2025年大學(xué)《防災(zāi)減災(zāi)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——空間信息技術(shù)在災(zāi)害中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.簡(jiǎn)述光學(xué)遙感和雷達(dá)遙感（SAR）在災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面各自的主要優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域。2.簡(jiǎn)述利用GPS/北斗系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）監(jiān)測(cè)的基本原理。3.簡(jiǎn)述GIS在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和災(zāi)害影響評(píng)估中常用的空間分析方法及其作用。4.簡(jiǎn)述無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)階段的主要應(yīng)用任務(wù)。5.簡(jiǎn)述空間信息技術(shù)在災(zāi)后快速評(píng)估中的作用和主要評(píng)估內(nèi)容。6.簡(jiǎn)述北斗系統(tǒng)在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域除定位導(dǎo)航外，還具備哪些關(guān)鍵功能及其應(yīng)用。二、論述題（每題10分，共40分）7.論述多源空間信息數(shù)據(jù)（如遙感影像、氣象數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、社交媒體數(shù)據(jù)等）融合在提高災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警精度方面的意義和挑戰(zhàn)。8.結(jié)合具體災(zāi)害類型（如洪水、地震、滑坡、火災(zāi)等），論述空間信息技術(shù)如何支撐災(zāi)害應(yīng)急指揮決策。9.論述將人工智能（AI）技術(shù)應(yīng)用于遙感圖像解譯和災(zāi)害智能識(shí)別方面的潛力和前景。10.論述發(fā)展空天地一體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于提升防災(zāi)減災(zāi)體系綜合能力的重要性，并簡(jiǎn)述其構(gòu)成要素。三、應(yīng)用設(shè)計(jì)題（20分）11.假設(shè)某地區(qū)發(fā)生森林火災(zāi)，請(qǐng)求對(duì)該地區(qū)進(jìn)行災(zāi)情快速評(píng)估，包括過(guò)火范圍、火燒程度（輕度、中度、重度）、植被損毀情況以及潛在次生災(zāi)害（如滑坡、泥石流）風(fēng)險(xiǎn)分析。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)利用多源空間信息技術(shù)進(jìn)行評(píng)估的技術(shù)方案，說(shuō)明需要利用哪些類型的空間信息數(shù)據(jù)、采用哪些關(guān)鍵處理和分析方法，以及如何得到最終的評(píng)估結(jié)果。試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案:光學(xué)遙感主要優(yōu)勢(shì)在于分辨率高（尤其可見(jiàn)光部分）、能獲取地物光譜信息（多光譜、高光譜）、成本相對(duì)較低、技術(shù)成熟。適用于監(jiān)測(cè)地表覆蓋變化、植被狀況、水體范圍、災(zāi)害痕跡（如水體渾濁度、植被死亡區(qū)）等。雷達(dá)遙感（SAR）主要優(yōu)勢(shì)在于全天候、全天時(shí)工作，不受光照條件限制，能穿透部分云霧，具有立體成像能力，可獲取地物形貌信息。適用于監(jiān)測(cè)洪水淹沒(méi)、冰川變化、雪被覆蓋、土壤濕度、災(zāi)害體（如滑坡體）形變及穩(wěn)定性分析、夜間監(jiān)測(cè)等。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋地形測(cè)繪、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面。解析思路:考察對(duì)兩種主要遙感方式基本特性和應(yīng)用場(chǎng)景的理解。需要分別列出光學(xué)和雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)（側(cè)重點(diǎn)不同：光學(xué)重信息豐富性，雷達(dá)重全天候性），并對(duì)應(yīng)列出各自擅長(zhǎng)的災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。2.答案:利用GPS/北斗系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的基本原理主要是利用其高精度的三維定位功能。