2025年大學《地球信息科學與技術》專業(yè)題庫——地球信息技術在虛擬現(xiàn)實中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在將高分辨率遙感影像融入VR地球場景時，為了提高渲染效率和用戶體驗，通常需要采用的技術是？A.基于物理的渲染B.真實時間六邊形LOD（LevelofDetail）管理C.體積渲染技術D.基于深度學習的圖像壓縮2.虛擬現(xiàn)實（VR）體驗的核心特征不包括？A.沉浸感（Immersion）B.交互性（Interactivity）C.獨立性（Independence）D.構(gòu)想性（Imagination）3.在VR地質(zhì)勘探應用中，利用GPS/GNSS和慣性測量單元（IMU）進行空間定位和追蹤，其主要目的是？A.實現(xiàn)VR場景的自動變化B.準確反映用戶在虛擬地質(zhì)環(huán)境中的實時位置和姿態(tài)C.提高虛擬地質(zhì)模型的精度D.減少對高精度傳感器的依賴4.下列哪項技術通常不直接用于從無人機航拍影像生成VR環(huán)境中的三維地形模型？A.空中三角測量B.地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析C.光學三維成像（Photogrammetry）D.激光雷達點云處理5.將傳統(tǒng)的二維GIS地圖表達為可在VR中交互的三維場景，主要涉及的技術環(huán)節(jié)包括？A.數(shù)據(jù)采集、預處理、三維建模、場景集成B.數(shù)據(jù)挖掘、空間分析、網(wǎng)絡傳輸、用戶界面設計C.地圖投影轉(zhuǎn)換、坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、渲染優(yōu)化D.數(shù)據(jù)可視化、空間查詢、決策支持、系統(tǒng)維護6.在VR城市規(guī)劃模擬中，利用GIS進行人口分布、交通網(wǎng)絡分析的主要目的是？A.在VR中可視化這些數(shù)據(jù)B.為VR場景提供基礎地理信息數(shù)據(jù)C.直接生成VR建筑模型D.在物理世界中規(guī)劃道路7.VR環(huán)境中實現(xiàn)“數(shù)字孿生”地球的關鍵在于？A.極高的視覺保真度B.實時、動態(tài)地映射真實地球的狀態(tài)和變化C.復雜的物理引擎D.逼真的音效設計8.下列哪項屬于地球信息技術與VR結(jié)合在文化遺產(chǎn)保護方面的典型應用？A.虛擬購物體驗B.超市布局優(yōu)化模擬C.古遺址虛擬修復與展示D.虛擬旅游導覽9.VR系統(tǒng)中，為了在用戶移動時保持流暢的視覺體驗，必須采用的技術是？A.數(shù)據(jù)加密傳輸B.高帶寬網(wǎng)絡連接C.空間數(shù)據(jù)的多層次細節(jié)表達（LOD）D.觸覺反饋裝置10.遙感影像在VR地球信息應用中，其價值主要體現(xiàn)在？A.提供高分辨率的紋理貼圖B.實現(xiàn)對地觀測數(shù)據(jù)的三維可視化C.直接生成三維地形模型D.用于驅(qū)動VR中的物理仿真二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題干橫線上）1.虛擬現(xiàn)實（VR）通常包含三個關鍵特性：沉浸感、__________和構(gòu)想性。2.在VR環(huán)境中，為了實現(xiàn)逼真的地表現(xiàn)象，除了三維幾何模型，還需要考慮光照模型、紋理映射、__________、大氣散射等多種渲染技術。3.將二維GIS矢量數(shù)據(jù)（如點、線、面）轉(zhuǎn)換為VR場景中的三維對象，需要解決坐標轉(zhuǎn)換、__________和三維符號化等問題。4.地球信息數(shù)據(jù)在VR應用中，常面臨數(shù)據(jù)量巨大、處理復雜的問題，__________（LevelofDetail）技術是解決實時渲染性能瓶頸的重要手段。5.利用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）技術，VR系統(tǒng)能夠在未知環(huán)境中實時估計自身的__________并構(gòu)建環(huán)境地圖。6.地球信息技術為VR應用提供了豐富的數(shù)據(jù)源和空間分析能力，而VR技術則通過其獨特的__________和交互方式，提升了地球信息應用的直觀性和體驗感。