2025年大学《地球物理学》专业题库- 地球同步卫星观测系统在地质资源评估开发中的应用

2025年大学《地球物理学》专业题库——地球同步卫星观测系统在地质资源评估开发中的应用考试时间：______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.地球同步卫星通常位于距离地球赤道上方约多少公里的轨道上？A.500B.1000C.35786D.3580002.下列哪种地球物理参数通常难以直接通过光学遥感卫星数据进行定量反演？A.地表温度B.地表磁异常强度C.地表电导率（间接）D.地下埋深3.在利用热红外遥感数据寻找地下水时，通常探测到的是？A.地下水的直接温度B.地下水补给或蒸发的热效应C.地下水流速D.含水层岩性的热导率4.卫星雷达（SAR）数据在地质资源勘查中一个显著优势是？A.提供高光谱分辨率信息B.具有全天候、全天时工作能力C.能直接测量地下密度D.获取地表精细纹理信息5.利用多光谱或高光谱遥感数据识别矿产蚀变带，主要依据的是不同矿物对不同波段的电磁波具有独特的？A.反射率B.透射率C.发射率D.吸收率6.地球同步卫星观测系统相对于高空侦察卫星，在地质资源长期监测方面的主要优势在于？A.更高的空间分辨率B.更长的重访周期C.更高的辐射分辨率D.更灵活的姿态调整能力7.地表沉降监测中，若某区域同步卫星影像显示植被覆盖度显著下降，这可能间接反映了？A.地表沉降速率加快B.区域内发生大规模火灾C.植被类型发生根本性改变D.地下水水位快速上升8.将地球物理测井数据与卫星遥感数据相结合进行矿产勘查，属于哪种数据融合方式？A.时间序列融合B.空间分辨率融合C.传感器物理原理融合D.不同尺度信息融合9.下列哪项技术通常用于将卫星观测到的地表电磁辐射参数反演为地表的电性参数（如电阻率）？A.地球物理测深B.遥感光谱分析C.电磁感应反演D.地质统计学10.影响地球同步卫星光学遥感数据获取质量的最主要大气因素是？A.大气湿度B.大气密度C.云层覆盖D.复杂气象现象二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题干横线上）1.地球静止轨道（GEO）卫星相对于地面是______的。2.除光学遥感外，地球同步轨道上部署的______遥感器也能在一定程度上服务于地质资源勘查。3.利用卫星热红外数据寻找地下水，其物理基础是水的蒸发和相变伴随着______效应。4.卫星雷达（SAR）通过接收目标的后向散射信号成像，其工作方式属于______遥感。5.地质体（如矿石、蚀变带）对电磁波谱的不同响应是进行遥感地质填图的基础，这体现了遥感地质填图的______原理。6.地球同步卫星观测系统在地质灾害预警中，常用于监测______、滑坡等。7.将遥感反演得到的地球物理参数（如地表电阻率）结合区域地质资料进行综合解释，是典型的______分析方法。8.卫星遥感数据的时间分辨率和空间分辨率之间通常存在______关系。9.同步卫星观测系统获取的地质信息，其精度受传感器性能、大气状况以及地面分辨率等多种因素影响，存在一定的______。10.除了直接用于资源勘查，卫星遥感数据还可以用于评估矿产开发活动对______环境的影响。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述地球同步卫星观测系统在矿产资源勘查中利用遥感手段识别矿化蚀变带的主要思路。2.简述利用卫星热红外遥感数据探测地下热水的潜在原理及其局限性。3.简述地球同步卫星观测系统在工程地质领域进行地表形变监测的主要方法及其优势。四、计算题（共10分）假设某区域卫星遥感测量得到的地表温度为T1=28℃（晴朗白天），邻近区域因地下水活动影响，地表温度较低，测量得到T2=25℃。已知该地表覆盖类型相似，大气水汽含量大致相同。请简述利用这两个温度数据估算地下是否存在热水活动的思路，并说明可能需要考虑哪些因素以减小估算误差。（提示：可从热传导、水热交换等角度思考）五、论述题（共20分）论述地球同步卫星观测系统在地质资源评估开发中发挥的作用及其面临的挑战。请结合具体的地质资源类型或勘查开发阶段，说明该系统如何提供信息支持，并分析其在应用中存在的主要技术限制和未来发展方向。试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.B5.A6.B7.A8.D9.C10.C二、填空题1.静止2.微波（或雷达）3.热量4.反射式5.物质波谱效应（或波谱特征）6.