2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——地球觀測與氣候變化研究考試時(shí)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(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪一項(xiàng)不屬于對地觀測系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素？A.傳感器B.數(shù)據(jù)傳輸鏈路C.地面接收站D.大氣層2.衛(wèi)星遙感中，利用不同地物對電磁波輻射的不同吸收和反射特性來區(qū)分地物類型的技術(shù)基礎(chǔ)是：A.多譜段成像B.主動(dòng)遙感與被動(dòng)遙感C.光譜特征分析D.遙感幾何校正3.在地球觀測數(shù)據(jù)中，用于監(jiān)測海平面上升最直接、最重要的衛(wèi)星遙感指標(biāo)通常是：A.海洋色度B.海面高度C.海洋表面溫度D.海洋風(fēng)速4.下列哪種衛(wèi)星遙感傳感器類型主要用于獲取地球大氣的溫度廓線信息？A.晴空微波輻射計(jì)B.高分辨率成像光譜儀C.伽馬射線光譜儀D.氫象儀5.旨在實(shí)現(xiàn)對全球陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)碳收支進(jìn)行監(jiān)測的國際合作計(jì)劃是：A.全球定位系統(tǒng)（GPS）B.地球資源衛(wèi)星系列（如MODIS）C.國際地球觀測組織（GOOS）D.全球碳計(jì)劃（GlobalCarbonProject）6.導(dǎo)致地球能量失衡，進(jìn)而引發(fā)全球變暖的主要人為因素是：A.平流層臭氧消耗B.水蒸氣濃度增加C.二氧化碳排放增加D.紫外線輻射增強(qiáng)7.遙感影像輻射定標(biāo)的主要目的是：A.消除大氣干擾B.將傳感器記錄的原始DN值轉(zhuǎn)換為具有物理意義的輻射亮度或表觀反射率C.改正地形起伏影響D.實(shí)現(xiàn)影像幾何精化8.下列哪項(xiàng)不是地球觀測數(shù)據(jù)在氣候變化適應(yīng)策略中應(yīng)用的具體體現(xiàn)？A.監(jiān)測冰川融化速度，為冰川災(zāi)害預(yù)警提供依據(jù)B.評估極端天氣事件（如洪水、干旱）的影響范圍和程度，支持應(yīng)急響應(yīng)C.分析城市熱島效應(yīng)，優(yōu)化城市規(guī)劃與降溫措施D.直接制定全球碳稅政策9.適用于大范圍、動(dòng)態(tài)監(jiān)測陸地表面覆蓋變化的地球觀測技術(shù)手段是：A.雷達(dá)干涉測量（InSAR）B.單點(diǎn)定位（PPP）C.衛(wèi)星高度計(jì)D.激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)10.評估氣候變化對特定區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能（如水源涵養(yǎng)、生物多樣性）影響時(shí)，地球觀測數(shù)據(jù)可以提供：A.氣候模型模擬結(jié)果B.區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的定量指標(biāo)C.全球溫室氣體排放清單D.國際氣候談判進(jìn)展報(bào)告二、簡答題（每題5分，共30分。請簡潔明了地回答下列問題。）1.簡述被動(dòng)遙感和主動(dòng)遙感的區(qū)別。2.簡述遙感圖像輻射校正的主要內(nèi)容和目的。3.簡述衛(wèi)星測高技術(shù)監(jiān)測海平面上升的基本原理。4.簡述植被指數(shù)（如NDVI）在氣候變化研究中的一般應(yīng)用。5.簡述地球觀測系統(tǒng)在應(yīng)對氣候變化中的主要作用。6.簡述當(dāng)前地球觀測領(lǐng)域面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)之一。三、論述題（每題10分，共20分。請結(jié)合所學(xué)知識，圍繞下列主題進(jìn)行論述。）1.