2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——遙感技術(shù)在氣象災(zāi)害預(yù)警中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪種遙感傳感器主要利用微波波段進(jìn)行探測？（）A.光學(xué)掃描儀B.熱紅外輻射計(jì)C.雷達(dá)D.多光譜相機(jī)2.在遙感影像上，通常干旱地區(qū)的植被指數(shù)（NDVI）值表現(xiàn)為？（）A.高值B.低值或負(fù)值C.中值D.無明顯規(guī)律3.利用遙感技術(shù)監(jiān)測洪水淹沒范圍，常用的數(shù)據(jù)源是？（）A.可見光衛(wèi)星影像B.微波雷達(dá)影像C.氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)D.地面氣象站數(shù)據(jù)4.以下哪項(xiàng)不是臺風(fēng)遙感預(yù)警的主要應(yīng)用領(lǐng)域？（）A.海面風(fēng)場反演B.臺風(fēng)云頂溫度監(jiān)測C.臺風(fēng)中心位置確定D.臺風(fēng)成因分析5.影響光學(xué)遙感技術(shù)在洪澇災(zāi)害監(jiān)測中應(yīng)用的主要因素是？（）A.地面輻射溫度B.大氣水汽含量C.海洋潮汐變化D.地下水位深度6.植被指數(shù)NDVI主要用于反映？（）A.水體面積變化B.地表溫度分布C.植被生長狀況D.大氣氣溶膠含量7.下列哪種氣象災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展過程最適合利用高時間分辨率遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測？（）A.干旱B.洪澇C.臺風(fēng)D.冰雹8.遙感技術(shù)在水文災(zāi)害（如山洪）預(yù)警中，可以提供的關(guān)鍵信息不包括？（）A.洪水淹沒范圍B.堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)區(qū)C.地下水位變化D.堤防工程狀況9.用來衡量遙感影像地面分辨率的基本指標(biāo)是？（）A.波長B.像素大小C.傳感器帶寬D.地面采樣距離10.相比于光學(xué)遙感，微波遙感在氣象災(zāi)害預(yù)警中的主要優(yōu)勢在于？（）A.分辨率更高B.對云雨穿透能力強(qiáng)C.圖像色彩更豐富D.成本更低廉二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述遙感技術(shù)用于干旱監(jiān)測的基本原理和常用指標(biāo)。2.簡述雷達(dá)遙感在臺風(fēng)預(yù)警中的主要應(yīng)用方式。3.簡述光學(xué)遙感技術(shù)監(jiān)測洪澇災(zāi)害的主要方法及其局限性。4.簡述利用遙感技術(shù)進(jìn)行氣象災(zāi)害損失評估的基本思路。5.簡述遙感數(shù)據(jù)在氣象災(zāi)害預(yù)警應(yīng)用中可能遇到的主要干擾因素及其應(yīng)對思路。三、論述題（每題15分，共30分）1.論述遙感技術(shù)在整個氣象災(zāi)害預(yù)警業(yè)務(wù)流程（從監(jiān)測到預(yù)警發(fā)布）中的作用和地位。2.結(jié)合具體氣象災(zāi)害類型（如干旱、洪澇或臺風(fēng)），論述遙感數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)（如地面氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)）相結(jié)合進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警的意義和方法。四、計(jì)算題（10分）假設(shè)某區(qū)域NDVI影像處理結(jié)果顯示，NDVI值在[0,0.2]區(qū)間代表嚴(yán)重干旱，[0.2,0.5]區(qū)間代表中度干旱，[0.5,1.0]區(qū)間代表無干旱?，F(xiàn)對某研究區(qū)域進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，得到以下數(shù)據(jù)：嚴(yán)重干旱面積5000平方公里，中度干旱面積15000平方公里，無干旱面積30000平方公里。