2025年测绘师多光谱遥感地表反照率反演专题试卷及解析

2025年测绘师多光谱遥感地表反照率反演专题试卷及解析一、单项选择题（每题2分，共30分。每题只有一个最符合题意的答案，多选、错选均不得分）1.在Landsat8OLI多光谱影像中，用于反演地表反照率时，通常需要首先进行的辐射定标步骤是A.将DN值直接代入反照率模型B.将DN值转换为表观辐亮度C.将表观辐亮度直接除以太阳天顶角余弦D.将表观反射率乘以大气层外太阳辐照度答案：B解析：DN值需先转为表观辐亮度，再进一步计算表观反射率，才能进入反照率反演流程。2.下列哪一项不是MODIS地表反照率产品（MCD43A3）提供的核心参数A.白空反照率（Whiteskyalbedo）B.黑空反照率（Blackskyalbedo）C.各向异性平整指数（AFX）D.地表温度（LST）答案：D解析：MCD43A3提供白空、黑空反照率及AFX，LST属于MOD11系列产品。3.当利用Sentinel2MSI数据反演10m分辨率反照率时，若缺少2090nm波段，最佳的替代策略是A.直接用相邻近红外波段线性外推B.采用Sentinel3SLSTR热红外波段回归C.引入Sentinel2865nm与1610nm波段构建指数经验关系D.放弃短波红外反演，仅用可见光波段答案：C解析：865nm与1610nm对短波红外具有较高协同信息，可通过指数经验关系重建2090nm反射率。4.在BRDF/反照率反演中，若观测几何覆盖不足，最容易导致A.白空反照率被高估B.黑空反照率被低估C.核驱动模型参数出现病态矩阵D.地表温度反演精度下降答案：C解析：观测几何不足使核系数矩阵条件数增大，反演不稳定。5.关于“反照率—反射率”尺度效应，下列说法正确的是A.空间分辨率越粗，反照率一定越高B.尺度效应主要由大气程辐射差异引起C.亚像元非线性BRDF效应是主因D.尺度效应可通过简单平均反射率消除答案：C解析：粗分辨率像元内BRDF非线性导致反演反照率偏离真值，需尺度纠正。6.在利用6SV辐射传输模型进行大气校正时，若气溶胶光学厚度（AOD）输入误差+0.05，对短波反照率反演结果的影响约为A.+0.002B.+0.01C.+0.03D.几乎无影响答案：B解析：经验表明，AOD±0.05可引起短波反照率±0.01量级偏差。7.下列哪组核系数组合属于RossThickLiSparse互易核驱动模型A.fiso、fvol、fgeoB.fiso、fvol、fhotC.fiso、fsun、fskyD.fiso、fnir、fred答案：A解析：RossThickLiSparse模型三参数为fiso、fvol、fgeo。8.在GoogleEarthEngine上批量生产Sentinel220m反照率时，为提高效率，最关键的优化手段是A.将影像先重采样至10m再运算B.使用ee.Algorithms.If循环逐像元判断C.采用质量波段先掩膜再reduceD.关闭金字塔重采样答案：C解析：先掩膜无效像元再reduce，可显著减少计算量。9.若某区域冬季积雪覆盖达80%，但MODIS反照率产品出现大量空缺，最可能原因是A.积雪反照率本身过低B.云掩膜算法将积雪误判为云C.太阳天顶角大于80°被剔除D.产品未覆盖高纬地区答案：B解析：积雪高反射易被QA算法误判为云，导致空缺。10.在野外同步测量反照率时，采用CM7B高光谱仪的最佳观测高度为A.0.5mB.1.0mC.2.0mD.5.0m答案：C解析：2m高度可兼顾视场代表性与避开冠层局部阴影。11.关于“反照率—蒸散发”耦合模型，下列说法错误的是A.反照率升高通常导致潜热通量下降B.反照率变化对感热通量无影响C.反照率可通过地表能量平衡方程影响ETD.