2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——地球信息科學(xué)與氣候變化的關(guān)系考試時(shí)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(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪項(xiàng)不屬于溫室氣體？（）A.二氧化碳(CO2)B.氧氣(O2)C.甲烷(CH4)D.氧化亞氮(N2O)2.用于監(jiān)測海平面上升的衛(wèi)星高度計(jì)主要利用什么原理測量距離？（）A.雷達(dá)干涉測量(InSAR)B.激光測距C.超聲波測距D.水準(zhǔn)測量原理3.在遙感影像處理中，大氣校正的主要目的是消除什么影響？（）A.地物本身的輻射特性差異B.大氣對地物輻射的散射和吸收C.傳感器自身噪聲D.地形起伏造成的陰影4.能夠反映植被生長狀況和綠度信息的常用遙感指數(shù)是？（）A.歸一化差分植被指數(shù)(NDVI)B.歸一化差分水體指數(shù)(NDWI)C.地表溫度(LST)D.赤紅光比值植被指數(shù)(PRI)5.以下哪種GIS分析方法常用于確定某點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)的要素？（）A.疊置分析B.緩沖區(qū)分析C.網(wǎng)絡(luò)分析D.樣本點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析6.GPS主要用于提供哪方面的信息？（）A.大氣溫度廓線B.地球表面高程C.地面點(diǎn)精確三維坐標(biāo)D.土地利用類型7.冰川退縮監(jiān)測中，InSAR技術(shù)相比光學(xué)遙感的主要優(yōu)勢在于？（）A.能穿透云層全天候工作B.能獲取更高分辨率的影像C.能直接測量微小形變D.成本更低8.氣候變化對水資源的影響主要體現(xiàn)在？（）A.全球降水總量必然增加B.極端干旱和洪澇事件頻率增加C.所有地區(qū)河流徑流量都持續(xù)增加D.海洋蒸發(fā)量減少9.將遙感影像、GIS數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等多種不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析的過程稱為？（）A.數(shù)據(jù)融合B.數(shù)據(jù)融合C.數(shù)據(jù)集成D.數(shù)據(jù)同化10.地球信息科學(xué)在減緩氣候變化方面的潛在作用主要是？（）A.直接減少溫室氣體排放B.精確監(jiān)測溫室氣體排放源與匯C.制定全球氣候政策D.完全阻止極端天氣事件發(fā)生二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在橫線上）1.氣候系統(tǒng)主要由大氣圈、水圈、______、冰雪圈和巖石圈組成。2.衛(wèi)星遙感器記錄的原始影像亮度值主要受地物自身輻射特性和______共同影響。3.GIS的核心功能包括數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、分析和______。4.利用多時(shí)相遙感影像監(jiān)測土地利用/覆蓋變化，主要分析方法包括______和面向?qū)ο蠓诸悺?.全球變暖會導(dǎo)致極地冰蓋融化，進(jìn)而引起______上升。6.______是指單位面積內(nèi)接收到的太陽輻射能的多少，是衡量地表能量平衡的重要指標(biāo)。7.GPS信號經(jīng)過衛(wèi)星和接收機(jī)之間的電離層會受到影響，主要表現(xiàn)為信號的______和延遲。8.遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量評估主要從輻射質(zhì)量、幾何質(zhì)量、______和分類精度等方面進(jìn)行。9.氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響包括作物生長季變化、______變化和病蟲害分布改變。10.地球信息科學(xué)通過提供______和決策支持，助力于氣候變化適應(yīng)性的提升。三、名詞解釋（每題4分，共20分。請給出簡潔、準(zhǔn)確、專業(yè)的定義）1.溫室效應(yīng)2.遙感影像幾何校正3.海平面相對變化4.地理信息系統(tǒng)（GIS）5.歸一化植被指數(shù)（NDVI）四、簡答題（每題6分，共24分。請簡要回答下列問題）1.簡述全球變暖的主要表現(xiàn)。2.遙感數(shù)據(jù)在大氣成分監(jiān)測（如CO2濃度）方面有哪些應(yīng)用挑戰(zhàn)？3.簡述GIS在氣候變化影響評估中的主要作用。4.為什么說地球信息科學(xué)在應(yīng)對氣候變化問題中具有重要作用？五、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析和闡述下列問題）1.詳細(xì)論述利用多光譜遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測冰川變化的主要方法、關(guān)鍵步驟及面臨的挑戰(zhàn)。2.