2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——地球信息技術(shù)在微氣候預(yù)測中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在利用遙感技術(shù)反演地表溫度時，通常選擇哪個波段進行熱紅外遙感？（）A.可見光波段B.近紅外波段C.短波紅外波段D.微波波段2.以下哪種地球信息技術(shù)主要提供高精度的三維空間坐標信息？（）A.遙感（RS）B.全球定位系統(tǒng)（GPS）C.地理信息系統(tǒng)（GIS）D.激光雷達（LiDAR）3.微氣候研究中，描述空氣流動狀況的關(guān)鍵要素是？（）A.地表溫度B.空氣濕度C.風(fēng)速D.太陽輻射4.地理信息系統(tǒng)（GIS）在微氣候研究中的主要作用不包括？（）A.存儲和管理微氣候數(shù)據(jù)B.進行空間分析和模擬C.直接采集微氣候要素D.可視化微氣候分布特征5.無人機遙感在微氣候研究中相比衛(wèi)星遙感的主要優(yōu)勢是？（）A.感知波段范圍更廣B.數(shù)據(jù)獲取成本更低C.空間分辨率更高，機動性更強D.持續(xù)觀測能力更強6.城市熱島效應(yīng)的形成與以下哪個因素關(guān)系最密切？（）A.地表反照率B.綠化覆蓋率C.空氣濕度D.風(fēng)速7.InSAR（干涉合成孔徑雷達）技術(shù)在微氣候研究中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在？（）A.直接測量氣溫B.監(jiān)測地表微小形變（如凍融、沉降），間接影響微氣候C.獲取高分辨率地表覆蓋圖D.分析大氣水汽含量8.以下哪項技術(shù)不常用于微氣候要素（如溫度、濕度）的數(shù)據(jù)采集？（）A.自動氣象站（AWS）B.遙感傳感器C.物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感器網(wǎng)絡(luò)D.地震波監(jiān)測9.利用遙感數(shù)據(jù)進行地表溫度反演時，通常需要考慮的主要誤差來源是？（）A.傳感器噪聲B.大氣水汽影響C.地表粗糙度D.以上都是10.微氣候預(yù)測模型中，輸入數(shù)據(jù)往往包含？（）A.氣象站觀測數(shù)據(jù)B.遙感反演的地表參數(shù)C.GIS生成的地形因子D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分）1.地球信息技術(shù)通常指遙感、______、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等技術(shù)的總稱。2.微氣候是指地球表面______及其鄰近空間范圍內(nèi)的氣候現(xiàn)象。3.遙感技術(shù)在獲取______等微氣候要素數(shù)據(jù)方面具有獨特優(yōu)勢。4.GIS的空間分析功能可以幫助我們研究地形、植被等下墊面對微氣候的______效應(yīng)。5.利用無人機搭載的多光譜相機可以獲取高分辨率的______數(shù)據(jù)，用于分析地表溫度分布。6.城市熱島強度通常在______午達到峰值。7.激光雷達（LiDAR）可以用于反演植被冠層的高度結(jié)構(gòu)，進而影響局地______和能量交換。8.地球信息技術(shù)與氣象學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科的交叉融合，推動了______研究的發(fā)展。9.在進行微氣候預(yù)測時，需要對遙感數(shù)據(jù)進行______處理，以消除大氣等干擾。10.評估地球信息技術(shù)在微氣候預(yù)測中效果時，常用的指標包括精度______和不確定性分析。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述利用遙感技術(shù)獲取地表溫度數(shù)據(jù)的基本原理。2.列舉至少三種地球信息技術(shù)在微氣候研究中可以應(yīng)用的領(lǐng)域。3.說明GIS在微氣候分析中至少三種具體的應(yīng)用方式。4.簡述城市熱島效應(yīng)形成的主要原因及其對城市微氣候的影響。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述地球信息技術(shù)（遙感、GIS等）在解決城市微氣候問題（如熱島效應(yīng)緩解、通風(fēng)廊道規(guī)劃）中的綜合應(yīng)用潛力。2.結(jié)合具體應(yīng)用場景，論述利用地球信息技術(shù)進行微氣候預(yù)測時，數(shù)據(jù)獲取、處理、模型構(gòu)建和應(yīng)用分析等環(huán)節(jié)可能面臨的主要挑戰(zhàn)及應(yīng)對思路。