反照率与叶面积指数存在负相关答案：B解析：反照率变化改变净辐射分配，直接影响感热与潜热。12.在利用无人机多光谱反演农田反照率时，最需额外校正的效应是A.航带间太阳角度变化B.大气瑞利散射C.臭氧吸收D.地表粗糙度答案：A解析：无人机飞行时间短，但航带间太阳角度变化仍不可忽略。13.若将Sentinel21.6μm波段用于雪粒径反演，其物理基础主要依赖于A.雪粒径对1.6μm吸收系数高B.1.6μm穿透深度大C.1.6μm受污染物影响小D.1.6μm与反照率无关答案：A解析：1.6μm处冰吸收强，反射率随粒径增大而降低。14.在核驱动模型中，若fgeo系数为负值，说明A.地表具有明显热点效应B.观测数据质量差C.反演算法未加非负约束D.地表为朗伯体答案：C解析：未加非负约束时，fgeo可能出现负值，需正则化。15.当利用长时间序列反照率产品监测城市热岛时，最佳时间窗口为A.11:00—13:00B.13:00—15:00C.15:00—17:00D.夜间22:00—24:00答案：B解析：13:00—15:00地表能量收支稳定，反照率与热岛强度相关性最高。二、多项选择题（每题3分，共30分。每题至少有两个正确答案，多选、少选、错选均不得分）16.下列哪些因素会导致卫星反演反照率与实测值出现系统性偏差A.大气校正残差B.地表非朗伯特性未纠正C.光谱响应函数与实测仪器的差异D.实测仪器的余弦响应误差E.太阳天顶角变化答案：A、B、C、D解析：E为自然变化，不属于系统性偏差源。17.在利用PROSAIL模型耦合反照率时，需要输入的植被参数包括A.叶面积指数B.平均叶倾角C.叶绿素含量D.干物质含量E.土壤湿度答案：A、B、C、D解析：土壤湿度不属于PROSAIL直接输入。18.关于“反照率—净辐射”线性经验模型，下列哪些条件可提升其精度A.使用局地实测系数B.引入天空可视因子C.区分晴天与阴天分别建模D.使用30年再分析资料代替卫星反照率E.采用高分辨率DEM修正地形辐射答案：A、B、C、E解析：再分析资料空间分辨率低，无法替代卫星反照率。19.在利用深度学习反演反照率时，下列哪些做法可有效抑制过拟合A.早停策略B.Dropout层C.数据增强（旋转、翻转）D.增加网络深度至1000层E.引入L2正则化答案：A、B、C、E解析：盲目增加深度会加剧过拟合。20.下列哪些卫星传感器可用于生产全球30m分辨率反照率产品A.Landsat8OLIB.Sentinel2MSIC.GF1PMSD.MODISE.Sentinel3OLCI答案：A、B、C解析：MODIS与OLCI空间分辨率不足。21.在冰雪区反演反照率时，必须考虑的物理过程有A.雪粒径增长B.黑碳沉降C.雪面粗糙度D.雪深变化E.雪层液态水含量答案：A、B、C、E解析：雪深本身对反照率影响弱于粒径与污染物。22.下列哪些方法可用于反照率产品的时空融合A.STARFMB.ESTARFMC.FSDAFD.DeepSDE.Kriging答案：A、B、C、D解析：普通Kriging未利用多源数据。23.在利用城市三维模型反照率时，需输入的参数有A.建筑高度B.墙面反照率C.地面反照率D.天空可视因子E.道路宽度答案：A、B、C、D解析：道路宽度对反照率影响间接，非必需。24.关于“反照率—碳循环”耦合，下列哪些说法正确A.反照率升高可降低生态系统呼吸B.反照率工程可影响局地碳汇C.反照率与GPP无直接相关D.反照率变化通过温度反馈影响碳释放E.反照率与叶面积指数呈线性负相关答案：A、B、D解析：C错误，反照率通过能量平衡影响GPP；E非线性。25.在利用夜间灯光数据辅助反演城市反照率时，主要作用为A.提供建筑密度先验B.直接估算墙面反照率C.识别人工不透水面D.校正大气气溶胶E.估算天空光比例答案：A、C解析：夜间灯光无法直接提供物理反照率。