2025年大學(xué)《氣象技術(shù)與工程》專業(yè)題庫(kù)——?dú)庀蟓h(huán)境模擬與土地資源利用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不屬于氣象環(huán)境模擬中常用的數(shù)值方法？（）A.有限差分法B.有限體積法C.譜方法D.粒子群優(yōu)化算法2.區(qū)域氣候模型（RCM）相較于全球氣候模型（GCM），其主要優(yōu)勢(shì)在于？（）A.模擬精度更高B.計(jì)算成本更低C.涵蓋的物理過(guò)程更全面D.輸出時(shí)間尺度更短3.在評(píng)估氣象模型模擬結(jié)果時(shí)，常用的“均方根誤差”（RMSE）指標(biāo)主要反映了？（）A.模擬值與觀測(cè)值之間的平均偏差B.模擬值與觀測(cè)值之間絕對(duì)偏差的平均值C.模擬值與觀測(cè)值之間差異的平方和的平均值的平方根D.模擬值與觀測(cè)值之間最大偏差4.下列哪種遙感傳感器最適合獲取高分辨率的地表溫度信息？（）A.降水測(cè)量雷達(dá)B.氣象衛(wèi)星上的紅外掃描儀C.氣象衛(wèi)星上的可見(jiàn)光相機(jī)D.地面自動(dòng)氣象站5.地理信息系統(tǒng)（GIS）在土地資源利用中的主要功能不包括？（）A.地圖數(shù)據(jù)的管理與存儲(chǔ)B.空間查詢與分析C.三維可視化D.自動(dòng)生成天氣預(yù)報(bào)6.土地利用/土地覆被變化（LULCC）研究的主要驅(qū)動(dòng)因素通常不包括？（）A.人口增長(zhǎng)B.經(jīng)濟(jì)發(fā)展C.氣候變化D.星際移民7.下列哪個(gè)指標(biāo)通常用于衡量一個(gè)區(qū)域土地資源對(duì)人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的支持能力？（）A.土地利用程度B.土地適宜性指數(shù)C.土地資源承載力D.土地覆蓋類型比例8.數(shù)字地球技術(shù)的主要特征是？（）A.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）B.遙感、地理信息系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)的集成C.高性能計(jì)算D.大氣探測(cè)雷達(dá)9.模擬作物生長(zhǎng)過(guò)程時(shí)，氣象因子中通常被認(rèn)為最關(guān)鍵的是？（）A.風(fēng)速B.降水C.土壤濕度D.太陽(yáng)輻射10.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接用于土地資源類型的自動(dòng)分類？（）A.遙感影像解譯B.機(jī)器學(xué)習(xí)算法C.地質(zhì)勘探D.地理信息系統(tǒng)分類工具二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）模型通過(guò)求解大氣運(yùn)動(dòng)的__________方程組，來(lái)模擬大氣的瞬時(shí)狀態(tài)和演變過(guò)程。2.氣象模型中的參數(shù)化方案是用來(lái)模擬那些由于空間尺度太小而無(wú)法直接解算的__________過(guò)程。3.遙感技術(shù)中，根據(jù)傳感器與地物之間的相互作用方式，可分為被動(dòng)遙感иactive遙感。4.地理信息系統(tǒng)（GIS）的核心是__________數(shù)據(jù)庫(kù)和空間分析功能。5.土地資源可持續(xù)利用強(qiáng)調(diào)在滿足當(dāng)代人需求的同時(shí)，不損害后代人滿足其需求的能力，其核心思想是__________。6.評(píng)估氣候變化對(duì)土地利用影響時(shí)，常用的指標(biāo)包括__________和__________。7.遙感影像的地物分類方法主要可分為監(jiān)督分類和__________分類兩大類。8.數(shù)字地球的“地球”是指__________，其核心是建立地球信息模型。9.氣象環(huán)境模擬結(jié)果的可信度評(píng)估需要考慮模型誤差、__________誤差和隨機(jī)誤差。10.土地資源承載力評(píng)價(jià)通常需要考慮資源要素（如水、土、氣）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素和__________要素。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述大氣環(huán)流模式（GCM）在全球氣候研究中的作用。2.比較說(shuō)明遙感圖像獲取與地面觀測(cè)數(shù)據(jù)在土地資源監(jiān)測(cè)方面的主要優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述土地資源評(píng)價(jià)的基本步驟。4.解釋什么是土地覆被變化（LULCC），并列舉其主要類型。四、計(jì)算題（每小題10分，共20分）1.