2025年大學《地球信息科學與技術》專業(yè)題庫——地球信息科學與技術專業(yè)實踐技能考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述遙感影像輻射定標的目的是什么？列舉至少三種常見的輻射定標方法。二、在GIS中，什么是空間數(shù)據(jù)拓撲關系？簡述拓撲關系的類型及其在GIS應用中的作用。三、GPS靜態(tài)相對定位測量中，為什么需要解算整周模糊度？簡述解算整周模糊度的常用方法之一（如LAMBDA方法）的基本思想。四、某研究區(qū)域需要提取土地利用類型信息。若現(xiàn)有兩幅分類精度不同的遙感影像（影像A精度高于影像B），請簡述采用影像融合技術提高最終土地分類精度的原理，并說明至少兩種常用的影像融合方法。五、假設你需要進行一個緩沖區(qū)分析，目的是找出距離某條河流一定距離內(nèi)的所有居民點，以評估洪水潛在影響范圍。請描述在此任務中，你會使用哪些GIS操作步驟，并簡述每步操作的目的。六、描述在ArcGIS或QGIS中，將矢量數(shù)據(jù)（點、線、面）轉換為等高線（DEM）的基本流程。說明在轉換過程中至少需要考慮的兩個關鍵參數(shù)及其影響。七、假設你使用無人機獲取了某城市某區(qū)域的航拍影像，并生成了相應的點云數(shù)據(jù)。請簡述你會如何利用這些數(shù)據(jù)生成該區(qū)域的三維實景模型，并說明在生成過程中需要注意的一個關鍵問題。八、編寫一段偽代碼或使用你熟悉的編程語言（如Python），實現(xiàn)以下功能：給定一個包含X、Y坐標點的點集數(shù)據(jù)，計算并輸出距離點（0,0）最近的點的坐標。九、解釋地理信息系統(tǒng)（GIS）中“空間數(shù)據(jù)類型”的概念。說明矢量數(shù)據(jù)類型和柵格數(shù)據(jù)類型在數(shù)據(jù)結構、存儲方式、數(shù)據(jù)精度、適用場景等方面的主要區(qū)別。十、某地區(qū)發(fā)生山體滑坡事件，需要快速評估滑坡影響范圍并規(guī)劃應急避難場所。請結合你所學的地球信息科學技術知識，簡述你會如何利用遙感、GIS、GPS等技術手段支持該應急事件的響應工作，并說明每個技術手段的具體作用。試卷答案一、遙感影像輻射定標是為了將傳感器記錄的原始數(shù)字信號（DN值）轉換為地物真實的物理量，主要是反射率或輻射亮度。目的是消除傳感器自身特性（如響應線性度、噪聲）和大氣的影響，使影像數(shù)據(jù)能夠真實反映地物波譜信息，從而進行準確的地物參數(shù)反演和不同時相、不同傳感器影像之間的比較分析。常見的輻射定標方法包括：利用已知反射率的標準板進行定標、利用地面實測光譜反射率數(shù)據(jù)定標、利用暗目標定標、利用星載定標設備進行定標。二、空間數(shù)據(jù)拓撲關系是指地理空間中相鄰要素之間在空間位置上的連接關系。在GIS中，拓撲關系主要包括：鄰接關系（指兩個面要素共享邊界）、關聯(lián)關系（指線要素與面要素共享端點或位于面要素內(nèi)部）、包含關系（指一個要素完全在另一個要素內(nèi)部）。拓撲關系在GIS應用中的作用體現(xiàn)在：保證空間數(shù)據(jù)的邏輯一致性，用于空間分析（如網(wǎng)絡分析、疊加分析），支持空間查詢（如查找鄰近區(qū)域），簡化數(shù)據(jù)結構和減少數(shù)據(jù)冗余，以及進行數(shù)據(jù)編輯和校正。三、GPS靜態(tài)相對定位測量中，需要解算整周模糊度是因為GPS信號包含載波相位觀測值，其值是連續(xù)變化的，而接收機只能記錄相對于某個整數(shù)的相位值（即不足一個整周的小數(shù)部分），無法直接得到整周數(shù)。這個整周數(shù)是未知的，稱為整周模糊度（ambiguities）。解算整周模糊度是靜態(tài)相對定位成功的核心技術，因為它消除了載波相位觀測值中整周跳變的影響，使得可以通過對載波相位觀測值的差分處理獲得精確的基線向量。LAMBDA方法（線性整數(shù)變換法）的基本思想是利用載波相位觀測值的線性組合構建一個線性方程組，該方程組包含整周模糊度作為未知數(shù)，通過求解該方程組得到整周模糊度的整數(shù)解。四、采用影像融合技術提高最終土地分類精度的原理是通過結合不同傳感器或不同成像方式獲取的遙感影像的優(yōu)勢信息（如高空間分辨率影像的細節(jié)信息和低空間分辨率影像的宏觀信息），生成一幅兼具兩者優(yōu)點的新影像，從而提高影像的信息含量和地物識別能力，最終提升分類精度。常用的影像融合方法包括：主成分分析（PCA）融合法、像元互混（Pansharpening）融合法（如Brovey方法）、基于空間關系/光譜變換的融合法（如RPC融合法）、基于小波變換的融合法等。五、進行緩沖區(qū)分析以評估洪水潛在影響范圍的操作步驟如下：1.輸入數(shù)據(jù)：加載研究區(qū)域的矢量數(shù)據(jù)，包括河流線要素和居民點點要素。目的：準備分析所需的空間數(shù)據(jù)。2.創(chuàng)建緩沖區(qū)：對河流線要素創(chuàng)建指定距離（如500米）的緩沖區(qū)。目的：確定潛在洪水影響的距離范圍。3.疊加分析（空間連接或空間查詢）：將居民點要素與河流的緩沖區(qū)進行疊加，找出落在緩沖區(qū)內(nèi)的所有居民點。目的：識別出受洪水潛在威脅的居民點。4.結果輸出：將分析結果（受威脅居民點及其位置）進行可視化展示或導出。