三、案例分析题（共40分）26.阅读下列材料并回答问题（20分）材料：华北平原某冬小麦区，2024年3月15日获取一景Sentinel2MSIL1C影像，太阳天顶角37°，太阳方位角152°，观测天顶角10°，相对方位角110°。地面同步实测白盘反照率（0.3—3.0μm）为0.21。影像经过Sen2Cor大气校正后，获得表观反射率。利用RossThickLiSparse模型反演得到fiso=0.18，fvol=0.02，fgeo=0.01。将三参数代入公式：α=fiso+fvol×Kvol+fgeo×Kgeo其中Kvol=0.35，Kgeo=−0.12。计算得到卫星反演反照率为0.187。与实测值相差−0.023。（1）指出造成偏差的可能原因（至少四点）。（8分）（2）提出改进方案并说明技术路线（12分）答案与解析：（1）1.大气校正残差：Sen2Cor对气溶胶模型假设与实况不符。2.光谱范围差异：实测0.3—3.0μm，卫星仅0.4—2.4μm，短波红外缺口导致系统性偏高。3.尺度效应：30m像元包含田埂、裸土，非纯小麦冠层。4.BRDF模型误差：Kgeo为负值，说明几何核未正则化，导致高估。5.未考虑土壤背景非朗伯特性：小麦叶面积指数低，土壤反射贡献大。（2）技术路线：步骤1：采用6SV进行精化大气校正，输入实测AOD=0.42、Ångström指数1.3，替换Sen2Cor默认气溶胶模型。步骤2：利用ASDFieldSpec实测小麦冠层方向反射率，构建局地BRDF先验，采用正则化最小二乘法重估核系数，约束fgeo≥0。步骤3：引入PROSAIL模型，耦合土壤背景BRDF，模拟小麦—土壤混合像元反射率，重建2.0—3.0μm缺失波段，采用分段积分法将卫星反照率扩展至0.3—3.0μm。步骤4：采用4m分辨率无人机影像进行降尺度，计算亚像元反照率均值，消除尺度效应。步骤5：交叉验证，利用2024年3月17日、19日两景影像，验证改进后反照率RMSE由0.023降至0.007。27.城市异质地表反照率时空融合案例（20分）材料：粤港澳大湾区核心城市区域，需生产2025年7月每日30m反照率产品，用于热岛监测。数据源：Landsat8（16d周期）、Sentinel2A/B（5d周期）、MODISMCD43A3（日合成）。问题：（1）设计一套融合框架，实现30m日尺度反照率生产，列出输入数据、算法流程、质量评价指标。（12分）（2）说明如何定量评估融合产品在城市建筑、植被、水体三类下垫面的精度差异。（8分）答案与解析：（1）框架名称：STARFMADeep（SpatioTemporalAdaptiveReflectanceFusionModelwithAttentionDeepnetwork）。输入数据：1.Landsat830m反照率（αL，t1、t2…）2.Sentinel230m反照率（αS，t1、t2…）3.MODIS500m反照率（αM，daily）4.ERA52m气温、风速、水汽压（辅助变量）5.30m土地覆盖（FROMGLC10）算法流程：a.预处理：对αL、αS采用6SV+BRDF校正，统一至正午太阳角；αM采用WGS84投影重采样至30m。b.构建滑动窗口：以预测日t0为中心，前后±16d为窗口，提取相似像元。c.注意力深度网络：输入5×5×7多维特征（波段、指数、气象、时间差），输出融合权重W。d.加权融合：αfusion(t0)=ΣWi×αobs(t0)+ΣWj×αpred(t0)。e.后处理：采用3×3众数滤波去除噪声，利用QA波段标记云影。质量评价指标：1.RMSE、MAE、R²，基于10个实测站点。2.城市热岛强度偏差ΔUHI=|UHI融合−UHI实测|。3.空间一致