---試卷答案一、選擇題1.C*解析：熱紅外遙感利用地物自身發(fā)射的熱紅外輻射來探測其溫度，通常在短波紅外波段（如3-5μm和8-14μm）進行，因為地表溫度發(fā)射的輻射主要落在此波段范圍。2.B*解析：全球定位系統(tǒng)（GPS）通過接收多顆衛(wèi)星信號，利用三維坐標測量原理，提供精確的全球范圍內(nèi)的定位（經(jīng)度、緯度、高度）和時間信息。3.C*解析：風(fēng)速是描述空氣流動快慢和方向的物理量，是影響熱量、水分等物質(zhì)在近地面層傳輸?shù)年P(guān)鍵因素，直接關(guān)系到微氣候的特征。4.C*解析：地理信息系統(tǒng)（GIS）主要功能是空間數(shù)據(jù)的存儲、管理、分析和可視化，它不能直接采集物理世界的微氣候要素數(shù)據(jù)，需要依賴遙感、氣象站等手段獲取數(shù)據(jù)。5.C*解析：無人機具有相對較低的成本、靈活的飛行平臺和較高的空間分辨率，能夠貼近地面進行觀測，獲取比衛(wèi)星更高分辨率的數(shù)據(jù)，機動性也更強。6.A*解析：城市熱島效應(yīng)主要由于城市下墊面性質(zhì)（如水泥、瀝青吸熱快、存熱多）和人類活動（如能源消耗、建筑密集）導(dǎo)致城市區(qū)域溫度高于周邊郊野地區(qū)，地表反照率低是關(guān)鍵因素之一。7.B*解析：InSAR技術(shù)通過干涉測量獲取地表細微形變信息，雖然不直接測溫度，但地表凍融、沉降等形變會改變地表結(jié)構(gòu)和反照率，進而影響能量平衡和局部微氣候。8.D*解析：自動氣象站、遙感傳感器、物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)都是常用的微氣候要素（溫度、濕度、風(fēng)速等）數(shù)據(jù)采集技術(shù)；地震波監(jiān)測主要用于地質(zhì)現(xiàn)象研究，與微氣候要素采集無關(guān)。9.D*解析：遙感反演地表溫度時，誤差來源包括傳感器本身噪聲、大氣（如水汽、氣溶膠）對熱紅外輻射的削弱和散射、地表參數(shù)（如發(fā)射率、反照率）的不確定性等。10.D*解析：微氣候預(yù)測模型需要綜合考慮多種因素，通常輸入數(shù)據(jù)包括來自氣象站的宏觀氣象數(shù)據(jù)、通過遙感反演的地表參數(shù)（如溫度、植被指數(shù)）、以及GIS生成的地形因子（如坡度、坡向、高程）等。二、填空題1.全球定位系統(tǒng)（GPS）*解析：地球信息技術(shù)是遙感、GPS、GIS和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的統(tǒng)稱，GPS是其中定位和時間信息提供的關(guān)鍵技術(shù)。2.地表附近*解析：微氣候研究的范圍通常局限于地球表面及其緊鄰的空氣層，與宏觀氣候（大尺度）有所區(qū)別。3.溫度*解析：地表溫度是遙感技術(shù)能夠有效反演的關(guān)鍵微氣候要素之一，對于研究能量平衡和熱環(huán)境至關(guān)重要。4.影響或調(diào)節(jié)*解析：GIS通過空間分析功能，可以模擬和評估地形、建筑物、植被等下墊面要素如何影響或調(diào)節(jié)局地的溫度、濕度、風(fēng)等微氣候條件。5.地表溫度*解析：多光譜相機獲取的地表圖像可以通過輻射傳輸模型反演得到地表溫度分布，是無人機遙感在微氣候研究中的常見應(yīng)用。6.下午*解析：城市熱島效應(yīng)通常在白天積累，受太陽輻射加熱影響，在下午時段（如下午2-4點）達到最強。7.對流*解析：植被冠層的高度和結(jié)構(gòu)會影響近地面的空氣流動，改變交換對流強度，進而影響局地微氣候。8.交叉融合*解析：地球信息技術(shù)與氣象學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科的交叉融合，催生了研究地表-大氣系統(tǒng)相互作用、局部氣候環(huán)境的新領(lǐng)域和新方法。9.定標或輻射校正*解析：遙感原始數(shù)據(jù)（如DN值）需要經(jīng)過定標（將DN值轉(zhuǎn)換為物理量，如輻射亮度）和輻射校正（消除大氣層、傳感器等誤差，得到地表反射率或輻射亮度）等處理，才能用于后續(xù)反演和應(yīng)用。10.準確性*解析：評估預(yù)測效果時，除了不確定性分析，預(yù)測值與實際觀測值之間的符合程度，即預(yù)測的準確性，是核心指標之一。三、簡答題1.簡述利用遙感技術(shù)獲取地表溫度數(shù)據(jù)的基本原理。*解析思路：首先說明地物都會發(fā)射紅外輻射，溫度越高發(fā)射越強（熱力學(xué)定律）。遙感器接收目標物（地表）發(fā)射或反射的熱紅外輻射能量。通過測量輻射強度，結(jié)合地物的光譜特性（發(fā)射率）和傳感器響應(yīng)，利用反演模型（如單窗口模型、分裂窗模型）將輻射亮度或DN值轉(zhuǎn)換為地表溫度值。大氣影響是主要誤差來源，需進行大氣校正。2.列舉至少三種地球信息技術(shù)在微氣候研究中可以應(yīng)用的領(lǐng)域。