2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——衛(wèi)星遙感技術(shù)在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪項(xiàng)不屬于城市擴(kuò)張的主要物理表現(xiàn)形式？A.建筑用地增加B.道路網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展C.綠地面積減少D.土地利用類型復(fù)雜化2.在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中，Landsat系列衛(wèi)星相比高分辨率商業(yè)衛(wèi)星，其主要優(yōu)勢(shì)在于？A.空間分辨率更高B.獲取成本更低廉C.傳感器類型更新穎D.時(shí)間分辨率更優(yōu)越3.用于監(jiān)測(cè)城市植被覆蓋變化的城市指數(shù)是？A.NDBIB.LUCIC.NDWID.MNDWI4.以下哪種遙感數(shù)據(jù)更適合在夜間或云雨覆蓋條件下監(jiān)測(cè)城市擴(kuò)張？A.光學(xué)衛(wèi)星影像B.無人機(jī)航拍影像C.合成孔徑雷達(dá)（SAR）影像D.中巴資源衛(wèi)星影像5.將兩期遙感影像進(jìn)行直接對(duì)比以識(shí)別變化區(qū)域的方法稱為？A.時(shí)相選擇法B.差分影像法C.多時(shí)相分類法D.直接比較法6.面向?qū)ο蠓诸愊啾认裨?jí)分類的主要優(yōu)勢(shì)之一是？A.處理速度更快B.能更好保留地物結(jié)構(gòu)信息C.對(duì)小地物識(shí)別效果更好D.所需訓(xùn)練樣本更少7.衡量城市建成區(qū)規(guī)模擴(kuò)張程度的常用指數(shù)是？A.城市蔓延指數(shù)（ULCI）B.建成區(qū)人口密度C.土地利用動(dòng)態(tài)變化率D.城市擴(kuò)展方向指數(shù)8.在城市擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)因素分析中，通常需要結(jié)合哪些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合研判？A.遙感影像數(shù)據(jù)B.社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)C.GPS定位數(shù)據(jù)D.城市規(guī)劃圖件9.利用多期遙感影像計(jì)算土地利用變化面積，最基本的方法是？A.變化檢測(cè)B.圖像分類C.疊加分析D.空間統(tǒng)計(jì)10.下列哪項(xiàng)技術(shù)不屬于遙感影像城市特征提取的最新發(fā)展方向？A.面向?qū)ο蠓诸怋.深度學(xué)習(xí)分類C.傳統(tǒng)像元光譜分析D.多源數(shù)據(jù)融合二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將正確答案填入橫線上）1.衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)城市擴(kuò)張主要利用不同地物在電磁波譜段的______差異。2.常用的光學(xué)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品如Landsat8/9，其影像通常包含______個(gè)波段。3.SAR影像具有______穿透能力，可用于監(jiān)測(cè)云雨覆蓋下的城市地表變化。4.變化檢測(cè)是識(shí)別和量算兩期遙感影像之間______過程的關(guān)鍵技術(shù)。5.城市指數(shù)NDVI主要用來表征______的空間分布和變化。6.城市擴(kuò)張的空間模式主要有______和緊湊型兩種主要類型。7.GIS在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中主要用于______、分析和可視化。8.無人機(jī)遙感憑借其______的特點(diǎn)，在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中發(fā)揮越來越重要的作用。9.評(píng)估城市擴(kuò)張對(duì)生態(tài)環(huán)境影響時(shí)，需要關(guān)注建成區(qū)擴(kuò)張與______的相互關(guān)系。10.遙感影像預(yù)處理主要包括輻射校正和______兩大類基本步驟。