7.VR災害應急模擬可以基于GIS災害風險評估結(jié)果，構(gòu)建虛擬災害場景，用于訓練救援人員的__________能力。8.實現(xiàn)“數(shù)字地球”在VR中的可視化，需要綜合運用GIS、遙感、GPS/GNSS以及__________等多種地球信息技術。9.地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間查詢和分析功能，可以擴展到VR環(huán)境中，支持用戶在三維視圖中進行__________查詢和空間分析。10.VR技術在地球信息科學領域的應用，正推動著從二維數(shù)據(jù)可視化向__________可視化的轉(zhuǎn)變。三、名詞解釋（每小題4分，共20分）1.沉浸感（Immersion）2.三維場景構(gòu)建（3DSceneConstruction）3.空間數(shù)據(jù)融合（SpatialDataFusion）4.數(shù)字孿生（DigitalTwin）5.實時渲染（Real-timeRendering）四、簡答題（每小題6分，共30分）1.簡述將遙感影像數(shù)據(jù)整合到VR地球場景中的主要步驟。2.比較地球信息技術在VR環(huán)境與傳統(tǒng)二維GIS環(huán)境中的主要應用差異。3.簡述GPS/GNSS技術在增強VR地球信息應用沉浸感方面的作用。4.簡述地球信息技術在VR城市規(guī)劃模擬中的一個具體應用場景及其價值。5.VR地球信息應用面臨的主要技術挑戰(zhàn)有哪些？五、論述題（每小題10分，共20分）1.論述地球信息技術與虛擬現(xiàn)實技術相結(jié)合的重要意義及其在地質(zhì)勘探領域的潛在應用價值。2.分析當前地球信息技術與VR融合在實現(xiàn)“數(shù)字孿生地球”方面存在的關鍵問題與可能的解決方案。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.A6.B7.B8.C9.C10.B二、填空題1.交互性2.紋理映射3.三維符號化4.LOD（或細節(jié)層次）5.位置和姿態(tài)6.交互方式7.應急決策8.VR（或虛擬現(xiàn)實技術）9.三維空間10.三維（或空間）三、名詞解釋1.沉浸感（Immersion）：指用戶感覺自身“處于”虛擬環(huán)境中的程度，是VR體驗的核心特征之一。2.三維場景構(gòu)建（3DSceneConstruction）：指利用地球信息技術獲取、處理、建模地球數(shù)據(jù)，并在VR平臺中構(gòu)建可交互的三維虛擬地球環(huán)境的過程。3.空間數(shù)據(jù)融合（SpatialDataFusion）：指將來自不同來源、不同類型、不同尺度的地球信息數(shù)據(jù)進行整合、關聯(lián)和綜合分析，以獲得更全面、準確、可靠的空間信息的過程。4.數(shù)字孿生（DigitalTwin）：指通過集成傳感器、數(shù)據(jù)模型、仿真分析等技術，構(gòu)建物理實體（如地球、城市、設施）的動態(tài)虛擬鏡像，實現(xiàn)對物理實體的實時監(jiān)控、預測和優(yōu)化。5.實時渲染（Real-timeRendering）：指在可接受的時間內(nèi)（通常與顯示器的刷新率同步）完成三維場景的圖像生成，以支持用戶在VR中進行流暢的交互體驗。四、簡答題1.答：主要步驟包括：①地球信息數(shù)據(jù)獲取與預處理（如遙感影像幾何校正、配準，DEM數(shù)據(jù)去噪等）；②數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與格式統(tǒng)一（如將影像、DEM、GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為VR平臺支持的格式）；③三維建模（根據(jù)需要將數(shù)據(jù)生成立體模型，如地形LOD模型、地物符號模型等）；④場景集成與優(yōu)化（將模型導入VR引擎，構(gòu)建場景層級，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和渲染性能）；⑤交互功能開發(fā)（實現(xiàn)用戶導航、查詢、測量等交互操作）。2.答：差異在于：①可視化維度：傳統(tǒng)二維GIS主要在平面坐標系統(tǒng)內(nèi)進行，顯示二維地圖；VR環(huán)境提供三維空間，實現(xiàn)地表現(xiàn)象的三維立體可視化。