2025年大學(xué)《氣象技術(shù)與工程》專業(yè)題庫——衛(wèi)星遙感技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種傳感器屬于被動(dòng)式氣象遙感器？（）A.氣象雷達(dá)B.微波輻射計(jì)C.激光雷達(dá)D.主動(dòng)微波散射計(jì)2.主要用于提供全球地球靜止覆蓋的氣象衛(wèi)星通常屬于哪種類型？（）A.極軌衛(wèi)星B.靜止衛(wèi)星C.專用氣象衛(wèi)星D.科學(xué)研究衛(wèi)星3.衛(wèi)星遙感中，用于測(cè)量地球表面或大氣特定高度溫度的被動(dòng)式傳感器通常工作在哪個(gè)波段？（）A.可見光波段B.紅外波段C.微波波段D.X射線波段4.GOES系列衛(wèi)星獲取的云頂亮溫?cái)?shù)據(jù)，其數(shù)值通常與什么因素正相關(guān)？（）A.云的厚度B.云的液態(tài)水含量C.地表溫度D.大氣水汽含量5.下列哪項(xiàng)技術(shù)主要利用微波信號(hào)被云、降水粒子散射的原理來反演風(fēng)場(chǎng)？（）A.紅外云圖位移法B.微波輻射計(jì)差分溫度法C.微波散射計(jì)后向散射系數(shù)法D.風(fēng)廓線雷達(dá)6.衛(wèi)星遙感中，將衛(wèi)星傳感器接收到的亮度溫度（或輻射亮度）轉(zhuǎn)換為實(shí)際物理量（如溫度、水汽含量）的過程稱為？（）A.數(shù)據(jù)采集B.圖像預(yù)處理C.輻射定標(biāo)D.數(shù)據(jù)傳輸7.極軌衛(wèi)星通常沿什么軌道運(yùn)行？（）A.地球靜止軌道B.大圓軌道C.近極地太陽同步軌道D.橢圓軌道8.下列哪項(xiàng)不是衛(wèi)星遙感在大氣水汽監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用？（）A.獲取大氣柱水汽含量B.監(jiān)測(cè)水汽垂直分布C.估算海面蒸發(fā)量D.直接測(cè)量降水粒子類型9.衛(wèi)星遙感中，用于測(cè)量海面溫度的主要傳感器是？（）A.成像光譜儀B.紅外掃描輻射計(jì)C.微波輻射計(jì)D.激光高度計(jì)10.造成衛(wèi)星遙感反演精度受云層遮擋影響的主要原因是？（）A.云層對(duì)電磁波的吸收B.云層對(duì)電磁波的散射C.云層下方大氣參數(shù)的不確定性D.衛(wèi)星傳感器視場(chǎng)角限制11.衛(wèi)星遙感技術(shù)在臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮著重要作用，其主要利用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品是？（）A.地表溫度圖B.大氣水汽圖C.氣象云圖（紅外/可見光）D.海面風(fēng)場(chǎng)圖12.比較被動(dòng)式紅外遙感和主動(dòng)式微波遙感，下列哪項(xiàng)是微波遙感的主要優(yōu)勢(shì)？（）A.分辨率更高B.受云層影響較小C.可全天候工作D.成本更低廉13.衛(wèi)星遙感獲取的數(shù)據(jù)在精度方面的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是？（）A.數(shù)據(jù)量過大B.圖像清晰度不足C.輻射定標(biāo)誤差D.數(shù)據(jù)傳輸延遲14.衛(wèi)星測(cè)風(fēng)技術(shù)中，利用紅外云圖上云體移動(dòng)軌跡來推算風(fēng)場(chǎng)的方法稱為？（）A.多普勒效應(yīng)法B.激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)法C.云圖位移法D.散射計(jì)測(cè)風(fēng)法15.下列哪項(xiàng)是衡量衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)？（）A.傳感器數(shù)量B.圖像尺寸C.定位精度D.數(shù)據(jù)傳輸速度二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.衛(wèi)星遙感依據(jù)電磁波在大氣中的______、______和______三種相互作用原理進(jìn)行信息獲取。