2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 地球信息技术在地表地貌分析中的应用

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地球信息技术在地表地貌分析中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的代表字母填在题干后的括号内。每小题2分，共20分）1.在遥感影像上，通常阴影主要反映的地貌特征是（）。A.相对高起的陡峭山脊B.相对低洼的谷地C.平坦的河漫滩D.植被覆盖良好的区域2.下列哪种地形因子最能直接反映地表坡度的陡缓程度？（）A.地形起伏度B.坡向C.坡度D.相对高程3.数字高程模型（DEM）的主要作用之一是（）。A.存储地理要素的名称信息B.直接存储地表覆盖类型C.计算地形因子，如坡度和坡向D.表示地理要素的行政隶属关系4.在GIS中，对空间数据进行叠加分析的主要目的是（）。A.对数据进行分类和符号化显示B.计算单个要素的几何属性C.分析不同数据层之间的空间关系和组合效应D.对数据进行平滑和滤波处理5.卫星遥感影像获取地表信息的主要原理是利用地物对电磁波的（）。A.反射、吸收和透射特性B.发射和吸收特性C.传导和存储特性D.相位和频率特性6.GPS测量得到的三维坐标（X,Y,Z）通常属于（）坐标系。A.地理坐标系B.独立平面直角坐标系C.高斯平面坐标系D.球面坐标系7.无人机遥感技术在地貌调查中的主要优势在于（）。A.传感器分辨率极高，可探测微小地物B.覆盖范围广，可快速获取大区域影像C.机动灵活，可低空飞行获取高分辨率影像，适应性强D.数据获取成本极低，无需支付卫星转发费用8.用于表示地貌起伏变化的等高线，其弯曲形态通常反映了（）。A.地表坡向的变化B.地表坡度的变化C.地貌切割深度的变化D.地貌成因类型的变化9.地理信息系统（GIS）的核心功能不包括（）。A.空间数据采集与输入B.空间数据存储与管理C.空间数据分析与处理D.空间数据可视化与输出10.将两幅不同时相的遥感影像进行对比分析，主要目的是（）。A.比较不同地物在影像上的亮度差异B.监测地表覆盖的变化情况C.校正影像的几何畸变D.获取更高分辨率的影像信息二、填空题（请将答案填写在横线上。每空2分，共20分）1.遥感技术中，根据传感器是否处于地球大气层之外，可分为______遥感和______遥感。2.地理信息系统（GIS）的三个基本功能是数据输入、______和______。3.表示地面某一点高出海平面的垂直距离称为______。4.在地形图上，等高线密集的地方表示______，等高线稀疏的地方表示______。5.全球定位系统（GPS）利用______卫星信号进行定位。6.数字高程模型（DEM）是地表形态的______表示。7.遥感图像的辐射分辨率是指传感器区分地物______的能力。8.GIS中的叠加分析可以分为______叠加、______叠加和______叠加。9.无人机遥感系统通常由______、______和______三部分组成。10.地貌分析中，坡向通常分为______、______、______和______四个主要方向。三、简答题（请简要回答下列问题。每题5分，共20分）1.简述遥感影像解译的基本步骤。2.说明DEM数据在地貌分析中的主要应用。3.比较GPS单点定位（SPS）和差分GPS（DGPS）在精度上的主要差异。4.简述地理信息系统（GIS）在区域地貌制图中的作用。四、论述题（请结合所学知识，对下列问题进行较为深入的论述。每题10分，共20分）1.论述遥感、GIS和GPS三种地球信息技术在地表地貌综合分析中的各自作用及其协同应用的可能性。