2025年大學《地球信息科學與技術》專業(yè)題庫——海洋資源環(huán)境遙感技術研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內）1.海洋水色遙感主要利用哪個波段范圍探測水色要素？（）A.紅外波段B.可見光波段C.微波波段D.電磁波全波段2.下列哪種傳感器主要利用被動接收海面發(fā)射的熱輻射來測量海表溫度？（）A.MODISB.AVHRRC.Sentinel-3ASLSTRD.EnvisatASAR3.海洋遙感中，大氣校正的主要目的是消除什么影響，以獲取真實的地面輻射亮度？（）A.傳感器噪聲B.海洋表面反射C.大氣散射和吸收D.海面波浪4.用于監(jiān)測海面高度變化的遙感技術主要是？（）A.光學高度計B.激光雷達C.衛(wèi)星雷達高度計D.聲學多普勒流速剖面儀（ADCP）5.下列哪項不是微波遙感在海洋應用中的優(yōu)勢？（）A.可全天候工作B.可穿透云霧C.能有效獲取海面溫度D.分辨率通常高于光學遙感6.葉綠素濃度遙感反演中，常用的“三波段”經(jīng)驗模型通常選取哪些波段？（）A.紅光、綠光、藍光波段B.紅光、近紅外、短波紅外波段C.綠光、藍光、紅光波段D.熱紅外、可見光、微波波段7.海岸帶遙感監(jiān)測中，紅樹林的主要遙感識別特征通常是？（）A.高溫高亮特征B.特定波段反射率特征C.低速流動特征D.強反射特征8.下列哪項技術通常用于獲取大范圍、高精度的海洋動力環(huán)境信息？（）A.拖曳式ADCPB.海洋浮標C.衛(wèi)星高度計D.海底電纜9.海洋溢油事件遙感監(jiān)測中，常用的光學遙感器類型是？（）A.熱紅外掃描儀B.微波散射計C.高光譜成像儀D.合成孔徑雷達（SAR）10.海洋遙感數(shù)據(jù)產品向用戶提供的主要形式之一是？（）A.實時視頻流B.數(shù)字化地圖產品（如GeoTIFF）C.模擬動畫D.傳感器原始影像數(shù)據(jù)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題干橫線上）1.海洋遙感中，描述水體對光吸收特性的重要參數(shù)是________。2.衛(wèi)星海洋遙感的主要空間分辨率通常分為空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率三個維度。3.利用微波遙感測量海面風場主要是基于海面________對風的敏感性。4.海洋環(huán)境要素遙感反演的主要方法包括經(jīng)驗模型、半經(jīng)驗半物理模型和________模型。5.________是指海洋水色要素（如葉綠素、懸浮泥沙）對可見光波段的吸收和反射特性。6.海岸帶遙感監(jiān)測中，鹽沼生態(tài)系統(tǒng)的重要特征之一是其獨特的________。7.海洋動力環(huán)境遙感的主要參數(shù)包括海表溫度、海面高度、海面________和海流等。8.大氣校正的目的是消除大氣對電磁波傳播的影響，常用的方法有基于模型的校正（如6S模型）和基于圖像的校正（如________校正）。9.海洋生物資源遙感調查的主要目標是監(jiān)測和評估________等的時空分布和變化。10.隨著傳感器技術的發(fā)展，高分辨率海洋遙感為________等精細化管理提供了可能。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.海洋水色遙感2.被動微波遙感3.海面溫度（SST）4.海岸帶動態(tài)監(jiān)測5.遙感反演模型四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述海洋輻射傳輸模型的基本原理及其在海洋遙感中的重要性。