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)在氣象學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.地球信息科學(xué)2.衛(wèi)星云頂亮溫3.GIS空間分析4.GPS氣象學(xué)5.數(shù)據(jù)同化二、填空題（每空1分，共20分）1.地球信息科學(xué)主要依托三大技術(shù)支柱：______、______和______。2.常用的氣象衛(wèi)星按軌道高度可分為______和______。3.遙感影像解譯中，常用的目視解譯標(biāo)志包括______、______和______。4.GIS的基本功能主要包括數(shù)據(jù)采集與輸入、數(shù)據(jù)編輯、______、空間分析和______。5.利用GPS信號(hào)探測大氣水汽的方法主要基于______原理。6.地球信息技術(shù)在氣象學(xué)中可用于______、______和______等環(huán)節(jié)。7.數(shù)字高程模型（DEM）在氣象學(xué)中可用于估算______和______。三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述遙感技術(shù)在獲取大氣水汽信息方面的主要方法。2.簡述地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的主要作用。3.簡述GPS信號(hào)在大氣中傳播時(shí)受到的主要影響。4.簡述多源氣象數(shù)據(jù)融合的意義和主要挑戰(zhàn)。5.簡述地球信息技術(shù)如何支持?jǐn)?shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述衛(wèi)星云圖在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用價(jià)值。2.論述地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣象服務(wù)中的應(yīng)用前景。3.結(jié)合實(shí)例，論述地球信息技術(shù)在氣象災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警中的作用與潛力。試卷答案一、名詞解釋1.地球信息科學(xué):是一門以地球表層系統(tǒng)為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用信息科學(xué)技術(shù)（遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等），采集、處理、分析、管理和應(yīng)用地球信息的綜合性學(xué)科。**解析思路:*考察對(duì)地球信息科學(xué)基本概念的掌握，要求理解其研究對(duì)象、核心技術(shù)組成和學(xué)科性質(zhì)。2.衛(wèi)星云頂亮溫:指氣象衛(wèi)星紅外云頂溫度傳感器接收到的來自云頂單位表面積輻射的亮度溫度，是表征云頂輻射特性（主要與云頂高度和類型有關(guān)）的關(guān)鍵參數(shù)。**解析思路:*考察對(duì)衛(wèi)星氣象學(xué)核心參數(shù)“亮溫”及其具體“云頂亮溫”概念的掌握，需理解其物理意義和遙感應(yīng)用。3.GIS空間分析:指利用地理信息系統(tǒng)軟件，對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行操作、分析和建模，以揭示空間分布規(guī)律、空間關(guān)系和空間過程，并最終為決策提供支持的空間查詢、處理、模擬和可視化技術(shù)。**解析思路:*考察對(duì)GIS核心功能“空間分析”的理解，要求掌握其基本概念、目的和技術(shù)范疇。4.GPS氣象學(xué):指利用導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（如GPS）信號(hào)在大氣中傳播的延遲效應(yīng)來反演大氣參數(shù)（尤其是大氣水汽含量）的學(xué)科領(lǐng)域。**解析思路:*考察對(duì)GPS在氣象學(xué)中特殊應(yīng)用領(lǐng)域的掌握，需理解其基本原理（信號(hào)延遲）和應(yīng)用目標(biāo)（水汽探測等）。5.數(shù)據(jù)同化:指將觀測數(shù)據(jù)融入數(shù)值模型預(yù)報(bào)場中，以修正模型誤差和初始條件，從而獲得比模型單獨(dú)預(yù)報(bào)更精確、更可靠的分析場或集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品的技術(shù)過程。**解析思路:*考察對(duì)數(shù)據(jù)同化這一關(guān)鍵氣象數(shù)據(jù)處理技術(shù)的概念掌握，需理解其目的、過程和在NWP中的重要性。二、填空題1.遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)**解析思路:*考察對(duì)地球信息科學(xué)三大支柱技術(shù)的記憶。