2025年大學《地球信息科學與技術》專業(yè)題庫——地球信息技術與資源環(huán)境管理應用案例考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述遙感技術在土地資源調查中的主要應用領域及其優(yōu)勢。二、GIS空間分析技術在環(huán)境保護中有哪些具體應用？請列舉至少三種，并簡述其作用。三、某地區(qū)近年來河流水質下降明顯，請設計一個利用地球信息技術進行水質污染源追溯與分析的技術路線。四、結合具體案例，說明地理信息系統(tǒng)（GIS）在森林資源管理與生態(tài)保護中的作用。五、簡述全球定位系統(tǒng)（GPS）在環(huán)境災害應急響應與評估中的應用流程。六、大數(shù)據(jù)和人工智能技術在環(huán)境監(jiān)測與預測方面展現(xiàn)出哪些潛力？請舉例說明。七、分析利用遙感影像監(jiān)測城市擴展對周邊生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響，并提出相應的管理建議。八、闡述地球信息技術在礦產(chǎn)資源勘探中如何提高勘探效率和準確性的基本原理。九、設計一個基于GIS和遙感的耕地保護動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)方案，說明其關鍵組成部分和功能。十、請以“氣候變化對區(qū)域水資源影響”為例，說明如何綜合運用多種地球信息技術進行影響評估與適應性規(guī)劃。試卷答案一、遙感技術在土地資源調查中的主要應用領域包括：土地利用/覆蓋分類、耕地資源調查與監(jiān)測、土地質量評價、土地動態(tài)變化監(jiān)測、城鄉(xiāng)規(guī)劃輔助決策等。其優(yōu)勢在于能夠快速、高效、宏觀地獲取大范圍地物信息，非接觸式觀測避免了對地表環(huán)境的破壞，數(shù)據(jù)更新周期短，有助于動態(tài)監(jiān)測土地變化，且成本相對較低。二、GIS空間分析技術在環(huán)境保護中的具體應用包括：1.污染源識別與追蹤：通過疊置分析，將污染監(jiān)測點、潛在污染源分布圖、風向、水文流向圖等疊加，識別污染熱點區(qū)域和可能的污染源。2.生態(tài)環(huán)境敏感性評價：結合地形、氣候、水文、土壤、植被等因子，進行加權疊置分析，評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境的敏感程度，為生態(tài)保護規(guī)劃提供依據(jù)。3.生態(tài)保護紅線劃定：基于生態(tài)重要性、生態(tài)脆弱性、生態(tài)敏感性等評價結果，結合現(xiàn)有保護地，利用GIS空間分析技術劃定生態(tài)保護紅線范圍。4.生物多樣性熱點區(qū)域識別：疊加物種分布數(shù)據(jù)、棲息地類型數(shù)據(jù)、人類活動強度數(shù)據(jù)等，識別生物多樣性保護的關鍵區(qū)域。三、利用地球信息技術進行水質污染源追溯與分析的技術路線如下：1.數(shù)據(jù)采集：收集研究區(qū)域的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)（污染物濃度、空間分布），河流水系數(shù)據(jù)（河道網(wǎng)絡、流向），以及潛在的污染源數(shù)據(jù)（工業(yè)點源排放口位置與排放數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)面源污染分布、生活污水排放口等）。2.GIS數(shù)據(jù)處理：建立研究區(qū)域GIS數(shù)據(jù)庫，包括水系數(shù)字化、污染源定位、水質監(jiān)測站點布設等。利用GIS進行河道網(wǎng)絡分析，確定水流方向和流速。3.模型構建與分析：采用如“水質模型”（如QUAL2K,SWMM）或基于GIS的“示蹤劑模型”等方法。輸入水質數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)（流量）、污染源信息及河道參數(shù)。4.污染負荷計算：計算各污染源對下游水體的污染貢獻量。5.源解析：通過模型模擬和對比分析，識別導致監(jiān)測斷面水質下降的主要污染源及其貢獻比例。6.結果可視化與報告：利用GIS繪制污染負荷來源分布圖、污染影響范圍圖等，撰寫污染源追溯分析報告。