2025年大学《自然地理与资源环境》专业题库- 地理信息系统在环境资源评价中的应用

2025年大学《自然地理与资源环境》专业题库——地理信息系统在环境资源评价中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简答题（每题6分，共30分）1.简述地理信息系统（GIS）在环境资源管理中主要具备哪些基本功能。2.说明栅格数据和矢量数据在表示地理环境要素时各自的主要特点及适用场景。3.简述GIS在土地资源评价中进行土地适宜性评价的主要步骤。4.描述利用GIS进行水体污染源追溯的基本原理和分析方法。5.阐述GIS在生态环境敏感性评价中主要考虑哪些影响因素及其分析方法。二、论述题（每题10分，共20分）1.论述GIS与遥感（RS）技术相结合在环境资源动态监测中的应用价值及主要优势。2.结合实例，论述GIS在制定区域环境保护规划中的作用和面临的挑战。三、案例分析题（每题25分，共50分）1.某河流域面临水质下降和洪涝风险的问题。假设你掌握该流域的DEM数据、土地利用数据、河流网络数据、监测站点的水质数据以及历史降雨数据，请阐述如何利用GIS技术进行分析，以期为该流域的综合治理提供决策支持。需说明需要采用哪些主要的GIS分析方法，以及分析步骤和预期得到的成果。2.假设你正在参与一项城市绿地系统规划项目。请说明如何运用GIS技术辅助进行城市绿地的现状评价和规划布局。具体应分析哪些方面（如绿地覆盖率、分布均匀性、可达性、生态服务功能等），需要哪些类型的数据支持，并简述主要的分析思路和方法。试卷答案一、简答题1.GIS在环境资源管理中的基本功能：*数据采集与输入：将环境资源相关的各种信息（如地形、土壤、植被、气象、污染源等）转化为GIS可识别和处理的数字形式。*数据存储与管理：以空间数据库的形式高效、有序地存储、管理、更新和维护海量环境资源数据。*空间查询与分析：快速、准确地查询特定空间位置或区域的环境资源信息，并进行叠加、缓冲、网络、统计等空间分析，揭示环境要素间的关系和空间模式。*数据可视化与输出：将分析结果以地图、图表、报告等多种形式直观地展现出来，便于理解和决策。2.栅格数据与矢量数据的特点及适用场景：*栅格数据：以规则的网格矩阵形式存储空间信息，每个网格单元（像元）记录一个值，主要表示连续现象（如温度、海拔、植被覆盖度）或离散现象的分布范围。优点是处理连续现象方便，数据结构相对简单；缺点是数据量通常较大，精度受网格大小限制，边界表示不精确。适用于遥感影像、数字高程模型（DEM）、连续污染物浓度分布图等。*矢量数据：通过点、线、面等几何元素及其属性来表示离散的地理要素。优点是数据量相对较小，精度高，结构清晰，易于编辑和分析地理要素的拓扑关系（如连通性、邻接性）；缺点是表示连续现象不够直观。适用于表示行政边界、河流、道路、土地利用斑块、监测站点等具有明确形状和边界的地物。3.GIS进行土地适宜性评价的步骤：*确定评价目标和适宜性等级：明确土地评价的用途（如农业、住宅、工业）和需要划分的适宜性等级（如高度适宜、中度适宜、低适宜、不适宜）。*收集基础数据：收集与土地适宜性相关的各种因子数据，如气候（温度、降水）、地形（坡度、坡向）、土壤（质地、肥力、pH值）、水文、交通、市场距离、环境限制（如污染区、保护区）等。数据通常需要转换为统一的格式（如栅格或矢量）。*确定评价因子及其权重：根据专业知识和实践经验，确定各评价因子对土地适宜性的影响程度，并赋予相应的权重值。*进行因子叠置分析：将各评价因子的数据图层进行加权叠加分析（通常使用栅格加权叠置），计算每个评价单元的综合适宜性指数。*划分适宜性等级：根据计算得到的综合适宜性指数，按照预设的阈值或标准，将评价区域划分为不同的适宜性等级。