2025年大學《地球信息科學與技術(shù)》專業(yè)題庫——遙感技術(shù)在城市土地利用規(guī)劃中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述遙感圖像輻射校正和大氣校正的主要目的和區(qū)別。2.列舉三種常用的遙感圖像分類方法，并簡述其基本原理。3.遙感技術(shù)在監(jiān)測城市綠地覆蓋變化方面有哪些優(yōu)勢？4.什么是城市熱島效應？簡述利用多光譜或高光譜遙感數(shù)據(jù)反演城市地表溫度及其在分析城市熱島效應中的應用。5.簡述利用遙感技術(shù)進行城市土地利用變化檢測的基本流程。6.在城市土地利用規(guī)劃中，遙感影像信息與其他數(shù)據(jù)（如社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)）結(jié)合分析有何重要意義？二、論述題（每題10分，共40分）1.論述高分辨率遙感影像（如光學、雷達）在城市細部土地利用信息提?。ㄈ缃ㄖ?、道路、停車場）中的應用潛力與面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合具體應用場景，論述遙感技術(shù)在支持城市土地擴張控制與規(guī)劃中的應用方式和作用。3.遙感技術(shù)如何用于評估城市土地利用變化對生態(tài)環(huán)境（如生物多樣性、水質(zhì)、空氣quality）的影響？請闡述主要的技術(shù)路徑。4.試述將遙感技術(shù)與其他地球空間信息技術(shù)（如GIS、GPS、InSAR、地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)）相結(jié)合，在提升城市土地利用規(guī)劃決策支持能力方面的優(yōu)勢。三、方案設(shè)計題（20分）假設(shè)你所在的城市面臨老城區(qū)改造與新區(qū)發(fā)展帶來的土地利用沖突問題，管理部門希望利用遙感技術(shù)獲取相關(guān)信息，為制定科學合理的土地利用規(guī)劃提供決策支持。請設(shè)計一個基于遙感技術(shù)的城市土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與規(guī)劃適宜性初步評估的研究方案。方案應包括研究目標、主要技術(shù)路線（涉及遙感數(shù)據(jù)選擇、處理方法、信息提取、分析評價等）、預期成果等內(nèi)容。試卷答案一、簡答題1.答案：輻射校正目的是消除傳感器本身成像特性及大氣散射和吸收引起的影響，使圖像記錄的輻射亮度或反射率逼近地物真實的物理量；大氣校正目的是消除大氣分子、氣溶膠等對地物反射輻射的衰減和散射影響，恢復地物表面的真實反射率。區(qū)別在于輻射校正處理的是傳感器記錄值與地物真實輻射值之間的偏差，而大氣校正處理的是大氣影響。解析思路：考察對遙感圖像處理基礎(chǔ)概念的理解。需要區(qū)分傳感器記錄的是經(jīng)過大氣和傳感器系統(tǒng)影響的值，輻射校正先去除傳感器系統(tǒng)影響，大氣校正再去除大氣影響，最終得到地物真實反射/輻射信息?；卮鹦椟c明各自目的和核心處理對象。2.答案：常用方法包括：監(jiān)督分類（基于已知樣本訓練分類器）、非監(jiān)督分類（基于數(shù)據(jù)自身統(tǒng)計特征自動聚類分類）、面向?qū)ο蠓诸悾ɑ谙袼丶系膱D像對象進行分類）?；驹恚罕O(jiān)督分類通過學習樣本類別與特征值的關(guān)聯(lián)性建立分類模型；非監(jiān)督分類通過將數(shù)據(jù)空間聚類，使類內(nèi)相似性最大化、類間相似性最小化；面向?qū)ο蠓诸愅ㄟ^識別圖像中的結(jié)構(gòu)單元（對象），結(jié)合其形狀、紋理、光譜、位置等特征進行分類。解析思路：考察對不同分類方法的認識。需要列舉至少三種，并簡要說明每種方法的核心思想或工作原理。區(qū)分是基于樣本學習還是數(shù)據(jù)自身聚類，以及是否考慮像素鄰域或結(jié)構(gòu)信息。3.答案：優(yōu)勢在于：能夠快速、大范圍、周期性地獲取城市綠地信息，動態(tài)監(jiān)測其變化；可獲取高分辨率影像，識別綠地類型、邊界；數(shù)據(jù)客觀、標準化，便于定量化分析和比較；可與其他城市參數(shù)（如人口密度、房價）結(jié)合分析。解析思路：考察遙感在城市綠地監(jiān)測中的具體優(yōu)勢。從數(shù)據(jù)獲取效率（快、廣、周期）、空間細節(jié)、客觀性、標準化和可分析性等多個維度作答。4.答案：城市熱島效應指城市區(qū)域比周邊鄉(xiāng)村地區(qū)溫度更高的現(xiàn)象。利用多光譜或高光譜遙感數(shù)據(jù)反演城市地表溫度方法：通常基于熱輻射定律，通過遙感器接收的地表發(fā)射輻射計算地表溫度（如使用反演公式或黑體輻射模型）。