2025年大學《地球信息科學與技術(shù)》專業(yè)題庫——地球信息科學在城市交通規(guī)劃中的應(yīng)用案例研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.在城市交通規(guī)劃中，用于分析兩點間最短路徑或最優(yōu)路徑的網(wǎng)絡(luò)分析方法，其核心是基于圖論中的（）。A.聚類分析B.最小二乘法C.最短路徑算法D.主成分分析2.利用高分辨率衛(wèi)星影像監(jiān)測城市道路擁堵狀況，主要利用的是遙感技術(shù)的哪種能力？（）A.地形測繪B.光譜波段的敏感性C.遙感分辨率D.GPS定位3.城市公共交通線網(wǎng)規(guī)劃中，評估線路覆蓋范圍和可達性的常用指標是（）。A.平均速度B.交通流量C.服務(wù)覆蓋率D.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)4.全球定位系統(tǒng)（GPS）在城市交通實時監(jiān)控與導航中的應(yīng)用，主要依賴于其提供的高精度（）。A.地圖數(shù)據(jù)B.基礎(chǔ)地理信息C.定位信息D.交通規(guī)則5.在處理城市交通大數(shù)據(jù)時，利用空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)交通熱點區(qū)域或異常模式，這主要體現(xiàn)了GIS的（）功能。A.空間查詢B.數(shù)據(jù)可視化C.空間分析D.地圖編輯6.構(gòu)建城市交通出行OD（起點-終點）矩陣常用的數(shù)據(jù)源不包括（）。A.公交IC卡刷卡數(shù)據(jù)B.出租車GPS軌跡數(shù)據(jù)C.機動車行駛證登記信息D.問卷調(diào)查數(shù)據(jù)7.“數(shù)字孿生城市”理念在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，旨在通過構(gòu)建實時同步的虛擬交通系統(tǒng)，輔助進行（）。A.遙感影像解譯B.基礎(chǔ)地理信息更新C.智能交通管理與決策D.GPS信號增強8.在GIS中，利用緩沖區(qū)分析模擬車輛行駛的安全距離或服務(wù)范圍，這屬于（）分析。A.疊加分析B.網(wǎng)絡(luò)分析C.緩沖區(qū)分析D.柵格分析9.無人機遙感技術(shù)在城市交通規(guī)劃中，可用于快速獲?。ǎ.大范圍地形圖B.城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)C.細致的道路交通標志信息D.全球?qū)崟r氣象數(shù)據(jù)10.對城市交通擁堵進行時空動態(tài)分析，以識別擁堵熱點和演變規(guī)律，主要利用了GIS的（）特性。A.數(shù)據(jù)管理B.空間分析C.時空分析D.可視化表達二、簡答題（每小題5分，共20分。請將答案寫在答題紙上）1.簡述GIS在城市交通規(guī)劃中主要具備哪些功能模塊及其作用。2.解釋什么是城市交通規(guī)劃的“四階段法”，并簡述其在交通需求預測中的應(yīng)用。3.簡述遙感影像在城市交通基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)查（如道路、橋梁）中的應(yīng)用方式。4.GPS車輛定位數(shù)據(jù)在城市交通管理中有哪些主要應(yīng)用？三、論述題（每小題10分，共30分。請將答案寫在答題紙上）1.論述利用GIS空間分析技術(shù)（至少列舉兩種）解決城市“停車難”問題的可能思路和方法。2.結(jié)合具體應(yīng)用場景，論述遙感技術(shù)在城市交通環(huán)境監(jiān)測（如空氣污染、噪聲污染）中的作用和價值。3.選擇一個你熟悉的城市（或虛擬城市），設(shè)想一個利用地球信息科學技術(shù)（如多源數(shù)據(jù)融合、大數(shù)據(jù)分析、人工智能）進行智慧交通系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)的案例，并簡述其主要內(nèi)容、技術(shù)應(yīng)用及預期效果。四、案例研究題（20分。請將答案寫在答題紙上）案例背景：某中等規(guī)模城市近年來面臨日益嚴重的交通擁堵問題，特別是在早晚高峰時段。市政府計劃利用地球信息科學手段進行交通系統(tǒng)優(yōu)化，并已收集了該市較詳細的道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、2023年全年主要路口的機動車流量數(shù)據(jù)、公共交通（地鐵、公交）線路與站點數(shù)據(jù)，以及利用移動信令技術(shù)獲取的市民出行OD數(shù)據(jù)（部分）。