某氣象模型模擬某地未來(lái)24小時(shí)降水預(yù)報(bào)為20mm，實(shí)際觀測(cè)到的降水為18mm。計(jì)算該次降水預(yù)報(bào)的均方根誤差（RMSE）。（假設(shè)單位相同且為毫米）2.假設(shè)某研究區(qū)域利用遙感影像解譯得到耕地面積為5000平方公里，利用GIS數(shù)據(jù)疊加分析得到的水土資源適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，該區(qū)域有60%的耕地位于非常適宜區(qū)，30%位于適宜區(qū)，10%位于一般適宜區(qū)。請(qǐng)計(jì)算該區(qū)域耕地的平均適宜性指數(shù)。（設(shè)非常適宜區(qū)指數(shù)為1.0，適宜區(qū)指數(shù)為0.7，一般適宜區(qū)指數(shù)為0.4）五、論述題（15分）結(jié)合氣象環(huán)境模擬和土地資源利用的相關(guān)知識(shí)，論述氣候變化對(duì)區(qū)域土地資源可持續(xù)利用可能產(chǎn)生的主要影響，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。試卷答案一、選擇題1.D解析：有限差分法、有限體積法和譜方法是氣象環(huán)境模擬中常用的數(shù)值離散方法，用于將連續(xù)的控制方程轉(zhuǎn)換為離散的代數(shù)方程。粒子群優(yōu)化算法是一種智能優(yōu)化算法，可用于模型參數(shù)優(yōu)化等，但不屬于直接的數(shù)值模擬方法。2.A解析：相較于GCM，RCM的分辨率更高，能更好地模擬能量、水分等物理過(guò)程在區(qū)域尺度的時(shí)空變化，因此模擬精度通常更高。但RCM的計(jì)算成本也更高，且依賴于GCM提供的初始場(chǎng)和邊界條件。3.C解析：均方根誤差（RMSE）定義為模擬值與觀測(cè)值之差的平方和的平均值的平方根，它綜合反映了模擬值與觀測(cè)值之間的各種偏差（包括系統(tǒng)性偏差和隨機(jī)偏差），是衡量模擬誤差常用指標(biāo)。4.B解析：紅外掃描儀能夠探測(cè)地物的熱輻射，從而反演地表溫度。氣象衛(wèi)星上的紅外掃描儀具有較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，穿透云層能力相對(duì)較強(qiáng)，且能提供大范圍、高時(shí)間分辨率的地表溫度信息。5.D解析：GIS在土地資源利用中的主要功能包括地圖數(shù)據(jù)管理、空間查詢分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析、三維可視化等。自動(dòng)生成天氣預(yù)報(bào)是氣象學(xué)或氣象信息服務(wù)的范疇。6.D解析：LULCC的主要驅(qū)動(dòng)因素包括人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展（工業(yè)化、城市化）、氣候變化、土地利用政策、技術(shù)進(jìn)步等。星際移民目前僅為科幻概念，并非LULCC的驅(qū)動(dòng)因素。7.C解析：土地資源承載力是指在一定技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件下，特定區(qū)域土地資源能夠持續(xù)供養(yǎng)的人口數(shù)量或支持的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，是衡量土地資源可持續(xù)利用能力的關(guān)鍵指標(biāo)。8.B解析：數(shù)字地球技術(shù)是集成遙感、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS，通常指GNSS的一部分）、互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)，以數(shù)字化方式表現(xiàn)整個(gè)地球的一種技術(shù)。高性能計(jì)算是支撐數(shù)字地球數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)，但不是其定義的核心特征。9.D解析：太陽(yáng)輻射是植物光合作用的能量來(lái)源，也是影響地表能量平衡、溫度和水分蒸發(fā)等關(guān)鍵氣象要素的重要因素，因此在模擬作物生長(zhǎng)時(shí)通常被認(rèn)為是最關(guān)鍵的氣象因子之一。10.C解析：遙感影像解譯、機(jī)器學(xué)習(xí)算法和地理信息系統(tǒng)分類工具都是土地資源類型自動(dòng)分類的常用技術(shù)。地質(zhì)勘探是獲取地下信息的方法，主要用于礦產(chǎn)、水文地質(zhì)等調(diào)查，不直接用于地表土地類型的自動(dòng)分類。二、填空題1.大氣運(yùn)動(dòng)解析：NWP模型的核心是基于流體力學(xué)、熱力學(xué)和輻射傳輸?shù)榷擅枋龃髿膺\(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨時(shí)間演變的控制方程組。