2.选择一种具体的地貌类型（如山地、丘陵、平原、河谷等），论述如何利用地球信息技术进行其形态、成因及演化等方面的分析。五、计算题（请根据要求完成计算。共20分）假设某区域有一段等高线，已知A点高程为500米，B点高程为550米，A、B两点在图上的水平距离为5厘米，该区域地形图的比例尺为1:50000。请计算：1.A、B两点之间的坡度。（结果以百分比表示，保留两位小数）2.若要在实地测量这段坡面，采用GPSRTK技术，其精度通常可以达到______米级别。（填空）3.简述使用GPSRTK测量这段坡面时可能需要考虑的主要因素。（至少列出三点）六、综合应用题（请根据题目要求，设计分析方案或处理问题。共20分）假设你需要为一个拟建的小型水库进行地形分析，需要了解库区及周边区域的坡度分布、沟壑发育情况以及主要的地貌单元类型。现有资料包括：该区域的1:10000地形图（包含等高线、水系、植被等要素）、近期获取的Landsat8光学卫星影像以及该区域DEM数据。请简述你会如何利用这些资料，设计一个基本的分析流程，以获取所需的地貌信息，并说明每个步骤中主要运用了哪些地球信息技术或方法。试卷答案一、选择题1.A解析思路：遥感影像上的阴影通常是由地形遮挡太阳光线形成的，主要出现在相对高起且陡峭的山脊或山顶上，导致其面向传感器一侧接收不到直接阳光。2.C解析思路：坡度直接表示地表单元的陡峭程度，是衡量地形起伏的关键指标。地形起伏度反映整体高低差异，坡向反映陡坡朝向。相对高程是绝对高程的相对值。3.C解析思路：DEM通过离散点的高程值模拟地表形态，其核心功能之一是能够派生计算各种地形因子，最常用的是坡度和坡向。4.C解析思路：GIS叠加分析的核心在于将不同来源、不同主题的空间数据层进行空间上的组合，通过空间关系运算（如相交、联合等）产生新的、更有意义的信息，揭示单一数据层无法表达的空间模式。5.A解析思路：遥感是利用传感器接收目标地物反射或自身发射的电磁波信息来探测和识别地物的技术，其基础原理在于不同地物对电磁波的反射、吸收特性存在差异。6.A解析思路：GPS测量得到的三维坐标（X,Y,Z）是基于大地坐标系定义的，表示地面点在所选参考椭球体上的位置，属于地理坐标系范畴。7.C解析思路：无人机具有飞行高度低、传感器分辨率高、机动灵活、可贴近地面拍摄等优点，能够获取高分辨率影像，适应复杂地形，弥补卫星遥感的不足。8.B解析思路：等高线是连接高程相等的点的闭合曲线，其弯曲形态直观地反映了地面坡度的变化，等高线越密集，坡度越大；反之，等高线越稀疏，坡度越小。9.D解析思路：GIS的核心功能通常概括为数据采集与输入、空间数据存储与管理、空间数据分析与处理（包括查询、统计、建模、模拟等）以及空间数据可视化与输出。选项D“空间数据可视化与输出”描述的是GIS的功能，而非核心功能之外的选项。此题可能设题有误，若必须选，需重新审视题目或认为D非核心。但按常规认知，D是GIS的组成部分。若题目意在考察“核心”的界定，则可视输出常被视为结果环节而非最核心的“分析处理”。此处按常规选择D。*(更正思考：D本身是GIS功能，但常被视为“结果”或“表现”，若要找“非核心”，需更细致区分。但题目要求“不包括”，D确实属于GIS范畴。可能题目本身有歧义。若理解为“核心的‘操作’功能”，则可视输出可归入输出层。但管理也是核心操作。此题存疑，按标准答案A处理更稳妥，因空间分析常被视为核心中的核心)*。重新评估：D"空间数据可视化与输出"是GIS的标准功能，错误在于将其排除。GIS核心常强调分析处理。若必须选，A“空间数据采集与输入”有时被视为基础而非“核心分析”。但更严谨地说，管理和分析都是核心。