2.地球靜止氣象衛(wèi)星、極軌氣象衛(wèi)星**解析思路:*考察對(duì)氣象衛(wèi)星按軌道分類的基本知識(shí)。3.顏色、形狀、紋理**解析思路:*考察遙感影像目視解譯的基本標(biāo)志。4.空間查詢、數(shù)據(jù)輸出與可視化**解析思路:*考察對(duì)GIS基本功能模塊的掌握（采集輸入、編輯、分析、查詢、輸出/可視化通常被視為核心功能）。5.信號(hào)傳播延遲（或大氣折射）**解析思路:*考察GPS氣象學(xué)的基本原理，即信號(hào)穿越大氣層時(shí)速度變化導(dǎo)致的時(shí)間延遲。6.氣象觀測、氣象分析、氣象預(yù)報(bào)**解析思路:*考察地球信息技術(shù)在氣象業(yè)務(wù)主要環(huán)節(jié)中的應(yīng)用范圍。7.地表溫度、地形對(duì)氣候的影響（或局地環(huán)流）**解析思路:*考察DEM在氣象學(xué)中一個(gè)常見的應(yīng)用，即利用地形數(shù)據(jù)分析和預(yù)測受地形影響的氣象要素。三、簡答題1.簡述遙感技術(shù)在獲取大氣水汽信息方面的主要方法。**解析思路:*要求概述利用遙感手段探測大氣水汽的主要途徑。應(yīng)包括：①氣象衛(wèi)星紅外/微波遙感：通過探測云頂亮溫/等效水汽含量、水汽云頂亮溫差、微波輻射計(jì)探測大氣可降水量等；②衛(wèi)星雷達(dá)/激光雷達(dá)遙感：主動(dòng)式遙感，直接探測大氣中的水汽廓線、可降水量等；③地面微波輻射計(jì)遙感：探測地表到大氣層頂?shù)目偹俊?.簡述地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的主要作用。**解析思路:*要求說明GIS在特定氣象災(zāi)害（如洪澇、干旱、臺(tái)風(fēng)、冰雹等）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的功能。應(yīng)包括：①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：集成存儲(chǔ)和管理災(zāi)害相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)（降雨量、風(fēng)速、氣溫）、地理數(shù)據(jù)（地形、水系、土地利用、人口分布、承災(zāi)體信息）等；②空間分析：進(jìn)行淹沒范圍模擬、災(zāi)害影響區(qū)域評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃（如根據(jù)致災(zāi)因子閾值和承災(zāi)體暴露度評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)）、脆弱性分析等；③可視化表達(dá)：將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果以地圖、圖表等形式清晰展示，支持決策。3.簡述GPS信號(hào)在大氣中傳播時(shí)受到的主要影響。**解析思路:*要求闡述GPS信號(hào)穿越大氣層時(shí)發(fā)生的變化及其原因。應(yīng)包括：①電離層延遲：GPS信號(hào)在電離層中傳播速度受自由電子密度影響而變快，導(dǎo)致信號(hào)到達(dá)時(shí)間延遲，延遲大小與信號(hào)頻率有關(guān)；②對(duì)流層延遲：GPS信號(hào)在對(duì)流層（干空氣和濕空氣）中傳播速度減慢，導(dǎo)致信號(hào)到達(dá)時(shí)間延遲，可通過模型修正干、濕延遲；③多路徑效應(yīng)：GPS信號(hào)經(jīng)地面、建筑物等反射后到達(dá)接收機(jī)，與直射信號(hào)干涉，影響信號(hào)強(qiáng)度和相位，導(dǎo)致定位誤差。4.簡述多源氣象數(shù)據(jù)融合的意義和主要挑戰(zhàn)。**解析思路:*要求說明融合多種數(shù)據(jù)源的目的和面臨的困難。意義：①克服單一數(shù)據(jù)源時(shí)空分辨率、覆蓋范圍、精度等方面的局限性；②提高氣象分析的準(zhǔn)確性和可靠性；③獲取更全面、更精細(xì)的氣象場信息，為復(fù)雜天氣系統(tǒng)研究和預(yù)報(bào)提供更優(yōu)輸入。挑戰(zhàn)：①數(shù)據(jù)異構(gòu)性（不同來源數(shù)據(jù)格式、分辨率、時(shí)間尺度、精度差異大）；②數(shù)據(jù)配準(zhǔn)與融合算法復(fù)雜性（如何將不同數(shù)據(jù)有效匹配和組合）；③融合算法的不確定性（選擇不同算法可能得到不同結(jié)果）；④計(jì)算資源需求。5.簡述地球信息技術(shù)如何支持?jǐn)?shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）。**解析思路:*要求說明地球信息技術(shù)在NWP流程中的作用。