2025年大學(xué)《海洋資源與環(huán)境》專業(yè)題庫——海洋環(huán)境信息技術(shù)應(yīng)用研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種遙感傳感器主要利用海水的吸收和散射特性來獲取海面溫度信息？（）A.雷達高度計B.被動微波輻射計C.遙感掃描儀（熱紅外波段）D.激光雷達2.在海洋地理信息系統(tǒng)（GIS）中，用于表示具有面積特征的海域（如海島、湖面）的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是？（）A.線狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.點狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.面狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D.網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的特點通常不包括？（）A.數(shù)據(jù)量巨大（Volume）B.數(shù)據(jù)類型單一C.產(chǎn)生速度快（Velocity）D.數(shù)據(jù)價值密度相對較低4.以下哪種技術(shù)通常不用于近岸海域的水質(zhì)參數(shù)遙感監(jiān)測？（）A.水色遙感B.被動微波遙感C.激光雷達高度測量D.衛(wèi)星高度計5.用于模擬海洋環(huán)流、水團運動等物理過程的主要海洋模型類型是？（）A.海洋化學(xué)模型B.海洋生態(tài)模型C.海洋水文動力學(xué)模型D.海岸帶過程模型6.海洋數(shù)據(jù)可視化中，使用三維立體圖展示海表溫度場的優(yōu)勢在于？（）A.能精確展示數(shù)據(jù)的時間變化B.能直觀展示空間分布和梯度特征C.能高效處理海量數(shù)據(jù)D.能自動進行數(shù)據(jù)分析7.以下哪項不是海洋物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)的主要組成部分？（）A.海洋傳感器節(jié)點B.數(shù)據(jù)采集與存儲單元C.海洋大數(shù)據(jù)分析平臺D.陸地上的用戶界面8.能夠?qū)崿F(xiàn)跨區(qū)域、跨部門海洋信息共享和服務(wù)的標準協(xié)議是？（）A.HTTPB.FTPC.OGCWebMapService(WMS)D.SMTP9.在海洋環(huán)境信息系統(tǒng)中，空間查詢分析功能不包括？（）A.距離查詢B.范圍查詢C.疊加分析D.時間序列分析10.將多種海洋觀測技術(shù)（如遙感、原位觀測、模型）有機結(jié)合，進行多維度、立體化海洋環(huán)境監(jiān)測的綜合技術(shù)策略稱為？（）A.海洋數(shù)據(jù)融合B.海洋信息可視化C.海洋大數(shù)據(jù)分析D.海洋模型集成二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.海洋遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要步驟包括輻射校正和______。2.海洋地理信息系統(tǒng)（GIS）的核心功能包括數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯、空間查詢和分析、______以及輸出。3.海洋環(huán)境模型驗證的主要方法包括______和統(tǒng)計檢驗。4.人工智能（AI）在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用領(lǐng)域包括異常檢測、預(yù)測預(yù)報和______。5.海洋物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)中，水下聲學(xué)通信技術(shù)是解決水下傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵之一，其主要挑戰(zhàn)在于______和信噪比低。6.海洋信息服務(wù)系統(tǒng)（如海洋大數(shù)據(jù)平臺）通常需要具備數(shù)據(jù)管理、______和用戶服務(wù)等功能。7.海洋環(huán)境信息可視化技術(shù)能夠?qū)⒊橄蟮暮Ｑ髷?shù)據(jù)以______、圖形圖像等形式直觀表達出來。8.