論述地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣候變化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中的應(yīng)用原理、流程及主要內(nèi)容。3.分析地球信息科學(xué)在大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的氣候變化研究（如趨勢預(yù)測、極端事件模擬）中展現(xiàn)出的新機(jī)遇與面臨的挑戰(zhàn)。---試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.A5.B6.C7.C8.B9.A10.B二、填空題1.巖石圈2.大氣傳輸3.可視化4.光譜特征變化分析/變化檢測5.海平面6.太陽輻射/輻射能量7.信號閃爍/信號衰減8.內(nèi)容質(zhì)量/圖像內(nèi)容9.降水量/作物產(chǎn)量10.科學(xué)依據(jù)/信息支撐三、名詞解釋1.溫室效應(yīng)：指地球大氣層中的某些氣體（如二氧化碳、甲烷等溫室氣體）吸收并重新輻射紅外線，導(dǎo)致地球表面和低層大氣的溫度升高的現(xiàn)象。2.遙感影像幾何校正：指消除或減弱遙感影像因傳感器平臺運(yùn)動(dòng)、地形起伏、地球曲率等因素引起的幾何畸變，使影像上地物點(diǎn)的位置與其在地球表面上的實(shí)際位置相一致的過程。3.海平面相對變化：指某特定地點(diǎn)的海平面相對于附近陸地基準(zhǔn)面的升降變化，主要受當(dāng)?shù)貧夂蜃兓ㄈ绲孛娉两祷蚵∑穑┖腿蚝Ｆ矫孀兓餐绊憽?.地理信息系統(tǒng)（GIS）：一種集計(jì)算機(jī)軟硬件、地理空間數(shù)據(jù)、專業(yè)人員和方法于一體，用于采集、存儲、管理、分析、顯示和應(yīng)用地理空間信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。5.歸一化植被指數(shù)（NDVI）：一種基于紅光和近紅外波段反射率的比值指數(shù)，常用于定量表征地表植被的密度、生物量、生長狀況和綠度變化。四、簡答題1.全球變暖的主要表現(xiàn)：*全球平均氣溫升高：包括地表溫度和海洋表層溫度的持續(xù)上升，以及大范圍凍土融化。*冰川和冰蓋加速融化退縮：極地冰蓋（格陵蘭、南極）、高山冰川普遍呈現(xiàn)加速消融的趨勢。*海平面上升：主要由冰川融化注入海洋和海水熱膨脹引起，全球平均海平面持續(xù)上升。*大氣與海洋水汽含量增加：全球平均大氣濕度有所增加。*極端天氣事件頻率與強(qiáng)度增加：熱浪、干旱、強(qiáng)降水、強(qiáng)臺風(fēng)/颶風(fēng)等極端天氣事件的頻率和強(qiáng)度發(fā)生顯著變化。*水循環(huán)改變：部分地區(qū)降水增加，部分地區(qū)減少，蒸發(fā)量增加，洪水和干旱風(fēng)險(xiǎn)變化。2.遙感數(shù)據(jù)在大氣成分監(jiān)測（如CO2濃度）方面應(yīng)用挑戰(zhàn)：*遙感直接探測CO2濃度的能力有限：目前主流的遙感方法多基于差分吸收激光雷達(dá)（DIAL）或傅里葉變換紅外光譜（FTS）等技術(shù)，空間分辨率和探測精度受技術(shù)限制，難以滿足高精度、大范圍連續(xù)監(jiān)測的需求。*大氣復(fù)雜性影響信號傳輸：CO2濃度垂直分布不均，大氣水汽、氣溶膠等成分會吸收、散射或偏折激光信號，影響垂直探測精度和反演結(jié)果的可靠性。*數(shù)據(jù)處理與反演模型復(fù)雜：從遙感測量值反演CO2濃度需要復(fù)雜的物理模型和大氣參數(shù)修正，模型不確定性較大。*缺乏可靠的地面驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)：高質(zhì)量、高密度的地面CO2監(jiān)測站點(diǎn)分布不均，難以對遙感結(jié)果進(jìn)行充分有效的驗(yàn)證。*空間分辨率與時(shí)間分辨率矛盾：兼顧較高空間分辨率（捕捉局地排放源匯特征）和較長時(shí)間序列（分析季節(jié)/年際變化）的數(shù)據(jù)獲取與處理難度大。3.GIS在氣候變化影響評估中的主要作用：*空間數(shù)據(jù)集成與管理：能夠整合來自遙感、地面監(jiān)測站、模型等多種來源的地理空間數(shù)據(jù)（如地形、植被、土壤、水文、社會經(jīng)濟(jì)等），進(jìn)行統(tǒng)一管理。*空間分析：利用GIS的疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析、地形分析等功能，評估氣候變化因子（如溫度、降水變化）對不同區(qū)域、不同要素（如海岸帶、生態(tài)系統(tǒng)、城市）的影響程度和范圍。*影響區(qū)劃與風(fēng)險(xiǎn)識別：根據(jù)評估結(jié)果，劃分受影響區(qū)域，識別高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和脆弱人群，為制定適應(yīng)性策略提供依據(jù)。*可視化表達(dá)：將復(fù)雜的評估結(jié)果以地圖、圖表等形式直觀展示，便于理解和溝通。*支持決策制定：為政府、機(jī)構(gòu)制定氣候變化適應(yīng)規(guī)劃、減緩策略、災(zāi)害管理等提供空間信息支持和科學(xué)依據(jù)。4.