問題分析：交通規(guī)劃部門計劃采用多種GIS技術(shù)手段分析交通擁堵成因，并為優(yōu)化方案提供支持。初步設(shè)想包括：*分析主要擁堵路段的空間分布特征及其與道路幾何條件（如坡度、車道數(shù)）、交通設(shè)施（如交叉口類型、信號配時）的關(guān)系。*評估現(xiàn)有公共交通系統(tǒng)的服務(wù)水平，識別服務(wù)盲區(qū)，分析公共交通與私人交通的換乘關(guān)系。*結(jié)合出行OD數(shù)據(jù)，分析城市職住分布特征及其對交通需求的影響。*利用交通仿真模型（可能結(jié)合GIS數(shù)據(jù)進行校核），評估不同交通優(yōu)化方案（如調(diào)整信號配時、優(yōu)化公交線路、建設(shè)快速路）的效果。問題：請分析上述交通規(guī)劃部門擬采用的GIS技術(shù)手段，并具體闡述每種技術(shù)手段將如何應(yīng)用于上述分析任務(wù)中，以支持城市交通擁堵問題的診斷和優(yōu)化決策。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.C7.C8.C9.B10.C二、簡答題1.GIS功能模塊及其作用：*數(shù)據(jù)采集與編輯：用于輸入、編輯和維護城市交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如道路、路口、站點、設(shè)施等），保證數(shù)據(jù)的準確性和現(xiàn)勢性。*空間查詢：快速檢索和獲取滿足特定空間條件（如查找某區(qū)域內(nèi)所有公交站、查詢兩點間最近設(shè)施）的交通信息。*空間分析：對交通數(shù)據(jù)進行分析處理，揭示交通要素間的關(guān)系和空間分布規(guī)律。包括疊加分析（如評價道路環(huán)境影響）、緩沖區(qū)分析（如確定服務(wù)范圍）、網(wǎng)絡(luò)分析（如路徑規(guī)劃、服務(wù)區(qū)選址）、地形分析（如坡度坡向分析對道路選線的影響）等。*地圖制作與可視化：將交通數(shù)據(jù)以地圖形式展現(xiàn)，直觀表達空間信息，輔助決策和溝通。*地址匹配：將文本形式的地址轉(zhuǎn)換為地理坐標，實現(xiàn)按地址查詢。2.四階段法及其應(yīng)用：*四階段法是交通規(guī)劃中預測交通需求的經(jīng)典方法，包括四個相互關(guān)聯(lián)的階段：*出行生成（Generation）：預測區(qū)域內(nèi)（交通區(qū)）居民和就業(yè)的產(chǎn)生和吸引量，即出行起訖點（OD）的數(shù)量。*出行分布（Distribution）：預測交通發(fā)生量在交通區(qū)之間的分布模式，即OD量在不同交通區(qū)之間的流向，常用模型有重力模型、增長模型等。*方式劃分（ModalSplit）：預測出行者根據(jù)出行目的、距離、成本、時間、偏好等因素選擇不同交通方式（如步行、自行車、公交、小汽車等）的比例。*交通分配（Assignment）：預測選擇特定交通方式的出行者在路網(wǎng)中具體選擇哪條路徑，常用模型有最短路徑法、容量限制法等。*應(yīng)用：通過四階段法預測不同規(guī)劃方案（如交通政策、基礎(chǔ)設(shè)施投資）下的交通需求總量、分布特征、方式結(jié)構(gòu)和路網(wǎng)負荷，為交通設(shè)施規(guī)劃（如道路建設(shè)、公交線網(wǎng)優(yōu)化）、交通管理策略制定（如擁堵收費、公交優(yōu)先）提供科學依據(jù)。3.遙感影像在交通基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)查中的應(yīng)用方式：*道路調(diào)查：利用遙感影像（特別是中高分辨率）自動或半自動提取道路中心線、道路寬度、道路等級等信息，快速更新和繪制道路網(wǎng)絡(luò)圖。結(jié)合高程數(shù)據(jù)可分析道路縱斷面。*橋梁與隧道調(diào)查：從遙感影像上識別、定位橋梁和隧道的中心線、大致長度和寬度，輔助進行資產(chǎn)管理和分布統(tǒng)計。*交通設(shè)施識別：識別交通樞紐（如機場、港口）、大型停車場、高速公路服務(wù)區(qū)等設(shè)施的輪廓和分布。*變化檢測：對比不同時相的遙感影像，監(jiān)測道路新建、改擴建、廢棄，以及橋梁、隧道等設(shè)施的變化情況。4.GPS車輛定位數(shù)據(jù)在城市交通管理中的應(yīng)用：*實時交通監(jiān)控：動態(tài)顯示車輛在路網(wǎng)中的位置，掌握路網(wǎng)交通運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)擁堵和異常事件。*交通信息發(fā)布：向公眾發(fā)布實時路況信息、出行建議，引導交通流，提高出行效率。