應用：獲取城市空間溫度分布圖，識別熱島區(qū)域和強度，分析熱島的形成機制，為城市降溫規(guī)劃（如增加綠地、水體、使用冷色材料）提供依據(jù)。解析思路：考察對城市熱島效應及其遙感反演方法的理解。需先定義熱島效應，然后說明基于遙感數(shù)據(jù)（多/高光譜）的溫度反演原理（基本物理基礎(chǔ)），最后闡述其在城市降溫規(guī)劃中的應用。5.答案：基本流程包括：獲取多時相遙感影像數(shù)據(jù)；對影像進行預處理（輻射校正、大氣校正、幾何校正）；設(shè)計或選擇變化檢測方法（如時序分析、多時相比較分類、變化信息提取算法）；實施變化檢測，提取變化區(qū)域和變化類型信息；對變化結(jié)果進行精度評價；結(jié)合其他數(shù)據(jù)（如規(guī)劃圖、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)）對變化進行分析和解釋，形成變化檢測報告。解析思路：考察對變化檢測工作流程的掌握。需要按邏輯順序列出主要步驟，包括數(shù)據(jù)獲取、預處理、方法選擇與應用、結(jié)果提取、精度評價和結(jié)果分析等環(huán)節(jié)。6.答案：結(jié)合分析意義在于：遙感提供宏觀、動態(tài)的土地覆蓋信息，彌補了社會經(jīng)濟、地形等數(shù)據(jù)難以直接、大范圍獲取土地利用現(xiàn)狀的不足；其他數(shù)據(jù)可補充遙感數(shù)據(jù)的不足（如缺乏產(chǎn)權(quán)、用途管制等社會經(jīng)濟屬性），豐富分析內(nèi)容；多源數(shù)據(jù)融合能更全面、準確地反映土地利用的復雜性與空間關(guān)聯(lián)性，提高規(guī)劃決策的科學性和可靠性；支持更精細化的空間分析，如模擬不同規(guī)劃方案下的土地利用情景。解析思路：考察對多源數(shù)據(jù)集成重要性的認識。需說明各自優(yōu)勢與局限，強調(diào)結(jié)合的必要性（互補性），以及結(jié)合帶來的好處（信息豐富、準確性提高、分析深化、決策支持）。二、論述題1.答案：潛力：高分辨率影像（米級甚至亞米級）能清晰展現(xiàn)城市建筑、道路、廣場、綠地等細部特征，為建筑物計數(shù)、道路網(wǎng)絡(luò)提取、停車場識別、土地利用分類精度提升提供可能，支持更精細的城市規(guī)劃和管理。例如，識別違章建筑、監(jiān)測臨時用地的變化等。面臨的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)量大、處理復雜度高；影像易受云、光照、遮擋等干擾影響，導致信息提取困難；需要更先進的算法（如深度學習）來處理復雜場景和異質(zhì)性；成本較高（尤其是航空或高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)）；提取結(jié)果的人為解釋依賴性強。解析思路：考察對高分辨率遙感在城市細部應用的理解。需先闡述其能做什么（解決什么問題，達到什么精度），然后重點分析其面臨的技術(shù)、成本、數(shù)據(jù)質(zhì)量等方面的困難和挑戰(zhàn)。2.答案：應用方式：利用高分辨率遙感影像監(jiān)測城市建成區(qū)擴張范圍和速度；提取城市擴展類型（如攤大餅式、組團式）；結(jié)合夜間燈光數(shù)據(jù)、人口密度數(shù)據(jù)，分析擴展與人口、經(jīng)濟活動的關(guān)聯(lián)；利用多光譜/高光譜數(shù)據(jù)監(jiān)測綠地、水體等生態(tài)空間的減少情況；利用遙感數(shù)據(jù)進行城市擴張對交通、基礎(chǔ)設(shè)施壓力的初步評估。作用：為制定城市增長邊界、控制開發(fā)強度、優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)提供直觀、客觀的依據(jù)；識別擴張熱點區(qū)域，為制定針對性管理措施服務；評估規(guī)劃實施效果，檢驗土地利用政策的有效性。解析思路：考察遙感在支持城市擴張控制與規(guī)劃中的具體應用場景和方法。需列舉具體的技術(shù)手段（哪些遙感數(shù)據(jù)、哪些分析方法）以及這些手段如何服務于擴張監(jiān)測、類型分析、關(guān)聯(lián)性研究、影響評估和規(guī)劃支持等目標。3.答案：技術(shù)路徑：利用多時相遙感影像（光學、SAR）監(jiān)測城市土地利用/覆蓋變化（如綠地減少、水體萎縮、建設(shè)用地增加）；結(jié)合高分辨率影像和光譜指數(shù)（如NDVI、NDWI）評估城市綠地質(zhì)量變化和生態(tài)服務功能（如固碳釋氧能力）變化；利用遙感溫度產(chǎn)品監(jiān)測城市熱島效應及其與土地利用格局的關(guān)系；利用遙感數(shù)據(jù)（如水體指數(shù)、植被覆蓋度）評估城市擴張對水質(zhì)、土壤侵蝕等的影響；通過GIS空間分析，將遙感監(jiān)測結(jié)果與人口、產(chǎn)業(yè)、交通等社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行疊加分析，評估土地利用變化綜合影響。