通過(guò)在潛在災(zāi)害體（如滑坡體）上布設(shè)GPS/北斗接收機(jī)或集成GPS/北斗模塊的傳感器，實(shí)時(shí)或定期獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的精確位置坐標(biāo)（X,Y,Z）。通過(guò)對(duì)比分析監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)隨時(shí)間的變化，可以計(jì)算得到災(zāi)害體的位移量（水平位移、垂直位移）、位移速率和變形趨勢(shì)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的位移量或速率超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，即可發(fā)出預(yù)警信號(hào)。解析思路:考察對(duì)GPS/北斗定位技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中核心原理的理解。關(guān)鍵在于明確其作用是“定位”，目的是通過(guò)“位置變化”來(lái)“監(jiān)測(cè)變形”。3.答案:GIS在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，常用空間分析方法包括疊加分析（如災(zāi)害因子圖層與承災(zāi)體圖層疊加進(jìn)行易損性評(píng)價(jià)）、緩沖區(qū)分析（如根據(jù)災(zāi)害源范圍設(shè)定影響半徑進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估）、網(wǎng)絡(luò)分析（如規(guī)劃救援隊(duì)伍最優(yōu)路徑、避難場(chǎng)所最優(yōu)選址）、地形分析（如計(jì)算坡度、坡向、地形起伏度等用于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估）等。這些方法的作用是將各種與災(zāi)害相關(guān)的空間數(shù)據(jù)（如地質(zhì)構(gòu)造、降雨量、土地利用、人口分布等）整合到GIS平臺(tái)中進(jìn)行空間查詢、統(tǒng)計(jì)、建模和分析，從而識(shí)別災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，繪制風(fēng)險(xiǎn)圖，為災(zāi)害防治規(guī)劃和應(yīng)急準(zhǔn)備提供科學(xué)依據(jù)。在災(zāi)害影響評(píng)估中，GIS主要用于確定災(zāi)害影響范圍、量化損失（如利用損毀程度等級(jí)進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)）、分析人員疏散路徑和避難場(chǎng)所容量等。解析思路:考察對(duì)GIS核心功能（空間數(shù)據(jù)管理和分析）在兩大評(píng)估環(huán)節(jié)（風(fēng)險(xiǎn)和影響）中具體應(yīng)用方法的理解。需要列舉常用方法并簡(jiǎn)要說(shuō)明其作用。4.答案:無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)階段的主要應(yīng)用任務(wù)包括：快速災(zāi)情偵察與評(píng)估（利用高清可見(jiàn)光、紅外、SAR等相機(jī)獲取災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)影像，評(píng)估災(zāi)情范圍和程度）；應(yīng)急通信中繼（搭載通信設(shè)備，在通信中斷區(qū)域建立臨時(shí)通信鏈路）；應(yīng)急物資投放（精確定位并投放到被困人員或救援前線）；危險(xiǎn)區(qū)域人員搜救（利用熱成像、聲波探測(cè)等傳感器搜索被困人員）；道路橋梁等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施損毀偵察；災(zāi)后恢復(fù)重建效果監(jiān)測(cè)等。解析思路:考察對(duì)無(wú)人機(jī)在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中具體功能的掌握。需要圍繞“應(yīng)急”特點(diǎn)，列舉其在偵察評(píng)估、通信、投送、搜救、監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用。5.答案:空間信息技術(shù)在災(zāi)后快速評(píng)估中作用顯著。主要評(píng)估內(nèi)容包括：利用遙感影像（特別是高分辨率光學(xué)、雷達(dá)影像）快速繪制災(zāi)損范圍圖，評(píng)估建筑物、道路、橋梁、農(nóng)田等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的損毀程度和數(shù)量；評(píng)估植被損毀情況，判斷生態(tài)影響；監(jiān)測(cè)次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，如洪水次生滑坡、堰塞湖等；識(shí)別危險(xiǎn)區(qū)域（如危房、堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)區(qū)），指導(dǎo)人員疏散和救援行動(dòng)；快速統(tǒng)計(jì)災(zāi)害損失（經(jīng)濟(jì)、社會(huì)），為保險(xiǎn)理賠和災(zāi)后重建提供依據(jù)。