2025年大學《地球物理學》專業(yè)題庫——地球影像處理與數(shù)字建模技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在地球物理數(shù)據(jù)數(shù)字化的過程中，下列哪一項主要影響數(shù)據(jù)的縱向分辨率？(A)傳感器靈敏度(B)采樣間隔(C)數(shù)據(jù)噪聲水平(D)量化位數(shù)2.對于地球物理圖像的平滑處理，下列哪種濾波器更傾向于保留圖像的邊緣信息？(A)均值濾波器(B)中值濾波器(C)高斯濾波器(D)拉普拉斯濾波器3.在進行地球物理反演時，選擇正則化方法的主要目的是？(A)提高數(shù)據(jù)的空間分辨率(B)增強圖像的對比度(C)解決反演問題的病態(tài)性或非線性(D)減少數(shù)據(jù)采集的時間4.將離散的觀測數(shù)據(jù)點插值成連續(xù)的表面或體數(shù)據(jù)，常用的方法不包括？(A)最近鄰插值(B)雙線性插值(C)克里金插值(D)有限差分法5.在構(gòu)建三維地球模型時，選擇合適的網(wǎng)格類型（如結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格）主要考慮？(A)圖像的色彩飽和度(B)模型的計算效率與精度(C)數(shù)據(jù)的采集頻率(D)模型的可視化效果6.地球物理正演是指？(A)根據(jù)已知的地球模型計算預測的觀測數(shù)據(jù)(B)根據(jù)觀測到的地球物理數(shù)據(jù)推斷地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(C)對地球物理圖像進行濾波以增強細節(jié)(D)對離散數(shù)據(jù)進行插值以形成連續(xù)場7.在地震偏移成像中，疊前時間偏移的主要目的是？(A)增強地震數(shù)據(jù)的信噪比(B)將共中心點道集轉(zhuǎn)換為共偏移距道集(C)對地震數(shù)據(jù)進行頻率濾波(D)平滑地震記錄中的隨機噪聲8.數(shù)字地球模型中，"體素"（Voxel）的概念類似于？(A)地質(zhì)圖上的一個像素(B)地球內(nèi)部的一個連續(xù)介質(zhì)單元(C)三維網(wǎng)格中的一個節(jié)點(D)數(shù)據(jù)采集中的一個時間點9.下列哪一項技術(shù)通常不直接用于處理地球物理數(shù)據(jù)的非線性問題？(A)地質(zhì)統(tǒng)計學方法(B)優(yōu)化算法（如梯度下降法）(C)正則化反演(D)有限元方法10.對于高分辨率地球物理圖像，其主要的優(yōu)點是？(A)數(shù)據(jù)采集成本更低(B)能更清晰地分辨地表幾何特征(C)計算處理速度更快(D)對數(shù)據(jù)噪聲不敏感二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后的橫線上）1.地球物理圖像處理中的"空間域"方法直接對圖像的每個像素進行操作，而"頻率域"方法則通過變換到______域進行分析和處理。2.在地球物理反演中，如果未施加任何正則化約束，當數(shù)據(jù)殘差較小時，反演結(jié)果往往會趨向于______。3.將二維或三維地球物理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能在計算機中方便存儲、處理和可視化的柵格格式，稱為______。4.基于有限差分或有限元方法，求解描述地球物理場（如重力場、電場）分布的偏微分方程，是構(gòu)建地球物理模型的重要途徑，這通常被稱為______。5.地球物理模型的可視化不僅僅是顯示結(jié)果，更重要的是能夠有效地傳達模型的______和______。6.在進行重磁異常反演時，為了得到合理的地下密度/磁化率分布模型，除了利用異常數(shù)據(jù)，通常還需要考慮地區(qū)的______和______信息。7.數(shù)字圖像的"分辨率"通常指其在水平和垂直方向上的像素密度，有時也用______來衡量。8.常用的圖像增強技術(shù)包括對比度拉伸和______，它們可以改善圖像的視覺效果。9.地球物理數(shù)字建模的核心任務是根據(jù)觀測數(shù)據(jù)和地質(zhì)假設(shè)，構(gòu)建能夠反映地下結(jié)構(gòu)特征和物理場分布的______模型。10.在使用數(shù)值方法進行地球物理正演或反演時，收斂性是指算法迭代結(jié)果逐漸______的過程。