請計(jì)算該研究區(qū)域的總體干旱程度（可用加權(quán)平均NDVI值或面積比例等方式說明）。五、綜合應(yīng)用題（15分）假設(shè)你是一名地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，所在地區(qū)近期持續(xù)降雨，存在發(fā)生城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)。請?jiān)O(shè)計(jì)一個利用遙感技術(shù)進(jìn)行內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測與預(yù)警的初步方案。方案應(yīng)包括：需要利用的遙感數(shù)據(jù)類型（種類、平臺）、數(shù)據(jù)處理與分析的關(guān)鍵步驟（例如，如何監(jiān)測地表積水、如何評估排水系統(tǒng)負(fù)荷等）、以及預(yù)警信息的基本內(nèi)容。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.C解析思路：雷達(dá)傳感器工作在微波波段，能夠穿透云雨，用于對地觀測。光學(xué)掃描儀和相機(jī)工作在可見光或近紅外波段；熱紅外輻射計(jì)測量地表發(fā)射的熱紅外輻射。2.B解析思路：植被指數(shù)NDVI通過計(jì)算紅光和近紅外波段反射率的比值來反映植被葉綠素含量和生長狀況。植被茂盛、健康狀況好時，NDVI值高；干旱脅迫下，植被生長不良，NDVI值降低。3.A解析思路：可見光衛(wèi)星影像可以清晰地顯示水體與陸地的邊界變化，從而監(jiān)測洪水淹沒范圍。微波雷達(dá)影像穿透能力強(qiáng)，也可用于洪水監(jiān)測，尤其在水體下方有植被或建筑物時。氣象雷達(dá)主要提供局地短時強(qiáng)降水信息。地面氣象站數(shù)據(jù)點(diǎn)狀分布，無法提供大范圍淹沒范圍信息。4.D解析思路：臺風(fēng)遙感預(yù)警主要利用遙感技術(shù)監(jiān)測臺風(fēng)的動態(tài)變化，如云圖、風(fēng)場、海溫等，以確定其位置、強(qiáng)度、移動路徑等。臺風(fēng)成因分析涉及大氣環(huán)流、海溫等復(fù)雜氣象因素，主要依靠氣象學(xué)模型和觀測。5.B解析思路：光學(xué)遙感依賴太陽光反射，云層和水汽會強(qiáng)烈吸收和散射陽光，導(dǎo)致光學(xué)影像在云雨覆蓋區(qū)域信息缺失，嚴(yán)重影響洪澇監(jiān)測效果。地面輻射溫度、海洋潮汐、地下水位與光學(xué)遙感的直接關(guān)系不大。6.C解析思路：NDVI是專門設(shè)計(jì)用來量化植被冠層“綠色”程度（即健康狀況和密度）的指標(biāo)，值的大小直接反映了植被狀況的好壞。7.C解析思路：臺風(fēng)是快速移動和發(fā)展的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)，需要高頻次（高時間分辨率）的遙感觀測來追蹤其變化、預(yù)測其路徑和強(qiáng)度。8.C解析思路：遙感技術(shù)主要獲取地表信息，難以直接探測地下水位。洪水淹沒范圍、堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、堤防工程狀況都可以通過遙感影像進(jìn)行監(jiān)測。9.B解析思路：像素大小（或地面采樣距離）是衡量遙感影像分辨率的直接指標(biāo)，表示一個像素所代表的地面面積大小，決定了影像能分辨地物細(xì)節(jié)的能力。10.B解析思路：微波遙感具有穿透云、雨、雪的能力，可以在惡劣天氣條件下獲取地表信息，這是其相對于光學(xué)遙感的顯著優(yōu)勢。分辨率、成本、圖像色彩并非其主要優(yōu)勢。二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述遙感技術(shù)用于干旱監(jiān)測的基本原理和常用指標(biāo)。解析思路：干旱監(jiān)測主要是通過遙感技術(shù)感知地表因缺水而發(fā)生的各種物理響應(yīng)變化。