應(yīng)包括：①高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)獲取與處理：利用遙感（衛(wèi)星、雷達(dá)）和地面觀測站網(wǎng)（結(jié)合GPS探空等）獲取全球氣象要素?cái)?shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、插值、同化等GIS/數(shù)據(jù)處理技術(shù)生成高時(shí)空分辨率的初始場；②模型地理細(xì)節(jié)刻畫：利用GIS技術(shù)處理地形、海岸線、湖泊、城市等地形地理參數(shù)，提高模型在這些區(qū)域的模擬能力；③預(yù)報(bào)產(chǎn)品可視化與分析：利用GIS和可視化軟件對(duì)NWP輸出（如溫度、降水、風(fēng)場、氣壓場等）進(jìn)行空間分析和可視化展示，用于氣象服務(wù)和決策支持。四、論述題1.論述衛(wèi)星云圖在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用價(jià)值。**解析思路:*要求全面、深入地論述衛(wèi)星云圖的作用。應(yīng)從多個(gè)方面展開：①實(shí)時(shí)監(jiān)測天氣系統(tǒng)：提供全球范圍、高頻次云圖，動(dòng)態(tài)跟蹤臺(tái)風(fēng)、鋒面、氣旋等天氣系統(tǒng)的生成、發(fā)展和移動(dòng)；②分析云層特征與天氣：識(shí)別云的類型（積云、層云等）、云頂高度、云區(qū)移動(dòng)速度和方向，判斷天氣現(xiàn)象（降水、雷暴、卷云等）的發(fā)生和發(fā)展；③識(shí)別災(zāi)害性天氣：通過特定云圖特征識(shí)別強(qiáng)對(duì)流天氣（如鉤云）、臺(tái)風(fēng)眼、冰雹云等；④模式預(yù)報(bào)驗(yàn)證：將衛(wèi)星云圖實(shí)況與數(shù)值天氣預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性；⑤氣候監(jiān)測：長期連續(xù)的衛(wèi)星云圖可用于氣候變化和大氣環(huán)流異常分析。2.論述地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣象服務(wù)中的應(yīng)用前景。**解析思路:*要求探討GIS在氣象服務(wù)領(lǐng)域的未來發(fā)展方向和價(jià)值。應(yīng)結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢展開：①智能氣象信息發(fā)布：結(jié)合GIS空間分析能力和大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、更具針對(duì)性的個(gè)性化氣象預(yù)警信息推送（如基于用戶位置和興趣的精細(xì)化預(yù)警）；②城市與區(qū)域氣候模擬：利用高分辨率GIS數(shù)據(jù)（建筑、植被、下墊面等）改進(jìn)區(qū)域氣候模式，為城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、應(yīng)急管理提供更科學(xué)的氣候風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；③氣象災(zāi)害精細(xì)化管理：發(fā)展基于GIS的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)情快速評(píng)估、應(yīng)急資源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)；④可再生能源開發(fā)支持：利用GIS分析風(fēng)能、太陽能資源的空間分布和潛力，支持新能源場站選址；⑤極端天氣事件影響評(píng)估：結(jié)合歷史氣象數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行極端天氣（如暴雨、洪水）歷史影響評(píng)估，為未來風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)提供依據(jù)。3.結(jié)合實(shí)例，論述地球信息技術(shù)在氣象災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警中的作用與潛力。**解析思路:*要求結(jié)合具體災(zāi)害案例，說明地球信息技術(shù)如何幫助監(jiān)測預(yù)警，并展望其潛力。實(shí)例選擇：可選取臺(tái)風(fēng)、暴雨、干旱、大霧等典型災(zāi)害。論述應(yīng)包括：①監(jiān)測方面：利用遙感（衛(wèi)星云圖、雷達(dá)）進(jìn)行災(zāi)害要素（如臺(tái)風(fēng)路徑、強(qiáng)度、風(fēng)雨區(qū)；暴雨落區(qū)、強(qiáng)度；干旱范圍、程度；大霧覆蓋范圍）的實(shí)時(shí)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)跟蹤；利用GIS整合多源監(jiān)測數(shù)據(jù)（氣象站、水文站、雨量計(jì)等），進(jìn)行空間分析和影響評(píng)估；利用GPS進(jìn)