GIS則用于整合評(píng)估結(jié)果，制作綜合評(píng)估圖，進(jìn)行空間分析和數(shù)據(jù)可視化。解析思路:考察對(duì)空間信息技術(shù)在災(zāi)后階段的核心價(jià)值（快速、大范圍、客觀）的理解。需要列舉利用空間技術(shù)可以快速獲取的關(guān)鍵評(píng)估信息類型。6.答案:北斗系統(tǒng)在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域除定位導(dǎo)航外，還具備以下關(guān)鍵功能及其應(yīng)用：短報(bào)文通信功能，可在無(wú)地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、文本、數(shù)據(jù)等信息的雙向傳輸，用于救援人員通信、應(yīng)急指揮調(diào)度、災(zāi)情信息報(bào)送等；精密單點(diǎn)定位（PPL）功能，可提供更高精度的定位服務(wù)，用于災(zāi)害體高精度形變監(jiān)測(cè)、精密測(cè)繪等；授時(shí)功能，為各類時(shí)間敏感的災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警和應(yīng)急系統(tǒng)提供精確的時(shí)間基準(zhǔn)；星基增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）和地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GBAS）可提高定位精度和可靠性；北斗兼容接口可與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如GPS）數(shù)據(jù)融合使用。這些功能極大地提升了復(fù)雜環(huán)境下的通信保障和定位精度，是空天地一體化應(yīng)急體系的重要組成部分。解析思路:考察對(duì)北斗系統(tǒng)除核心定位導(dǎo)航外的其他功能及其在防災(zāi)減災(zāi)中具體應(yīng)用場(chǎng)景的了解。需要列舉至少2-3個(gè)關(guān)鍵功能并說(shuō)明應(yīng)用。二、論述題7.答案:多源空間信息數(shù)據(jù)融合是指將來(lái)自不同傳感器（如光學(xué)、雷達(dá)、LiDAR）、不同平臺(tái)（如衛(wèi)星、飛機(jī)、無(wú)人機(jī)）、不同時(shí)間、不同分辨率的遙感數(shù)據(jù)，以及氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、社交媒體數(shù)據(jù)等非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源進(jìn)行整合、處理和集成分析的過(guò)程。其意義在于：克服單一數(shù)據(jù)源的限制（如光學(xué)全天候差、雷達(dá)穿透力有限），獲取更全面、更準(zhǔn)確、更及時(shí)的地表信息；提高災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警的精度和可靠性，通過(guò)數(shù)據(jù)互補(bǔ)和交叉驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源難以揭示的信息；實(shí)現(xiàn)災(zāi)害的立體觀測(cè)和多維度分析，提供更豐富的決策支持信息；拓展災(zāi)害信息獲取的廣度和深度，提升對(duì)復(fù)雜災(zāi)害系統(tǒng)的認(rèn)知能力。挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)融合的技術(shù)難度（如數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、分辨率融合、多源信息融合算法）、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與共享難題、海量數(shù)據(jù)處理的計(jì)算資源需求、以及融合結(jié)果的質(zhì)量評(píng)估與不確定性分析等方面。解析思路:考察對(duì)多源數(shù)據(jù)融合概念、意義和挑戰(zhàn)的全面理解。需要先定義融合，然后論述其帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)（信息互補(bǔ)、精度提高等），最后分析面臨的挑戰(zhàn)（技術(shù)、數(shù)據(jù)、計(jì)算等）。8.答案:空間信息技術(shù)通過(guò)提供宏觀、動(dòng)態(tài)、可視化的災(zāi)害信息，在支撐災(zāi)害應(yīng)急指揮決策方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。