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請(qǐng)給出簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確的定義）1.城市擴(kuò)張2.遙感圖像輻射校正3.變化檢測(cè)4.城市蔓延（UrbanSprawl）5.面向?qū)ο蠓诸愃?、?jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)明扼要地回答下列問題）1.簡(jiǎn)述光學(xué)遙感影像在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中的主要優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述合成孔徑雷達(dá)（SAR）影像在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中相比光學(xué)影像的主要優(yōu)勢(shì)。3.簡(jiǎn)述利用遙感影像進(jìn)行城市擴(kuò)張變化檢測(cè)的基本流程。4.簡(jiǎn)述在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中，選擇遙感數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)考慮哪些主要因素。五、論述題（每題10分，共20分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，全面、深入地回答下列問題）1.論述遙感技術(shù)（結(jié)合GIS）在城市擴(kuò)張時(shí)空分析中的作用及其面臨的主要挑戰(zhàn)。2.試述利用遙感指數(shù)（至少兩種）對(duì)城市擴(kuò)張進(jìn)行定量分析與評(píng)價(jià)的方法，并說明其適用性與局限性。---試卷答案一、選擇題1.D2.B3.A4.C5.D6.B7.A8.B9.A10.C二、填空題1.波譜2.123.一定程度的4.土地利用/覆蓋變化5.植被6.疏散型（或蔓延型）7.數(shù)據(jù)處理8.高空間分辨率、靈活性強(qiáng)（或空載能力強(qiáng)、低飛行高度等）9.自然保護(hù)區(qū)/生態(tài)敏感區(qū)10.幾何校正三、名詞解釋1.城市擴(kuò)張：指城市建成區(qū)在空間范圍上擴(kuò)展的過程，表現(xiàn)為城市用地的增加和城市邊界向外推移。2.遙感圖像輻射校正：指消除或減弱遙感影像在成像過程中受到的大氣、光照等環(huán)境影響，將傳感器記錄的原始亮度值轉(zhuǎn)換為地物實(shí)際反射率或輻射亮度的過程。3.變化檢測(cè)：指利用兩期或多期遙感影像，通過比較和分析，識(shí)別和量算地物覆蓋類型、范圍、數(shù)量等在時(shí)間和空間上發(fā)生變化的探測(cè)技術(shù)。4.城市蔓延（UrbanSprawl）：指城市低密度、無序地向周邊農(nóng)村地區(qū)擴(kuò)展的模式，通常伴隨著建成區(qū)面積的大幅增加和土地混合度的降低。5.面向?qū)ο蠓诸悾褐笇⑦b感影像數(shù)據(jù)以對(duì)象為單位進(jìn)行處理和分類的方法，每個(gè)對(duì)象包含一定范圍的像素，并具有統(tǒng)一的地物屬性和空間結(jié)構(gòu)信息。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述光學(xué)遙感影像在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中的主要優(yōu)勢(shì)。*高空間分辨率：現(xiàn)代光學(xué)衛(wèi)星（如Landsat,Sentinel,高分系列）可提供較高空間分辨率影像，能清晰分辨城市建筑、道路等細(xì)部特征。*多光譜信息豐富：擁有多波段數(shù)據(jù)，可利用不同地物在可見光、近紅外等波段的特性進(jìn)行地物分類和變化檢測(cè)。*數(shù)據(jù)獲取相對(duì)容易和成本較低：納米衛(wèi)星和商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展使得光學(xué)數(shù)據(jù)獲取更為便捷，成本也相對(duì)可控。*成熟的技術(shù)體系：光學(xué)遙感在城市監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面已有較長(zhǎng)的歷史，技術(shù)方法成熟。