2025年大学《地球物理学》专业题库- 地震灾害评估技术与遥感应用

2025年大学《地球物理学》专业题库——地震灾害评估技术与遥感应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.在地震波传播中，速度最快的是（）。A.P波B.S波C.瑞利波D.横波2.地震矩（Mo）是衡量地震大小的物理量，它主要取决于（）。A.震源深度B.震中距C.震源破裂面积和滑动量D.地震烈度3.地震危险性评价中，概率地震危险性分析（PEHA）通常需要考虑哪些因素？（）A.历史地震记录B.区域地质构造C.地震活动性D.以上所有4.下列哪种遥感数据最适合用于获取大范围、高分辨率的震后建筑物损毁信息？（）A.卫星高度计B.高分辨率光学卫星影像C.航空摄影测量影像D.地震波记录5.InSAR技术能够有效探测地表毫米级的变化，其主要原理是利用（）。A.光学成像原理B.电磁波辐射特性C.两个不同时相的合成孔径雷达（SAR）影像干涉D.激光测距原理6.地震引发的次生滑坡灾害风险评估，主要需要考虑哪些因素？（）A.地震烈度B.地形地貌条件C.岩土体工程性质D.以上所有7.评估地震可能引发的地面液化风险，关键需要获取哪些场地参数？（）A.土层厚度B.土层剪切波速度C.地下水位深度D.以上所有8.比较光学遥感和雷达遥感（如SAR）在获取全天候、全天时数据方面的优势，雷达遥感的主要优势在于（）。A.分辨率更高B.成本更低C.不受云、雾、光照条件影响D.数据处理更简单9.地震灾害快速评估中，利用遥感技术获取灾情信息的主要优势在于（）。A.速度快、范围广B.精度高、成本低C.能深入地下结构D.无需地面人员干预10.地面震动烈度的确定，除了与地震动参数有关，还受到哪些因素显著影响？（）A.震源距B.震源深度C.场地条件D.以上所有二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题干后的横线上）1.地震波按传播介质可分为体波和________波；体波包括纵波和________波。2.地震烈度是指地震对地面及建筑物造成的________和________的总称。3.地震危险性评价通常分为确定性地震危险性评价和________两种主要方法。4.遥感技术在地震灾害评估中，主要利用遥感数据的光谱特性、________特性和纹理特征等信息进行解译分析。5.合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术通过获取两个时相的________影像进行干涉处理，以获取地表________。6.地震可能引发的次生灾害主要包括滑坡、崩塌、泥石流、地面________、堰塞湖等。7.评估地震动参数（如峰值地面加速度、峰值地面速度）对于工程抗震设计至关重要，常用的预测方法有经验公式法、________和基于概率的方法。8.遥感数据在震后快速评估中，可用于________、________、基础设施损毁评估等多个方面。9.无人机遥感平台因其灵活性和高分辨率，在震后灾情侦察和________评估中发挥着越来越重要的作用。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述地震矩（Mo）与地震震级（如Mw）之间的基本关系。2.简述概率地震危险性分析（PEHA）的基本步骤。3.简述光学遥感影像在震后建筑物损毁评估中通常采用的主要方法。4.简述InSAR技术在获取区域大范围形变场方面的主要优势。四、计算题（每题10分，共20分）1.假设发生一次地震，测得震级Mw=6.5，震源深度h=10km，震中距R=100km。请使用简化的地震动衰减关系（例如，峰值地面加速度a_{max}=10*10^(Mw-6)*R^(-1/3)g，其中g为重力加速度，单位为m/s²）估算震中附近（R=0km处）的峰值地面加速度。请写出计算过程和结果。2.假设某区域利用InSAR技术获取了两个时相的SAR影像，分析发现该区域平均线形形变率为20mm/年。请解释该线形形变率可能代表什么地质现象或过程，并简述验证该现象或过程可能需要采用的其他地球物理或遥感方法。五、论述题（15分）结合你所学的地震学和遥感技术知识，论述遥感技术在综合评估某一区域（例如，山区）地震可能引发的滑坡、崩塌等地质灾害风险中的主要作用、应用方法、面临的挑战以及可能的改进方向。试卷答案一、选择题1.A2.C3.D4.B5.C6.D7.D8.C9.A10.D二、填空题1.表面；面2.影响程度；破坏程度3.概率性4.时空5.SAR；形变6.液化7.统计方法8.灾情评估；次生灾害9.堆积物稳定性三、简答题1.解析思路：地震矩是衡量地震大小的物理量，与震源破裂的面积和滑动量直接相关。震级是描述地震大小的标度。地震矩与震级之间存在确定的数学关系，通常用地震矩震级（Mw）来表示。震级Mw的大小直接反映了地震矩Mo的量级，Mw越大，说明地震矩Mo越大，地震本身也越强烈。常见的计算关系式为Mw=(2/3)*log10(Mo)-10.7（其中Mo的单位为N·m）。2.解析思路：概率地震危险性分析（PEHA）旨在定量评估在给定时间范围内，某地点遭受大于或等于某一特定地震动水平的概率。