2.比較光學遙感和微波遙感在海洋環(huán)境要素監(jiān)測方面的主要區(qū)別和適用性。3.簡述海洋水色遙感反演葉綠素濃度的主要步驟。4.簡述衛(wèi)星雷達高度計測量海面高度的基本原理。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述大氣校正對海洋遙感數(shù)據(jù)質量的重要性，并簡述兩種主要的遙感大氣校正方法及其優(yōu)缺點。2.結合實例，論述海洋遙感技術在海洋環(huán)境保護與監(jiān)測（如赤潮、溢油）中的應用價值。---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.D6.B7.B8.C9.A10.B二、填空題1.光譜吸收系數(shù)2.傳感器平臺3.起伏4.物理5.光譜特性6.面積變化率7.起伏8.亮度值9.漁業(yè)資源10.海岸帶管理三、名詞解釋1.海洋水色遙感：利用水色要素（如葉綠素、懸浮泥沙）對不同波長電磁波的吸收和反射特性差異，通過遙感手段探測、反演水色要素濃度及其時空分布的技術。2.被動微波遙感：指遙感器被動接收目標自身發(fā)射或反射的微波能量進行探測和成像的技術。在海洋應用中，主要接收海面發(fā)射的熱輻射（如SST）或海面粗糙度（由風引起）產生的微波散射信號。3.海面溫度（SST）：指海洋表層（通常是海面以下0.5米）水的溫度，是海洋環(huán)境最重要的參數(shù)之一，對海洋環(huán)流、氣候系統(tǒng)和水生生物活動有重要影響?？赏ㄟ^紅外遙感被動接收海面熱輻射或光學遙感反演得到。4.海岸帶動態(tài)監(jiān)測：利用遙感技術對海岸帶及其鄰近海域的地理環(huán)境要素（如地形地貌、植被、水文、泥沙運動等）進行長期、大范圍、重復觀測，監(jiān)測其時空變化動態(tài)過程及其驅動機制的技術。5.遙感反演模型：指利用遙感觀測數(shù)據(jù)（通常是傳感器記錄的電磁波信號），通過一定的數(shù)學方法或物理過程模擬，推算或估算地球表面（在此特指海洋）某些物理量（如水色要素濃度、海表溫度、海面高度等）及其分布規(guī)律的模型。四、簡答題1.海洋輻射傳輸模型是描述電磁波在海水中傳播過程中，因吸收、散射、反射等相互作用而發(fā)生的能量和方向變化的數(shù)學模型。其基本原理基于斯涅爾定律、Beer-Lambert定律等，考慮了水分子、溶質（鹽、色素）、懸浮物（泥沙）以及大氣介質對電磁波的相互作用影響。該模型是海洋遙感數(shù)據(jù)定量反演的基礎，能夠模擬傳感器接收到的信號如何受水體性質和大氣影響，從而為消除這些影響、恢復地物真實屬性（如水體的光學特性、溫度等）提供理論依據(jù)和計算方法。沒有準確的輻射傳輸模型，遙感反演結果將嚴重失真。2.光學遙感主要利用可見光和近紅外波段，通過探測水體對光的吸收和散射特性來反演水色要素（葉綠素、懸浮泥沙）濃度、海表溫度等。其優(yōu)點是分辨率高、信息豐富，可獲取精細的空間細節(jié)；缺點是易受云、霧、氣溶膠等大氣影響，且在水體渾濁或透明度低時反演效果差。微波遙感利用微波與海面、海水的相互作用（散射、發(fā)射）來探測海面狀態(tài)（風場、高度）、海冰、油污等。其優(yōu)點是可全天候、全天時工作，不受云霧影響，能穿透薄冰；缺點是空間分辨率通常較低，對水色要素的直接反演能力較弱，且易受海浪和海冰影響。兩者在海洋監(jiān)測中各有側重，常結合使用。3.海洋水色遙感反演葉綠素濃度的主要步驟通常包括：①獲取數(shù)據(jù)：選擇合適的光學衛(wèi)星傳感器（如MODIS、VIIRS、SST等）獲取目標海域的反射率數(shù)據(jù)，并進行輻射定標和大氣校正，得到地表反射率。