海洋立體觀測系統(tǒng)通過整合不同平臺（如衛(wèi)星、飛機、船舶、浮標）的觀測數(shù)據(jù)，旨在實現(xiàn)______觀測。9.海洋大數(shù)據(jù)分析中的“維度災(zāi)難”問題主要指在處理高維數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)維度過多導(dǎo)致計算復(fù)雜度急劇增加和______。10.海洋環(huán)境信息技術(shù)應(yīng)用研究的前沿方向之一是開發(fā)能夠自主運行、適應(yīng)復(fù)雜海洋環(huán)境的______系統(tǒng)。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.海洋遙感2.海洋元數(shù)據(jù)3.海岸帶GIS4.海洋大數(shù)據(jù)分析5.海洋信息共享四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述海洋水色遙感監(jiān)測的主要應(yīng)用領(lǐng)域。2.簡述海洋地理信息系統(tǒng)（GIS）在海洋資源管理中的主要作用。3.簡述海洋環(huán)境模型在災(zāi)害預(yù)警方面的重要應(yīng)用。4.簡述海洋物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)在水下環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢。五、綜合應(yīng)用題（共25分）某研究團隊利用多光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和高頻雷達數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，對該區(qū)域近岸海域的懸浮泥沙分布及輸運特征進行了研究。研究過程中收集了包括衛(wèi)星遙感影像、雷達高度計數(shù)據(jù)、潮汐站水文數(shù)據(jù)以及海岸線地形數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)。請根據(jù)上述背景，回答以下問題：（1）簡述利用遙感數(shù)據(jù)反演近岸海域懸浮泥沙濃度的基本原理。（6分）（2）在GIS平臺中，該研究團隊可能需要進行哪些關(guān)鍵的空間分析操作來研究懸浮泥沙的分布特征和輸運路徑？（7分）（3）在進行數(shù)據(jù)分析時，融合多源數(shù)據(jù)（如遙感、雷達、水文）可能面臨哪些挑戰(zhàn)？請列舉至少三種。（6分）（4）簡述該研究項目中信息技術(shù)應(yīng)用所起到的關(guān)鍵作用。（6分）試卷答案一、選擇題1.C解析：被動微波輻射計主要測量地球表面發(fā)射的微波輻射，用于獲取海面溫度；雷達高度計測量海面到衛(wèi)星的距離，間接推算海面高度；遙感掃描儀（熱紅外波段）通過接收海面紅外輻射來獲取熱紅外圖像，反映海面溫度；激光雷達通過發(fā)射激光并接收回波來探測海面或水下目標。獲取海面溫度主要利用海水的熱紅外輻射特性。2.C解析：GIS中的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有點、線、面三種。海島、湖面等具有明顯邊界和面積特征，屬于面狀要素，其空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為面狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線狀數(shù)據(jù)用于表示河流、海岸線等；點狀數(shù)據(jù)用于表示燈塔、監(jiān)測站等；網(wǎng)格數(shù)據(jù)將空間劃分為規(guī)則網(wǎng)格單元。3.B解析：海洋環(huán)境大數(shù)據(jù)的特點是數(shù)據(jù)量大（Volume）、產(chǎn)生速度快（Velocity）、種類繁多（Variety）、價值密度低（Value）、時效性要求高（Veracity）。數(shù)據(jù)類型單一不是其特點，大數(shù)據(jù)的特點是數(shù)據(jù)類型多樣。4.B解析：被動微波遙感主要探測海面溫度和海面風(fēng)場等參數(shù)；激光雷達高度測量主要用于獲取海面高度、地形地貌等信息；衛(wèi)星高度計主要用于測量海面高度。水色遙感是利用衛(wèi)星傳感器探測海水色素（葉綠素、懸浮泥沙）濃度，是近岸水質(zhì)監(jiān)測的重要手段。