2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 地球信息技术在城市雨洪管理中的应用

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地球信息技术在城市雨洪管理中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项字母填入括号内，每题2分，共20分）1.城市雨洪管理的核心目标是？A.完全消除城市内的降雨B.增加城市地面径流系数C.控制和疏导城市雨水径流，减少内涝风险和缓解水环境污染D.提高城市水景观赏性2.在城市雨洪管理中，地理信息系统（GIS）主要应用于？A.直接进行降雨预测B.获取实时洪水水位C.空间数据管理、分析和可视化，如汇水区域划分、淹没范围模拟D.控制排水管道的启闭3.遥感技术在城市雨洪管理中，主要用于获取哪些信息？A.实时降雨量数据B.排水管道内水流速度C.城市地表覆盖类型、不透水面积分布、植被状况等D.地下管网结构4.全球定位系统（GPS/GNSS）在城市雨洪管理中的主要作用是？A.监测降雨强度B.精确测量水位、地形高程C.定位雨量站、排水口、监测设备等D.分析水循环过程5.“海绵城市”建设理念与以下哪项地球信息技术应用密切相关？A.大规模建设人工水库B.增加城市硬化面积C.利用GIS进行低影响开发（LID）设施布局优化D.提高排水管道承载能力6.下列哪项不是GIS在城市雨洪分析中常用的空间分析功能？A.缓冲区分析（确定管理设施影响范围）B.叠加分析（评估不同风险叠加区域）C.网络分析（模拟雨水在管网中的流动）D.时间序列分析（分析降雨量变化趋势）7.利用高分辨率遥感影像估算城市不透水面积，主要依据的是？A.水体反射率特征B.不同地表覆盖类型的雷达后向散射特性差异C.航空照片的目视解译经验D.植被指数与不透水面积的正相关关系8.SWMM模型属于哪一类模型？A.地质结构模型B.大气环流模型C.水文学与水力学模型D.环境经济学模型9.无人机遥感在城市雨洪管理中的优势在于？A.获取全球尺度的雨洪数据B.高分辨率、高频率、灵活机动的城市局部区域数据获取C.直接提供降雨预报结果D.自动完成排水管道的清淤工作10.将GIS与遥感技术相结合进行城市雨洪管理的主要目的是？A.实现两种技术的成本分摊B.提高数据获取的频率C.更有效地整合多源信息，进行综合分析与模拟，提高决策支持能力D.增加数据存储容量二、简答题（请简明扼要地回答下列问题，每题5分，共30分）1.简述城市内涝形成的几个关键因素。2.简述GIS在城市雨洪管理中的主要应用领域。3.简述遥感技术在监测城市地表覆盖变化及其对雨洪的影响方面的作用。4.简述无人机遥感技术在城市雨洪应急响应中的应用方式。5.简述地理信息系统（GIS）与全球定位系统（GPS/GNSS）在城市雨洪管理中如何协同工作。6.简述低影响开发（LID）理念在城市雨洪管理中的核心思想及其主要技术措施。三、论述题（请围绕下列主题展开论述，要求观点清晰，论据充分，条理清晰，不少于300字，每题10分，共20分）1.论述地理信息系统（GIS）在优化城市雨水管网规划与设计中的作用和价值。2.论述遥感技术（RS）与模型模拟（如SWMM）相结合在城市雨洪风险评估中的应用潜力与局限性。四、案例分析题（请结合以下案例背景，回答问题，每题10分，共20分）案例背景：某中等规模城市近年来面临夏季强降雨导致内涝的频发问题。城市建成区大部分为不透水地面，现有排水管网标准偏低，部分路段存在堵塞现象。为改善城市雨洪管理能力，该市计划利用地球信息技术进行综合分析和规划。问题：1.