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述數(shù)字濾波器在地球物理圖像處理中的作用。2.解釋什么是地球物理正演？它與反演有何根本區(qū)別？3.簡述三維地質(zhì)統(tǒng)計建模的基本流程。4.為什么在地球物理反演中通常需要引入正則化項？四、計算題（共20分）假設(shè)某測區(qū)進行了一維電法測量，獲得一條測線的視電阻率ρa數(shù)據(jù)（單位：Ω·m）如下：ρa=[30,50,100,200,150,80,60]Ω·m。該測線假設(shè)地下為水平、均勻、各向同性的地層。請簡述利用這些視電阻率數(shù)據(jù)構(gòu)建一維電模型的基本步驟，并說明在模型構(gòu)建過程中可能遇到的主要問題或需要考慮的因素。（無需進行具體計算）五、綜合應用題（共20分）假設(shè)你獲得了一組來自海上地震采集的共中心點（CSP）道集數(shù)據(jù)，其中包含了反射波信號和強烈的船震噪聲。請描述你將采取哪些圖像處理步驟來改善這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并最終得到一張能夠有效顯示地下反射界面的地震剖面圖。在描述過程中，至少提及兩種不同的處理方法或技術(shù)。試卷答案一、選擇題1.(B)2.(D)3.(C)4.(D)5.(B)6.(A)7.(B)8.(B)9.(A)*(解析：地質(zhì)統(tǒng)計學主要處理空間變異，優(yōu)化算法是反演計算的核心，正則化是反演技術(shù)，有限元是數(shù)值模擬方法，均與直接處理非線性問題相關(guān)。地質(zhì)統(tǒng)計學更多是插值和變異描述，而非直接求解非線性方程)*10.(B)二、填空題1.頻率2.均勻場或無限大均勻體*(解析：無約束反演傾向于使模型參數(shù)最小化，當數(shù)據(jù)殘差小時，模型趨于最簡單或變化最小的狀態(tài)，即均勻場或初始假設(shè)的均勻體)*3.柵格化4.數(shù)值模擬5.結(jié)構(gòu)、信息6.地質(zhì)、巖石7.分辨率（通常指DPI或PPI，這里填“分辨率”本身也可接受）8.銳化9.地質(zhì)10.收斂三、簡答題1.*(解析：數(shù)字濾波器通過數(shù)學運算改變圖像中各像素的值，可以去除噪聲、平滑圖像、增強邊緣或特定頻率成分。在地球物理中，用于壓制噪聲、突出地質(zhì)體邊界、增強特定波場等)*2.*(解析：正演是根據(jù)已知的地球模型和物理規(guī)律，計算預測的觀測數(shù)據(jù)；反演是根據(jù)已知的觀測數(shù)據(jù)，推斷未知的地球模型參數(shù)。兩者是互逆過程，反演通常比正演更復雜，需要克服不適定性等問題)*3.*(解析：基本流程包括：定義研究區(qū)域和邊界條件；收集和處理輸入數(shù)據(jù)（如觀測數(shù)據(jù)、地質(zhì)約束）；選擇合適的地質(zhì)統(tǒng)計模型（如克里金模型）；進行空間插值或模擬，生成多個可能的地下模型；對生成的模型進行評估和篩選；最終構(gòu)建一個綜合了數(shù)據(jù)信息和地質(zhì)知識的代表性模型)*4.*(解析：地球物理觀測數(shù)據(jù)通常存在噪聲、有限性以及觀測與模型之間的非線性關(guān)系，導致反演問題往往是病態(tài)的或不適定的，即存在無窮多個解。正則化通過引入額外的信息（如模型光滑性、先驗信息），限制解空間，使得反演結(jié)果穩(wěn)定、合理，并避免過度擬合噪聲)*四、計算題*(解析：構(gòu)建一維電模型步驟：1.確定地下介質(zhì)層數(shù)或分塊方式。2.選擇合適的反演方法（如一維反演算法）。3.將視電阻率ρa作為輸入數(shù)據(jù)。4.迭代求解，根據(jù)ρa推斷每一層或每一塊的電阻率ρ和厚度h。5.檢驗結(jié)果，看是否滿足地質(zhì)邏輯和物理約束。主要問題/因素：數(shù)據(jù)噪聲影響、非唯一性問題、先驗信息選擇、模型分辨率限制、計算收斂性等)*五、綜合應用題*(解析：改善海上地震數(shù)據(jù)質(zhì)量并生成剖面圖步驟：1.采集預處理：去除明顯的船震噪聲（如通過譜減、道編輯）。2.頻率處理：進行帶通濾波去除無效頻段，調(diào)整頻率成分以突出目標層位。3.振幅處理：進行振幅補償（如球面擴散補償、子波整形），增強反射信號。4.波形處理：