5.C解析：海洋水文動力學(xué)模型專門用于模擬海洋水體運動，包括水流速度、流向、溫度、鹽度、水團運動等物理過程。海洋化學(xué)模型關(guān)注溶解物質(zhì)（如營養(yǎng)鹽、污染物）的分布和遷移轉(zhuǎn)化。海洋生態(tài)模型模擬生物群落的動態(tài)變化。海岸帶過程模型側(cè)重于海岸線的演變過程。6.B解析：三維立體圖能夠直觀地展示海洋要素（如海表溫度）在三維空間中的分布形態(tài)、高低起伏和梯度變化，便于理解其空間結(jié)構(gòu)和特征。雖然能展示時間變化（通過動態(tài)展示），但不是其主要優(yōu)勢。它不是處理海量數(shù)據(jù)或自動分析數(shù)據(jù)的技術(shù)。7.D解析：海洋物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)通常包括海洋傳感器節(jié)點（用于數(shù)據(jù)采集）、水下/水面平臺（搭載傳感器）、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)（如水聲通信、衛(wèi)星通信）以及數(shù)據(jù)處理與分析平臺。陸地上的用戶界面是系統(tǒng)的終端應(yīng)用部分，而非核心組成部分。8.C解析：OGC（OpenGeospatialConsortium）制定了一系列開放標準，用于地理空間信息的互操作和共享，其中WebMapService(WMS)是一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)標準，允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)請求地圖圖像。HTTP是通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，F(xiàn)TP是文件傳輸協(xié)議，SMTP是郵件傳輸協(xié)議，均非專門用于海洋信息共享的標準。9.D解析：海洋地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間查詢分析功能包括點與要素關(guān)系查詢（如距離查詢）、要素間關(guān)系查詢（如范圍查詢、包含查詢）、空間疊加分析（如疊加分類、緩沖區(qū)分析）等。時間序列分析是時間地理信息系統(tǒng)（TGIS）或空間統(tǒng)計中的功能，雖然GIS可處理時間數(shù)據(jù)，但通常不屬于其核心的空間查詢分析范疇。10.A解析：海洋數(shù)據(jù)融合是指將來自不同來源、不同平臺、不同傳感器的海洋觀測數(shù)據(jù)，按照一定的規(guī)則和方法進行整合，以獲得更全面、準確、高保真度的海洋環(huán)境信息，實現(xiàn)多維度、立體化監(jiān)測。這是將多種觀測技術(shù)有機結(jié)合的核心策略。二、填空題1.地理配準解析：海洋遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括輻射校正（消除傳感器自身和大氣影響）和地理配準（使圖像幾何位置與地圖坐標系統(tǒng)一致）兩個主要步驟。2.數(shù)據(jù)輸出與可視化解析：海洋地理信息系統(tǒng)（GIS）的核心功能通常概括為數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯、空間查詢與分析、數(shù)據(jù)輸出與可視化以及系統(tǒng)管理五大功能。3.實測數(shù)據(jù)對比解析：海洋環(huán)境模型驗證是評估模型模擬結(jié)果與實際觀測值符合程度的過程，主要方法包括將模型模擬結(jié)果與同步或同期的實測數(shù)據(jù)進行對比分析，以及進行統(tǒng)計檢驗（如相關(guān)系數(shù)、均方根誤差等）。4.智能識別與分類解析：人工智能（AI）在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用廣泛，除了異常檢測和預(yù)測預(yù)報，還可以應(yīng)用于基于機器學(xué)習(xí)的海洋目標識別、水色要素智能分類、生態(tài)參數(shù)估算與智能識別等。5.通信帶寬有限/噪聲干擾強解析：水下聲學(xué)通信是解決水下傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?，但面臨兩大主要挑戰(zhàn)：一是聲波在水中的傳播帶寬有限，傳輸速率相對較低；二是水下環(huán)境噪聲干擾強，影響通信質(zhì)量和可靠性。6.