2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——衛(wèi)星遙感技術(shù)在生態(tài)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在可見光光譜中，葉綠素吸收率最高的波段主要位于（）。A.紅外波段B.紅光波段C.近紅外波段D.紫外波段2.下列哪種傳感器屬于被動(dòng)式光學(xué)遙感器？（）A.合成孔徑雷達(dá)（SAR）B.側(cè)視成像雷達(dá)（SLAR）C.多光譜掃描儀D.微波輻射計(jì)3.衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行輻射校正的主要目的是消除（）。A.傳感器自身造成的誤差B.地面目標(biāo)輻射差異引起的誤差C.大氣層對(duì)電磁波的影響D.地形起伏引起的誤差4.影響遙感圖像解譯精度的關(guān)鍵因素之一是（）。A.傳感器分辨率B.大氣狀況C.解譯人員的經(jīng)驗(yàn)D.地面分辨率5.NDVI指數(shù)主要用來（）。A.監(jiān)測(cè)水體變化B.評(píng)估土壤濕度C.估算植被葉綠素含量D.測(cè)量地表溫度6.下列哪種方法不屬于遙感圖像分類的監(jiān)督分類方法？（）A.最大似然法B.K-最近鄰法C.聚類分析D.支持向量機(jī)7.用于監(jiān)測(cè)大面積森林火災(zāi)蔓延范圍的最佳傳感器是（）。A.高分辨率光學(xué)衛(wèi)星B.熱紅外成像衛(wèi)星C.氫譜儀D.微波輻射計(jì)8.遙感圖像幾何校正的主要目的是（）。A.消除大氣干擾B.統(tǒng)一圖像的投影和坐標(biāo)系C.增強(qiáng)圖像對(duì)比度D.提高圖像空間分辨率9.無人機(jī)遙感系統(tǒng)相比傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感，其主要優(yōu)勢(shì)之一是（）。A.覆蓋范圍更廣B.數(shù)據(jù)獲取成本更低（針對(duì)小區(qū)域）C.傳感器分辨率更高D.傳感器類型更多樣10.在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估時(shí)，遙感數(shù)據(jù)主要提供（）信息。A.生物化學(xué)過程B.物理格局特征C.社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)D.微觀尺度生理指標(biāo)二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.遙感技術(shù)是利用傳感器遠(yuǎn)距離探測(cè)地物，獲取其________和________信息，并通過處理、分析，提取有用信息的科學(xué)技術(shù)。2.遙感數(shù)據(jù)根據(jù)傳感器平臺(tái)的高度和傳感器類型，可分為________遙感、_______遙感和________遙感。3.遙感圖像輻射校正的目的是將傳感器記錄的________輻射亮度轉(zhuǎn)換為地物實(shí)際反射或發(fā)射的________。4.常用的植被指數(shù)NDVI的計(jì)算公式為________。5.遙感圖像幾何精校正一般需要先建立________模型，然后利用地面控制點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)求解和圖像糾正。6.土地覆蓋分類是將遙感影像上的像元按照其________和________特征，劃分成不同的類別。7.利用熱紅外遙感技術(shù)可以反演地表的________。8.遙感技術(shù)在生態(tài)系統(tǒng)研究中面臨的主要誤差來源包括大氣干擾、傳感器誤差和________。9.衛(wèi)星遙感在監(jiān)測(cè)區(qū)域土地利用/土地覆蓋變化方面具有________、_______和________的優(yōu)勢(shì)。10.評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的遙感方法通常基于植被________、_______和樹高等信息。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述光學(xué)遙感和雷達(dá)遙感在探測(cè)原理和特性上的主要區(qū)別。2.簡述遙感圖像輻射校正的主要步驟。3.簡述利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)區(qū)域植被生長狀況的主要方法。4.簡述大氣校正的必要性和主要挑戰(zhàn)。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)區(qū)域水資源狀況（如湖泊面積變化、水體富營養(yǎng)化初步指示）中的應(yīng)用潛力與方法。2.結(jié)合具體生態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景，論述選擇合適的遙感傳感器（光學(xué)、雷達(dá)、熱紅外等）時(shí)應(yīng)考慮哪些因素。