2.氣象衛(wèi)星按軌道高度可分為______衛(wèi)星和______衛(wèi)星。3.衛(wèi)星傳感器接收到的目標(biāo)輻射能量與目標(biāo)本身溫度的四次方成正比，這一定律被稱為______定律。4.GOES衛(wèi)星主要用于監(jiān)測(cè)______地區(qū)的天氣現(xiàn)象，具有______的特點(diǎn)。5.衛(wèi)星遙感中，將數(shù)字量亮度值映射到物理量（如開爾文溫度）的過程稱為______。6.利用微波信號(hào)與大氣水汽發(fā)生______而探測(cè)水汽含量的微波輻射計(jì)稱為水汽計(jì)。7.衛(wèi)星遙感反演大氣溫度廓線的主要方法有利用紅外窗口通道和______通道。8.衛(wèi)星遙感在海洋氣象學(xué)中可用于監(jiān)測(cè)______、______和海冰等。9.為了減少大氣水汽和雜質(zhì)對(duì)紅外遙感的影響，常需進(jìn)行______處理。10.風(fēng)云衛(wèi)星（如美國的______系列）是主要的極軌氣象衛(wèi)星，提供全球每日覆蓋的云圖和數(shù)據(jù)。三、名詞解釋（每題3分，共18分。請(qǐng)給出簡潔、準(zhǔn)確的定義）1.被動(dòng)遙感2.輻射定標(biāo)3.云頂亮溫（CTT）4.微波散射計(jì)5.極軌衛(wèi)星6.大氣窗口四、簡答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡要回答下列問題）1.簡述主動(dòng)式遙感與被動(dòng)式遙感的根本區(qū)別。2.簡述氣象衛(wèi)星進(jìn)行輻射定標(biāo)的主要目的。3.簡述衛(wèi)星遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度方面發(fā)揮的作用。4.簡述大氣中的云層對(duì)衛(wèi)星遙感（特別是紅外和微波遙感）各自產(chǎn)生的主要影響。五、論述題（10分。請(qǐng)就以下問題展開論述）結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，論述衛(wèi)星遙感技術(shù)在現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)和氣候變化研究中的應(yīng)用價(jià)值與面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.A5.C6.C7.C8.D9.B10.C11.C12.C13.C14.C15.C二、填空題1.吸收散射反射2.近地軌道遠(yuǎn)地軌道（或地球靜止軌道）3.斯蒂芬-玻爾茲曼4.廣闊全天候5.輻射定標(biāo)6.散射7.微波8.海面溫度海浪9.大氣校正10.MetOp（或Meteosat）三、名詞解釋1.被動(dòng)遙感：指利用傳感器接收自然輻射源（如太陽反射的可見光和紅外輻射、地物自身發(fā)射的紅外輻射、宇宙射線等）輻射或反射到目標(biāo)上的能量來進(jìn)行探測(cè)和成像的技術(shù)。**解析思路*：抓住核心“接收自然輻射源”的能量。2.輻射定標(biāo)：指將衛(wèi)星傳感器測(cè)得的數(shù)字量（電壓或數(shù)字信號(hào)）或原始亮度值，根據(jù)在地面定標(biāo)設(shè)備上測(cè)定的標(biāo)定系數(shù)或定標(biāo)曲線，轉(zhuǎn)換為具有物理意義的量（如溫度、輻射通量密度等）的過程。**解析思路*：關(guān)鍵在于“數(shù)字量/亮度值”到“物理量”的“轉(zhuǎn)換過程”以及依據(jù)“標(biāo)定系數(shù)/曲線”。3.云頂亮溫（CTT）：指從衛(wèi)星傳感器視角看云頂時(shí)，大氣輻射等效的黑體輻射溫度。它主要取決于云頂?shù)母叨?、厚度和性質(zhì)。**解析思路*：定義核心是“云頂視角下的等效黑體溫度”，并指出影響因素。4.微波散射計(jì)：一種主動(dòng)式微波遙感儀器，通過向地面或海面發(fā)射微波脈沖，并接收目標(biāo)（如降水粒子、海面波浪）后向散射回來的信號(hào)，根據(jù)回波特性（如強(qiáng)度、相位）來探測(cè)目標(biāo)的性質(zhì)（如降水類型、強(qiáng)度、海面風(fēng)場(chǎng)等）。