2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)探討考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種大氣窗口主要適用于被動遙感探測大氣水汽含量？A.0.76-0.90微米B.3.5-4.0微米C.8-14微米D.35-40微米2.用于精確測量大氣中CO2濃度的差分吸收激光雷達（DIAL）系統(tǒng)，其核心原理依賴于：A.大氣分子的熱輻射特性B.不同氣體對特定波長激光的吸收率差異C.大氣散射對信號的影響D.傳感器自身的熱穩(wěn)定性3.以下哪種遙感傳感器主要利用微波發(fā)射和接收來探測大氣風(fēng)場？A.伽利略成像儀（GOES）B.散射計（Scatterometer）C.紅外輻射計（InfraredRadiometer）D.微波輻射計（MicrowaveRadiometer）4.MODIS傳感器獲取的大氣參數(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品中，通常用于反演氣溶膠光學(xué)厚度的主要波段是：A.短波紅外波段B.熱紅外波段C.短波可見光波段D.中紅外波段5.大氣中的水汽、臭氧、氣溶膠等對衛(wèi)星遙感大氣參數(shù)的主要干擾途徑是：A.信號衰減B.信號散射C.信號反射D.A和B6.在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測中，TOMS（TotalOzoneMappingSpectrometer）衛(wèi)星主要探測的參數(shù)是：A.二氧化碳濃度B.平流層臭氧總量C.大氣濕度D.氣溶膠濃度7.以下哪種技術(shù)通常不用于大氣邊界層高度（PBL）的遙感反演？A.激光雷達后向散射信號分析B.衛(wèi)星紅外云頂溫度反演C.微波輻射計測量的水汽廓線D.普遍氣象要素（溫度、風(fēng)速）梯度分析8.無人機平臺在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測中的主要優(yōu)勢之一是：A.全球覆蓋能力B.長時間連續(xù)觀測能力C.相對較低的運行成本和靈活的部署能力D.高空間分辨率9.臭氧監(jiān)測對環(huán)境保護和氣候變化研究具有重要意義，遙感監(jiān)測臭氧主要利用其吸收光譜特征，以下哪種氣體在紫外波段有強吸收？A.COB.NO2C.O3D.CH410.大氣校正的主要目的是：A.消除傳感器本身的老化效應(yīng)B.消除大氣氣體對地面目標(biāo)輻射傳輸?shù)挠绊慍.增強圖像的對比度D.提高圖像的幾何分辨率二、填空題（每空1分，共15分）1.大氣輻射傳輸過程主要涉及______、______和______三種基本相互作用。2.被動遙感利用大氣自身發(fā)射或?qū)μ栞椛涞腳_____來探測大氣參數(shù)。3.激光雷達（Lidar）是一種主動遙感工具，它通過發(fā)射______并接收其回波來獲取大氣信息。4.氣溶膠是影響大氣能見度和空氣質(zhì)量的關(guān)鍵因子，其光學(xué)特性主要包括______和______。5.常用的紅外大氣窗口如______和______，適用于探測大氣溫度和濕度等參數(shù)。6.評估大氣遙感反演產(chǎn)品精度常用的地面驗證方法包括______和______。7.衛(wèi)星大氣遙感中，為了克服大氣影響，常采用______、______等方法進行大氣校正。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.大氣窗口（AtmosphericWindow）2.氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）3.普遍氣象要素（PME）4.差分吸收激光雷達（DIAL）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述光學(xué)遙感探測大氣成分的基本原理。2.簡述微波遙感在測量大氣水汽廓線方面的優(yōu)勢。3.簡述利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行空氣質(zhì)量監(jiān)測的基本流程。4.簡述大氣環(huán)境遙感監(jiān)測中面臨的主要大氣干擾及其基本消除方法。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述多源數(shù)據(jù)融合（如衛(wèi)星遙感、地面監(jiān)測、數(shù)值模型）在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測中的必要性及其優(yōu)勢。2.結(jié)合具體應(yīng)用實例，論述大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)在未來氣候變化研究和生態(tài)環(huán)境保護中的作用與挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.D6.B7.C8.C9.C10.B二、填空題1.吸收，散射，透射2.吸收/散射3.激光4.直徑，形狀/光學(xué)半徑5.8-14微米，3.5-4.0微米6.直接測量，獨立反演7.多通道差分法，大氣校正模型三、名詞解釋1.大氣窗口：指地球大氣層對于特定波長范圍的紅外或可見光輻射具有較低吸收和較高透過率的區(qū)域。這些窗口是進行被動遙感探測大氣參數(shù)的基礎(chǔ)。2.氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）：描述大氣中氣溶膠粒子對太陽輻射消光能力的量度，是無量綱量，是表征氣溶膠濃度及其光學(xué)特性的關(guān)鍵參數(shù)。3.普遍氣象要素（PME）：指那些可以通過多種遙感手段（如紅外、微波）間接反演得到，并且與大氣狀態(tài)參數(shù)（如溫度、濕度、氣壓）密切相關(guān)的常規(guī)氣象要素，如氣溫、水汽含量、氣壓等。4.差分吸收激光雷達（DIAL）：一種主動遙感技術(shù)，通過發(fā)射特定波長（吸收線附近）和背景波長（吸收線之外）的激光脈沖，并比較兩種波長的回波信號強度來反演大氣中特定吸收氣體（如CO2、O3、NO2等）的濃度。