論述多源地球觀測數(shù)據(jù)融合在氣候變化綜合監(jiān)測中的應(yīng)用價(jià)值。2.論述衛(wèi)星遙感技術(shù)在監(jiān)測和預(yù)測極端天氣事件（如臺(tái)風(fēng)、暴雨）中的作用及其局限性。四、綜合應(yīng)用題（10分。請根據(jù)題目要求，綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行分析或闡述。）假設(shè)某研究團(tuán)隊(duì)利用多光譜衛(wèi)星影像和雷達(dá)數(shù)據(jù)，結(jié)合地面氣象站數(shù)據(jù)，對某區(qū)域近10年來的干旱化趨勢進(jìn)行了監(jiān)測分析。請簡述該研究可能采用的主要方法和步驟，并說明如何利用這些地球觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品來評估該區(qū)域干旱化的空間分布特征和變化趨勢。試卷答案一、選擇題1.D*解析：對地觀測系統(tǒng)包括傳感器、平臺(tái)（衛(wèi)星、飛機(jī)等）、地面接收與處理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)。大氣層是觀測對象和環(huán)境，而非系統(tǒng)構(gòu)成要素。2.C*解析：遙感的核心是基于地物對電磁波的不同輻射特性（光譜特征）進(jìn)行區(qū)分和識別。3.B*解析：衛(wèi)星測高衛(wèi)星通過測量衛(wèi)星到海面的距離，可以精確獲取海面高度數(shù)據(jù)，直接反映海平面變化。4.A*解析：晴空微波輻射計(jì)通過測量大氣窗口通道的微波輻射亮度溫度，反演得到大氣溫度垂直廓線。其他選項(xiàng)或用于其他方面：B用于獲取地物光譜信息；C用于探測宇宙；D用于測距或成像。5.D*解析：全球碳計(jì)劃（GlobalCarbonProject,GCP）是一個(gè)致力于協(xié)調(diào)全球碳循環(huán)相關(guān)觀測、研究和信息發(fā)布的科學(xué)研究合作網(wǎng)絡(luò)，其核心目標(biāo)之一就是利用包括遙感在內(nèi)的多種手段監(jiān)測碳收支。6.C*解析：人類活動(dòng)燃燒化石燃料等向大氣排放大量二氧化碳，改變了大氣成分，導(dǎo)致地球系統(tǒng)能量失衡，引起全球變暖。水蒸氣是自然存在且含量受控，臭氧消耗和紫外線增強(qiáng)是其他環(huán)境問題。7.B*解析：輻射定標(biāo)是將傳感器記錄的沒有物理意義的數(shù)字量（DN值）轉(zhuǎn)換為具有實(shí)際物理單位（如輻亮度、反射率）的量，是后續(xù)定量分析的基礎(chǔ)。8.D*解析：A、B、C均為地球觀測數(shù)據(jù)在氣候變化適應(yīng)中的應(yīng)用實(shí)例。D項(xiàng)制定碳稅政策屬于經(jīng)濟(jì)和政策決策范疇，雖然可能依據(jù)氣候研究，但不是直接的觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用。9.A*解析：雷達(dá)干涉測量（InSAR）能夠利用相位信息監(jiān)測地表微小形變，適用于大范圍、周期性、動(dòng)態(tài)的地面覆蓋變化監(jiān)測，尤其適用于植被覆蓋區(qū)域。其他選項(xiàng)：B主要用于定位；C用于測海面高度；D點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度高但覆蓋范圍相對較小。10.B*解析：地球觀測數(shù)據(jù)（如土地利用/覆蓋變化、植被狀況、水體面積等）可以量化生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化，進(jìn)而評估氣候變化對其服務(wù)功能的影響。A是研究工具；C是排放數(shù)據(jù)來源；D是國際組織報(bào)告。二、簡答題1.被動(dòng)遙感利用自然輻射源（如太陽）照射地球表面，傳感器接收地物自身發(fā)射或反射的電磁波信息；主動(dòng)遙感則由傳感器主動(dòng)發(fā)射電磁波，再接收地物反射回來的信號。被動(dòng)遙感無需發(fā)射設(shè)備，但受光照條件限制；主動(dòng)遙感可全天候工作。