首先，在災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警階段，遙感等技術(shù)可快速獲取災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展、影響范圍等信息，為及時(shí)發(fā)布預(yù)警、啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)提供依據(jù)。其次，在應(yīng)急響應(yīng)階段，GIS空間分析功能可用于確定災(zāi)害影響范圍、評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)劃救援隊(duì)伍行進(jìn)路線、避難場(chǎng)所最優(yōu)選址與容量評(píng)估、應(yīng)急物資儲(chǔ)備點(diǎn)與需求點(diǎn)匹配等，輔助指揮部門制定科學(xué)高效的救援方案。無(wú)人機(jī)遙感可用于災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)偵察，獲取第一手影像資料，動(dòng)態(tài)評(píng)估災(zāi)情變化，為指揮決策提供最新信息。北斗系統(tǒng)的短報(bào)文通信功能保障了指揮人員與救援隊(duì)伍、被困人員的通信聯(lián)絡(luò)。災(zāi)后，空間信息技術(shù)可用于快速評(píng)估災(zāi)損，識(shí)別危險(xiǎn)區(qū)域，指導(dǎo)恢復(fù)重建規(guī)劃?？傊?，空間信息技術(shù)為應(yīng)急指揮決策提供了全面、直觀、動(dòng)態(tài)的信息支撐，提高了決策的科學(xué)性和時(shí)效性。解析思路:考察對(duì)空間信息技術(shù)在應(yīng)急指揮決策鏈條中各個(gè)環(huán)節(jié)（監(jiān)測(cè)預(yù)警、響應(yīng)、恢復(fù)）具體應(yīng)用的系統(tǒng)性理解。需要結(jié)合應(yīng)急指揮流程，逐一說(shuō)明空間技術(shù)如何提供支持。9.答案:將人工智能（AI）技術(shù)應(yīng)用于遙感圖像解譯和災(zāi)害智能識(shí)別方面具有巨大潛力。AI，特別是深度學(xué)習(xí)算法（如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN），能夠從海量遙感影像中自動(dòng)學(xué)習(xí)地物特征，實(shí)現(xiàn)更快速、更準(zhǔn)確、更智能的圖像分類、目標(biāo)檢測(cè)和變化檢測(cè)。在災(zāi)害識(shí)別方面，AI可以自動(dòng)識(shí)別和提取災(zāi)害相關(guān)要素，如：自動(dòng)識(shí)別洪水淹沒(méi)范圍、地震滑坡體、道路橋梁損毀點(diǎn)、森林火災(zāi)熱點(diǎn)及其蔓延范圍、建筑物倒塌區(qū)域等。這不僅可以大幅提高災(zāi)害監(jiān)測(cè)和評(píng)估的效率和精度，還能將人類專家從繁瑣的目視解譯工作中解放出來(lái)，使其專注于更復(fù)雜的問(wèn)題。此外，AI還可以用于災(zāi)害預(yù)測(cè)模型，基于歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，預(yù)測(cè)災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì)。前景展望上，隨著算法的持續(xù)優(yōu)化和算力的提升，AI將在災(zāi)害的智能監(jiān)測(cè)、識(shí)別、評(píng)估、預(yù)測(cè)等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，推動(dòng)防災(zāi)減災(zāi)體系的智能化升級(jí)。解析思路:考察對(duì)AI技術(shù)在遙感領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)知，特別是深度學(xué)習(xí)在災(zāi)害識(shí)別中的潛力。需要說(shuō)明AI如何改進(jìn)傳統(tǒng)解譯方式（速度、精度、智能化），并列舉具體的應(yīng)用場(chǎng)景（洪水、滑坡、火災(zāi)等），最后展望其發(fā)展前景。10.答案:發(fā)展空天地一體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于提升防災(zāi)減災(zāi)體系綜合能力至關(guān)重要。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整合了衛(wèi)星遙感（宏觀、全天候、長(zhǎng)時(shí)序）、航空遙感（中觀、機(jī)動(dòng)靈活、中高分辨率）、無(wú)人機(jī)遙感（微觀、高頻次、靈活部署、高分辨率）以及地面監(jiān)測(cè)站網(wǎng)（定點(diǎn)、高精度、多參數(shù)）、移動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)（如車載、船載）等多種觀測(cè)手段，形成多層次、多尺度、立體覆蓋的監(jiān)測(cè)體系。