②預處理：對數(shù)據(jù)進行幾何校正、質量篩選等預處理，確保數(shù)據(jù)質量。③選擇模型：根據(jù)數(shù)據(jù)特點和應用需求，選擇合適的反演模型。常用的是基于經(jīng)驗相關性的“三波段”模型（如OC3、OC4、FLH模型），利用紅光、藍光、綠光（或近紅外）波段的反射率比值來估算葉綠素濃度；對于高精度需求，可采用半經(jīng)驗半物理模型或物理模型。④模型應用：將預處理后的反射率數(shù)據(jù)輸入所選模型，計算得到葉綠素濃度濃度分布圖。⑤結果驗證：利用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對反演結果進行精度驗證和評價。4.衛(wèi)星雷達高度計測量海面高度的基本原理是利用精密測量的衛(wèi)星到海面的距離（Range）來確定海面高度。其核心是利用衛(wèi)星在近地軌道上的精確測高儀（如激光或微波發(fā)射和接收器）直接測量到海面的瞬時距離。由于衛(wèi)星本身在軌道上運動，根據(jù)軌道參數(shù)和衛(wèi)星速度，可以精確計算出衛(wèi)星在海面上方“靜止”時的理論距離（稱為幾何距離）。實際測得的距離與幾何距離之差，即為海面相對于衛(wèi)星理論下方位置的偏差，這個偏差主要反映了海面高度的變化（即衛(wèi)星下方海面的離海平面高度）。通過大量衛(wèi)星的連續(xù)觀測，可以繪制出海面高度異常圖，用于研究海流、潮汐、海溫等海洋動力環(huán)境要素。其精度可達厘米級。五、論述題1.大氣校正對海洋遙感數(shù)據(jù)質量至關重要，因為大氣中的氣體分子、氣溶膠、水汽等會吸收和散射到達地面的電磁波，導致傳感器接收到的信號并非地物本身的真實反射或發(fā)射信號，從而造成遙感反演結果（如水色要素濃度、海表溫度等）的失真和偏差。如果未經(jīng)大氣校正直接使用數(shù)據(jù)，將得到偏大或偏小的地物參數(shù)值，影響后續(xù)的科學研究、資源評估和環(huán)境監(jiān)測決策。主要的大氣校正方法包括：①基于模型的校正方法：如6S模型，該模型基于大氣輻射傳輸理論，輸入大氣參數(shù)（氣溶膠類型、水汽含量等）和地表參數(shù)（如水面），通過復雜的數(shù)學計算模擬電磁波在大氣-水體系統(tǒng)中的傳輸過程，從而精確地模擬和去除大氣影響。優(yōu)點是物理意義清晰，理論上可以很高精度地校正各種大氣條件，但需要準確的大氣參數(shù)輸入，計算相對復雜。②基于圖像的校正方法：如暗像元法（DarkObjectSubtraction,DOS）或像元一像元回歸法。暗像元法假設在圖像中存在一些遠離地物、受大氣影響小的像元（暗像元），利用其信號主要代表大氣影響的假設，將其信號從目標像元信號中減去，從而近似消除大氣影響。像元一像元回歸法則利用已知地面實測值和遙感觀測值建立回歸模型，直接校正遙感數(shù)據(jù)。優(yōu)點是計算簡單快速，無需復雜的模型輸入，易于程序化實現(xiàn)，但校正精度受暗像元選擇、地面實測值代表性等因素影響，通常精度低于基于模型的方法。2.海洋遙感技術在海洋環(huán)境保護與監(jiān)測中發(fā)揮著不可替代的重要價值。首先，在赤潮監(jiān)測方面，水色遙感器能夠靈敏地探測到水體中葉綠素a濃度的異常增高，從而快速發(fā)現(xiàn)、定位和動態(tài)跟蹤赤潮的發(fā)生、發(fā)展和消亡過程。高分辨率遙感數(shù)據(jù)甚至可以精細到識別赤潮藻種的信息，為赤潮預警、預報和應急響應提供關鍵依據(jù)，有助于保護漁業(yè)資源和人類健康。其次，在溢油事件監(jiān)測中，光學遙感器（特