2.簡(jiǎn)述合成孔徑雷達(dá)（SAR）影像在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中相比光學(xué)影像的主要優(yōu)勢(shì)。*全天候、全天時(shí)工作：不受光照和云雨天氣影響，可在任何時(shí)間獲取影像，保障數(shù)據(jù)獲取的連續(xù)性和穩(wěn)定性。*穿透能力：對(duì)樹冠、積雪等有一定穿透能力，可獲取地表真實(shí)信息，尤其適用于監(jiān)測(cè)林地、草地下的城市擴(kuò)張或變化。*后向散射特性差異顯著：不同地物（如建筑、道路、植被、水體）的雷達(dá)后向散射強(qiáng)度差異明顯，有利于區(qū)分地物類型和監(jiān)測(cè)變化。*提供附加信息：可利用干涉SAR（InSAR）技術(shù)獲取地表形變信息，可用于監(jiān)測(cè)城市沉降等。3.簡(jiǎn)述利用遙感影像進(jìn)行城市擴(kuò)張變化檢測(cè)的基本流程。*數(shù)據(jù)獲?。韩@取覆蓋研究區(qū)且時(shí)間上具有可比性的兩期或多期遙感影像數(shù)據(jù)。*數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)影像進(jìn)行輻射校正、幾何校正、大氣校正、圖像融合等預(yù)處理，確保影像質(zhì)量一致和幾何位置準(zhǔn)確。*特征提?。豪玫匚锕庾V、紋理、形狀等特征，采用像元級(jí)或面向?qū)ο蠓椒▽?duì)城市相關(guān)地物（如建筑、道路、綠地）進(jìn)行分類提取。*變化檢測(cè)：將兩期分類結(jié)果進(jìn)行疊置比較，識(shí)別和提取變化區(qū)域（新增建筑、道路等）。*結(jié)果分析與評(píng)價(jià)：計(jì)算變化面積、變化類型、變化強(qiáng)度等指標(biāo)，分析城市擴(kuò)張的空間格局、時(shí)空演變特征，并結(jié)合其他數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)擴(kuò)張過程。4.簡(jiǎn)述在城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)中，選擇遙感數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)考慮哪些主要因素。*研究區(qū)域范圍與尺度：不同區(qū)域和尺度需要不同空間分辨率的數(shù)據(jù)。*監(jiān)測(cè)時(shí)間跨度與頻率：研究需要的時(shí)間分辨率決定了需要選擇的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。*地物類型與特征：需要選擇對(duì)目標(biāo)地物（如建筑、植被）有良好區(qū)分能力的傳感器和波段。*數(shù)據(jù)獲取成本與時(shí)效性：需要考慮數(shù)據(jù)的預(yù)算和獲取時(shí)間的緊迫性。*數(shù)據(jù)質(zhì)量與可獲取性：數(shù)據(jù)的輻射分辨率、幾何精度、云覆蓋情況等。*傳感器類型（光學(xué)/雷達(dá)等）：根據(jù)是否需要全天候、穿透能力等選擇。*應(yīng)用目的：是用于監(jiān)測(cè)、分類、變化檢測(cè)還是形變分析等。五、論述題1.論述遙感技術(shù)（結(jié)合GIS）在城市擴(kuò)張時(shí)空分析中的作用及其面臨的主要挑戰(zhàn)。*作用：*大范圍、宏觀監(jiān)測(cè)：遙感衛(wèi)星可快速獲取大范圍區(qū)域的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)城市或區(qū)域擴(kuò)張狀況的宏觀把握。*高時(shí)間分辨率：通過多期遙感影像的對(duì)比，可以分析城市擴(kuò)張的動(dòng)態(tài)過程、速度和趨勢(shì)。*定量分析：利用遙感指數(shù)（如LUCI,ULCI）或變化檢測(cè)技術(shù)，可以定量計(jì)算擴(kuò)張面積、密度、強(qiáng)度等指標(biāo)。*空間信息提?。嚎梢蕴崛〕鞘杏玫剡吔?、建筑物分布、道路網(wǎng)絡(luò)等空間信息，為城市規(guī)劃和管理提供數(shù)據(jù)支持。