在该案例中，你认为可以运用哪些地球信息技术手段进行现状分析与问题诊断？并简述其分析内容。2.基于分析结果，请提出一些建议性的城市雨洪管理优化措施，并说明如何运用地球信息技术支持这些措施的实施与效果评估。试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.C5.C6.D7.B8.C9.B10.C二、简答题1.城市内涝形成的几个关键因素：*强降雨或持续降雨超出城市排水系统容量。*城市硬化面积比例高，不透水地面增加产流速度和流量。*城市排水管网设计标准偏低、老化、维护不当或存在堵塞。*地形洼地、下穿通道、桥洞等易涝点缺乏有效排水措施。*重心经济建设，对城市雨洪管理投入不足或规划滞后。2.GIS在城市雨洪管理中的主要应用领域：*空间数据管理：存储、管理城市地形、土地利用、道路、排水管网、水系等雨洪相关数据。*空间分析：划分汇水区域、计算坡度坡向、确定淹没范围、评估排水能力、分析雨洪灾害风险点。*规划设计：优化排水管网布局、选址LID设施（如雨水花园、透水铺装）、进行海绵城市评价指标空间落标。*可视化表达：制作雨洪态势图、风险区划图、管理规划图，为决策提供直观支持。3.遥感技术在监测城市地表覆盖变化及其对雨洪的影响方面的作用：*获取大范围、长时间序列的城市地表覆盖（如建筑、道路、植被、水体）信息。*识别和量算城市不透水面积变化，为分析城市硬化程度及其对径流的影响提供依据。*监测城市绿地（植被）覆盖状况，评估其对雨水截留、蒸散发的作用。*通过多期遥感影像对比，分析城市扩张、土地利用变化对局部水循环和雨洪过程的长期影响。4.无人机遥感技术在城市雨洪应急响应中的应用方式：*快速获取灾区高分辨率影像，实时监测洪水淹没范围、积水深度和变化。*识别被困人员、重要设施（如桥梁、管线）位置，辅助救援决策。*检查排水口、泵站等关键设施的损坏情况，评估排水系统运行状态。*获取灾后地形、设施损毁等信息，支持灾情评估和恢复重建规划。5.地理信息系统（GIS）与全球定位系统（GPS/GNSS）在城市雨洪管理中如何协同工作：*GPS/GNSS用于精确获取雨量站、水文监测点、排水口、LID设施、灾害点等的空间位置坐标。*这些带有精确地理坐标的数据可以被导入GIS数据库中。*GIS利用这些空间数据，结合其他地理信息（如地形、土地利用、管网），进行空间分析、模拟和可视化。*例如，利用GPS定位的雨量站数据在GIS中进行插值分析，生成降雨分布图；利用GPS定位的无人机影像在GIS中进行叠加分析。6.低影响开发（LID）理念在城市雨洪管理中的核心思想及其主要技术措施：*核心思想：仿照自然水文循环过程，通过源头减排、过程转输、末端调蓄等策略，在源头控制雨水径流，减少对城市排水系统的压力，缓解内涝，改善水质。*主要技术措施：雨水花园、绿色屋顶、透水铺装、下凹式绿地、生物滞留设施、植草沟等。7.论述题（无标准答案，以下提供参考思路）1.GIS在优化城市雨水管网规划与设计中的作用和价值：*作用：*精确分析汇水区域，结合地形和土地利用，准确计算设计雨量、径流系数和径流深。*基于GIS网络分析功能，模拟雨水在管网的流达时间、流速和流量，评估现有管网的排水能力。*识别管网系统的薄弱环节（如瓶颈、易涝点），为管网改造和提升提供依据。*模拟不同设计方案（如增加管径、新建管道、设置调蓄设施）对管网排水能力的影响，进行方案比选。*结合GIS的可视化功能，直观展示管网布局、雨洪风险区，便于规划沟通和决策。*价值：*提高雨水管网规划设计的科学性和精度，有效降低内涝风险。*优化资源配置，避免过度投资或投资不足。*增强城市雨洪管理系统的韧性和适应性。*为智慧城市建设提供基础数据支撑。2.