地球信息科學(xué)在應(yīng)對氣候變化問題中具有重要作用的原因：*強(qiáng)大的觀測與監(jiān)測能力：遙感技術(shù)能提供大范圍、連續(xù)、動(dòng)態(tài)的地表和環(huán)境參數(shù)（如溫度、降水、植被、冰川、海冰、海平面、土地利用變化等），為氣候變化研究提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。*高效的數(shù)據(jù)處理與分析能力：GIS能夠管理海量地理空間數(shù)據(jù)，并進(jìn)行空間查詢、分析、建模，揭示氣候變化的時(shí)空分布規(guī)律、影響因素和潛在影響。*精準(zhǔn)的定位與定量化能力：結(jié)合GPS/GNSS等技術(shù)，可以精確獲取地面點(diǎn)的位置和形變信息，為氣候變化監(jiān)測（如地面沉降、冰川運(yùn)動(dòng)）和影響評估提供定量依據(jù)。*模擬與預(yù)測能力：地球信息科學(xué)可以與其他模型（如氣候模型、水文模型）耦合，用于模擬氣候變化情景，預(yù)測未來趨勢，評估不同應(yīng)對策略的效果。*支持決策與應(yīng)急管理：通過空間分析和可視化，為氣候變化風(fēng)險(xiǎn)評估、適應(yīng)性規(guī)劃、災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急管理提供有力工具。五、論述題1.利用多光譜遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測冰川變化的主要方法、關(guān)鍵步驟及面臨的挑戰(zhàn)：*主要方法：*時(shí)序影像對比分析：獲取多期（如數(shù)年或數(shù)十年）多光譜遙感影像，通過目視解譯或計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類（如變化檢測算法）對比冰川的邊界、面積、形態(tài)變化。*冰川指數(shù)應(yīng)用：利用特定波段組合計(jì)算冰川指數(shù)（如基于反射率差異的指數(shù)），追蹤冰川物質(zhì)平衡變化或識別融雪區(qū)域。*特征點(diǎn)追蹤：選取冰川上的穩(wěn)定特征點(diǎn)（如冰磧、冰裂縫），在多期影像中匹配其位置，計(jì)算其位移速度和方向。*數(shù)字高程模型（DEM）變化分析：利用多期DEM數(shù)據(jù)，通過差分計(jì)算獲得冰川表面高程變化，反映冰川的消融或退縮。*關(guān)鍵步驟：1.數(shù)據(jù)獲?。哼x擇合適的傳感器（如Landsat,Sentinel-2,MODIS）和影像時(shí)間序列。2.數(shù)據(jù)預(yù)處理：包括輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正、圖像融合、云/雪掩膜等，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。3.特征提取：識別和提取冰川區(qū)域，可能需要用到監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類或面向?qū)ο蠓椒ā?.變化檢測與量化：對比不同時(shí)期冰川的邊界、面積、紋理、高程等，計(jì)算變化量（如面積損失、速度）。5.結(jié)果分析與驗(yàn)證：結(jié)合其他數(shù)據(jù)（如氣象數(shù)據(jù)、地面觀測）分析變化原因，利用地面控制點(diǎn)或更高分辨率數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果精度。*面臨的挑戰(zhàn)：*云雪覆蓋：高緯度和高海拔冰川地區(qū)云雪覆蓋時(shí)間長，導(dǎo)致有效觀測數(shù)據(jù)不足，是主要的數(shù)據(jù)瓶頸。*傳感器分辨率與一致性：不同傳感器或同一傳感器不同時(shí)期的空間分辨率、光譜響應(yīng)、幾何精度可能存在差異，影響變化檢測的精度和可比性。*地形陰影與冰裂影響：地形陰影和冰川內(nèi)部冰裂在多期影像中可能呈現(xiàn)不同特征，易造成誤判。*冰川活動(dòng)復(fù)雜性：冰流速度、冰崩、冰架斷裂等動(dòng)態(tài)過程復(fù)雜，僅靠遙感難以完全捕捉和量化。*大氣效應(yīng)校正：大氣擾動(dòng)和光照條件變化對遙感影像影響顯著，大氣校正的精度直接影響監(jiān)測結(jié)果。2.論述地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣候變化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中的應(yīng)用原理、流程及主要內(nèi)容：*應(yīng)用原理：GIS通過其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理、疊加分析和可視化功能，能夠整合氣候變化預(yù)測數(shù)據(jù)（如未來溫度、降水、海平面上升等情景）和社會經(jīng)濟(jì)脆弱性數(shù)據(jù)（如人口密度、土地利用、基礎(chǔ)設(shè)施、貧困程度等），在空間層面評估不同區(qū)域面臨氣候變化的潛在風(fēng)險(xiǎn)程度和影響范圍，為識別高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、制定差異化的適應(yīng)策略提供科學(xué)依據(jù)。