2.大尺度解析：參數(shù)化方案是為了解決大氣中由于空間尺度（通常小于模型網(wǎng)格尺度）太小，無(wú)法在模型中直接進(jìn)行詳細(xì)求解的物理過(guò)程（如云的形成、降水過(guò)程、地表與大氣之間的熱量和水分交換等）而引入的簡(jiǎn)化計(jì)算方案。3.被動(dòng)解析：被動(dòng)遙感是指利用傳感器接收目標(biāo)自身發(fā)射或反射的天然輻射（如太陽(yáng)輻射）進(jìn)行探測(cè)；active遙感是指?jìng)鞲衅髦鲃?dòng)向目標(biāo)發(fā)射能量（如微波、激光），再接收目標(biāo)反射或散射回來(lái)的能量進(jìn)行探測(cè)。4.空間解析：GIS的核心是管理空間數(shù)據(jù)（地理數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以及基于空間數(shù)據(jù)進(jìn)行的各種空間查詢、分析、建模和可視化功能。5.可持續(xù)發(fā)展解析：土地資源可持續(xù)利用的核心理念是在滿足當(dāng)代人土地需求的同時(shí)，保護(hù)和改善土地資源，確保子孫后代也能永續(xù)利用。6.土地利用結(jié)構(gòu)變化；土地利用程度變化解析：評(píng)估氣候變化對(duì)土地利用影響時(shí)，常用土地利用結(jié)構(gòu)變化（如不同地類比例變化）和土地利用程度變化（如耕地、林地、建設(shè)用地面積變化）作為衡量指標(biāo)。7.非監(jiān)督解析：遙感影像分類方法主要分為監(jiān)督分類（需要利用已知樣本訓(xùn)練分類器）和非監(jiān)督分類（根據(jù)像元間相似性自動(dòng)聚類分類）。8.數(shù)字化的地球解析：數(shù)字地球的“地球”是指將地球及其環(huán)境的時(shí)空數(shù)據(jù)按一定規(guī)則進(jìn)行數(shù)字化處理，并在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)其可視化、管理和分析，形成一個(gè)可感知、可理解、可計(jì)算、可操作的虛擬地球。9.觀測(cè)解析：氣象環(huán)境模擬結(jié)果的可信度評(píng)估需要考慮模型本身的誤差（結(jié)構(gòu)誤差、參數(shù)誤差）、觀測(cè)數(shù)據(jù)誤差（儀器誤差、代表性誤差）以及模擬過(guò)程中引入的隨機(jī)擾動(dòng)。10.生態(tài)環(huán)境解析：土地資源承載力評(píng)價(jià)不僅考慮水、土、氣等資源要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素，還必須考慮生態(tài)環(huán)境要素的承載能力和閾值，以確保土地利用的生態(tài)可持續(xù)性。三、簡(jiǎn)答題1.答：GCM通過(guò)數(shù)學(xué)方程模擬全球或大范圍大氣圈的物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程和生物過(guò)程，能夠提供全球尺度的氣候場(chǎng)（如氣溫、降水、風(fēng)場(chǎng)、輻射等）的長(zhǎng)期氣候態(tài)和氣候變化信息。它是研究全球氣候變化原因、機(jī)制、影響和未來(lái)趨勢(shì)的基礎(chǔ)工具，為理解全球氣候系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律、制定氣候變化應(yīng)對(duì)策略提供科學(xué)依據(jù)。但其分辨率較低，對(duì)區(qū)域尺度的氣候現(xiàn)象模擬能力有限。2.答：優(yōu)點(diǎn)：①覆蓋范圍廣、時(shí)效性強(qiáng)；②可獲取地面無(wú)法觀測(cè)到的高空、海洋、極地等區(qū)域信息；③可進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；④數(shù)據(jù)量巨大。缺點(diǎn)：①受天氣條件和傳感器限制，存在觀測(cè)盲區(qū)或數(shù)據(jù)缺失；②遙感數(shù)據(jù)需要復(fù)雜的處理和校正，解譯精度受主觀因素影響；③獲取成本較高（尤其對(duì)高分辨率、高光譜傳感器）；④遙感數(shù)據(jù)通常反映地表信息，難以直接獲取地下或深層信息，且對(duì)微小地表變化（如土壤濕度細(xì)微變化）的探測(cè)能力有限。地面觀測(cè)優(yōu)點(diǎn)是精度高、連續(xù)性強(qiáng)、直接測(cè)量，缺點(diǎn)是范圍小、成本高、易受局部環(huán)境影響。3.