常用原理包括：①植被對干旱的敏感響應(yīng)，利用植被指數(shù)（NDVI、EVI等）反映植被脅迫程度；②地表水分蒸發(fā)減少導(dǎo)致溫度升高，利用地表溫度（LST）遙感監(jiān)測；③土壤缺水導(dǎo)致地表反照率、顏色變化，利用多光譜/高光譜遙感監(jiān)測；④干旱導(dǎo)致水體萎縮、土地沙化等，利用變化檢測技術(shù)監(jiān)測地表覆蓋變化。常用指標(biāo)有NDVI、LST、水體指數(shù)等。2.簡述雷達(dá)遙感在臺風(fēng)預(yù)警中的主要應(yīng)用方式。解析思路：雷達(dá)遙感，特別是氣象雷達(dá)，在臺風(fēng)預(yù)警中扮演重要角色。主要應(yīng)用方式包括：①反演海面風(fēng)場，提供臺風(fēng)中心附近的最大風(fēng)速、風(fēng)圈半徑等信息；②監(jiān)測臺風(fēng)云頂回波強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)，輔助判斷臺風(fēng)強(qiáng)度和類型；③追蹤臺風(fēng)云團(tuán)的移動速度和方向，幫助預(yù)測臺風(fēng)路徑；④短時強(qiáng)降水監(jiān)測，預(yù)警臺風(fēng)可能帶來的暴雨及其落區(qū)。3.簡述光學(xué)遙感技術(shù)監(jiān)測洪澇災(zāi)害的主要方法及其局限性。解析思路：光學(xué)遙感監(jiān)測洪澇災(zāi)害的主要方法有：①利用可見光影像監(jiān)測水體范圍擴(kuò)張，識別淹沒區(qū)域；②利用水體指數(shù)（如NDWI）提取水體信息；③通過多時相影像進(jìn)行變化檢測，分析洪泛范圍變化；④結(jié)合地形數(shù)據(jù)估算淹沒水深。局限性在于：①易受云雨覆蓋影響，導(dǎo)致信息缺失；②對夜間或光照不足條件下的監(jiān)測能力有限；③對于植被覆蓋下的淺水區(qū)或與植被光譜特征相似的水體難以區(qū)分；④分辨率限制可能影響小范圍或精細(xì)結(jié)構(gòu)監(jiān)測。4.簡述利用遙感技術(shù)進(jìn)行氣象災(zāi)害損失評估的基本思路。解析思路：利用遙感技術(shù)進(jìn)行氣象災(zāi)害損失評估的基本思路是：①災(zāi)害發(fā)生前后對比分析：獲取災(zāi)害前后同一區(qū)域的遙感影像（如光學(xué)、雷達(dá)），利用變化檢測技術(shù)（如差分植被指數(shù)DVI、建筑物指數(shù)等）識別和評估直接受災(zāi)范圍（如農(nóng)田損毀、房屋倒塌、植被損毀）。②參數(shù)反演：根據(jù)遙感數(shù)據(jù)估算災(zāi)害相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)（如洪水淹沒水深、風(fēng)力等級對應(yīng)的植被破壞程度、道路中斷長度等）。③結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)：將遙感評估的受災(zāi)范圍和程度與人口分布、建筑物分布、道路網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)田類型等社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)疊加，估算人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、基礎(chǔ)設(shè)施破壞等。④模型輔助：有時會結(jié)合災(zāi)害評估模型，利用遙感輸入?yún)?shù)進(jìn)行更精細(xì)的損失量化和結(jié)構(gòu)評估。5.簡述遙感數(shù)據(jù)在氣象災(zāi)害預(yù)警應(yīng)用中可能遇到的主要干擾因素及其應(yīng)對思路。解析思路：主要干擾因素包括：①云雨覆蓋：光學(xué)遙感的主要障礙。應(yīng)對思路：采用多時相數(shù)據(jù)融合、利用微波遙感（雷達(dá)）作為補(bǔ)充、結(jié)合氣象預(yù)報(bào)預(yù)測云雨動態(tài)。②大氣干擾：大氣水汽、氣溶膠等會衰減和散射信號。應(yīng)對思路：進(jìn)行大氣校正、選擇穿透性強(qiáng)的波段或傳感器（如微波）。③傳感器噪聲與幾何畸變：影響數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度。應(yīng)對思路：使用質(zhì)量較高的數(shù)據(jù)、進(jìn)行輻射定標(biāo)和幾何校正。