*時(shí)空一體化分析：結(jié)合GIS強(qiáng)大的空間分析功能（如疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析），可以深入分析城市擴(kuò)張的空間格局、模式及其與周邊環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的關(guān)系。*可視化表達(dá)：GIS可以將復(fù)雜的監(jiān)測(cè)結(jié)果以地圖、圖表等形式直觀展示，便于理解和決策。*挑戰(zhàn)：*數(shù)據(jù)精度問題：遙感影像存在一定的幾何和輻射誤差，分類精度可能受地物混淆、陰影、云影等因素影響。*動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的時(shí)序性：獲取足夠數(shù)量、質(zhì)量且時(shí)間間隔合適的多期影像可能存在困難，影響動(dòng)態(tài)分析效果。*高分辨率數(shù)據(jù)成本與處理復(fù)雜度：高分辨率影像數(shù)據(jù)量大，處理和分析復(fù)雜度高，對(duì)計(jì)算資源要求高。*城市內(nèi)部細(xì)節(jié)監(jiān)測(cè)困難：對(duì)于城市內(nèi)部非常精細(xì)的變化（如小規(guī)模違章建筑、具體地塊用途變化）可能難以精確監(jiān)測(cè)。*社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)結(jié)合的難度：遙感數(shù)據(jù)難以直接獲取社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性信息，需要與其他數(shù)據(jù)源結(jié)合，數(shù)據(jù)融合難度較大。*復(fù)雜城市環(huán)境的解譯：城市環(huán)境中地物類型多樣、邊界模糊、陰影干擾嚴(yán)重，增加了影像解譯和分類的難度。2.試述利用遙感指數(shù)（至少兩種）對(duì)城市擴(kuò)張進(jìn)行定量分析與評(píng)價(jià)的方法，并說明其適用性與局限性。*方法：*獲取數(shù)據(jù)：獲取研究區(qū)多期光學(xué)遙感影像（如Landsat,Sentinel）。*預(yù)處理：對(duì)影像進(jìn)行輻射校正、大氣校正、幾何校正等。*計(jì)算指數(shù)：選擇合適的遙感指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。例如：*歸一化植被指數(shù)（NDVI）：NDVI=(NIR-RED)/(NIR+RED)。其中NIR為近紅外波段，RED為紅光波段。植被覆蓋度高則NDVI值高，城市建成區(qū)（建筑、道路）NDVI值低。*城市指數(shù)（LUCI）：LUCI=((NIR-SWIR)/(NIR+SWIR))*((NIR-RED)/(NIR+RED))。該指數(shù)旨在突出城市地物（建筑、部分裸地）的特征，建成區(qū)LUCI值較高，林地、草地LUCI值較低。*指數(shù)時(shí)空分析：計(jì)算不同年份、不同區(qū)域的NDVI或LUCI值，繪制時(shí)空分布圖或變化圖。通過比較指數(shù)值的變化，可以評(píng)價(jià)城市擴(kuò)張對(duì)植被覆蓋的影響（NDVI降低）或城市建成區(qū)擴(kuò)展的程度（LUCI升高）。*結(jié)合GIS分析：將計(jì)算得到的指數(shù)圖與土地利用圖、行政區(qū)劃圖等進(jìn)行疊加分析，評(píng)估城市擴(kuò)張的空間分布特征和強(qiáng)度。例如，計(jì)算建成區(qū)面積隨時(shí)間的變化率，或分析LUCI高值區(qū)與城市擴(kuò)張的對(duì)應(yīng)關(guān)系。*適用性：*宏觀評(píng)價(jià)：遙感指數(shù)可以快速、大范圍地評(píng)價(jià)城市擴(kuò)張的整體趨勢(shì)和程度。*趨勢(shì)分析：通過計(jì)算多期指數(shù)值的變化，可以分析城市擴(kuò)張的動(dòng)態(tài)過程。*相對(duì)比較：不同指數(shù)可以從不同角度反映城市擴(kuò)張的特征，便于進(jìn)行區(qū)域間或不同時(shí)期的比較。*標(biāo)準(zhǔn)化：指數(shù)計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化，便于不同研究間的結(jié)果可比。*局限性：*綜合性問題：?jiǎn)我贿b感指數(shù)通常反映地物在特定波段的綜合特征，可能無法完全區(qū)分所有地物類型，存在地物混淆問題。例如，NDVI可能無法區(qū)分建成區(qū)中的水泥地