2025年大学《地球物理学》专业题库- 大地形变监测技术

2025年大学《地球物理学》专业题库——大地形变监测技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的字母填在题后的括号内。每小题2分，共20分）1.大地测量中，描述地面点位置随时间变化的现象称为（）。A.地壳运动B.地形起伏C.大地形变D.重力异常2.下列哪项不属于大地形变的类型？（）A.水平位移B.垂直位移C.体积变化D.密度变化3.利用卫星信号进行高精度定位和形变监测的主要技术是（）。A.全球导航卫星系统（GNSS）B.卫星高度计C.卫星遥感干涉（InSAR）D.激光扫描4.GNSS观测值中，直接测量的是卫星信号传播的（）。A.距离B.时间C.速度D.强度5.在GNSS形变监测中，实时动态（RTK）技术主要克服了（）的难题。A.观测成本高B.基线长度限制C.信号遮挡D.作业点间距离限制6.卫星遥感干涉测量（InSAR）技术能够获取地表（）信息。A.高程B.温度C.微小形变D.电磁辐射7.水准测量主要用于精确测定地面点之间的（）。A.水平距离B.垂直距离C.角度D.速度8.重力测量中，地表重力值发生变化通常与（）有关。A.地面沉降B.地下密度异常C.大气密度变化D.以上都是9.应变测量主要目的是量测介质内部（）的变化。A.位置B.形状C.体积D.密度10.下列哪项技术对植被覆盖区的地表形变监测效果相对较差？（）A.GPSB.InSARC.微波干涉雷达D.激光扫描二、填空题（请将正确答案填在横线上。每空2分，共20分）1.大地形变监测的主要目的是获取地表形变的______、______和______信息。2.GNSS定位的基本原理是______。3.DInSAR技术通过处理两幅影像的______来获取地表形变信息。4.水准测量中，通常使用______和______两种基本方法。5.重力异常是局部区域重力值与______之差。6.应变是描述物体相对______发生改变的程度。7.GPS数据处理中，______是消除卫星钟差和接收机钟差的主要方法。8.卫星遥感形变监测的主要优点是______和______。9.大坝、桥梁等大型工程形变监测常采用______、______和______等传统测量方法。10.形变监测数据的解译需要结合______和______等多方面信息。三、名词解释（请给出下列名词的准确定义。每小题3分，共15分）1.位移2.相对定位3.迭加相位4.重力异常5.主应变四、简答题（请简明扼要地回答下列问题。每小题5分，共25分）1.简述GPS测量中存在的主要误差来源。2.与GPS相比，InSAR技术在监测大范围、长时期形变方面有哪些优势？3.简述水准测量和GNSS测量在精度上的主要差异。4.重力测量在哪些领域有重要应用？5.形变监测数据处理中，为什么要进行误差分析？五、论述题（请结合所学知识，深入阐述下列问题。每题10分，共20分）1.论述选择大地形变监测技术时应考虑的主要因素。2.试述大地形变监测技术在地质灾害预警中的应用原理及其面临的挑战。试卷答案一、选择题1.C2.D3.A4.B5.D6.C7.B8.D9.B10.B二、填空题1.起始位置，运动方向，速度2.三边测量原理（或测距定位原理）3.相位差4.闭合水准测量，附合水准测量5.理论重力值（或正常重力值）6.形状7.相对定位8.大范围，高精度9.水准测量，三角测量，交会测量10.地质背景，区域构造三、名词解释1.地面点在空间位置的变化，包括三维坐标的变动。2.利用两台或以上接收机分别跟踪不同卫星信号进行相对定位，确定接收机之间的相对位置或基线向量。3.在InSAR干涉处理中，将两幅影像的相位信息进行相干叠加，以提取形变信息的主要数学量。4.地表某点的实际重力值与该点所处的正常重力场理论重力值之差。5.描述物体受力后，其形状发生改变的程度，是描述应变状态的两个主分量之一。四、简答题1.主要误差来源包括：卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、大气延迟（电离层延迟和对流层延迟）、信号传播路径的多路径效应、接收机噪声和天线相位中心误差等。2.InSAR优势：无需地面站，可覆盖大范围区域；高时间分辨率（重复观测）；可监测微小形变（毫米级至厘米级）；成本相对较低（单次获取数据）。主要优势在于大范围、长时期的连续监测能力。3.水准测量精度高，可达毫米级，适用于测定精确的垂直位移；但作业距离受限，效率较低，易受地形影响。GNSS测量可实现非视距测量，作业效率高，覆盖范围广，适用于大范围控制网和连续监测，但受电离层、对流层影响，垂直方向精度相对较低（通常亚米级）。4.重力测量在矿产资源勘探（寻找密度异常区）、地壳结构研究（测定地壳密度分布）、大地水准面确定、地震学（研究重力场变化与构造活动关系）、工程建设（如大坝沉降监测、隧道稳定性评价）等领域有重要应用。5.误差分析是必要的，因为形变监测数据中包含各种系统误差和随机误差。进行误差分析可以：识别主要误差来源；评估测量结果的可靠性；判断误差是否在允许范围内；对观测数据进行必要的改正；提高形变信息的解译精度；为优化监测方案提供依据。五、论述题1.选择大地形变监测技术时应考虑的主要因素包括：*监测目标：需要监测的区域范围、形变特征（如速度、形变量级）、形变类型（水平、垂直、形形变）。*精度要求：不同的应用对精度要求不同，如工程安全监测可能要求厘米级，而大范围地壳形变监测可能允许分米级或米级精度。*监测时效性：是否需要实时或准实时数据，如地质灾害预警需要快速响应技术。*成本预算：不同技术的设备购置、运行、维护成本差异较大。*环境条件：监测区域的地形地貌、植被覆盖、气候条件、电磁环境等。*数据分析和解译能力：技术输出的数据是否易于处理和分析，对操作人员的技术水平要求。*技术成熟度和可靠性：选择经过验证、稳定可靠的技术。*可持续性：技术的长期运行维护可行性。综合考虑以上因素，选择最适合特定监测任务的技术或技术组合。2.大地形变监测技术在地质灾害预警中的应用原理及其面临的挑战：*应用原理：利用GPS、InSAR、水准测量、重力测量等技术，长期、连续地监测地质灾害隐患区（如滑坡、泥石流、地面沉降、活动断裂带）的地表形变变化。通过分析监测数据，识别异常形变信号，评估形变速率和趋势，判断灾害发生的可能性、危险程度和潜在影响范围，从而提前发出预警，为防灾减灾提供决策依据。其核心是将形变信息与地质背景、水文气象条件等结合，建立形变与灾害发生之间的关联。*面临的挑战：*精度与分辨率：需要达到厘米级甚至毫米级的精度和足够高的空间分辨率才能有效捕捉灾害发生的早期前兆信号。*监测频率与时效性：需要高频率或近实时监测，以便及时捕捉快速发展的形变过程，但高频率监测成本高。*环境因素的影响：植被覆盖、水面、降雨、冻融等环境因素会干扰监测结果，需要有效识别和去除。*数据解译的复杂性：形变信号的解译需要专业知识，区分自然形变与灾害诱发形变、区分背景形变与异常形变难度大。*区域差异性：不同类型、不同规模的地质灾害其形变特征和演化规律不同，需要针对具体区域制定