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.C7.B8.B9.B10.B二、填空題1.電磁波，地物信息2.航天，航空，地面3.數(shù)字，物理4.(NIR-RED)/(NIR+RED)5.傳感器-地面-傳感器6.波譜，幾何7.溫度8.地形起伏9.大范圍，動(dòng)態(tài)，連續(xù)10.生物量，高度三、簡答題1.簡述光學(xué)遙感和雷達(dá)遙感在探測(cè)原理和特性上的主要區(qū)別。*探測(cè)原理：光學(xué)遙感被動(dòng)接收目標(biāo)反射的太陽輻射，而雷達(dá)遙感主動(dòng)發(fā)射電磁波并接收目標(biāo)反射的回波。*特性：*光學(xué)遙感：受光照條件限制，易受云霧影響，分辨率高，能獲取地物光譜信息，顏色信息豐富。適用于可見光、近紅外、短波紅外波段。*雷達(dá)遙感：主動(dòng)工作，可全天候、全天時(shí)探測(cè)，不受光照條件限制，可穿透云霧，但分辨率相對(duì)較低（尤其光學(xué)分辨率），只能獲取后向散射強(qiáng)度信息（無色），對(duì)地形起伏敏感，存在多路徑效應(yīng)。2.簡述遙感圖像輻射校正的主要步驟。*輻射校正的目的是消除傳感器本身和大氣造成的誤差，將圖像上記錄的DN值（數(shù)字號(hào)）轉(zhuǎn)換成地物的實(shí)際物理量（如反射率或輻射亮度）。*主要步驟：*傳感器定標(biāo)：獲取傳感器的響應(yīng)特性，將DN值轉(zhuǎn)換為原始物理輻射量（如輻亮度）。*大氣校正：消除大氣散射和吸收對(duì)電磁波傳輸?shù)挠绊?，將地表反射率或輻亮度分離出來。常用方法有基于物理模型的校正（如MODTRAN）和基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷男Ｕㄈ绨迪裨?、?jīng)驗(yàn)線法、FLAASH等）。3.簡述利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)區(qū)域植被生長狀況的主要方法。*主要利用光學(xué)遙感的植被指數(shù)（VI）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最常用的是NDVI（歸一化植被指數(shù)）。*方法：*計(jì)算植被指數(shù)：根據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算NDVI等指數(shù)。*分析時(shí)空變化：分析不同時(shí)期遙感影像上植被指數(shù)的時(shí)空分布變化，判斷植被長勢(shì)、覆蓋度變化、物候期（生長季開始、結(jié)束）等。*估算生物量：利用植被指數(shù)與地面實(shí)測(cè)生物量數(shù)據(jù)建立回歸模型，估算區(qū)域植被生物量。*監(jiān)測(cè)脅迫：NDVI的異常變化可以指示植被受到干旱、病蟲害等脅迫。4.簡述大氣校正的必要性和主要挑戰(zhàn)。*必要性：大氣中的氣體、水汽、氣溶膠等會(huì)散射、吸收和衰減到達(dá)地面的電磁波，導(dǎo)致遙感圖像上的地物亮度與真實(shí)反射率不符。大氣校正的目的是消除這種大氣影響，獲取地表真實(shí)的反射率信息，是進(jìn)行定量遙感分析（如植被參數(shù)反演、水體參數(shù)反演、地表溫度反演等）的基礎(chǔ)，也是提高圖像解譯精度的重要環(huán)節(jié)。*主要挑戰(zhàn)：大氣狀態(tài)復(fù)雜多變且空間不均勻，精確描述大氣特性需要復(fù)雜的物理模型；模型參數(shù)難以精確獲?。辉?、霧、氣溶膠等的存在增加了校正難度和不確定性。四、論述題1.論述遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)區(qū)域水資源狀況（如湖泊面積變化、水體富營養(yǎng)化初步指示）中的應(yīng)用潛力與方法。*應(yīng)用潛力：*遙感技術(shù)具有大范圍、動(dòng)態(tài)、連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，能夠高效、經(jīng)濟(jì)地獲取區(qū)域水資源時(shí)空變化信息，為水資源管理、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、洪澇災(zāi)害預(yù)警等提供重要支撐。*監(jiān)測(cè)方法：*湖泊面積變化監(jiān)測(cè)：*方法：利用多時(shí)相光學(xué)遙感影像（如Landsat,Sentinel-2）或雷達(dá)影像（如Sentinel-1），通過圖像分割、水域提取算法（如基于閾值、監(jiān)督分類、面向?qū)ο蠓诸悾┳R(shí)別水體像元，統(tǒng)計(jì)不同時(shí)期水域覆蓋的像元數(shù)量或面積，計(jì)算面積變化量、變化速率和趨勢(shì)。*技術(shù)要點(diǎn)：選擇合適的時(shí)相、波段或影像類型（光學(xué)對(duì)水體清澈度敏感，雷達(dá)穿透云霧能力強(qiáng)）；建立穩(wěn)定可靠的水體提取模型；進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。