地面沉降7.综合解释8.逆9.不确定性（或误差）10.生态三、简答题1.解析思路：首先说明矿化蚀变往往伴随着特定的矿物组合。然后指出这些矿物对特定波段的电磁波（主要是可见光、近红外或短波红外）具有独特的吸收或反射特征，形成特殊的“光谱签名”。接着说明利用多光谱或高光谱卫星遥感可以获取地物在不同波段的反射率信息。最后总结，通过分析遥感影像的光谱特征，识别出与矿化蚀变相关的异常光谱曲线或色块，从而圈定潜在的矿化蚀变带。答案要点：识别矿化蚀变带依据蚀变矿物独特的光谱特征；利用多/高光谱卫星遥感获取地物波谱信息；分析影像光谱曲线或色阶图，识别异常；圈定潜在蚀变带。2.解析思路：首先解释地下水活动（尤其是热液活动）会导致含水层温度高于周围围岩或地表。然后说明热红外卫星传感器能够探测地表温度分布。接着指出，温度较高的区域在卫星影像上会呈现为热异常。最后强调，通过监测地表热异常的分布、变化，可以间接指示地下热水的存在、活动范围和强度。局限性主要在于地表温度受多种因素（如太阳辐射、地表覆盖、水分蒸发、大气对流等）影响，热红外遥感只能反映表层温度，且易受云层遮挡，难以进行精确的定量温度反演和深度估计。答案要点：地下水活动（如热液）导致含水层温度高于围岩；热红外卫星可探测地表温度；高温区域形成热异常，指示地下水；需考虑地表温度影响因素及云层遮挡等局限性。3.解析思路：首先说明地表形变（如沉降、隆起）会导致地表覆盖物（如植被、土壤、建筑物）的位移。然后指出地球同步卫星具有较大的空间尺度，能够观测大范围的地表变化。接着说明利用SAR卫星的干涉测量技术（InSAR）或差分干涉测量技术（DInSAR）可以精密测量地表的水平和垂直位移，精度可达毫米级。最后总结其优势在于覆盖范围广、可全天候工作、时间序列长，适合进行区域性、长期的地表形变监测和地质灾害预警。答案要点：地表形变导致地表覆盖物位移；同步卫星（尤其SAR）覆盖范围大；SAR干涉测量技术（InSAR/DInSAR）可精密测量形变；优势：大范围、全天候、长时序、高精度。四、计算题答案要点：思路：地表温度与地下水活动存在关联。地下热水或热液活动会导致其上覆地表温度升高。因此，若某区域地表温度异常偏高（T1=28℃），可能存在地下水活动。而邻近区域温度偏低（T2=25℃），若背景条件相似，温度差异可能暗示该区域地下水活动较弱或不存在，或者存在其他导致降温的因素。通过对比温度差异，可以初步判断地下热水活动的空间分布格局。但需注意，地表温度是多种因素综合作用的结果，仅凭温度差异难以精确判断地下热水活动，且易受日照、植被、风力、水分蒸发等非地下水因素干扰。误差来源包括：大气衰减和散射影响信号强度；传感器测量误差；地表热惯性导致温度滞后；非地下水因素（如植被蒸腾、土壤湿度变化）的影响；地形高差导致的基础温度差异等。五、论述题答案要点：作用：1.大范围快速普查：卫星可覆盖广阔区域，快速获取地质背景、地表覆盖、水系分布、环境地质信息等，为资源初步勘探提供宏观信息。2.动态监测与变化检测：利用多时相卫星数据，可监测地表形变（滑坡、沉降）、土地覆被变化、水体面积变化、矿产资源开发活动（矿坑、尾矿库）等，为资源开发管理、环境监测提供依据。3.特定地球物理参数反演：结合物理模型，利用光学/热红外/微波遥感数据，可反演地表温度、湿度、植被指数、部分电磁参数（如近似电阻率），辅助地质解译。4.环境地质调查与灾害预警：监测矿区及周边的水污染、土壤侵蚀、植被破坏等环境问题；结合形变监测，预警地质灾害。5.辅助决策与规划：为矿产资源勘查布局、开发规划、环境保护措施制定提供空间信息支持。挑战：1.空间分辨率限制：同步轨道高度导致对地距离远，传统光学/雷达卫星空间分辨率相对较低，难以识别小型、浅部的矿体或精细的地质构造。2.光谱/辐射分辨率限制：难以获取足够精细的光谱信息来区分成分复杂的蚀变矿物组合或进行高精度的物理参数反演。3.时间分辨率与重访周期：虽然有重访计划，但相比高轨道或低轨道卫星，重访周期较长，对快速变化的动态监测有延迟。4.大气影响：云、气溶胶等大气因素严重制约光学遥感的获取质量；大气对微波信号的衰减和散射也影响雷达遥感的精度。5.定量化反演难度：从遥感观测值到地表及地下真实物理量的定量转换模型复杂，精度有限，受多种参数影响。6.数据处理与解译专业性要求高：需要专门的技术和人才进行数据获取、处理、分析和解译。7.数据获取成本与获取方式：商业卫星数据成本可能较高，或存在数据垄断、获取权限限制等问题。发展方向：1.发展更高空间/光谱/辐射分辨率的同步轨道卫星：提升细节识别和参数反