2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)視角下的城市規(guī)劃與設(shè)計研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題5分，共20分）1.系統(tǒng)科學(xué)2.系統(tǒng)邊界3.正反饋與負(fù)反饋4.城市系統(tǒng)復(fù)雜性二、簡答題（每題10分，共40分）1.簡述系統(tǒng)思維在城市規(guī)劃中的主要體現(xiàn)。2.比較系統(tǒng)動力學(xué)模型與多智能體模型在城市規(guī)劃應(yīng)用中的主要異同。3.系統(tǒng)科學(xué)視角下，如何理解城市規(guī)劃的目標(biāo)與約束條件之間的互動關(guān)系？4.描述在城市規(guī)劃中運用網(wǎng)絡(luò)分析方法可以解決哪些類型的問題。三、論述題（每題20分，共40分）1.論述自組織理論與城市空間形態(tài)演變的關(guān)系，并分析其在現(xiàn)代城市規(guī)劃中的應(yīng)用潛力與挑戰(zhàn)。2.選擇一個具體的城市規(guī)劃議題（如交通擁堵治理、城市更新、或者可持續(xù)社區(qū)發(fā)展等），運用系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)概念或方法，闡述其內(nèi)在的系統(tǒng)性特征以及可能的分析或干預(yù)路徑。試卷答案一、名詞解釋1.系統(tǒng)科學(xué)：是一門研究系統(tǒng)一般規(guī)律的科學(xué)，它不局限于某個特定領(lǐng)域，而是跨學(xué)科地研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、行為和演化規(guī)律，旨在揭示不同系統(tǒng)間的共性與聯(lián)系，為認(rèn)識和改造系統(tǒng)提供理論和方法支持。其核心思想包括整體性、關(guān)聯(lián)性、層次性、動態(tài)性、自組織性和非線性等。**解析思路：*要求學(xué)生能從廣義上定義系統(tǒng)科學(xué)，并點出其核心研究內(nèi)容和基本思想?？疾鞂W(xué)科概念的宏觀把握。2.系統(tǒng)邊界：指界定系統(tǒng)范圍、區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)部要素與外部環(huán)境之間的界限。系統(tǒng)邊界決定了系統(tǒng)內(nèi)部要素的互動范圍以及系統(tǒng)與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的渠道與方式。合理的系統(tǒng)邊界是進(jìn)行有效系統(tǒng)分析的前提。**解析思路：*要求學(xué)生明確系統(tǒng)邊界的定義及其在系統(tǒng)分析中的核心作用?？疾鞂ο到y(tǒng)基本構(gòu)成要素的理解。3.正反饋與負(fù)反饋：是系統(tǒng)內(nèi)部普遍存在的兩種反饋機(jī)制。*正反饋：加強系統(tǒng)內(nèi)部已有的變化趨勢，使系統(tǒng)狀態(tài)迅速偏離平衡點，通常與系統(tǒng)的快速增長、突變或失控過程相關(guān)。例如，城市人口增長導(dǎo)致的住房需求增加，進(jìn)而刺激更多住房建設(shè)，吸引更多人口流入，形成正反饋循環(huán)。*負(fù)反饋：抵制或減緩系統(tǒng)內(nèi)部的變化趨勢，使系統(tǒng)狀態(tài)趨向于穩(wěn)定或平衡。例如，城市交通擁堵導(dǎo)致油價上漲，促使部分居民選擇公共交通或減少出行，從而緩解擁堵，形成負(fù)反饋調(diào)節(jié)。**解析思路：*要求學(xué)生能區(qū)分并解釋這兩種關(guān)鍵的反饋機(jī)制，并各舉一例說明其在系統(tǒng)中的功能?？疾鞂ο到y(tǒng)動態(tài)行為規(guī)律的理解。4.