④數(shù)據(jù)缺乏時效性：災(zāi)害預(yù)警需要快速獲取數(shù)據(jù)。應(yīng)對思路：利用高時間分辨率衛(wèi)星、無人機(jī)或地面?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行快速響應(yīng)。⑤地表復(fù)雜性與同譜異物問題：相似地物可能呈現(xiàn)不同光譜特征，不同地物可能呈現(xiàn)相似光譜特征。應(yīng)對思路：多源數(shù)據(jù)融合、利用紋理、形狀等信息輔助解譯、結(jié)合地面調(diào)查驗(yàn)證。三、論述題（每題15分，共30分）1.論述遙感技術(shù)在整個氣象災(zāi)害預(yù)警業(yè)務(wù)流程（從監(jiān)測到預(yù)警發(fā)布）中的作用和地位。解析思路：遙感技術(shù)在整個氣象災(zāi)害預(yù)警業(yè)務(wù)流程中扮演著基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性的角色。①災(zāi)害監(jiān)測與初判：遙感技術(shù)能夠提供大范圍、宏觀的災(zāi)情監(jiān)測，快速發(fā)現(xiàn)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域、初步判斷災(zāi)害類型和影響范圍，是預(yù)警的第一步。②動態(tài)跟蹤與態(tài)勢分析：利用高時間分辨率遙感數(shù)據(jù)，可以連續(xù)監(jiān)測災(zāi)害的發(fā)展變化（如火點(diǎn)蔓延、洪水?dāng)U展、臺風(fēng)路徑移動），分析災(zāi)害態(tài)勢演變趨勢，為預(yù)警提供關(guān)鍵信息。③影響評估與預(yù)警發(fā)布支持：遙感數(shù)據(jù)可以評估災(zāi)害造成的直接損失（如淹沒范圍、植被損毀程度、道路中斷等），為預(yù)警級別確定和發(fā)布提供重要依據(jù)和可視化支持。④災(zāi)后評估與應(yīng)急響應(yīng)：在災(zāi)害過后，遙感技術(shù)可用于快速評估災(zāi)情范圍和程度，指導(dǎo)應(yīng)急資源的調(diào)度和災(zāi)后重建規(guī)劃。地位上，遙感技術(shù)彌補(bǔ)了地面觀測點(diǎn)密度不足、覆蓋范圍有限的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)狀到面狀、從局部到全局的觀測能力提升，是現(xiàn)代氣象災(zāi)害預(yù)警體系中不可或缺的重要組成部分，顯著提高了預(yù)警的時效性、準(zhǔn)確性和覆蓋范圍。2.結(jié)合具體氣象災(zāi)害類型（如干旱、洪澇或臺風(fēng)），論述遙感數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警的意義和方法。解析思路：遙感數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)（如地面氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等）相結(jié)合進(jìn)行氣象災(zāi)害預(yù)警具有重要意義，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、信息融合、提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和全面性。以臺風(fēng)為例，其意義和方法體現(xiàn)在：意義：①信息互補(bǔ)：遙感提供宏觀、動態(tài)的臺風(fēng)形態(tài)、云系、風(fēng)場、海溫等信息，而地面氣象站提供局地風(fēng)壓、溫濕度等精細(xì)數(shù)據(jù)，兩者結(jié)合能更全面地認(rèn)識臺風(fēng)。②提高精度：融合多源數(shù)據(jù)可以互相校正、補(bǔ)充不足，提高預(yù)警要素（如中心位置、強(qiáng)度、降雨量）的估計(jì)精度。③增強(qiáng)時效性：結(jié)合地面快速觀測與衛(wèi)星遙感，可以實(shí)現(xiàn)更短周期的更新和更及時的預(yù)警。方法：①多源數(shù)據(jù)融合：將衛(wèi)星遙感獲取的風(fēng)場、云圖信息與地面氣象站的風(fēng)壓、雨量數(shù)據(jù)，結(jié)合海洋浮標(biāo)或船舶報(bào)告的海面風(fēng)溫信息進(jìn)行融合分析。