*生成评价结果图：将划分好的适宜性等级结果制作成专题地图，并进行解译和分析。4.GIS进行水体污染源追溯的原理与方法：*原理：基于水流的运动规律，利用GIS的空间分析功能模拟污染物从潜在源区向下游扩散的过程。通常利用河流网络数据和水流方向数据，结合污染物浓度数据或源强信息，反向追踪污染物的来源区域。*方法：*下游分析：从监测到的污染浓度较高的点位出发，沿着河流网络数据定义的流向，逐级向上游追踪，确定可能的污染源汇区域。*扩散模拟：如果有水质模型数据，可以利用GIS结合模型结果，模拟污染物在时间和空间上的扩散路径和浓度分布，辅助判断源区位置。*叠加分析：将潜在的污染源数据（如排污口位置、工业分布、农业面源污染区等）与下游分析确定的污染影响区域进行叠加分析，寻找最可能的污染源。*缓冲区分析：在确定的污染影响区域内创建缓冲区，结合土地利用、排污口分布等信息，进一步缩小嫌疑范围。5.GIS进行生态环境敏感性评价的影响因素及方法：*影响因素：主要包括地形地貌（如陡坡、深切峡谷）、气候水文（如强风区、洪涝易发区）、土壤（如贫瘠土壤、盐碱地）、植被覆盖（如稀疏植被、生态脆弱区）、水文地质（如地下水超采区）、生物多样性（如物种栖息地、珍稀物种分布区）、人类活动强度（如交通干线、工业区周边）等。*方法：*数据准备：收集上述影响因素的栅格数据（如DEM、降雨量、土壤类型图、植被覆盖图等）。*单因子评价：对每个敏感影响因素图层进行分级，生成单因子敏感性评价图（如高敏感、中敏感、低敏感区域）。*叠置分析：将各单因子敏感性评价图进行逻辑叠加（通常使用加权叠置或布尔逻辑叠置），综合考虑多个因素的综合影响，生成区域生态环境敏感性综合评价图。*结果分析：对生成的综合敏感性评价图进行解译，识别出高敏感区、中等敏感区等，为生态保护规划提供依据。二、论述题1.GIS与RS结合在环境资源动态监测中的应用价值及优势：*应用价值：GIS与RS技术结合，能够实现对大面积、大范围环境资源的快速、周期性、动态监测和变化分析。通过RS获取丰富的、现时的遥感影像数据，为GIS的空间分析提供数据基础；利用GIS强大的数据管理、空间分析和可视化功能，对RS数据及环境变化信息进行深度挖掘和解读，为环境动态监测、资源评估、环境变化趋势预测、灾害预警等提供有力支撑。*主要优势：*数据获取高效广域：RS可以快速获取大范围、同期的地表信息，效率远高于地面调查。*监测周期性强：结合不同时相的遥感影像，可以实现对环境资源变化的周期性监测，捕捉动态过程。*信息提取客观：基于光谱、纹理、形状等特征，利用计算机进行信息提取，可以减少主观误差，提高标准化程度。*GIS深化分析：GIS能够对RS提取的地物信息进行空间查询、叠置分析、网络分析、统计建模等，挖掘更深层次的空间关系和变化规律。*结果直观可视：GIS可以将复杂的监测分析结果以地图、图表等形式清晰展示，便于理解和决策。*多源数据融合：GIS-RS集成可以融合遥感数据、地面调查数据、历史数据等多源信息，提供更全面、准确的环境信息。2.GIS在制定区域环境保护规划中的作用与挑战：*作用：*现状分析与评估：利用GIS整合各类环境要素数据（地形、气候、水文、土壤、植被、污染分布等）和社会经济数据，全面分析区域环境现状、环境问题及成因，评估环境承载能力。*空间信息支持：GIS提供丰富的空间信息，如生态敏感区、环境容量区域、污染源分布、环境质量监测点等，为识别重点区域、划定保护红线提供依据。*规划方案制定与模拟：GIS可以辅助进行不同环境保护方案（如生态廊道建设、污染治理布局、自然保护区划设）的空间布局，并进行模拟评估，比较不同方案的优缺点和潜在影响。*可视化决策支持：将规划方案、环境影响预测结果等以直观的地图形式展现，便于决策者、公众理解，促进沟通和共识形成。