题目可能意在考察对“核心”定义的理解。按常见教学区分，输入、管理、分析、输出都是。若硬要选，可能题目本身有缺陷。按常规认知，可视输出是重要组成部分。若必须选一个相对“非分析操作”的，选A？但输入也是必需。此题模糊。若按最常见的“分析处理”核心，则输入管理也可视为基础支撑。非常抱歉，此题选项设置或理解上存在挑战。按标准答案A，但需知此题设计不佳。若理解为GIS的“四大功能”，则D是其中之一。*（此处按标准答案，但需知题目设计可能存在争议）10.B解析思路：对同一区域的两幅不同时相的遥感影像进行比较，主要目的是监测和发现地表覆盖类型、地物属性、空间格局等在时间上的变化，如新增建筑、道路、森林砍伐、土地利用变化等。二、填空题1.航天，航空解析思路：根据遥感平台与地球表面的相对位置划分，处于地球大气层之外的为航天遥感（如卫星遥感），处于大气层之内但高于地面的为航空遥感（如飞机、无人机遥感）。2.管理与维护，空间分析解析思路：GIS的三大基本功能（或常说的核心功能）是数据输入、空间数据处理与分析、数据管理与输出（或可视化与输出）。管理与维护是数据处理分析的基础和保障。3.绝对高程解析思路：绝对高程是指地面某点相对于全球统一基准面（通常是海平面）的垂直距离。相对高程是相对于附近某参考点的垂直距离。4.坡陡，坡缓解析思路：等高线是表示地面高程的连续曲线。等高线越密集，意味着在单位水平距离内高程变化越大，即坡度越陡；等高线越稀疏，高程变化越小，即坡度越缓。5.24解析思路：目前全球在用的GPS系统由24颗工作卫星组成，分布在6个近圆形轨道上，确保全球任何地点、任何时间都能至少接收到4颗卫星信号，从而实现定位。6.数字化解析思路：DEM通过离散格网点的高程值构建一个数字化的地表形态模型，将连续的地形表面离散化为有限数量的点，并用数字形式存储和表达。7.波谱特征差异解析思路：辐射分辨率指的是传感器区分地物反射或发射电磁波能量强度细微差异的能力。分辨率越高，越能区分具有相似波谱特征但仍有差异的地物。8.叠加，相交，联合解析思路：GIS叠加分析根据数据类型和分析目标不同，主要可分为栅格数据的叠加（如加权平均、逻辑运算）、矢量数据的相交（求两多边形重叠部分）和联合（合并多边形，可能产生新多边形）。按GIS术语，更常用点面、面面、面栅等叠加类型，或按运算符分为逻辑、数学叠加。此处选项可能简化或特定教材定义。按常见分类，叠加（栅格算术）、相交（矢量关系）、联合（矢量合并）。若理解为基本运算，则叠加（算术/逻辑）、相交、联合是核心。9.无人机平台，任务载荷（传感器），数据传输与处理系统解析思路：一个完整的无人机遥感系统通常由执行飞行的空中平台（无人机）、搭载传感器获取数据的任务载荷、以及负责数据传输、存储和初步处理的地面系统三大部分组成。10.正北，东北，东南，西南解析思路：坡向是指地表坡面切线方向的方位。通常将坡向分为八个主要方向：北（正北）、东北、东、东南、南（正南）、西南、西、西北。或简化为四个主方向：北、东、南、西。题目要求四个主要方向，常指介于正北/南之间的四个象限中心方向：东北、东南、西南、西北。但若按最常用“主”方向，常指北东南西。需根据具体教学定义。此处按八个方位中的四个中心象限方向：东北、东南、西南、西北。或按最常用简化四向：北、东、南、西。题目模糊。按常见八个方位中的四个中心：东北、东南、西南、西北。三、简答题1.遥感影像解译的基本步骤通常包括：准备阶段（收集资料、了解研究区概况、明确解译目的与内容）、室内解译（初步阅读影像，选择解译标志，进行系统解译，绘制解译草图）、野外验证（选择典型样地，实地考察验证解译结果的准确性，修正室内解译错误）、编制解译成果（整理解译标志系统，绘制解译图，撰写解译报告）。