②模型集成：利用遙感數(shù)據(jù)（如風(fēng)場、海溫）作為輸入驅(qū)動數(shù)值模式進(jìn)行臺風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)報(bào)；利用遙感反演的降雨量與水文模型結(jié)合，預(yù)報(bào)洪水演進(jìn)。③時空尺度匹配：利用遙感進(jìn)行大范圍監(jiān)測，識別重點(diǎn)區(qū)域；利用地面觀測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)測和驗(yàn)證。④地理信息數(shù)據(jù)疊加：將遙感監(jiān)測的災(zāi)害影響范圍（如淹沒區(qū)、風(fēng)害評估區(qū)）與數(shù)字高程模型（DEM）、土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)、人口分布數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)等疊加，進(jìn)行精細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警分區(qū)。通過這種融合，使臺風(fēng)預(yù)警更加科學(xué)、精準(zhǔn)、有效。四、計(jì)算題（10分）假設(shè)某區(qū)域NDVI影像處理結(jié)果顯示，NDVI值在[0,0.2]區(qū)間代表嚴(yán)重干旱，[0.2,0.5]區(qū)間代表中度干旱，[0.5,1.0]區(qū)間代表無干旱?，F(xiàn)對某研究區(qū)域進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，得到以下數(shù)據(jù)：嚴(yán)重干旱面積5000平方公里，中度干旱面積15000平方公里，無干旱面積30000平方公里。請計(jì)算該研究區(qū)域的總體干旱程度（可用加權(quán)平均NDVI值或面積比例等方式說明）。解析思路：計(jì)算總體干旱程度可以采用加權(quán)平均NDVI值的方法，將不同干旱等級的NDVI值與其對應(yīng)面積相乘后求和，再除以總面積。根據(jù)題目描述，可以設(shè)定嚴(yán)重干旱區(qū)NDVI值為0.1（取區(qū)間的中間值），中度干旱區(qū)為0.35，無干旱區(qū)為0.75。計(jì)算如下：加權(quán)平均NDVI=[(0.1*5000)+(0.35*15000)+(0.75*30000)]/(5000+15000+30000)=[500+5250+22500]/50000=28250/50000=0.565。結(jié)果為0.565，屬于中度干旱范圍?；蛘?，也可以用面積比例說明：無干旱面積占比=30000/50000=60%；中度干旱面積占比=15000/50000=30%；嚴(yán)重干旱面積占比=5000/50000=10%。總體來看，該區(qū)域以無干旱和中度干旱為主，處于中等干旱狀態(tài)。五、綜合應(yīng)用題（15分）假設(shè)你是一名地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，所在地區(qū)近期持續(xù)降雨，存在發(fā)生城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)。請?jiān)O(shè)計(jì)一個利用遙感技術(shù)進(jìn)行內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測與預(yù)警的初步方案。方案應(yīng)包括：需要利用的遙感數(shù)據(jù)類型（種類、平臺）、數(shù)據(jù)處理與分析的關(guān)鍵步驟（例如，如何監(jiān)測地表積水、如何評估排水系統(tǒng)負(fù)荷等）、以及預(yù)警信息的基本內(nèi)容。解析思路：設(shè)計(jì)城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測與預(yù)警的遙感方案，需圍繞監(jiān)測積水、評估致澇因素展開。方案如下：需要利用的遙感數(shù)據(jù)類型：①高分辨率光學(xué)衛(wèi)星影像（如Sentinel-2,Landsa