四、地理信息系統(tǒng)（GIS）在森林資源管理與生態(tài)保護中的作用體現(xiàn)在：1.森林資源清查與制圖：利用GIS管理森林地塊信息、樹種分布、林齡結構、蓄積量等數(shù)據(jù)，繪制森林資源分布圖、林相圖等，為資源評估提供基礎。2.森林動態(tài)監(jiān)測：通過對比不同時相的遙感影像與GIS數(shù)據(jù)，監(jiān)測森林覆蓋率變化、林地征占用情況、森林病蟲害分布與蔓延范圍、森林火災風險區(qū)劃等。3.生態(tài)功能區(qū)劃與保護：結合生態(tài)學原理，利用GIS疊置分析，識別重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)，為制定森林保護規(guī)劃、劃定生態(tài)保護紅線提供科學依據(jù)。4.森林防火規(guī)劃與管理：基于GIS分析地形、植被、氣象、道路等數(shù)據(jù)，進行森林火災風險評價，規(guī)劃防火隔離帶，優(yōu)化瞭望塔和消防隊員布設。5.輔助決策支持：為林業(yè)政策制定、采伐限額管理、林地流轉規(guī)劃等提供空間信息和決策支持。五、全球定位系統(tǒng)（GPS）在環(huán)境災害應急響應與評估中的應用流程：1.災害現(xiàn)場定位：利用GPS接收機快速、精確地確定災害發(fā)生點（如地震震中、滑坡體滑動起點、洪水淹沒中心）的地理坐標。2.應急隊伍與物資定位與調度：為救援隊伍、監(jiān)測人員配備GPS終端，實時掌握其位置，便于指揮調度；利用GPS規(guī)劃最優(yōu)救援路線，指導物資運輸。3.災害體移動監(jiān)測：對于滑坡、泥石流等地質災害，在災害體上布設GPS監(jiān)測點，實時監(jiān)測其位移速度和方向，預警災害進一步發(fā)生。4.災后評估：利用GPS對災損區(qū)域進行快速勘測，獲取關鍵點的精確位置信息，為災情評估、保險理賠、重建規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。5.建立災害數(shù)據(jù)庫：將GPS采集的各類災害相關數(shù)據(jù)（點、線、面）錄入GIS系統(tǒng)，進行空間分析和管理，積累災害信息。六、大數(shù)據(jù)和人工智能技術在環(huán)境監(jiān)測與預測方面展現(xiàn)出以下潛力：1.環(huán)境質量智能預測：利用大數(shù)據(jù)技術收集整合氣象、水文、污染源排放、交通流量、社交媒體輿情等多源數(shù)據(jù)，結合機器學習模型（如LSTM、GRU），預測未來空氣質量（如PM2.5濃度）、水質變化等。2.污染源智能識別：通過分析海量監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)（如水站、氣站）、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、交通卡口數(shù)據(jù)等，利用人工智能算法（如異常檢測、模式識別），智能識別突發(fā)性污染事件或異常污染排放源。3.環(huán)境風險智能預警：整合歷史環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等，構建基于AI的風險預警模型，對潛在的環(huán)境風險（如重污染天氣、赤潮、土壤污染擴散）進行提前預警。4.環(huán)境管理決策支持：基于大數(shù)據(jù)分析環(huán)境問題的時空演變規(guī)律，利用AI技術模擬不同管理措施的效果，為環(huán)境管理決策提供更精準、智能的支撐。七、利用遙感影像監(jiān)測城市擴展對周邊生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響，并提出管理建議：影響分析：1.植被覆蓋減少：城市擴展通常伴隨著建成區(qū)的增加，導致城市周邊林地、草地、濕地等植被被占用，植被覆蓋度下降。2.水土流失加?。航ㄔO活動破壞地表植被和土壤結構，降雨時易引發(fā)水土流失，影響區(qū)域水系和土壤肥力。3.生物多樣性下降：城市化導致棲息地破碎化和喪失，擠壓野生動物生存空間，生物多樣性受到威脅。4.熱島效應增強：建筑材料、機動車尾氣、人類活動等導致城市區(qū)域溫度高于周邊鄉(xiāng)村地區(qū)。5.