其核心在于利用空間關(guān)系（鄰近性、疊加、距離等）進(jìn)行綜合評價(jià)。*流程：1.確定風(fēng)險(xiǎn)類型與評價(jià)單元：明確需要評估的氣候變化風(fēng)險(xiǎn)類型（如洪水風(fēng)險(xiǎn)、干旱風(fēng)險(xiǎn)、熱浪健康風(fēng)險(xiǎn)、海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)等），確定評價(jià)的區(qū)域范圍和空間單元（如行政區(qū)、流域、網(wǎng)格）。2.收集與整理數(shù)據(jù)：收集與風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的氣候預(yù)測數(shù)據(jù)、歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)、地理環(huán)境數(shù)據(jù)（地形、水系、土壤等）、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)（人口、GDP、年齡結(jié)構(gòu)、住房類型、基礎(chǔ)設(shè)施等）。所有數(shù)據(jù)需統(tǒng)一到相同的地理坐標(biāo)系和投影。3.數(shù)據(jù)預(yù)處理與地圖代數(shù)運(yùn)算：對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的預(yù)處理（如格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)變換、重分類、去噪），利用GIS的地圖代數(shù)或空間分析工具，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性（易損性）和后果（暴露度）指標(biāo)。4.風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)：將計(jì)算得到的可能性、暴露度、脆弱性等圖層進(jìn)行疊加分析（通常是加權(quán)疊加或模糊綜合評價(jià)等方法），生成綜合風(fēng)險(xiǎn)等級圖。5.結(jié)果分析與可視化：對風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果進(jìn)行解讀，識別高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和脆弱人群，利用GIS制圖功能制作風(fēng)險(xiǎn)分布圖、熱點(diǎn)圖等，進(jìn)行可視化展示和溝通。6.制定適應(yīng)策略：基于風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果，為不同風(fēng)險(xiǎn)等級的區(qū)域提出有針對性的適應(yīng)措施建議。*主要內(nèi)容：*洪澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃：整合降雨預(yù)測、河流/海岸洪水模型輸出、地形（高程）、土地利用（如易澇區(qū)）、排水系統(tǒng)等數(shù)據(jù)。*干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃：整合降水預(yù)測、蒸發(fā)預(yù)測、土壤濕度、植被水分狀況、水資源供需等數(shù)據(jù)。*熱浪健康風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃：整合高溫預(yù)測數(shù)據(jù)、人口密度、年齡結(jié)構(gòu)（老人和兒童更脆弱）、通風(fēng)條件（如建筑類型）、醫(yī)療服務(wù)可達(dá)性等數(shù)據(jù)。*海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃：整合海平面上升預(yù)測數(shù)據(jù)、潮汐淹沒范圍、海岸線形態(tài)、近岸波浪/洋流數(shù)據(jù)、土地利用（如防護(hù)林、硬化岸線）等數(shù)據(jù)。*農(nóng)業(yè)氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃：整合氣溫、降水預(yù)測、土壤類型、作物種植分布、病蟲害分布等數(shù)據(jù)，評估對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。3.分析地球信息科學(xué)在大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的氣候變化研究（如趨勢預(yù)測、極端事件模擬）中展現(xiàn)出的新機(jī)遇與面臨的挑戰(zhàn)：*新機(jī)遇：*海量數(shù)據(jù)處理能力：GIS和分布式計(jì)算技術(shù)能處理和管理PB級別的多源異構(gòu)氣候與環(huán)境數(shù)據(jù)（如遙感影像序列、地面觀測站網(wǎng)數(shù)據(jù)、模型輸出數(shù)據(jù)、社交媒體數(shù)據(jù)等），為氣候變化研究提供前所未有的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。*高精度時(shí)空分析與建模：結(jié)合先進(jìn)的機(jī)