②交互方式：傳統(tǒng)二維GIS交互通?；谑髽?、鍵盤，操作相對抽象；VR環(huán)境支持更直觀、自然的交互方式，如頭部轉(zhuǎn)動、手柄操作，實現(xiàn)沉浸式探索。③應用側(cè)重：傳統(tǒng)二維GIS側(cè)重于空間數(shù)據(jù)的存儲、管理、查詢和分析；VR環(huán)境側(cè)重于通過可視化增強空間認知、支持決策、模擬仿真和交互體驗。④技術基礎：傳統(tǒng)二維GIS基于GIS軟件和數(shù)據(jù)庫；VR環(huán)境需要結(jié)合GIS、計算機圖形學、人機交互等多學科技術。3.答：GPS/GNSS技術通過提供用戶在真實世界中的精確地理位置和姿態(tài)信息，可以實時地將用戶的物理位置映射到VR地球模型中，使用戶在移動物理空間時，其視角在VR地球中同步變化，從而獲得與現(xiàn)實世界對應的虛擬導航體驗，增強了VR地球信息應用的現(xiàn)實關聯(lián)性和沉浸感。4.答：應用場景：在VR城市規(guī)劃模擬中，可以利用GIS分析人口密度分布、交通流量數(shù)據(jù)，然后在VR環(huán)境中構(gòu)建包含這些信息的三維城市模型。例如，用不同顏色或高度表示人口密度區(qū)域，用動態(tài)流動的光線或粒子效果表示交通擁堵路段。其價值在于：①直觀展示：讓規(guī)劃者能直觀、立體地感受規(guī)劃方案的效果，理解不同規(guī)劃決策對城市運行的影響；②交互評估：支持規(guī)劃者在虛擬環(huán)境中進行“漫游”和“飛行”，從不同角度評估方案的可行性和美觀度；③協(xié)同決策：便于多利益相關者在共享的VR環(huán)境中進行方案討論和決策。5.答：主要技術挑戰(zhàn)包括：①數(shù)據(jù)處理與傳輸：地球信息數(shù)據(jù)量巨大，將其高效處理、壓縮并低延遲傳輸?shù)絍R設備是巨大挑戰(zhàn)。②實時渲染性能：在保證視覺保真度的同時，實現(xiàn)高幀率實時渲染，對計算資源要求極高。③交互精度與自然度：如何實現(xiàn)精確、符合物理規(guī)律且自然的用戶交互。④空間定位與追蹤：在復雜環(huán)境或移動場景中保證高精度、低延遲的定位追蹤。⑤多源數(shù)據(jù)融合：如何有效融合遙感、GIS、傳感器等多種來源的數(shù)據(jù)。⑥知識壁壘：需要跨學科知識，對復合型人才要求高。五、論述題1.答：重要意義：①融合數(shù)據(jù)與體驗：將海量、復雜的地球信息數(shù)據(jù)以直觀、沉浸的方式呈現(xiàn)，降低理解門檻，提升信息獲取效率和體驗感。②增強認知與決策：VR的沉浸式和交互式特性有助于用戶更深入地理解空間關系和過程，為地質(zhì)勘探領域的復雜問題（如礦體分布、地質(zhì)構(gòu)造）提供更直觀的洞察，輔助勘探策略制定和風險評估。③創(chuàng)新應用場景：可用于地質(zhì)現(xiàn)象的可視化教學、危險區(qū)域勘探替代、虛擬鉆井/取樣模擬、地下結(jié)構(gòu)可視化分析等，拓展傳統(tǒng)地質(zhì)工作的邊界。潛在應用價值：例如，構(gòu)建虛擬礦床模型，讓地質(zhì)學家在VR中“進入”礦體內(nèi)部進行觀察和分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)二維或三維軟件難以察覺的細節(jié)；進行虛擬地震勘探數(shù)據(jù)解釋，提供更直觀的波形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)關聯(lián)；模擬不同勘探路徑的效果，優(yōu)化勘探方案等。2.答：關鍵問題：①數(shù)據(jù)實時同步與更新：如何實現(xiàn)真實地球狀態(tài)（如氣象、地表變化）與數(shù)字孿生地球模型的實時、準確映射。②高精度、大規(guī)模三維重建：如何高效、低成本地獲取并構(gòu)建高精度的全球或區(qū)域三維模型。③語義理解與智能分析：如何讓數(shù)字孿生地球不僅具有“形”，還能理解“義”（如地物屬性、空間關系），并具備智能分析、預測能力。④計算資源與能耗：構(gòu)建和運行高保真、實時的數(shù)字孿生地球需要巨大的計算資源和能源消耗。⑤數(shù)據(jù)安全與隱私：海量地球信息及模擬數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、應用涉及安全和隱私問題。⑥多學科技術融合難度大：涉及GIS、