*水體富營養(yǎng)化初步指示：*方法：利用多光譜或高光譜遙感影像。富營養(yǎng)化通常伴隨著藻類等水生生物爆發(fā)性增長，導(dǎo)致水體顏色變化（如藍(lán)綠藻導(dǎo)致水體變綠）和透明度下降。*技術(shù)要點(diǎn)：計(jì)算水體指數(shù)，如綠光/紅光比值（可指示藻類濃度）、歸一化水體指數(shù)（NDWI）、特定波段反射率等，這些指數(shù)通常與水體色度和懸浮物濃度相關(guān)；進(jìn)行時(shí)間序列分析，監(jiān)測(cè)水體指數(shù)的異常高值出現(xiàn)時(shí)間和空間分布變化；結(jié)合水色遙感反演算法估算葉綠素a濃度等參數(shù)（作為初步指示）。*注意：遙感方法是初步監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)分析，無法完全替代傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)采樣和水化學(xué)分析進(jìn)行精確評(píng)估。2.結(jié)合具體生態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景，論述選擇合適的遙感傳感器（光學(xué)、雷達(dá)、熱紅外等）時(shí)應(yīng)考慮哪些因素。*選擇遙感傳感器需綜合考慮以下因素：*監(jiān)測(cè)目標(biāo)特性：*目標(biāo)的光譜特性：不同地物（植被、水體、土壤、城市等）在不同電磁波譜段的反射/發(fā)射特性不同。光學(xué)傳感器利用可見光、近紅外等波段探測(cè)地物光譜特征差異，適用于植被分類、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、土地覆蓋制圖等。雷達(dá)傳感器利用微波探測(cè)地物后向散射特性，不受光照和云霧影響，適用于全天候監(jiān)測(cè)、地形測(cè)繪、濕地圖繪制等。熱紅外傳感器探測(cè)地物熱輻射，適用于地表溫度監(jiān)測(cè)、火災(zāi)檢測(cè)、夜視等。*目標(biāo)的空間尺度：需要區(qū)分地物的大小。高空間分辨率傳感器（如高分辨率光學(xué)衛(wèi)星、無人機(jī)）適用于監(jiān)測(cè)小范圍、精細(xì)地物（如林分結(jié)構(gòu)、農(nóng)作物長勢(shì)）。中低空間分辨率傳感器（如Landsat,Sentinel-2）適用于大范圍生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。雷達(dá)具有多種空間分辨率，可滿足不同需求。*監(jiān)測(cè)環(huán)境條件：*大氣狀況：光學(xué)傳感器受云、霧、氣溶膠影響大，晴空條件是最佳。雷達(dá)穿透能力強(qiáng)，受天氣影響小。熱紅外傳感器受大氣水汽影響。*光照條件：光學(xué)傳感器需要太陽光照，適用于日間觀測(cè)。熱紅外傳感器全天可用。*監(jiān)測(cè)任務(wù)需求：*定量精度要求：定量遙感（如生物量估算、水體參數(shù)反演）對(duì)傳感器定標(biāo)精度、大氣校正能力要求高，高光譜傳感器能提供更豐富的光譜信息。雷達(dá)后向散射系數(shù)的定量精度相對(duì)較低，但反演某些參數(shù)（如土壤濕度、雪深）有優(yōu)勢(shì)。*監(jiān)測(cè)頻率與時(shí)效性：需要高頻次監(jiān)測(cè)的場(chǎng)景（如災(zāi)害應(yīng)急、快速變化監(jiān)測(cè)）可能需要選擇重復(fù)周期短的衛(wèi)星（如Sentinel系列、Planet系列）。特定事件（如火情）需要即時(shí)探測(cè)能力，熱紅外和雷達(dá)是優(yōu)選。*數(shù)據(jù)獲取成本與可用性：*成本：不同傳感器平臺(tái)（衛(wèi)星、航空、地面）成本差異巨大。數(shù)據(jù)政策（免費(fèi)、有償、商業(yè)）也會(huì)影響選擇。商業(yè)衛(wèi)星（如Planet）提供高頻次、高分辨率數(shù)據(jù)，但需付費(fèi)。*可用性：考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)檔案的可用性、數(shù)據(jù)處理工具的成熟度、獲取服務(wù)的便捷性等。*數(shù)據(jù)融合需求：有些應(yīng)用可能需要結(jié)合不同類型傳感器的數(shù)據(jù)，以彌補(bǔ)單一傳感器的不足，實(shí)現(xiàn)更全面的信息獲取。例如，結(jié)合光學(xué)植被指數(shù)和雷達(dá)后向散射數(shù)據(jù)估算生物量。*具體生態(tài)場(chǎng)景舉例：*森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)：可能需要結(jié)合高分辨率光學(xué)衛(wèi)星（獲取冠層結(jié)構(gòu)、葉面積指數(shù)、利用VI估算生物量）和雷達(dá)（穿透樹冠獲取冠下信息、估算樹高和生物量、輔助繪制林分圖），以及熱紅外（估算樹冠溫度反映