四、簡答題1.簡述光學(xué)遙感探測大氣成分的基本原理。光學(xué)遙感探測大氣成分主要利用不同大氣氣體分子對太陽輻射（或地物反射/發(fā)射輻射）具有選擇性吸收或散射的物理特性。通過傳感器接收特定波長（大氣窗口）的輻射信息，測量輻射的強度變化（如吸收減弱、散射特性改變），并結(jié)合大氣輻射傳輸理論模型，反演得到大氣成分（如氣體濃度、分子數(shù)密度）的空間分布信息。例如，通過測量某氣體特征吸收線的深度，可以推算該氣體的濃度。2.簡述微波遙感在測量大氣水汽廓線方面的優(yōu)勢。微波遙感探測大氣水汽的主要優(yōu)勢在于其能夠穿透云層、霧、霾等光學(xué)障礙物，實現(xiàn)全天候、立體觀測水汽分布。微波輻射在大氣窗口處受到水汽的強烈吸收，水汽含量不同會導(dǎo)致微波信號的強度、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，因此可以利用微波輻射計、散射計、探空儀等工具，在不同高度層精確測量水汽含量及其垂直廓線。此外，微波也能與液態(tài)水（云、降水）相互作用，提供云水、降水信息。3.簡述利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行空氣質(zhì)量監(jiān)測的基本流程。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行空氣質(zhì)量監(jiān)測的基本流程通常包括：首先，獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（如AOD、SO2、NO2等污染物濃度產(chǎn)品）；其次，對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，如幾何校正、大氣校正（消除大氣對地表反射信號的影響）等；然后，根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)，提取或計算相應(yīng)的空氣質(zhì)量參數(shù)，如AOD、AQI指數(shù)等；接著，進行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，剔除無效數(shù)據(jù)；最后，將結(jié)果進行可視化展示，并結(jié)合其他數(shù)據(jù)源進行綜合分析評估，用于發(fā)布空氣質(zhì)量報告、進行污染溯源、評估污染影響等。4.簡述大氣環(huán)境遙感監(jiān)測中面臨的主要大氣干擾及其基本消除方法。主要干擾包括：①水汽：水汽對紅外和可見光波段有強吸收，也影響微波信號；②云和氣溶膠：云層遮擋傳感器，氣溶膠影響輻射傳輸路徑，均導(dǎo)致信號失真?；鞠椒ǎ孩龠x擇合適的大氣窗口進行觀測；②利用不同類型傳感器（如紅外、微波）進行互補觀測；③發(fā)展大氣校正模型，根據(jù)大氣參數(shù)反演或假設(shè)，模擬大氣影響，對遙感數(shù)據(jù)進行訂正；④結(jié)合多時相、多角度數(shù)據(jù)進行幾何校正和不確定性分析，提高結(jié)果可靠性。五、論述題1.論述多源數(shù)據(jù)融合在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測中的必要性及其優(yōu)勢。多源數(shù)據(jù)融合在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測中具有必要性，因為單一數(shù)據(jù)源（無論是衛(wèi)星、地面還是模型）在時空分辨率、覆蓋范圍、觀測維度、精度穩(wěn)定性等方面都存在局限性。例如，衛(wèi)星數(shù)據(jù)覆蓋廣但時效性可能受限，地面監(jiān)測點時空分辨率低但精度高，數(shù)值模型能提供連續(xù)時空模擬但依賴初始和邊界條件。融合多源數(shù)據(jù)可以有效彌補單一數(shù)據(jù)源的不足。其優(yōu)勢在于：①提高監(jiān)測結(jié)果的整體精度和可靠性；②實現(xiàn)時空分辨率的雙重優(yōu)化，獲取更精細(xì)、更連續(xù)的觀測信息；③獲取更全面、多維度的信息，如同時獲取氣體、氣溶膠、云、氣象參數(shù)等；④增強監(jiān)測系統(tǒng)的魯棒性和冗余度，在部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失或失效時仍能維持監(jiān)測能力；⑤為復(fù)雜大氣過程研究和模擬提供更豐富的、高保真度的觀測約束。2.結(jié)合具體應(yīng)用實例，論述大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)在未來氣候變化研究和生態(tài)環(huán)境保護中的作用與挑戰(zhàn)。大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)在氣候變化研究和生態(tài)環(huán)境保護中扮演著關(guān)鍵角色。在氣候變化研究方面，通過長期、連續(xù)的衛(wèi)星遙感觀測，可以獲取全球尺度的大氣成分（如CO2、CH4、O3）、溫室氣體排放源匯信息、海平面變化（通過衛(wèi)星測高）、極地冰蓋融化（通過衛(wèi)星雷達高度計和光學(xué)影像）、植被變化與碳循環(huán)、氣溶膠變化及其對氣候系統(tǒng)的影響等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為氣候變化監(jiān)測、歸因分析和模式驗證提供重要依據(jù)。例如，利用衛(wèi)星DIAL技術(shù)監(jiān)測全球CO2濃度變化，利用衛(wèi)星AOD監(jiān)測氣溶膠長期變化趨勢。在生態(tài)環(huán)境保護方面，遙感技術(shù)可廣泛應(yīng)用于空氣質(zhì)量監(jiān)測（如PM2.5、O3分布）、沙塵暴監(jiān)測與源區(qū)分析、火災(zāi)監(jiān)測與火險評估、植被覆蓋動態(tài)監(jiān)測、水體污染（如藍藻爆發(fā)）監(jiān)測、生物多樣性調(diào)查等。例如，利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測N