其構(gòu)成要素通常包括：空間平臺(tái)（各類衛(wèi)星、飛機(jī)、無(wú)人機(jī)）、地面控制與數(shù)據(jù)處理中心、地面基準(zhǔn)站網(wǎng)、應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)、用戶終端等。通過(guò)數(shù)據(jù)融合與信息共享，該體系能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)災(zāi)害隱患的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、災(zāi)害過(guò)程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、災(zāi)情信息的快速獲取與精準(zhǔn)評(píng)估、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化管理以及應(yīng)急資源的智能調(diào)度，從而顯著提升整個(gè)防災(zāi)減災(zāi)體系的監(jiān)測(cè)預(yù)警能力、應(yīng)急響應(yīng)能力和災(zāi)后恢復(fù)能力，實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)應(yīng)對(duì)”向“主動(dòng)預(yù)防”的轉(zhuǎn)變。解析思路:考察對(duì)空天地一體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)概念、重要性和構(gòu)成的理解。需要說(shuō)明其“一體化”的含義（多平臺(tái)融合），強(qiáng)調(diào)其優(yōu)勢(shì)（多層次、立體覆蓋），并簡(jiǎn)述其關(guān)鍵構(gòu)成要素。三、應(yīng)用設(shè)計(jì)題11.答案:技術(shù)方案設(shè)計(jì)如下：*數(shù)據(jù)需求:獲取火災(zāi)發(fā)生前后、過(guò)火期間的高分辨率光學(xué)遙感影像（可見(jiàn)光、多光譜，用于地表覆蓋變化、植被損毀評(píng)估）；獲取同期的SAR影像（用于全天候監(jiān)測(cè)水體、掩膜下的地表變化、火燒痕跡識(shí)別）；獲取該地區(qū)數(shù)字高程模型（DEM）；獲取災(zāi)前土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)、植被指數(shù)數(shù)據(jù)（如NDVI）；獲取實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)（溫度、濕度、風(fēng)力、降雨量）；利用社交媒體或目視情報(bào)獲取火點(diǎn)坐標(biāo)、火勢(shì)蔓延方向等信息。*處理與分析方法:1.影像預(yù)處理:對(duì)光學(xué)和SAR影像進(jìn)行輻射校正、大氣校正（光學(xué)）、幾何校正/正射校正，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。2.過(guò)火范圍提取:*利用光學(xué)影像：通過(guò)監(jiān)督分類或非監(jiān)督分類方法，對(duì)比災(zāi)前災(zāi)后影像，識(shí)別地表覆蓋變化區(qū)域；利用NDVI變化分析，識(shí)別植被損毀區(qū)域；利用紋理、光譜特征識(shí)別異常區(qū)域。*利用SAR影像：利用后向散射系數(shù)變化分析；利用差分干涉測(cè)量（DInSAR）技術(shù)（若有多時(shí)相SAR數(shù)據(jù)），精確測(cè)量地表形變；利用SAR影像的陰影、紋理信息識(shí)別火燒痕跡。3.火燒程度評(píng)估:*利用多光譜/高光譜影像的光譜特征差異，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)分類，提取輕度、中度、重度火燒區(qū)域。*結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，分析坡度、坡向?qū)馃潭鹊挠绊憽?利用無(wú)人機(jī)獲取的高分辨率影像，進(jìn)行精細(xì)化的火燒程度目視判讀和驗(yàn)證。4.植被損毀評(píng)估:通過(guò)對(duì)比災(zāi)前后的NDVI值，計(jì)算植被指數(shù)變化率；結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)和火燒程度圖，評(píng)估不同區(qū)域植被的損毀情況。5.次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估:*利用DEM數(shù)據(jù)計(jì)算坡度、坡向；結(jié)合巖土類型圖（若有），識(shí)別高易發(fā)性滑坡區(qū)域。*分析火燒區(qū)域與滑坡易發(fā)區(qū)的疊加情況，評(píng)估火燒對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響，識(shí)別潛在新增滑坡風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。*結(jié)合氣