2.輻射校正包括輻射定標(biāo)（將DN值轉(zhuǎn)換為絕對輻射量）和大氣校正（消除大氣散射和吸收對地表輻射的影響）。目的是消除傳感器本身和大氣造成的誤差，獲取地表真實(shí)的物理量（如輻亮度、反射率），保證遙感數(shù)據(jù)的定量化應(yīng)用。3.衛(wèi)星測高技術(shù)通過精確測量衛(wèi)星到海面的距離（幾何測量），結(jié)合衛(wèi)星軌道和運(yùn)行速度信息（動(dòng)力學(xué)模型），推算出測高點(diǎn)的海面高度。通過長期、大范圍重復(fù)觀測，可以獲取海平面變化信息。4.植被指數(shù)（如NDVI）是利用特定波段的紅光和近紅外光反射率的比值來量化植被冠層生物量、葉綠素含量、植被覆蓋度等信息。在氣候變化研究中，可用于監(jiān)測植被長勢變化、評估干旱/洪水對植被的影響、研究氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響等。5.地球觀測系統(tǒng)通過提供關(guān)于地球大氣、海洋、陸地表面等各個(gè)圈層狀態(tài)和變化的連續(xù)、多維度數(shù)據(jù)，支持氣候變化監(jiān)測（如溫室氣體濃度、海平面、極端天氣）、模擬（提供初始條件和驗(yàn)證數(shù)據(jù)）、預(yù)測（提供關(guān)鍵輸入）、以及制定適應(yīng)和減緩策略提供科學(xué)依據(jù)。6.當(dāng)前地球觀測領(lǐng)域面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)之一包括：高空間/高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率觀測需求的增長與成本效益的矛盾；多源、多尺度觀測數(shù)據(jù)的融合與同化難題；海量觀測數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、管理與分析瓶頸；對地觀測衛(wèi)星平臺(tái)的長期穩(wěn)定運(yùn)行與可持續(xù)發(fā)展問題；以及應(yīng)對突發(fā)性、小范圍事件（如災(zāi)害）的快速響應(yīng)能力等。三、論述題1.多源地球觀測數(shù)據(jù)融合是指將來自不同衛(wèi)星平臺(tái)（如光學(xué)、雷達(dá)、重力衛(wèi)星）、不同傳感器類型（多光譜、高光譜、雷達(dá)、激光雷達(dá)等）、不同空間/時(shí)間/光譜分辨率的數(shù)據(jù)，以及地面觀測數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合、處理和分析，以獲得比單一數(shù)據(jù)源更全面、更精確、更可靠的信息產(chǎn)品。在氣候變化研究中，融合應(yīng)用具有重要價(jià)值：首先，不同類型數(shù)據(jù)具有互補(bǔ)性（如光學(xué)可見光/近紅外監(jiān)測植被，雷達(dá)穿透云霧監(jiān)測土壤濕度），融合可克服單一數(shù)據(jù)源的局限性，實(shí)現(xiàn)全天候、全時(shí)相、多維度對地球系統(tǒng)要素的監(jiān)測；其次，融合可提高信息提取的精度和可靠性，例如融合光學(xué)和雷達(dá)數(shù)據(jù)提高土地覆蓋分類精度；再次，融合有助于實(shí)現(xiàn)時(shí)空連續(xù)性的數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成，為氣候變化趨勢分析提供更堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；最后，融合數(shù)據(jù)能更全面地支持復(fù)雜的地球系統(tǒng)模型，提升模型模擬的準(zhǔn)確性和對氣候變化的預(yù)測能力。總之，多源數(shù)據(jù)融合是發(fā)揮地球觀測系統(tǒng)綜合優(yōu)勢、提升氣候變化監(jiān)測研究水平的關(guān)鍵技術(shù)途徑。2.衛(wèi)星遙感技術(shù)在監(jiān)測和預(yù)測極端天氣事件中發(fā)揮著重要作用。