空氣與水體污染加?。撼鞘腥丝诤凸I(yè)活動集中，排放的污染物增加，可能加劇周邊地區(qū)的空氣和水體污染。6.噪聲污染擴散：城市交通和施工活動產(chǎn)生的噪聲向周邊區(qū)域擴散。管理建議：1.嚴格控制城市邊界：合理規(guī)劃城市空間布局，劃定城市增長邊界，保護邊界外的生態(tài)敏感區(qū)。2.建設城市生態(tài)廊道：在城市與自然區(qū)域之間，利用綠地、河流、林帶等構建生態(tài)廊道，維持生態(tài)連接性。3.增加城市綠地率：提高城市內部公園綠地、屋頂綠化、垂直綠化等比例，緩解熱島效應，凈化空氣。4.推廣綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展理念：在城市建設和擴張中，采用環(huán)保材料和技術，減少對生態(tài)環(huán)境的擾動。5.加強環(huán)境監(jiān)測與執(zhí)法：持續(xù)監(jiān)測城市擴展區(qū)域的生態(tài)環(huán)境變化，對破壞行為進行有效監(jiān)管。6.公眾參與和環(huán)境教育：提高公眾對城市擴張與生態(tài)環(huán)境關系的認識，鼓勵公眾參與環(huán)境保護。八、地球信息技術在礦產(chǎn)資源勘探中提高勘探效率和準確性的基本原理：1.遙感技術（RS）：*信息快速獲取：衛(wèi)星遙感可快速獲取大范圍地表地質構造、地球物理場、地球化學異常等信息，大大縮短前期勘探布設工作量。*異常信息識別：通過分析遙感數(shù)據(jù)（如光譜、雷達），識別與礦產(chǎn)發(fā)育相關的遙感異常，如特定蝕變礦物（含礦線索）、地質構造（控礦構造）、地貌特征（礦床露頭）等，為地面詳查提供靶區(qū)。*礦產(chǎn)資源調查地圖編制：利用遙感影像解譯和GIS技術，編制礦產(chǎn)資源潛力評價圖、成礦預測圖等，指導勘探工作。2.地理信息系統(tǒng)（GIS）：*多源數(shù)據(jù)集成與管理：GIS能夠集成地質圖、遙感影像、地球物理測線、地球化學樣品分析、鉆孔資料、鉆孔數(shù)據(jù)等多種異構地質數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫。*空間分析與建模：利用GIS的空間分析功能（如疊置分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡分析、地形分析、統(tǒng)計分析），研究礦床與地質背景（構造、巖漿活動、變質作用等）的空間關系，進行成礦規(guī)律分析。*成礦預測建模：結合GIS與地質統(tǒng)計學方法，建立礦產(chǎn)資源預測模型（如邏輯回歸、地質統(tǒng)計插值），圈定礦產(chǎn)資源潛力較高的區(qū)域（成礦遠景區(qū)），提高勘探成功率。*勘探路線優(yōu)化：基于GIS分析區(qū)域地質背景和已知礦床分布，規(guī)劃最優(yōu)的地面地球物理、地球化學勘探路線。3.全球定位系統(tǒng)（GPS）：為野外地質填圖、勘探點定位、樣品采集點定位提供精確的坐標數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的空間準確性，提高野外工作效率。九、設計一個基于GIS和遙感的耕地保護動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)方案，說明其關鍵組成部分和功能：系統(tǒng)方案：該系統(tǒng)是一個集數(shù)據(jù)獲取、處理、分析、存儲、可視化和預警于一體的綜合性動態(tài)監(jiān)測平臺。關鍵組成部分與功能：1.數(shù)據(jù)獲取與更新模塊：*遙感數(shù)據(jù)獲?。憾ㄆ讷@取多源、多時相的遙感影像數(shù)據(jù)（如Landsat、Sentinel、高分系列等），包括光學影像和雷達影像。*地面數(shù)據(jù)采集：通過野外調查、移動GIS、無人機攝影測量等方式，獲取實時、準確的地面樣本數(shù)據(jù)（如耕地地塊邊界、土地利用現(xiàn)狀、耕地質量等級、違法占用情況等）。*現(xiàn)有數(shù)據(jù)入庫：整合歷史土地利用數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)據(jù)等基礎地理信息數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)庫管理模塊：*遙感數(shù)據(jù)處理：對遙感影像進行輻射校正、幾何校正、大氣校正、圖像融合、圖像分類等預處理。