目的：為應急響應提供決策支持。六、在ArcGIS或QGIS中將矢量數(shù)據(jù)轉換為等高線（DEM）的基本流程如下：1.輸入數(shù)據(jù)：加載需要生成等高線的矢量數(shù)據(jù)（通常是面要素，代表地形區(qū)域）。目的：提供地形覆蓋范圍。2.矢量轉柵格（Rasterize）：將矢量面要素轉換為柵格格式，每個面單元賦值（如高程值或區(qū)域ID）。目的：建立初步的地形離散表示。3.插值（Interpolation）：使用插值算法（如TIN、克里金插值、反距離加權）根據(jù)矢量數(shù)據(jù)（或原始高程點數(shù)據(jù)）生成連續(xù)的數(shù)字高程模型（DEM）。目的：生成高程連續(xù)的柵格表面。4.檢查與編輯（可選）：檢查DEM結果，進行必要的平滑、填充洼地或去除噪聲等處理。目的：優(yōu)化DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量。關鍵參數(shù)包括：插值算法選擇（影響DEM形態(tài)和精度）、輸出DEM分辨率/網(wǎng)格大?。ㄓ绊懠毠?jié)表現(xiàn)和精度）、輸入數(shù)據(jù)的高程屬性或點集（決定基礎高程信息）。參數(shù)選擇直接影響DEM的精度和表達效果。七、利用無人機航拍影像和點云數(shù)據(jù)生成三維實景模型的基本流程如下：1.數(shù)據(jù)預處理：對無人機影像進行幾何校正、輻射校正；對點云數(shù)據(jù)進行去噪、濾波、分類（地面點、植被點等）。目的：提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和可用性。2.立體像對生成/點云配準：如果使用影像，需要生成立體像對；如果使用點云，需要進行多視角點云配準或生成密集點云。目的：獲取具有空間位置關系的數(shù)據(jù)。3.三維點云構建：利用立體像對或密集點云生成高密度的三維點云數(shù)據(jù)。目的：構建精細的三維幾何表面。4.三維模型構建：使用點云數(shù)據(jù)（如通過POV-Ray、MeshLab等軟件）生成三維模型。目的：創(chuàng)建可視化模型。5.模型優(yōu)化與貼圖（可選）：對模型進行平滑、簡化、紋理貼圖等處理。目的：增強模型視覺效果。在生成過程中需要注意的一個關鍵問題是紋理拉伸和接縫問題，尤其是在建筑物等規(guī)則幾何體或影像重疊度不足的區(qū)域，需要通過精確的相機標定、合適的模型生成參數(shù)調(diào)整或后處理來盡量避免。八、```python#偽代碼示例deffind_nearest_point(points,target):nearest_point=Nonemin_distance=float('inf')forpointinpoints:dx=point[0]-target[0]dy=point[1]-target[1]distance=dx*dx+dy*dy#使用歐氏距離平方避免開方ifdistance<min_distance:min_distance=distancenearest_point=pointreturnnearest_point#示例用法#points=[[(1,2),(3,4),(-1,-1)],...]#點集列表#target=(0,0)#目標點#result=find_nearest_point(points,target)#print("Nearestpoint:",result)```九、地理信息系統(tǒng)（GIS）中“空間數(shù)據(jù)類型”的概念是指用于在GIS中表示地理要素形狀、位置和屬性的標準化方式。矢量數(shù)據(jù)類型和柵格數(shù)據(jù)類型的主要區(qū)別如下：數(shù)據(jù)結構：矢量數(shù)據(jù)使用點、線、面等幾何圖形元素及其坐標來表示要素，結構緊湊；柵格數(shù)據(jù)使用規(guī)則的網(wǎng)格（像素或格網(wǎng)單元）來表示空間，每個單元存儲一個值。存儲方式：矢量數(shù)據(jù)存儲要素的幾何形狀和連接關系，通常占用空間較?。▽碗s場景）；柵格數(shù)據(jù)存儲整個網(wǎng)格的值，對于連續(xù)現(xiàn)象（如溫度、密度）表示直觀，但數(shù)據(jù)量通常很大。數(shù)據(jù)精度：矢量數(shù)據(jù)具有高精度，可以精確表示要素的邊界和形狀；柵格數(shù)據(jù)精度受網(wǎng)格大小限制，分辨率固定，邊界表達為階梯狀。適用場景：矢量數(shù)據(jù)適用于表示離散的、邊界明確的要素（如道路、房屋、行政邊界）；柵格數(shù)據(jù)適用于表示連續(xù)的、漸變的地理現(xiàn)象（如海拔、土壤類型、遙感影像）或需要進行空間分析（如疊分、緩沖區(qū)）的大范圍區(qū)域。十、利用地球信息科學技術知識支持山體滑坡應急響應工作：1.遙感技術：獲取災前后的高分辨率遙感影像（光學或雷達），快速評估滑坡體的范圍、形態(tài)、位移量，監(jiān)測次生滑坡或泥石流的風險區(qū)域，評估滑坡對周邊基礎設施（道路、橋梁、房屋）的影響。目的：提供宏觀、快速的災情評估和監(jiān)測。2.GIS技術：將滑坡體位置、范圍、潛在影響區(qū)域（如危險區(qū)、安全區(qū)）與基礎地理信息數(shù)據(jù)（地形、地質(zhì)、土地利用、人口分布、道路網(wǎng)絡、避難場所位置