2025年地理信息科学(地理与地理信息)试卷及答案

2025年地理信息科学(地理与地理信息)试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在Web墨卡托投影（EPSG:3857）中，赤道处1个像素对应的地面分辨率约为A.0.1mB.1mC.10mD.100m答案：B解析：Web墨卡托在赤道处每像素对应1m，纬度升高分辨率降低，公式为R=156543.03×cosφ/2^z，z为瓦片级别。2.下列哪项不是OGCSimpleFeatures标准定义的几何类型A.MultiCurveB.PolyhedralSurfaceC.GeometryCollectionD.TIN答案：D解析：TIN（不规则三角网）属于三维表面模型，未被SimpleFeatures标准纳入基础几何类型。3.利用Sentinel2影像计算NDVI时，应选用的波段组合为A.B2/B4B.B8/B4C.B8A/B11D.B12/B2答案：B解析：NDVI=(NIRRed)/(NIR+Red)，Sentinel2B8(842nm)为近红外，B4(665nm)为红波段。4.在PostGIS中，执行ST_Within(A,B)返回TRUE，则下列说法一定成立的是A.A与B边界相交B.A完全位于B内部C.A与B面积相等D.B完全位于A内部答案：B解析：ST_Within定义要求A所有点位于B内部且A边界不与B边界相交。5.无人机倾斜摄影测量中，下视影像与地面夹角通常最接近A.0°B.15°C.45°D.90°答案：A解析：下视影像光轴近似垂直向下，夹角接近0°，倾斜影像才为15°–45°。6.下列空间插值方法中，对“牛眼”效应最敏感的是A.反距离加权(IDW)B.普通克里金C.样条函数D.自然邻域答案：A解析：IDW权重与距离幂次成反比，采样点密集区易形成同心圆状高值孤岛。7.在GeoPackage中，存储矢量要素的核心表名约定为A.geometry_columnsB.gpkg_contentsC.gpkg_geometry_columnsD.features答案：C解析：gpkg_geometry_columns记录要素表的几何字段元数据，是OGC标准强制表。8.当DEM水平分辨率为5m，则对应最佳输出等高距一般取A.0.5mB.2.5mC.10mD.25m答案：B解析：经验法则：等高距≈DEM分辨率×0.5–1，2.5m可兼顾精度与可读性。9.在QGIS中，将WGS84图层临时转为CGCS2000而不另存文件，应选用A.保存为…B.设定图层CRSC.导出要素D.定义当前投影答案：B解析：“设定图层CRS”仅重声明坐标系，不进行实际投影变换，满足临时需求。10.下列时空数据库索引结构，专为轨迹数据优化的是A.RtreeB.QuadtreeC.TBtreeD.B+tree答案：C解析：TBtree(TrajectoryBundletree)在三维时空域内对轨迹段进行聚类索引。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.关于高斯克吕格投影，下列说法正确的是A.中央经线无长度变形B.同一条经线上纬度越高，长度比越大C.采用分带投影控制变形D.赤道处面积变形最大E.比例尺因子恒为1答案：A、C解析：B错，长度比随纬度升高而减小；D错，两极面积变形最大；E错，比例尺因子在中央经线为0.9996。12.下列属于LiDAR点云分类中“地面点”滤波算法的是A.渐进式三角网加密(PTD)B.形态学开运算C.基于布料模拟(CSF)D.随机森林监督分类E.坡度阈值法答案：A、C、E解析：B为栅格形态学，不直接用于点云；D需训练样本，非纯几何滤波。13.在Web地图切片服务中，导致“瓦片错位”的常见原因有A.瓦片矩阵集原点不一致B.分辨率级数缺失C.坐标系不同D.图片格式不一致E.请求URL拼写错误答案：A、B、C解析：D仅影响渲染颜色；E导致404，不造成错位。14.下列Python语句可正确读取GeoTIFF空间参考的是A.rasterio.open(‘x.tif’).crsB.gdal.Open(‘x.tif’).GetProjection()C.osr.SpatialReference(wkt=…).ExportToProj4()D.ogr.Open(‘x.tif’).GetLayer(0).GetSpatialRef()E.affine.Affine.from_gdal(…)答案：A、B、C解析：D中ogr无法直接读取栅格；E仅读取仿射变换，不含CRS。15.关于空间数据质量元素，ISO19157包括A.位置精度B.属性精度C.完整性D.逻辑一致性E.时态一致性答案：A、B、C、D解析：E为19157扩展子项，非核心元素。三、判断改错题（每题2分，共10分；先判对错，若错则划线改正）16.