*GIS數(shù)據(jù)建庫：將各類空間數(shù)據(jù)（遙感影像、地面樣本、基礎地理數(shù)據(jù)）和屬性數(shù)據(jù)（如地塊編號、所有權屬、質量等級、變更日期等）統(tǒng)一格式，建立并維護GIS數(shù)據(jù)庫。*坐標系統(tǒng)與投影：統(tǒng)一數(shù)據(jù)的空間參考系。3.空間分析與建模模塊：*耕地識別與提取：利用GIS和遙感圖像處理技術，自動或半自動提取耕地地塊，并與土地利用分類數(shù)據(jù)進行比對，識別耕地現(xiàn)狀。*變化檢測：對比不同時相的遙感影像或土地利用數(shù)據(jù)，自動或半自動監(jiān)測耕地面積變化、位置變化、性質變化（如耕地轉為非耕地、優(yōu)質耕地轉為劣質耕地）。*驅動力分析：結合GIS空間分析（如疊置分析、緩沖區(qū)分析）和統(tǒng)計方法，分析耕地變化與周邊城鎮(zhèn)擴張、道路建設、人口增長、農(nóng)業(yè)結構調整等因素的關系。*耕地質量評價：結合遙感指數(shù)（如NDVI、NDWI）和GIS屬性數(shù)據(jù)（如土壤、坡度、灌溉條件），評價耕地質量變化。*預警模型：基于歷史變化數(shù)據(jù)和驅動力分析，建立耕地變化預警模型，預測未來潛在的風險區(qū)域和變化趨勢。4.可視化與信息服務模塊：*動態(tài)監(jiān)測結果顯示：在GIS平臺或WebGIS平臺上，以地圖形式直觀展示耕地分布、變化區(qū)域、變化類型、變化速率等信息。*專題地圖制作：生成耕地保護紅線圖、耕地變化監(jiān)測圖、耕地質量評價圖等專題地圖。*報表生成：自動生成耕地保護監(jiān)測年度報告、變化情況通報等。*查詢與統(tǒng)計：提供靈活的空間和屬性數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計功能。*移動應用（可選）：開發(fā)移動端應用，方便管理人員野外核查和數(shù)據(jù)上報。5.決策支持模塊：*保護策略建議：基于監(jiān)測結果和預警信息，為耕地保護區(qū)的劃定、用途管制、生態(tài)補償?shù)忍峁Q策支持。*執(zhí)法監(jiān)督：及時發(fā)現(xiàn)并反饋違法占用耕地行為，輔助執(zhí)法部門進行監(jiān)督。十、請以“氣候變化對區(qū)域水資源影響”為例，說明如何綜合運用多種地球信息技術進行影響評估與適應性規(guī)劃：評估與規(guī)劃流程：1.數(shù)據(jù)收集與準備：*氣象數(shù)據(jù)：收集研究區(qū)域的歷史和未來（基于氣候模型預測）降雨量、蒸發(fā)量、氣溫、溫度等氣象數(shù)據(jù)。利用GIS處理這些數(shù)據(jù)，生成時空分布圖。*水文數(shù)據(jù)：收集河流流量、湖泊/水庫水位、地下水水位、土壤濕度等歷史水文監(jiān)測數(shù)據(jù)。利用GIS建立流域水系數(shù)據(jù)庫。*遙感數(shù)據(jù)：獲取多時相的衛(wèi)星遙感影像（如Landsat,Sentinel），用于監(jiān)測土地利用/覆蓋變化（如城市化、植被覆蓋變化）、積雪覆蓋、冰川變化、蒸散發(fā)等。*地形與下墊面數(shù)據(jù)：收集數(shù)字高程模型（DEM）、土壤類型圖、植被類型圖、土地利用圖等。利用GIS進行地形分析（如坡度、坡向、流域劃分）。*社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)：收集人口分布、工農(nóng)業(yè)布局、用水量等數(shù)據(jù)。利用GIS進行空間分析。2.氣候變化影響評估：*降雨與蒸發(fā)變化分析：利用GIS和統(tǒng)計方法分析歷史降雨和蒸發(fā)量的時空變化趨勢，結合氣候模型預測數(shù)據(jù)，評估未來降雨格局（總量、強度、變率）和蒸發(fā)量的變化。*徑流模擬：利用GIS和分布式水文模型（如SWAT,HEC-HMS），輸入變化的氣象數(shù)據(jù)和下墊面數(shù)據(jù)，模擬未來不同情景下（如RCPs）區(qū)域的徑流過程（總量、峰值、洪旱頻率），評估水資源供需平衡的