*交通流參數(shù)采集：通過分析車輛GPS軌跡，間接推算路段的速度、行程時間、流量、密度等交通流參數(shù)。*公共交通運營管理：實時監(jiān)控公交車輛位置，優(yōu)化調(diào)度，提高準點率，發(fā)布車輛到站信息。*出租車/網(wǎng)約車管理：用于車輛定位、計費、監(jiān)管、防作弊等。*交通安全管理：監(jiān)測車輛超速、危險駕駛行為，提供事故應(yīng)急響應(yīng)支持。三、論述題1.GIS空間分析解決“停車難”問題思路：*問題分析：城市停車難主要體現(xiàn)在停車供需失衡、停車資源分布不均、尋找車位耗時費力等方面。GIS空間分析有助于摸清停車資源家底，了解停車需求分布，評估現(xiàn)有設(shè)施服務(wù)能力。*思路與方法：*停車設(shè)施普查與數(shù)據(jù)庫建設(shè)：利用GPS定位、實地調(diào)查、POI數(shù)據(jù)等方式，采集全市停車場（庫）的精確位置、容量、價格、開放時間、收費模式等屬性信息，建立GIS數(shù)據(jù)庫。*停車需求分析：結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)、人口分布數(shù)據(jù)、活動點數(shù)據(jù)（如商業(yè)中心、辦公區(qū)、學校）等，利用GIS空間分析（如緩沖區(qū)分析、疊加分析）評估不同區(qū)域的停車需求強度和時空分布特征。*停車資源評估與供需匹配分析：將停車需求分析結(jié)果與停車設(shè)施數(shù)據(jù)庫進行疊加分析，識別停車資源短缺或過剩的區(qū)域。利用GIS網(wǎng)絡(luò)分析評估現(xiàn)有停車場對周邊需求點的可達性（時間或距離），識別服務(wù)盲區(qū)。*停車價格與供需關(guān)系分析：結(jié)合收費數(shù)據(jù)，利用GIS進行空間統(tǒng)計分析，研究不同區(qū)域、不同類型停車場的價格水平與供需關(guān)系，為制定差異化、動態(tài)化的停車價格策略提供依據(jù)。*停車誘導系統(tǒng)規(guī)劃：利用GIS分析，規(guī)劃設(shè)置智能停車誘導屏的位置，引導駕駛員快速找到可用車位，減少無效搜索和擁堵。*停車規(guī)劃輔助決策：基于上述分析結(jié)果，為規(guī)劃新建停車場、改造現(xiàn)有停車場、優(yōu)化停車場布局、制定停車管理政策（如錯時共享、擁堵收費）提供數(shù)據(jù)支持和空間可視化依據(jù)。2.遙感技術(shù)在城市交通環(huán)境監(jiān)測中的作用和價值：*作用：遙感技術(shù)以其大范圍、宏觀、動態(tài)、非接觸等優(yōu)勢，在城市交通環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，主要體現(xiàn)在：*空氣污染監(jiān)測：利用不同波段遙感影像（可見光、紅外、紫外）和特定傳感器（如TDLAS、激光雷達）探測大氣中的污染物（如NO2、SO2、PM2.5、O3）濃度分布和時空變化，識別污染熱點區(qū)域和主要來源方向，評估交通排放對空氣質(zhì)量的影響。*交通噪聲監(jiān)測：通過分析特定波段影像對噪聲的敏感性，或利用多光譜/高光譜遙感技術(shù)，結(jié)合噪聲模型，估算道路網(wǎng)絡(luò)周邊的噪聲水平分布，識別高噪聲區(qū)域。*交通擁堵監(jiān)測：結(jié)合高分辨率可見光影像、紅外影像或雷達數(shù)據(jù)，通過圖像處理和分析技術(shù)，識別道路上的擁堵區(qū)域、擁堵程度和動態(tài)變化，為交通管理提供實時信息。*交通排放源識別：通過融合多源數(shù)據(jù)（如遙感監(jiān)測的排放物濃度、車輛GPS軌跡數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)），輔助識別高排放車輛（如老舊車輛）的活動區(qū)域和高排放道路（如擁堵嚴重路段）。*價值：*宏觀性與覆蓋廣：能夠快速獲取大范圍區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，彌補地面監(jiān)測點位的不足。*動態(tài)監(jiān)測能力：可進行多時相影像對比，實現(xiàn)對交通環(huán)境變化的動態(tài)跟蹤和趨勢分析。*客觀性與效率：遙感監(jiān)測相對客觀，可減少人工采樣帶來的偏差，提高監(jiān)測效率和頻率。*輔助決策支持：為交通規(guī)劃（如規(guī)劃低噪聲道路、設(shè)置公交專用道）、交通管理（如優(yōu)化信號配時緩解擁堵、實施排放控制策略）和環(huán)境治理提供科學依據(jù)和可視化支持。