**解析思路*：抓住“主動(dòng)式”、“發(fā)射微波”、“接收散射回波”、“探測(cè)目標(biāo)性質(zhì)”這幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。5.極軌衛(wèi)星：指沿地球南北兩極附近近地軌道運(yùn)行的衛(wèi)星。它們通常以太陽同步軌道運(yùn)行，每天大致在同一地方時(shí)飛越地球，能提供全球范圍、高時(shí)間分辨率（通常每天多次過頂）的觀測(cè)資料。**解析思路*：關(guān)鍵在于“近地軌道”、“緯度低”、“太陽同步軌道”、“全球覆蓋”、“高時(shí)間分辨率”。6.大氣窗口：指大氣對(duì)某些特定波段的電磁波輻射具有較低吸收和散射能力，允許這些電磁波能夠相對(duì)無衰減地穿透大氣層到達(dá)地面或被從地面發(fā)射出去的波段。氣象衛(wèi)星遙感主要利用這些大氣窗口波段。**解析思路*：核心是“特定波段”、“大氣吸收散射低”、“穿透大氣”或“地面輻射能通過”。四、簡答題1.簡述主動(dòng)式遙感與被動(dòng)式遙感的根本區(qū)別。主動(dòng)式遙感是傳感器自身主動(dòng)發(fā)射電磁波到目標(biāo)，然后接收目標(biāo)反射或散射回來的信號(hào)進(jìn)行探測(cè)；而被動(dòng)式遙感是傳感器接收目標(biāo)自身發(fā)射或反射的、來源于外部自然輻射源（主要是太陽）的電磁波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。因此，主動(dòng)式遙感是“發(fā)射-接收-散射/反射”過程，被動(dòng)式遙感是“接收-反射/發(fā)射”過程。**解析思路*：對(duì)比兩者的核心動(dòng)作“發(fā)射”與“接收”，以及能量來源“自身”與“外部自然源”。2.簡述氣象衛(wèi)星進(jìn)行輻射定標(biāo)的主要目的。氣象衛(wèi)星輻射定標(biāo)的主要目的是將傳感器記錄的原始數(shù)字量或亮度值，準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為具有物理意義的量（如溫度、輻射強(qiáng)度等），以便對(duì)大氣參數(shù)、地表參數(shù)進(jìn)行精確的反演計(jì)算，確保遙感數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，從而滿足氣象預(yù)報(bào)、氣候變化研究等應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)精度的要求。**解析思路*：明確定標(biāo)結(jié)果是“物理量”，目的是“準(zhǔn)確性”、“精確反演”，最終服務(wù)于“氣象應(yīng)用”。3.簡述衛(wèi)星遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度方面發(fā)揮的作用。衛(wèi)星遙感技術(shù)通過提供高時(shí)間分辨率的全天候云圖（可見光、紅外），可以實(shí)時(shí)、連續(xù)地監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)云系的生成、發(fā)展、移動(dòng)路徑和結(jié)構(gòu)變化，依據(jù)云團(tuán)的強(qiáng)度、紋理等信息判斷臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化。微波遙感（如散射計(jì)）可以獲取臺(tái)風(fēng)中心附近的風(fēng)速信息，紅外亮溫可以輔助判斷云頂高度和強(qiáng)度。這些信息為臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)、預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供了關(guān)鍵依據(jù)。**解析思路*：結(jié)合臺(tái)風(fēng)特征（云、路徑、強(qiáng)度），說明不同類型衛(wèi)星（云圖、微波）如何提供相應(yīng)信息，并點(diǎn)明最終應(yīng)用價(jià)值。4.