在WMTS中，TileMatrixSetLink用于声明服务支持哪些投影。答案：错。应改为“TileMatrixSetLink用于将图层与具体TileMatrixSet绑定”。17.使用双线性重采样进行DEM降尺度会显著抬高山峰高程。答案：错。应改为“会平滑地形，降低山峰高程”。18.GeoJSON特征集合中，所有要素必须具有相同属性字段。答案：错。应改为“属性字段可以不同，GeoJSON允许任意属性键”。19.空间自相关Moran’sI取值范围为1到1，0表示完全随机。答案：对。20.在PostGIS中，geometry与geography类型均使用平面索引。答案：错。应改为“geography使用球面索引，geometry使用平面索引”。四、填空题（每空1分，共15分）21.在GDAL中，命令`gdalwarps_srsEPSG:4326t_srsEPSG:____rbilinearinput.tifoutput.tif`将WGS84影像转换到UTM50N，应填____。答案：32650解析：北半球UTM带号=经度带号+30，120°E对应50N，EPSG=32600+50。22.若某矢量图层坐标范围X∈[430000,450000]，Y∈[4420000,4440000]，则其适合采用____坐标系，中央经线____。答案：高斯克吕格3°带、123°E解析：X均值440000，位于123°E带（带号41）。23.在QGIS表达式中，计算多边形面积的函数为____，单位与图层____相关。答案：$area、CRS解析：$area返回椭球面积或平面面积，取决于项目属性设置。24.使用FME进行坐标转换时，需设置____参数以保留高精度七参数，该参数文件后缀为____。答案：CustomTransformation、.gtf解析：FME支持NTv2(.gsb)及自定义.gtf。25.在Python中，使用pyproj.CRS.from_epsg(____).to_wkt()可获取CGCS2000的WKT字符串，其EPSG代码为____。答案：4490解析：CGCS2000地理坐标系EPSG:4490。26.在时空立方体(STCube)模型中，时间维度通常以____为单元，空间维度以____为单元。答案：epoch、gridcell解析：epoch为最小时间粒度，gridcell为规则空间格网。27.根据《基础地理信息数字成果1:50001:100001:25000数字高程模型规范》，DEM高程中误差应不超过____倍等高距，平地最大不超过____m。答案：1/3、1.0解析：规范CH/T9009.22010明文规定。五、简答题（每题8分，共24分）28.说明利用Sentinel1GRD影像进行洪水监测的技术流程，并指出关键预处理步骤。答案：(1)数据获取：选取洪水前后双极化（VV+VH）GRD产品；(2)轨道校正：应用精密轨道文件去斜；(3)热噪声去除：消除子带间亮度差异；(4)辐射定标：将DN值转为后向散射系数σ°；(5)地形校正：利用SRTM30mDEM进行地形辐射校正；(6)滤波：LeeSigma或RefinedLee抑制相干斑；(7)配准：将洪水前后影像亚像素级配准；(8)变化检测：计算σ°差值，阈值分割提取水体变化；(9)掩膜：使用永久水体掩膜排除常态水体；(10)精度验证：利用高分辨率光学影像或实地调查构建混淆矩阵。解析：Sentinel1C波段对水体敏感，VV极化在洪水期σ°下降约6–10dB，阈值法结合Otsu可自动确定。29.阐述三维城市模型中LOD（LevelofDetail）概念，并给出CityGML2.0定义的四个等级及其几何特征。答案：LOD0：2.5D，仅含屋顶平面或建筑基底，无立面结构；LOD1：块模型，用棱柱体表达建筑，含平顶，无屋顶形态；LOD2：含屋顶结构、烟囱等宏观特征，可区分住宅与高层建筑；LOD3：含详细门窗、阳台、外饰纹理，可用于日照分析；LOD4：室内细节，含房间、楼梯、家具，支持室内导航。解析：LOD不仅降低可视化负载，也减少存储，CityGML通过ExternalReference实现多LOD协同。30.说明如何利用手机信令大数据估算城市常住人口，并讨论其误差来源。答案：技术流程：(1)数据清洗：剔除测试卡、物联网卡；(2)空间化：将基站转换为250m格网，使用Voronoi或加权覆盖；(3)驻留识别：连续≥2小时且每日≥20:00–次日06:00出现在同一格网记为夜间驻留；(4)用户分类：连续30天≥20天夜间驻留记为常住人口；(5)扩样：按运营商市场份额(通常占全市用户30%)扩样，公式P=U/α，α为渗透率；(6)校正：利用街道普查人口建立回归模型，调整系数。误差来源：a.一人多卡导致高估；b.老人儿童低持有率导致低估；c.边界基站信号漂移；d.节假日返乡波动；e.渗透率α时空变化。解析：可引入家庭宽带IP与信令融合，降低多卡偏差。