2.DEM数据在地貌分析中的主要应用包括：计算地形因子，如坡度、坡向、地形起伏度、坡面曲率、地形湿度指数等；进行地形可视化，生成等高线图、坡度图、坡向图、三维立体图等；作为GIS叠加分析的基础数据，用于评价地形条件对特定现象（如土壤侵蚀、植被分布、基础设施建设）的影响；在水文分析中用于计算流域面积、河网密度、汇水面积等；在景观生态学中用于分析景观格局和生境适宜性。3.GPS单点定位（SPS）使用单台接收机独立进行定位，利用广播卫星信号的多普勒效应或伪距测量原理。其优点是速度快、操作简单、成本低。但缺点是精度较低，单频接收机平面位置精度通常在10-20米量级，高程精度更差；双频接收机精度可提高至数米，但成本较高。差分GPS（DGPS）通过在地面建立差分基准站，测量卫星信号传播误差，并向用户发送差分改正信息，用户接收机利用改正信息消除误差。根据差分范围和改正方式，可分为局域差分（LADGPS）和广域差分（WADGPS）。DGPS可以显著提高定位精度，局域差分通常可将精度提高到亚米级，广域差分甚至可以达到厘米级。4.地理信息系统（GIS）在区域地貌制图中的作用体现在：数据管理：能够高效存储、管理海量的地形数据（如DEM、等高线、地貌图斑数据）和相关的属性信息。空间分析：利用GIS的空间分析功能（如叠加分析、缓冲区分析、网络分析等），可以综合分析地形数据，提取地貌要素（如沟谷网络、山脊线、地貌单元边界），计算地形因子，评价不同区域的地貌特征。制图表达：GIS强大的制图功能可以自动绘制标准化的地貌图（如地形图、地貌晕渲图、坡度坡向图、地貌综合图等），并进行图面整饰，生成符合规范的地貌成果图。地图更新：当基础数据更新时，可以方便地在GIS中更新地貌图，保持地图的现势性。综合来看，GIS为区域地貌信息的数字化、空间分析、可视化与制图提供了强大的技术支撑。四、论述题1.遥感、GIS和GPS三种地球信息技术在地表地貌综合分析中具有各自独特的作用，同时通过协同应用可以实现更全面、精确和高效的分析。遥感技术主要作用在于快速、宏观地获取地表地貌信息。利用不同波段的卫星或航空影像，可以识别和分类不同的地貌类型（如山地、丘陵、平原、海岸地貌等），监测地貌的动态变化（如冰川退缩、海岸侵蚀、风沙移动等）。遥感影像还能提供地表覆盖信息，辅助地貌成因分析。其优势在于覆盖范围广、更新周期相对较短、成本相对较低。GPS技术主要作用在于精确获取地表点的三维坐标。利用GPS/GNSS技术，可以精确测定地貌特征点的位置，构建高精度的地形控制网，为DEM的插值和地形图的测绘提供基础。GPS还可以用于大范围的地形测量、地壳形变监测、滑坡体运动监测等，为地貌演化研究提供精确的空间定位数据。GIS技术是地貌信息处理和分析的核心平台。GIS能够集成、管理、存储来自遥感、GPS以及其他来源（如地形图、地质图）的地貌数据。通过GIS的空间分析功能（如叠加分析、缓冲区分析、网络分析、地形因子计算等），可以深入分析地貌形态特征（如坡度、坡向的分布格局）、地貌要素之间的关系（如沟谷网络与流域的关系）、地形条件对人类活动或生态环境的影响（如坡度适宜性评价、灾害风险评估）。GIS还能进行地貌信息的可视化，生成各种地貌分析图件。协同应用的可能性与优势：三者结合可以优势互补，形成强大的地貌分析系统。例如，利用遥感影像在GIS中进行地形因子（坡度、坡向）的计算和空间分布制图；利用GPS精确测定关键地貌控制点，提高DEM的精度或验证遥感解译结果；利用GIS平台整合遥感影像、GPS数据、DEM以及地质、水文等多源数据，进行综合地貌分析，如地貌与地质构造的关系分析、地貌对水系发育的控制作用分析等。这种协同应用能够提高地貌分析的精度、效率和信息量，为地表过程研究、资源评价、灾害防治等提供更可靠的科学依据。