*规划实施监测：在规划实施过程中，利用GIS结合RS技术，对规划执行情况、环境变化效果进行动态监测和评估，为规划调整提供反馈。*面临的挑战：*数据获取与质量问题：获取全面、准确、现势性好的环境与基础地理数据可能存在困难，数据质量参差不齐会影响规划的科学性。*模型不确定性：用于预测环境变化或评估影响的GIS模型（如扩散模型、水文模型）本身存在一定的参数和机制不确定性。*多目标冲突协调：环境保护规划往往涉及生态、经济、社会等多重目标，这些目标之间可能存在冲突，利用GIS进行协调优化难度较大。*跨部门协调复杂性：环境保护规划涉及多个政府部门，需要实现数据共享和业务协同，但跨部门协调难度较大。*公众参与和接受度：规划方案需要考虑公众利益和接受度，如何有效利用GIS成果与公众沟通，吸纳公众意见是一个挑战。*技术更新快速：GIS技术发展迅速，需要不断学习更新，以适应更复杂的规划需求。三、案例分析题1.利用GIS技术分析某河流域综合治理的思路：*所需数据：流域DEM、土地利用/覆盖图、河流网络图层（含流向、流速）、水质监测站点数据（时间、地点、指标浓度）、降雨量数据（时空分布）、历史洪涝记录、污染源分布信息（排污口、工业点、农业面源等）。*GIS分析方法与步骤：*流域范围界定：利用DEM数据的坡度信息和流向信息，提取流域边界。*地形分析：计算流域内的坡度、坡向、高程、坡长等地形因子，分析洪水汇集路径和侵蚀风险。*土地利用变化分析：利用不同时期的土地利用/覆盖图，通过叠置分析或变化检测，识别流域内土地利用/覆盖的变化（如建设用地扩张、林地减少、植被破坏等），及其对水土流失、洪水、水质的影响。*水系分析：分析河流网络结构，计算河网密度、连通性；利用流向数据，模拟污染物或洪水的迁移扩散路径。*水质空间分析：将水质监测数据赋予空间位置，制作水质浓度分布图；利用空间统计方法（如核密度估计）分析污染热点；结合河流网络和流向，逆向追踪污染源可能分布区域。*降雨与洪水分析：结合降雨量数据和地形分析结果，评估洪水风险区域；模拟不同降雨情景下的洪水淹没范围和深度。*污染源影响评估：将污染源分布与水质污染热点、洪水风险区进行叠加分析，评估污染源对特定区域环境的影响程度和紧迫性。*综合评价与决策支持：将地形、土地利用、水系、水质、洪水风险、污染源等多个分析结果进行综合叠置评价，识别流域内最主要的生态环境问题和治理优先区域。基于分析结果，为水源保护、生态修复、污染控制、洪涝防治、土地利用调控等提供空间定位和量化依据的决策支持。2.GIS辅助城市绿地系统规划的分析思路：*需要分析的主要方面：*现状绿地资源评价：分析城市现有绿地的数量、面积、类型（公园、防护绿地、附属绿地、屋顶绿化等）、空间分布格局、密度（如绿地率）、斑块大小和形状。*绿地服务功能评价：评估绿地在生态服务功能方面的表现，如基于NDVI或LAI估算的初级生产力潜力、基于DEM和土地利用估算的雨水滞留/涵养能力、基于植被类型评估的固碳释氧潜力等。*绿地可达性评价：分析市民到达各类绿地的便利程度，通常基于人口分布数据，计算到最近绿地的时间或距离。*景观格局分析：分析城市绿地的空间连通性（是否形成连续的生态网络）、空间聚集度或分散度、形状复杂度等，评估绿地系统的生态韧性和游憩体验。*所需数据支持：*城市基础地理信息：行政区划、道路网络（含车速/通行时间）、建筑物分布、人口密度分布图。*现有绿地数据：已有的公园、绿地斑块边界和属性信息（面积、类型等）。*植被覆盖数据：利用遥感影像（如NDVI）生成的植被指数图或土地利用数据中的植被分类。*地形数据：DEM，用于分析坡度、坡向及估算地形因子。*主要的分析思路和方法：*现状分析：*利用绿地数据制作现状绿地分布图，计算