遥感技术（RS）与模型模拟（如SWMM）相结合在城市雨洪风险评估中的应用潜力与局限性：*应用潜力：*数据融合优势：遥感可快速获取大范围、更新频率较高的地表参数（如不透水面积、植被覆盖、土地利用变化），弥补模型输入数据静态、更新慢的缺点；模型可模拟复杂的物理过程和系统响应，弥补遥感无法直接量测所有水文变量（如下渗、径流过程细节）的不足。*提高评估精度：融合数据可显著提升模型输入参数的准确性和时效性，从而提高洪水淹没、内涝风险、排水压力等评估结果的精度。*动态风险评估：结合遥感监测城市动态变化（如新建筑、道路），利用模型动态模拟这些变化对雨洪风险的影响，实现动态风险评估和预警。*辅助决策：提供更可靠、更具时效性的风险评估结果，为城市雨洪管理规划、应急响应和防灾减灾决策提供更强有力的科学依据。*局限性：*数据融合难度：遥感数据与模型输入数据的格式、尺度、精度可能不匹配，需要进行预处理和转换，融合技术本身也较复杂。*模型假设简化：任何模型都是对现实过程的简化，SWMM等模型仍包含一些假设和参数不确定性，影响评估结果的准确性。*遥感分辨率限制：传统的光学遥感分辨率可能不足以精确刻画城市微小地物（如小路、窨井）对雨水径流的影响。*成本与时效性：高分辨率遥感数据获取成本较高，实时动态监测仍有挑战。*专业知识要求高：有效结合RS与模型需要同时掌握遥感、水文模型、GIS等多方面专业知识。四、案例分析题（无标准答案，以下提供参考思路）1.可运用的地球信息技术手段及分析内容：*GIS：*分析内容：利用高分辨率遥感影像或城市基础数据，提取现状土地利用/覆盖数据（特别是区分不透水面积），计算径流系数；获取数字高程模型（DEM），分析地形地貌和坡度坡向；获取现有排水管网数据，分析管网覆盖率、管径、连通性、高程等信息；叠加分析，识别易涝点（如低洼地区、管网覆盖薄弱区、出口堵塞点）；进行雨水径流模拟，评估现有系统排水压力和潜在风险区域。*遥感（RS）：*分析内容：利用高分辨率光学影像或雷达影像，精确监测和更新城市不透水面积分布图；评估城市绿地率及其空间分布不均性；监测河道水体范围和水位变化（若有连续监测数据）。*无人机遥感：*分析内容：对重点易涝区域、排水口、管网设施进行高分辨率影像航拍，直观检查设施损坏、堵塞、积水情况；获取灾后或雨中高精度影像，辅助灾情评估和应急指挥。*GPS/GNSS：*分析内容：精确定位部署的雨量站、水文监测点、重点排水口、LID设施、历史内涝点等关键设施的位置，为GIS数据库建设和空间分析提供精确坐标。*模型模拟（如SWMM）：*分析内容：基于GIS和遥感获取的数据，构建城市雨洪管理模型，模拟不同降雨情景（如典型暴雨、极端暴雨）下的径流过程、管网压力、淹没范围和程度，量化评估现有系统的排水能力和内涝风险。2.建议性优化措施及GIS支持：*优化措施：*加强排水管网系统建设与改造：清理疏通现有管道，增加重点区域管径，完善管网连接，提升排水标准。GIS可用于识别瓶颈管段、规划新建管道路径、模拟改造效果。*大力推广低影响开发（LID）措施：在源头（不透水屋面、道路）推广绿色屋顶、透水铺装；在过程（绿地）建设雨水花园、下凹式绿地、植草沟等，增加雨水吸纳和转输能力。GIS可用于LID设施的适宜性评价、空间布局优化（如结合土地利用、降雨分布）。*实施雨水资源化利用：建设雨水收集回用设施，如雨水调蓄池、人工湿地等。GIS可用于选址优化、容量计算和管网连接分析。*加强城市雨洪监测预警：增加雨量站、水位监测点，利用无人机、视频监控等实时监测。GIS用于集成多源监测数据，制作雨情、水情动态图，发布预警信息。*加强城市内涝应急能力建设：完善应急预案，配备应急排水设备，明确应急响应流程。GIS可用于应急资源定位、受灾区域快速评估、应急路