单元的适宜程度，最终生成土地适宜性评价图。其原理是将单一因子的适宜性评价图（通常分级，如适宜、勉强适宜、不适宜）进行叠置，对于每个评价单元，根据各因子对其适宜性的贡献程度（权重）进行综合判断，得出该单元最终的适宜性等级。*解析思路：首先说明叠加分析在评价中的地位（核心方法）。其次，解释其基本功能（综合多个因子影响）。最后，简述其工作原理，即通过空间叠置操作，结合数学模型（可提及加权叠加是最常见的形式之一），将各单因子评价结果整合为最终的综合评价结果。5.根据案例描述，分析研究团队提出的土地利用规划调整建议体现了哪些土地资源管理的目标和原则？*答案：该建议体现了以下土地资源管理的目标和原则：*可持续发展原则：平衡经济发展（建设扩张）与生态保护（保护A区、设立缓冲带）的需求。*保护优先原则：严格控制对生态价值较高的水源涵养区A和农业观光区B的土地开发。*效率与公平原则：引导产业向交通便利、适宜建设的区域集聚，优化空间布局。*因地制宜原则：基于土地适宜性评价结果进行规划，不同区域采取不同用途导向。*多规合一思想（隐含）：将生态保护、农业发展、城镇建设等不同功能纳入统一规划。*解析思路：仔细阅读规划建议的具体内容，将每条建议与常见的土地资源管理目标（如生态保护、经济发展、社会公平、资源节约、可持续发展等）和原则（如保护优先、因地制宜、空间优化、综合协调等）进行关联。分析建议中是如何体现这些目标和原则的。6.假设您是该项目组成员，在生成土地适宜性评价图后，您认为还需要进行哪些后续分析和工作，才能为最终的土地利用规划提供更全面的支持？*答案：除了生成土地适宜性评价图，还需要进行以下后续分析和工作：*敏感性分析：分析评价因子权重或阈值变化对最终适宜性评价结果的影响，检验评价结果的稳健性。*约束条件分析：考虑法律法规（如基本农田保护红线、自然保护区规定）、基础设施（如道路、供水能力）、社会经济发展规划等刚性约束条件，对适宜性评价图进行修正或叠加分析。*多方案模拟与评估：基于适宜性评价图和约束条件，设计几种不同的土地利用规划方案（如不同强度的开发方案、不同的生态保护策略），并评估各方案的优缺点、环境影响、经济效益和社会效益。*公众参与分析：了解利益相关者（当地居民、企业、政府部门等）的意见和诉求，分析规划方案的社会可接受度。*实施情景分析：预测不同规划方案实施后可能带来的空间格局变化和潜在问题。*解析思路：从土地利用规划的全过程出发，思考适宜性评价图只是规划工作的中间环节。结合规划工作的逻辑顺序和实际需求，列举在评价结果基础上，还需要进行哪些深入的分析、验证、评估和协调工作，以确保规划的科学性、合理性和可实施性。7.结合案例，讨论在土地资源规划中应用地球信息科学技术可能面临的主要挑战或局限性。*答案：在土地资源规划中应用地球信息科学技术可能面临的主要挑战或局限性包括：*数据问题：遥感数据的分辨率、时相、精度可能有限；基础地理数据可能存在更新不及时、现势性差、精度不足或缺失的问题；多源数据融合难度大。*模型问题：适宜性评价模型的选择和参数设定具有主观性，评价结果的准确性受模型假设和输入数据质量的影响；模型难以完全模拟复杂的自然和社会经济系统相互作用。*成本与时效性：获取高精度数据、购买软件、进行专业分析需要一定的经济投入；数据处理和分析过程可能耗时较长，难以满足快速决策的需求。*“数字鸿沟”问题：部分基层规划人员可能缺乏必要的地球信息科学技术应用能力，