數(shù)據(jù)處理與分析解析：海洋信息服務(wù)系統(tǒng)（如海洋大數(shù)據(jù)平臺）需要具備數(shù)據(jù)管理（存儲、管理、更新）、數(shù)據(jù)處理與分析（清洗、轉(zhuǎn)換、挖掘）以及用戶服務(wù)（查詢、可視化、應(yīng)用開發(fā)）等核心功能，以支持各類海洋信息的有效利用。7.圖形圖像解析：海洋環(huán)境信息可視化技術(shù)通過計算機圖形學(xué)、人機交互等技術(shù)，將抽象的、大量的海洋數(shù)據(jù)（如溫度、鹽度、流速、污染物濃度等）以地圖、圖表、圖形、圖像、動畫等多種形式直觀地表達出來。8.立體解析：海洋立體觀測系統(tǒng)通過綜合運用衛(wèi)星、飛機、船舶、浮標、水下機器人、岸基觀測站等多種觀測平臺，從不同空間維度（高空、空中、海面、水下）獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全方位、立體化的海洋環(huán)境監(jiān)測。9.模型可解釋性差解析：海洋大數(shù)據(jù)分析在處理高維數(shù)據(jù)時，特征選擇困難、模型復(fù)雜度高，導(dǎo)致計算復(fù)雜度急劇增加（計算成本高），同時高維數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致模型（如某些機器學(xué)習(xí)模型）可解釋性變差。10.自主導(dǎo)航與作業(yè)解析：海洋環(huán)境信息技術(shù)應(yīng)用研究的前沿方向之一是開發(fā)能夠在復(fù)雜海洋環(huán)境中自主導(dǎo)航、自主感知、自主決策和自主執(zhí)行任務(wù)（如采樣、布放/回收設(shè)備）的智能海洋觀測或作業(yè)系統(tǒng)。三、名詞解釋1.海洋遙感：利用人造地球衛(wèi)星、飛機等運載工具上的傳感器，遠距離、非接觸式地探測、感知、記錄、處理、分析和解釋海洋環(huán)境信息的一種綜合技術(shù)。2.海洋元數(shù)據(jù)：描述海洋數(shù)據(jù)本身的數(shù)據(jù)，即關(guān)于海洋數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，它提供了關(guān)于數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、構(gòu)成、位置、時間、使用方式等元信息，用于數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、管理和共享。3.海岸帶GIS：專門應(yīng)用于海岸帶區(qū)域，集成管理、分析和可視化海岸帶范圍內(nèi)地理空間信息（包括地形、地貌、水文、氣象、生態(tài)、社會經(jīng)濟等）的地理信息系統(tǒng)。4.海洋大數(shù)據(jù)分析：針對海洋領(lǐng)域產(chǎn)生的大規(guī)模、高維度、多源異構(gòu)環(huán)境數(shù)據(jù)，運用數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計學(xué)、計算機科學(xué)等方法和技術(shù)，進行數(shù)據(jù)挖掘、模式識別、預(yù)測分析和知識發(fā)現(xiàn)的過程。5.海洋信息共享：指在政府、科研機構(gòu)、企業(yè)、公眾等不同主體之間，通過一定的機制、平臺和技術(shù)，開放、有序、安全地交換、傳遞和利用海洋信息資源的行為和能力。四、簡答題1.海洋水色遙感監(jiān)測的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：*水體光學(xué)特性參數(shù)反演：如葉綠素濃度、懸浮泥沙濃度、黃色物質(zhì)濃度等。*海洋生物資源調(diào)查：如魚群分布、浮游植物群落結(jié)構(gòu)、初級生產(chǎn)力評估等。*海洋環(huán)境監(jiān)測：如赤潮、有害藻華監(jiān)測與預(yù)警、水質(zhì)污染范圍評估等。*海岸帶管理與保護：如近岸水色變化監(jiān)測、濕地生態(tài)系統(tǒng)評估等。*海洋水文研究：如水色與水團運動關(guān)系的分析等。2.海洋地理信息系統(tǒng)（GIS）在海洋資源管理中的主要作用包括：*海洋資源調(diào)查與評估：整合多源數(shù)據(jù)（如遙感、普查），進行漁場、養(yǎng)殖區(qū)、礦產(chǎn)資源、生物多樣性等調(diào)查評估。*空間規(guī)劃與管理：支持制定海洋功能區(qū)劃、保護區(qū)劃，進行海域使用論證和審批管理。