答：土地資源評(píng)價(jià)通常包括以下步驟：①明確評(píng)價(jià)目的與范圍；②收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、資源環(huán)境數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等；③選擇評(píng)價(jià)因子和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；④對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子和指標(biāo)進(jìn)行量化或定性評(píng)價(jià)；⑤利用適當(dāng)方法（如綜合評(píng)價(jià)模型）計(jì)算土地資源評(píng)價(jià)指數(shù)或等級(jí)；⑥分析評(píng)價(jià)結(jié)果，提出土地資源開發(fā)利用、保護(hù)和管理建議。4.答：土地覆被變化（LULCC）是指地球表面土地覆蓋類型的空間分布和組成在時(shí)間和空間上的變化過(guò)程。它包括自然因素（如氣候變化、自然災(zāi)害）引起的變化，但主要是指人類活動(dòng)導(dǎo)致的土地覆蓋類型轉(zhuǎn)換，如：①城市擴(kuò)張導(dǎo)致建設(shè)用地增加，耕地、林地、草地減少；②農(nóng)業(yè)開發(fā)導(dǎo)致耕地面積增加，林地、草地減少或退化；③森林砍伐導(dǎo)致林地減少；④退耕還林還草導(dǎo)致林地、草地增加，耕地減少；⑤濕地開墾或drained導(dǎo)致濕地面積減少等。四、計(jì)算題1.解：RMSE=sqrt[(20-18)2/1]=sqrt[22]=sqrt[4]=2mm解析：根據(jù)RMSE公式，代入模擬值（20mm）、觀測(cè)值（18mm），計(jì)算得RMSE為2毫米。2.解：平均適宜性指數(shù)=(1.0*5000*60%+0.7*5000*30%+0.4*5000*10%)/5000=(1.0*3000+0.7*1500+0.4*500)/5000=(3000+1050+200)/5000=4250/5000=0.85解析：計(jì)算平均適宜性指數(shù)時(shí)，將各適宜性指數(shù)與其對(duì)應(yīng)的耕地面積比例相乘，然后求和，最后除以總面積。得到該區(qū)域耕地的平均適宜性指數(shù)為0.85。五、論述題答：氣候變化對(duì)區(qū)域土地資源可持續(xù)利用可能產(chǎn)生多方面影響，并需要綜合應(yīng)對(duì)策略。影響方面：1.溫度變化影響：全球變暖導(dǎo)致平均氣溫升高，可能改變區(qū)域氣候帶，影響作物適宜種植區(qū)北移或高移，縮短作物生長(zhǎng)期。高溫脅迫可能降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)，增加病蟲害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。極端高溫事件增多也可能對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地利用造成毀滅性打擊。2.降水格局改變影響：降水時(shí)空分布不均加劇，部分地區(qū)干旱化、水資源短缺問(wèn)題突出，影響農(nóng)業(yè)灌溉和生態(tài)環(huán)境；部分地區(qū)則面臨強(qiáng)降水、洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)增加，威脅基礎(chǔ)設(shè)施和土地安全。干旱可能使草地、林地退化，土地生產(chǎn)力下降。3.海平面上升影響：沿海低洼地區(qū)面臨被淹沒(méi)的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致土地資源喪失，需要大規(guī)模的生態(tài)移民和土地重建，對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和土地利用格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。4.極端天氣事件影響：強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)、暴雨、干旱等極端天氣事件頻率和強(qiáng)度增加，直接破壞土地覆被（如毀壞農(nóng)田、林地），加劇水土流失，導(dǎo)致土地退化。5.冰川融化和凍土消融影響：冰川融化改變區(qū)域水文過(guò)程，影響水源補(bǔ)給；凍土消融破壞凍土區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施（如道路、房屋），改變地表景觀和生態(tài)功能。應(yīng)對(duì)策略：1.減緩氣候變化：減少溫室氣體排放，發(fā)展清潔能源，提高能源利用效率，保護(hù)森林和植被，積極參與全球氣候治理，從根本上減緩氣候變化進(jìn)程。2.適應(yīng)氣候變化：調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，推廣抗逆（耐旱、耐熱、耐鹽堿）作物品種；發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和高效灌溉技術(shù)；優(yōu)化水資源管理，提高水資源利用效率；加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高防洪抗旱能力；制定海岸帶防護(hù)和遷移計(jì)劃；保護(hù)