解析思路：考察遙感評估土地利用變化生態(tài)影響的綜合應用能力。需說明如何利用不同類型遙感數(shù)據(jù)（多時相、高分辨率、高光譜/溫度）、不同分析方法（光譜指數(shù)、熱紅外、空間分析）來評估對生物多樣性、水質(zhì)、空氣、溫度等方面的具體影響，并強調(diào)多源數(shù)據(jù)融合與空間分析的重要性。4.答案：優(yōu)勢在于：遙感（宏觀、動態(tài)、定量信息）與其他技術(shù)（GIS空間分析、GPS定位、InSAR形變監(jiān)測、地面?zhèn)鞲衅鼽c狀數(shù)據(jù)）結(jié)合，能實現(xiàn)更全面、立體、深入的城市信息獲取與理解。優(yōu)勢體現(xiàn)為：GIS提供強大的空間數(shù)據(jù)管理、疊加分析、可視化平臺，整合遙感、GPS、地面數(shù)據(jù)；遙感與InSAR結(jié)合可監(jiān)測城市地表微小形變，服務于地質(zhì)災害預警、工程沉降監(jiān)測；遙感與地面?zhèn)鞲衅鳎ㄈ鐨庀笳尽h(huán)境監(jiān)測點）結(jié)合，可獲取時空連續(xù)的地面參數(shù)，提高遙感反演結(jié)果的精度和驗證依據(jù)；遙感提供大范圍背景信息，地面調(diào)查提供細節(jié)驗證，兩者結(jié)合提高信息可靠性；多技術(shù)融合能支持更復雜的模型構(gòu)建（如城市環(huán)境模型、交通模型），提升規(guī)劃決策的預測性和智能化水平。解析思路：考察對多技術(shù)集成在提升規(guī)劃決策支持能力方面優(yōu)勢的理解。需列舉不同技術(shù)的功能特點，并說明它們?nèi)绾位パa，通過集成實現(xiàn)信息更全面、分析更深入、決策更可靠、預測更智能等效果。三、方案設(shè)計題答案：研究目標：1.獲取研究區(qū)近期（如過去5-10年）城市土地利用現(xiàn)狀分布圖。2.監(jiān)測并分析研究區(qū)主要土地利用類型（如建成區(qū)、綠地、水體、農(nóng)田等）的時空變化特征（擴張、收縮、轉(zhuǎn)化）。3.基于遙感影像特征和輔助數(shù)據(jù)，初步評估不同區(qū)域的土地利用規(guī)劃適宜性（如生態(tài)適宜性、建設(shè)適宜性）。4.為城市土地利用規(guī)劃的修訂和完善提供遙感信息支撐。主要技術(shù)路線：1.數(shù)據(jù)獲?。韩@取研究區(qū)覆蓋近10-15年的多時相遙感影像（如Landsat系列、Sentinel系列光學影像，或高分辨率商業(yè)衛(wèi)星影像），選擇時相盡量覆蓋不同季節(jié)或土地利用變化劇烈的年份。同時獲取研究區(qū)最新的數(shù)字高程模型（DEM）、行政區(qū)劃圖、道路網(wǎng)絡(luò)圖、現(xiàn)有土地利用規(guī)劃圖、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)（如人口密度、GDP分布）等輔助數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)預處理：對遙感影像進行輻射校正、大氣校正、幾何精校正（配準）、圖像鑲嵌（若多景影像）、圖像融合（可選，如光學與SAR融合提高分辨率和全天候能力）。對DEM等數(shù)據(jù)進行必要的格式轉(zhuǎn)換和預處理。3.土地利用現(xiàn)狀監(jiān)測與制圖：*選擇合適的遙感影像（如近期高分辨率光學影像），采用面向?qū)ο蠓诸惢蚧谏疃葘W習的分類方法，提取研究區(qū)當前的土地利用現(xiàn)狀圖。必要時可融合少量高精度地面樣本進行模型訓練和精度驗證。*對近10年內(nèi)的多時相影像，采用變化檢測方法（如時序分析結(jié)合變化向量場方法，或多時相影像直接比較），提取土地利用變化區(qū)域和變化類型（如建成區(qū)擴張、綠地減少/增加等）。4.土地利用規(guī)劃適宜性初步評估：*基于遙感提取的土地利用現(xiàn)狀圖和變化圖，結(jié)合DEM（坡度、坡向）、水體分布、道路網(wǎng)絡(luò)、生態(tài)紅線、現(xiàn)有規(guī)劃限制區(qū)等輔助數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析工具，構(gòu)建土地利用規(guī)劃適宜性評價模型。*可采用多準則決策分析（MCDA）方法，設(shè)定不同的評價因子（如地形起伏、離水體距離、交通便利度、生態(tài)敏感度等）及其權(quán)重，計算得到研究區(qū)的土地利用規(guī)劃適