其基本步骤通常包括：①收集区域地震地质资料和地震活动性数据（如历史地震记录、地质构造图）；②确定区域地震震源模型，包括震源位置、深度、发震概率和震级分布；③计算各震源对研究场点的地震影响（如地震动衰减关系）；④采用概率方法（如逻辑回归、蒙特卡洛模拟）综合所有震源的影响，计算场点在不同时间范围内、遭受不同强度地震动的概率。3.解析思路：光学遥感影像（如高分辨率卫星影像、航空影像）在震后建筑物损毁评估中主要利用影像的目视解译能力。主要方法包括：①目视判读：根据影像上建筑物的变形、破坏特征（如倒塌、裂缝、变形）进行分类，如分为完好、轻微损毁、严重损毁、完全倒塌等。②影像分类：利用遥感图像处理软件，对影像进行监督或非监督分类，提取建筑物区域，并分析其分类结果的变化，判断损毁情况。③变化检测：通过对比震前和震后影像，检测建筑物位置、形状、纹理、阴影等特征的变化，识别损毁区域。④热红外遥感：在夜间可利用热红外影像，根据建筑物热量辐射特征变化判断火灾或结构损毁情况。4.解析思路：InSAR技术的主要优势在于其“干涉”原理，能够利用两幅或多幅在不同时间获取的SAR影像的相位信息，精确测量地表微小形变（毫米级到厘米级）。对于大范围形变场获取，优势体现在：①无需地面控制点，即可实现区域性覆盖；②精度高，可探测到缓慢的形变过程（如季节性形变、构造形变）；③时空分辨率可调，可通过多时相、多极化、多频率等策略获取不同时空尺度的形变信息；④可用于监测地质构造活动、工程变形（大坝、堤防）、地面沉降、冰川运动等多种现象。四、计算题1.解析思路：本题考查地震动衰减关系的基本应用。根据题目给出的衰减关系式a_max=10*10^(Mw-6)*R^(-1/3)g，并将已知数值代入：Mw=6.5,R=0km。需要注意的是，当震中距R=0km时，理论上震源影响最大，衰减关系中的距离项R^(-1/3)变为R^(-1/3)=0^(-1/3)，这会导致结果趋于无穷大或未定义，除非衰减关系式本身有特定处理R=0的情况。如果按常规理解，R=0km是一个特殊边界点，直接代入计算结果会不合理。通常这类题目会设定一个非零的最小距离或假设衰减起始点。若必须计算，需明确衰减公式的适用范围或对R=0做特殊规定。此处按公式形式演示：a_max=10*10^(6.5-6)*0^(-1/3)g=10*10^0.5*0^(-1/3)g=10*√10*0^(-1/3)g。该结果在R=0处无意义。（注：此题设计存在不严谨之处，实际应用中需考虑R=0的边界条件）2.解析思路：本题考查InSAR形变率的意义及验证方法。区域平均线形形变率（20mm/年）表明该区域存在显著的、以线性为主的地面位移趋势。这种形变可能由多种地质构造活动引起，例如：①伸展构造区的水平拉伸导致两侧地块相对位移；②断层活动引起的侧向错动，在特定视角或剖面可能表现为线形形变；③褶皱区域的倾斜运动等。验证方法需要结合其他地球物理和遥感技术：①地质调查与Mapping：在区域开展详细的地质填图，识别断裂构造，测量断层活动迹象（如错断地层、地貌）；②GPS测量：布设GPS站网，长期观测不同点的水平位移矢量，可以确定形变的方向和速率，与InSAR结果进行对比；③水准测量：进行高精度水准测量，获取垂直方向形变信息，补充InSAR主要探测水平位移的不足；④InSAR差分处理：采用差分干涉测量（DInSAR）或小基线干涉测量（SBAS）技术，提高时间分辨率和空间分辨率，获取更精细的形变场，识别形变单元；⑤其他地球物理方法：如大地测量学方法、重力测量、磁法测量等，结合InSAR数据，综合分析区域构造背景和形变机制。五、论述题解析思路：本题要求全面论述遥感技术在地震地质灾害风险评估中的作用、方法、挑战与未来。应从以下几个方面展开：①主要作用：强调遥感技术在大范围、快速、经济地获取地质灾害hazard（孕灾环境、致灾因子）和vulnerability（承灾体、暴露度）信息方面的优势。具体可列举：监测诱发地震的地质构造活动（形变、裂缝）、评估地形地貌对滑坡易发性影响、识别不稳定的斜坡体、监测降雨等触发因素、评估区域人口分布和重要基础设施暴露度等。②应用方法：详细阐述具体的技术手段：①光学遥感（高分辨率影像）：基于纹理、光谱、形状特征进行滑坡易发性指数（LandslideSusceptibilityIndex,LSI）建模，进行灾前风险评估区划。②SAR遥感（干涉测量InSAR）：监测小范围、毫米级地表形变，识别活动断裂带形变带、工程体形变。③多源遥感数据融合：结合光学、雷达、LiDAR数据，获取更全面的地面信息（如地形、植被、土壤属性）。④无人机遥感：获取高分辨率影像和点云数据，进行小区域精细评估、灾情快速侦察。⑤遥感与GIS结合：进行空间分析，叠加评价因子，制作风险区划图。⑥时间序列分析：利用多时相遥感数据，分析地表变化趋势。③面临的挑战：指出局限性：①遥感主要提供地表信息，难以直接探测地下结构、土体性质和结构面，需要与地质调查、地球物理勘探结合。②遥感影像解译存在主观性，精度受云雨雾、光照条件影响。③数据处理复杂，需要专业知识。④遥感技术难以精确评估灾害发生的“可能性”（概率），更多是“易发性”或“风险”评估。⑤对于微小变形或早期前兆的监测能力有限。⑥成本问题，特别是高分辨率、高精度数据获取成本较高。⑦解译结果