*解析思路：從不同地球信息技術(shù)角度出發(fā)，列舉其在微氣候研究中的應(yīng)用實例。遙感：獲取地表溫度、植被指數(shù)、地表反照率、水體分布等數(shù)據(jù)；GPS：提供氣象站、觀測點的精確地理坐標；GIS：進行空間分析（如地形因子提取、緩沖區(qū)分析）、數(shù)據(jù)管理、模型構(gòu)建與模擬、結(jié)果可視化；物聯(lián)網(wǎng)：部署傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測地面溫度、濕度、風(fēng)速等。3.說明GIS在微氣候分析中至少三種具體的應(yīng)用方式。*解析思路：列舉GIS在微氣候研究中的具體操作和分析方法。例如：①創(chuàng)建數(shù)字高程模型（DEM）分析地形對風(fēng)場、溫度分布的影響；②疊加不同數(shù)據(jù)源（如遙感影像、土地利用圖、氣象數(shù)據(jù)）進行綜合分析，評估下墊面對微氣候的綜合影響；③利用GIS的空間分析功能（如緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析）評估城市設(shè)計（如綠地布局、通風(fēng)廊道）對微氣候的改善潛力；④可視化不同微氣候要素（溫度、濕度等）的空間分布格局。4.簡述城市熱島效應(yīng)形成的主要原因及其對城市微氣候的影響。*解析思路：首先解釋城市熱島效應(yīng)的定義（城市比周邊鄉(xiāng)村熱）。主要原因從兩個層面分析：①下墊面性質(zhì)差異（城市材料吸熱快、放熱慢、反照率低；建筑密集，減少熱量散失面積）；②人類活動影響（化石燃料燃燒釋放廢熱、交通工具排放、空調(diào)制冷排熱、城市水分蒸發(fā)減少冷卻效應(yīng)等）。影響方面說明：①導(dǎo)致城市高溫，增加能源消耗（制冷）；②改變局地風(fēng)場；③可能加劇空氣污染物的擴散難度；④影響人類舒適度和健康。四、論述題1.論述地球信息技術(shù)（遙感、GIS等）在解決城市微氣候問題（如熱島效應(yīng)緩解、通風(fēng)廊道規(guī)劃）中的綜合應(yīng)用潛力。*解析思路：闡述地球信息技術(shù)如何為解決城市微氣候問題提供數(shù)據(jù)、分析和決策支持。①遙感可低成本、大范圍獲取城市熱島分布圖、地表溫度、植被覆蓋、建筑密度、材料屬性等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為識別熱島區(qū)域、分析成因提供依據(jù)。②GIS可整合多源數(shù)據(jù)（遙感、氣象站、交通流等），進行空間分析，如：識別熱島熱點區(qū)域，評估不同下墊面（植被、水體、建筑）對溫度的影響；模擬通風(fēng)廊道對城市風(fēng)場和溫度的改善效果；進行熱環(huán)境模擬預(yù)測。③綜合應(yīng)用潛力體現(xiàn)在：能夠精細化刻畫城市微氣候特征，識別問題區(qū)域；提供科學(xué)依據(jù)，支持城市規(guī)劃和設(shè)計（如增加綠地、水體、采用反射率高的材料、優(yōu)化建筑布局）；評估規(guī)劃方案的氣候效益；實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測和預(yù)警。2.結(jié)合具體應(yīng)用場景，論述利用地球信息技術(shù)進行微氣候預(yù)測時，數(shù)據(jù)獲取、處理、模型構(gòu)建和應(yīng)用分析等環(huán)節(jié)可能面臨的主要挑戰(zhàn)及應(yīng)對思路。*解析思路：分析地球信息技術(shù)在微氣候預(yù)測全流程中可能遇到的問題。①數(shù)據(jù)獲取挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)分辨率、時空尺度匹配問題（如遙感數(shù)據(jù)分辨率與氣象站點尺度不匹配）；數(shù)據(jù)質(zhì)量與不確定性（遙感數(shù)據(jù)云污染、傳感器誤差、地面數(shù)據(jù)代表性不足）；多源數(shù)據(jù)融合難度大。應(yīng)對：選擇合適分辨率和類型的傳感器；采用多時相、多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)；加強數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與不確定性評估；發(fā)展數(shù)據(jù)同化技術(shù)。②數(shù)據(jù)處理挑戰(zhàn)：海量數(shù)據(jù)處理能力要求高；數(shù)據(jù)預(yù)處理復(fù)雜（輻射校正、大氣校正、幾何校正、坐標轉(zhuǎn)換等）；地表參數(shù)反演精度問題。應(yīng)對：利用云計算平臺；開發(fā)自動化預(yù)處理流程；改進反演模型算法；結(jié)合地面實