簡述大氣中的云層對(duì)衛(wèi)星遙感（特別是紅外和微波遙感）各自產(chǎn)生的主要影響。對(duì)紅外遙感：云層（尤其是厚云和高層云）會(huì)強(qiáng)烈吸收和散射紅外輻射，導(dǎo)致云層下方地表或低層大氣的紅外輻射無法到達(dá)傳感器，使得傳感器接收到的主要是云體的自身發(fā)射輻射，導(dǎo)致云頂亮溫偏高，且無法有效探測(cè)云層下方信息。對(duì)微波遙感：云層（水滴、冰晶）會(huì)強(qiáng)烈散射和吸收微波輻射，一方面，云層本身成為微波的散射體，改變微波信號(hào)的路徑和強(qiáng)度，影響對(duì)地面目標(biāo)的觀測(cè)（如雨雪天氣下雷達(dá)探測(cè)受干擾）；另一方面，云的散射特性也被用于反演云參數(shù)（如云水含量、云頂高度），但強(qiáng)云體也會(huì)對(duì)探測(cè)造成干擾。**解析思路*：分別闡述紅外和微波的原理，說明云層的作用機(jī)制（吸收、散射），以及由此產(chǎn)生的主要后果（紅外：信號(hào)被遮蔽/扭曲；微波：信號(hào)路徑改變/干擾，或被用于探測(cè)但受影響）。五、論述題結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，論述衛(wèi)星遙感技術(shù)在現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)和氣候變化研究中的應(yīng)用價(jià)值與面臨的挑戰(zhàn)。衛(wèi)星遙感技術(shù)憑借其覆蓋范圍廣、觀測(cè)時(shí)效性強(qiáng)、能提供多維、動(dòng)態(tài)的地球大氣系統(tǒng)信息等優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)和氣候變化研究中扮演著不可或缺的角色。在氣象預(yù)報(bào)方面，氣象衛(wèi)星（尤其是GOES和極軌衛(wèi)星）提供的連續(xù)、實(shí)時(shí)的云圖、溫濕場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、降水等監(jiān)測(cè)資料，是現(xiàn)代數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式進(jìn)行初始場(chǎng)訂正和邊界條件更新、進(jìn)行短臨天氣預(yù)報(bào)（如強(qiáng)對(duì)流天氣、臺(tái)風(fēng)路徑強(qiáng)度變化）以及氣象災(zāi)害預(yù)警（如暴雨、大霧、沙塵暴）的關(guān)鍵信息源。例如，紅外云圖可直觀展示云層分布和演變，微波產(chǎn)品可用于估測(cè)降水和風(fēng)場(chǎng)，這些數(shù)據(jù)極大地提高了天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率和時(shí)效性。在氣候變化研究方面，衛(wèi)星遙感提供了幾十年來連續(xù)的、全球尺度的氣候要素觀測(cè)數(shù)據(jù)，如海表溫度、海冰覆蓋、陸地表面溫度、植被指數(shù)、大氣水汽含量、云量云特性等，為氣候變化監(jiān)測(cè)、變率分析、趨勢(shì)評(píng)估以及氣候模型驗(yàn)證提供了寶貴的長期序列數(shù)據(jù)。例如，衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到的全球變暖信號(hào)（地表和海洋增溫）、海平面上升、極地冰蓋融化、降水格局變化等，都是氣候變化研究的重要依據(jù)。然而，衛(wèi)星遙感技術(shù)也面臨諸多挑戰(zhàn)。首先是數(shù)據(jù)定量化精度問題，尤其對(duì)于復(fù)雜大氣過程（如云、邊界層）和地表參數(shù)的反演，誤差仍然存在。其次是云層遮擋問題，導(dǎo)致對(duì)云層覆蓋區(qū)域下方大氣和地表信息的觀測(cè)缺失或失真。再次是數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性，海量衛(wèi)星數(shù)據(jù)的有效處理、融合和應(yīng)用需要先進(jìn)的算法和強(qiáng)大的計(jì)算能力。此外，衛(wèi)星觀測(cè)的時(shí)空分辨率限制、不同衛(wèi)星資料的同化融合