在監(jiān)測方面：首先，多顆氣象衛(wèi)星（如GeostationaryOperationalEnvironmentalSatellites,GOES;Meteosat;Himawari）可提供大范圍、高頻次的云圖信息，實(shí)時(shí)追蹤臺(tái)風(fēng)、暴雨云系的形成、發(fā)展和移動(dòng)路徑，為預(yù)警提供關(guān)鍵信息；其次，專用極軌衛(wèi)星（如MetOp,polar-orbitingsatellites）攜帶的微波輻射計(jì)、紅外探測器等儀器，可全天候監(jiān)測海面溫度、海冰、風(fēng)場（通過散射計(jì)或輻射計(jì)反演）、云頂亮溫等關(guān)鍵氣象要素，為臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度判斷、寒潮爆發(fā)、干旱監(jiān)測等提供數(shù)據(jù)支持；此外，雷達(dá)遙感（雖然非衛(wèi)星，但常結(jié)合）可提供高分辨率的降水分布和強(qiáng)度信息。在預(yù)測方面，遙感數(shù)據(jù)可以作為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型的初始條件和邊界條件，提供更精確的地表參數(shù)（如土壤濕度、海面溫度、地表粗糙度），有助于提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，特別是對中小尺度天氣系統(tǒng)的預(yù)報(bào)。然而，衛(wèi)星遙感在極端天氣預(yù)測方面也存在局限性：一是遙感主要是監(jiān)測，對于天氣系統(tǒng)的物理機(jī)制和發(fā)展演變過程的精確預(yù)測，仍需依賴復(fù)雜的數(shù)值模式；二是部分關(guān)鍵要素（如精確的降水強(qiáng)度、風(fēng)場實(shí)況）的遙感反演精度仍有提升空間，尤其是在惡劣天氣條件下；三是衛(wèi)星觀測存在覆蓋范圍、時(shí)間分辨率、數(shù)據(jù)同化技術(shù)等方面的限制，可能無法完全捕捉極端天氣的所有細(xì)節(jié)；四是衛(wèi)星數(shù)據(jù)的產(chǎn)品化和應(yīng)用服務(wù)能力需要不斷提升，以更好地支撐預(yù)警和決策。四、綜合應(yīng)用題該研究可能采用的主要方法和步驟包括：首先，數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理，獲取近10年的多光譜衛(wèi)星影像（如Landsat,Sentinel-2）和雷達(dá)數(shù)據(jù)（如Sentinel-1,EnvisatASAR），以及同期地面氣象站數(shù)據(jù)。對影像進(jìn)行輻射校正、大氣校正、幾何精校正，并進(jìn)行圖像鑲嵌、裁剪等預(yù)處理。其次，提取干旱指標(biāo)，利用多光譜影像計(jì)算植被指數(shù)（如NDVI,EVI）或土壤水分指數(shù)（SMAP,LST），結(jié)合地面氣象數(shù)據(jù)（如降水、溫度、蒸發(fā)），綜合構(gòu)建一個(gè)或多個(gè)能夠反映區(qū)域干旱程度的指標(biāo)（如標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI,蒸散量等）。對于雷達(dá)數(shù)據(jù)，可利用其穿透能力監(jiān)測土壤濕度或地表水體變化。第三，時(shí)空分析，利用GIS和遙感軟件工具，對提取的干旱指標(biāo)進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)和時(shí)序分析，計(jì)算區(qū)域平均干旱指數(shù)，繪制干旱化空間分布圖，并分析其在不同時(shí)間段、不同空間區(qū)域的變化趨勢（如采用趨勢面分析、Mann-Kendall檢驗(yàn)等）。最后，結(jié)果解釋與評估，結(jié)合氣候變化背景和區(qū)域特點(diǎn)，解釋干旱化趨勢的原因，評估地球觀測數(shù)據(jù)在監(jiān)測該區(qū)域干旱化過程中的有效性和局限性，并可能提出進(jìn)一步的研究方向。利用這些地球觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品評