*成本效益：對于大范圍、重復性監(jiān)測任務(wù)，相比大量地面監(jiān)測站點，遙感技術(shù)可能具有更好的成本效益。3.智慧交通系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)案例設(shè)想（多源數(shù)據(jù)融合、大數(shù)據(jù)分析、AI應(yīng)用）：*案例名稱：“智行城市”一體化智慧交通系統(tǒng)*城市背景：某快速發(fā)展的特大城市，面臨交通擁堵、出行效率低、環(huán)境壓力大、管理手段落后等問題。*主要內(nèi)容及技術(shù)應(yīng)用：*多源數(shù)據(jù)融合平臺建設(shè)：*整合核心數(shù)據(jù)：包括高精度GIS路網(wǎng)數(shù)據(jù)、實時GPS車輛軌跡數(shù)據(jù)、公共交通（地鐵、公交）運營數(shù)據(jù)、交通卡/移動支付出行OD數(shù)據(jù)、移動信令大數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)（交通流量、違章）、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)（空氣質(zhì)量、噪聲）、氣象數(shù)據(jù)、地理圍欄數(shù)據(jù)等。*技術(shù)應(yīng)用：采用大數(shù)據(jù)技術(shù)（如Hadoop、Spark）和云平臺，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中臺，實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的清洗、融合、存儲和管理，為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。*大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用：*交通流預測：利用歷史和實時交通數(shù)據(jù)，結(jié)合時間序列分析、機器學習模型（如LSTM、GRU），預測未來短時（分鐘級/小時級）路網(wǎng)各路段的交通流量、速度和擁堵指數(shù)。*出行行為分析：分析大數(shù)據(jù)中的出行OD、方式選擇、時空分布特征，揭示居民出行規(guī)律和偏好，為交通規(guī)劃、政策制定提供依據(jù)。*擁堵成因分析：通過關(guān)聯(lián)分析、聚類分析等方法，結(jié)合路網(wǎng)數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)（事故、施工），深入挖掘不同區(qū)域、不同時段交通擁堵的主要成因。*人工智能（AI）應(yīng)用：*智能信號控制：利用AI算法（如強化學習、深度學習），根據(jù)實時交通流數(shù)據(jù)，動態(tài)優(yōu)化交叉口的信號配時方案，實現(xiàn)單點優(yōu)化和區(qū)域協(xié)調(diào)控制，緩解擁堵，提高通行效率。*交通事件（事故、擁堵）自動檢測與報警：利用視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)和AI圖像識別技術(shù)，自動檢測交通事故、異常停車、嚴重擁堵等事件，并實時上報，輔助交警快速響應(yīng)。*智能停車誘導與推薦：結(jié)合實時停車場空余車位數(shù)據(jù)、用戶位置、出行目的地等信息，通過手機APP、路側(cè)誘導屏等渠道，為駕駛員提供最優(yōu)停車推薦和路徑引導。*智能公交調(diào)度：基于實時公交位置、客流量預測和乘客候車信息，動態(tài)調(diào)整公交車輛的運行計劃，優(yōu)化發(fā)車頻率和調(diào)度，提升公交服務(wù)水平。*預期效果：*提高路網(wǎng)通行效率，緩解交通擁堵。*優(yōu)化公共交通服務(wù)，提升出行體驗。*加強交通管理，減少交通事故，改善交通安全。*提升交通運行智能化水平，實現(xiàn)精準、高效、綠色的交通管理。*為市民提供個性化、便捷化的出行信息服務(wù)。四、案例研究題GIS技術(shù)及其在案例中應(yīng)用分析：交通規(guī)劃部門擬采用的GIS技術(shù)及其在分析任務(wù)中的應(yīng)用如下：1.空間統(tǒng)計分析（如密度分析、聚類分析）：*應(yīng)用：分析2023年主要路口的機動車流量數(shù)據(jù)，在GIS地圖上展示流量分布熱點。通過密度分析識別擁堵集中區(qū)域。利用聚類分析識別具有相似交通特征（如持續(xù)擁堵、流量波動大）的路口或路段群。這有助于初步診斷擁堵的空間格局和主要節(jié)點。2.緩沖區(qū)分析：*應(yīng)用：以現(xiàn)有道路、交叉口、公交站點為中心，創(chuàng)建不同寬度的緩沖區(qū)。