六、计算题（共16分）31.已知某区域DEM栅格分辨率为10m，一山谷线两端点平面坐标A(500000,3500000)、B(500300,3500300)，高程分别为120m、90m。(1)计算AB坡度（百分比与度数，保留2位小数）；(2)若采用D8算法，求中心栅格流向值（1128编码）及汇流累积量增量；(3)若在该山谷建设一条水平梯田，梯田宽20m，需开挖土方量（m³/m），假设田面水平，边坡1:1，土壤自然休止角35°。答案：(1)水平距离d=√(300²+300²)=424.26m高差h=30m坡度百分比=30/424.26×100%=7.07%坡度角度=arctan(0.0707)=4.05°(2)D8流向：方向向东南，编码=128/2=64汇流累积量增量：单栅格贡献=1，流向64，下游接收+1(3)梯田断面：田面宽20m，边坡1:1，则挖方断面为直角三角形，高h=20/2=10m断面面积=0.5×10×10=50m²单位长度土方量=50m³/m解析：D8流向编码以2的幂表示，东南为2^6=64；梯田断面按中线对称，挖填平衡时断面为等腰直角。七、综合应用题（共40分）32.某市计划建设智慧停车平台，需整合路内泊位、路外停车场、充电桩及动态交通数据。请设计一套基于微服务的时空数据架构，要求：a.说明数据来源与格式；b.给出空间数据库选型与分层模型；c.描述实时数据接入与流处理框架；d.阐述如何支持时空查询“查找未来1小时内周边500m空闲泊位≥5个的停车场”；e.评估隐私风险并提出脱敏方案。答案：a.数据来源：路内泊位：地磁+摄像头，MQTT/JSON，30s上报；路外停车场：道闸系统，REST/CSV，5min；充电桩：国网平台，Kafka/ProtoBuf，10s；动态交通：浮动车GPS，HTTP/GeoJSON，1min。b.数据库：PostgreSQL+PostGIS+TimescaleDB扩展，支持时空分区；分层：1)Raw层：原始JSON，保留30d；2)Standard层：清洗后点事件，EPSG:4547；3)Business层：泊位状态快照表（btree+BRIN索引）；4)Service层：物化视图，格网聚合。c.流处理：ApacheFlinkCEP，消费Kafka，窗口5min，计算泊位周转率；使用UDTF将WGS84实时转CGCS2000；结果写回KafkaTopic:parkingrt。d.时空查询：用户上传当前位置P(x,y)；PostGISSQL：```sqlSELECTp.pid,,count()FROMparking_lotpJOINberthbONST_Contains(p.geom,b.geom)JOINberth_eventeONb.bid=e.bidWHEREe.tsBETWEENnow()ANDnow()+interval'1hour'ANDe.status='free'ANDST_DWithin(p.geom,ST_SetSRID(ST_MakePoint(x,y),4547),500)GROUPBYp.pidHAVINGcount()>=5;```采用ST_DWithin+GiST索引，查询耗时<100ms。e.隐私风险：连续轨迹可推断用户住址；脱敏：1)位置模糊化：随机偏移100–200m；2)时间扰动：±5min；3)k匿名：k≥5，确保同一发布区≥5条记录；4)差分隐私：添加Laplace噪声ε=1.0。解析：微服务按DDD拆分，泊位、支付、诱导屏独立部署；时空分区按“天+空间哈希”提升并行；BRIN索引对时间列压缩比达20:1。33.某省拟利用2000–2020年五期Landsat影像监测人工林扩张，面积>1km²，要求总体精度>90%。请完成：(1)影像预处理步骤列表；(2)分类体系与样本布设方案；(3)特征选择及时序建模方法；(4)精度验证与不确定性报告；(5)用Python伪代码展示随机森林分类核心片段。答案：(1)预处理：去云：CFMask、Fmask4.0；大气校正：LEDAPS/LEDAPS2；地形校正：SCS+C；配准：RMS误差<0.5pixel；归一化：NDVI、EVI、NBR、TCW。(2)分类体系：人工林、天然林、耕地、水体、建设用地、裸地；样本：分层随机，每期>3000点，使用GoogleEarth高分辨率影像辅助，人工林样本额外结合林业小班记录；时间一致性检查：20%样本跨期共享。(3)特征：光谱：6个波段+NDVI+TC三成分；时序：Hants拟合后提取振幅、相位、积分；纹理：GLCM均值；地形：DEM、坡度、TPI；共38维，用Boruta算法剔除无关特征。建模：随机森林500棵树，mtry=sqrt(38)，class_weight平衡。(4)验证：独立验证样本>1500点；混淆矩阵，计算用户/制图者精度；面积不确定性：采用GoodPracticesforEstimatingArea