*環(huán)境監(jiān)測與評價：進行污染源識別、擴散模擬、環(huán)境質(zhì)量評價和變化監(jiān)測。*決策支持：為海洋資源開發(fā)、環(huán)境保護、防災(zāi)減災(zāi)等提供空間信息和決策依據(jù)。*信息發(fā)布與公眾參與：制作海洋地圖、圖表，發(fā)布海洋信息，服務(wù)于管理決策和公眾認知。3.海洋環(huán)境模型在災(zāi)害預(yù)警方面的重要應(yīng)用包括：*海洋氣象災(zāi)害預(yù)警：利用數(shù)值模型預(yù)測臺風(fēng)、風(fēng)暴潮、海嘯的發(fā)生發(fā)展路徑和強度，提供預(yù)警信息。*海洋環(huán)境災(zāi)害預(yù)警：利用模型模擬預(yù)測赤潮、有害藻華的爆發(fā)規(guī)模和擴散趨勢，進行預(yù)警。*污染事故應(yīng)急響應(yīng)：利用模型模擬污染物（油污、化學(xué)品）的擴散軌跡和影響范圍，為應(yīng)急決策提供支持。*海岸帶災(zāi)害評估：模擬海平面上升、海岸侵蝕等對沿海地區(qū)的影響，評估災(zāi)害風(fēng)險。4.海洋物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)在水下環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢包括：*實時性與連續(xù)性：能夠布設(shè)于水下持續(xù)、實時地采集環(huán)境參數(shù)，獲取高時間分辨率的數(shù)據(jù)序列。*自動化與智能化：可實現(xiàn)對監(jiān)測點的自動布設(shè)、數(shù)據(jù)自動采集、傳輸和初步分析，部分系統(tǒng)具備自主決策能力。*多參數(shù)集成：可將多種傳感器集成于一個節(jié)點，實現(xiàn)水溫、鹽度、溶解氧、濁度、pH等多種參數(shù)的同步監(jiān)測。*立體覆蓋：通過布放不同深度的傳感器節(jié)點，可以實現(xiàn)對水體垂直和水平方向的立體監(jiān)測覆蓋。*適應(yīng)性強：可設(shè)計用于不同水深和海況的傳感器，適應(yīng)復(fù)雜水下環(huán)境。五、綜合應(yīng)用題（1）利用遙感數(shù)據(jù)反演近岸海域懸浮泥沙濃度的基本原理主要是基于水體的光學(xué)特性。懸浮泥沙顆粒會吸收和散射水體中的光，改變水體的透射光、反射光和散射光的強度和光譜特征。特定波段（如藍綠光波段）的透射率或反照率對懸浮泥沙濃度變化較為敏感。通過遙感傳感器接收水體反射或透射的光譜信號，建立遙感器觀測值（如反射率、輻射亮度）與懸浮泥沙濃度之間的經(jīng)驗或半經(jīng)驗關(guān)系模型（如經(jīng)驗系數(shù)法、比值法、回歸分析法等），最終反演得到近岸海域懸浮泥沙濃度的分布圖。預(yù)處理（輻射校正、大氣校正、幾何校正）是保證反演精度的關(guān)鍵步驟。（2）在GIS平臺中，該研究團隊可能需要進行的關(guān)鍵空間分析操作包括：*數(shù)據(jù)預(yù)處理與融合：對遙感影像、雷達數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、坐標系統(tǒng)一、幾何校正、輻射/大氣校正等，并將它們疊加到統(tǒng)一的空間參考系下。*懸浮泥沙濃度提取：利用遙感模型或算法，基于預(yù)處理后的多光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，反演得到近岸海域懸浮泥沙濃度的柵格分布圖。*空間統(tǒng)計與分析：計算懸浮泥沙濃度的平均值、標準差、最大最小值等統(tǒng)計指標；進行熱點分析，識別高濃度區(qū)域。*疊加分析：將懸浮泥沙濃度圖與海岸線地形圖、潮汐站水文數(shù)據(jù)（如流速流向）、雷達高度計數(shù)據(jù)（反映海面狀況）等進行空間疊加，分析地形、水文、海況因素對懸浮泥沙分布和輸運的影響。*路徑分析與模擬：利用流向數(shù)據(jù)，結(jié)合懸浮泥沙濃度圖，分析懸浮泥沙的輸運方向和路徑，模擬其擴散過程。*可視化與制圖：將分析結(jié)果以專題地圖、三維場景、動畫等形式進行可視化表達，并制作最終成果圖件。（3）融合多源數(shù)據(jù)（如遙感、雷達、水文）進行數(shù)據(jù)分析時可能面臨以下挑戰(zhàn)：*數(shù)據(jù)分辨率、投影、坐標系統(tǒng)不統(tǒng)一：不同來源的數(shù)據(jù)（如衛(wèi)星影像分辨率、雷達網(wǎng)格間距、水文站點坐標）可能存在差異，需要進行復(fù)雜的