2.选择具体地貌类型：例如，选择“河谷地貌”进行论述。利用地球信息技术进行河谷地貌分析，可以系统地研究河谷的形态、成因、演化及其环境影响。首先，利用遥感影像（光学或雷达）在GIS中提取河谷的平面形态，如河谷的长度、宽度、深度（谷底高程与河岸高程之差）、河道弯曲度、河谷网络密度等。遥感影像还能识别河谷内的土地利用/覆盖类型（如河岸带、滩地、林地、农田等），为分析人类活动对河谷的影响提供依据。利用DEM数据，可以在GIS中计算河谷的坡度、坡向，分析河谷纵剖面形态（如落差大小、河道坡降），识别河谷的不同形态段（如宽谷、峡谷、V型谷）。通过地形分析工具，可以提取河谷的谷底线、河岸线，计算河谷截面积、容积等参数。利用GPS/GNSS技术，可以在河谷内布设控制点，进行高精度地形测量，加密DEM数据，尤其是在河谷形态复杂或需要高精度数据的地方。GPS还可以用于监测河谷岸线的侵蚀、淤积变化，或监测河谷内大型地质灾害（如滑坡、崩塌）的位置和范围。结合地质资料（如地质图、岩性数据），在GIS中进行叠加分析，可以研究河谷形态与下伏地质构造、岩性的关系，解释河谷的成因类型（如构造剥蚀谷、侵蚀谷、溶蚀谷等）。利用多时相遥感影像和GIS变化检测技术，可以监测河谷地貌的动态变化过程，如河道迁移、岸线演替、冲淤变化、湿地萎缩等。最终，利用GIS的制图功能，可以生成河谷地貌综合图，包括河谷平面图、纵剖面图、横断面图、坡度坡向图、地质图以及河谷变化监测图等，全面展示河谷地貌特征及其时空变化规律。五、计算题1.坡度计算：高程差（ΔH）=B点高程-A点高程=550米-500米=50米水平距离（d）=图上距离/比例尺=5厘米/(1/50000)=5厘米*50000=250000厘米=2500米坡度（i）=(ΔH/d)*100%=(50米/2500米)*100%=0.02*100%=2.00%2.若要在实地测量这段坡面，采用GPSRTK技术，其精度通常可以达到______米级别。（填空）0.1-1解析思路：实时动态差分（RTK）技术通过基准站和流动站之间的数据链传输改正信息，可以实时获取厘米级定位精度。具体精度受多种因素影响，但通常平面精度可达1-2厘米，高程精度可达2-5厘米。题目要求填空，填一个范围或典型值即可，如0.1米（10厘米）到1米。3.使用GPSRTK测量这段坡面时可能需要考虑的主要因素：（至少列出三点）a.基准站与流动站的通视条件：确保两台接收机之间以及流动站与周围环境之间有良好的信号通视，避免障碍物遮挡卫星信号。b.基准站设置与稳定性：基准站的位置应选在信号良好、环境稳定、远离干扰源的地方，并精确知道其坐标和高程。c.电离层与对流层延迟：RTK技术虽然能消除大部分误差，但电离层和对流层延迟仍有一定影响，尤其在长距离测量或特殊天气条件下，可能需要更高级的模型或差分技术进行修正。d.数据链通讯质量：基准站与流动站之间的数据传输需要稳定可靠的通讯链路（如UHF电台、4G/5G网络），保证改正信息的及时传输。e.测量时间与时段选择：为了保证RTK固定解的稳定性和收敛速度，需要给流动站足够的时间进行初始化和跟踪，通常需要几分钟到十几分钟。六、综合应用题为一个拟建的小型水库进行地形分析，利用现有资料（1:10000地形图、Landsat8影像、DEM数据），基本分析流程及所用技术方法如下：1.数据准备与预处理：*地形图：整理1:10000地形图，提取等高线、水系（河流、沟谷）、主要地貌单元（如山丘、台地）、植被覆盖等要素。利用等高线生成DEM，或利用图上高程点构建不规则三角网（TIN）模型，作为初步的地形分析基础。利用图上信息标注水库可能的坝址区域、库区范围。*Landsat8影像：进行辐射校