城市系統(tǒng)復(fù)雜性：指城市作為一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)所表現(xiàn)出的特征，主要包括：①組成要素眾多且多樣（人口、建筑、交通、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等）；②要素間相互作用關(guān)系復(fù)雜且非線性強；③系統(tǒng)行為難以預(yù)測且具有涌現(xiàn)性（整體大于部分之和）；④系統(tǒng)對擾動敏感且具有自適應(yīng)能力；⑤系統(tǒng)發(fā)展演化路徑多樣且充滿不確定性。**解析思路：*要求學(xué)生能概括城市系統(tǒng)復(fù)雜性的主要表現(xiàn)特征，并使用相關(guān)術(shù)語（如要素多樣性、非線性、涌現(xiàn)性、適應(yīng)性等）?？疾鞂?fù)雜系統(tǒng)理論在城市規(guī)劃中應(yīng)用的理解。二、簡答題1.簡述系統(tǒng)思維在城市規(guī)劃中的主要體現(xiàn)。*體現(xiàn)為：將城市視為一個由多個子系統(tǒng)（經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、空間等）構(gòu)成的、相互關(guān)聯(lián)、動態(tài)演化的復(fù)雜巨系統(tǒng)；強調(diào)分析城市問題時要考察各子系統(tǒng)之間的相互作用和反饋關(guān)系，而非孤立看待；注重理解城市發(fā)展的整體性、動態(tài)性和非線性行為；關(guān)注規(guī)劃干預(yù)可能產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)和unintendedconsequences；運用系統(tǒng)方法（如建模、仿真）進(jìn)行城市狀況分析、趨勢預(yù)測和規(guī)劃方案評估，尋求系統(tǒng)性解決方案，促進(jìn)城市整體協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展。**解析思路：*要求學(xué)生能闡述系統(tǒng)思維的核心原則（整體性、關(guān)聯(lián)性、動態(tài)性等），并具體說明這些原則如何在城市規(guī)劃的分析和實踐中得到應(yīng)用?？疾鞂ο到y(tǒng)思維方法論的掌握程度。2.比較系統(tǒng)動力學(xué)模型與多智能體模型在城市規(guī)劃應(yīng)用中的主要異同。*相同點：都屬于基于計算機(jī)的仿真模型，旨在模擬復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)行為；都強調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部要素的互動和非線性關(guān)系；都可用于分析和預(yù)測城市規(guī)劃政策或干預(yù)措施的效果；都需要基于對現(xiàn)實系統(tǒng)的深入理解來構(gòu)建模型。*不同點：①核心機(jī)制側(cè)重不同：系統(tǒng)動力學(xué)主要關(guān)注系統(tǒng)層面的變量、反饋回路和存量流量關(guān)系，擅長模擬宏觀層面的因果聯(lián)系和長期動態(tài)行為；多智能體模型（ABM）則聚焦于微觀個體（“智能體”）的行為規(guī)則及其相互作用，通過個體行為的涌現(xiàn)來模擬宏觀現(xiàn)象和空間格局。②建模單元不同：前者通常以變量和回路構(gòu)建宏觀結(jié)構(gòu)，后者以個體智能體及其環(huán)境規(guī)則構(gòu)建微觀基礎(chǔ)。③適用場景側(cè)重不同：SD模型更適用于分析涉及資源約束、增長極限、政策累積效應(yīng)等宏觀反饋過程的問題；ABM更適用于分析涉及個體決策、空間互動、社會網(wǎng)絡(luò)、形態(tài)演化等微觀行為涌現(xiàn)的問題（如城市空間分異、交通流行為、社區(qū)演化等）。**解析思路：*要求學(xué)生能清晰對比兩種模型的定義、核心機(jī)制、建模單元和適用側(cè)重，準(zhǔn)確指出其共同之處和關(guān)鍵區(qū)別?？疾鞂Σ煌９ぞ叩睦斫夂捅容^能力。3.系統(tǒng)科學(xué)視角下，如何理解城市規(guī)劃的目標(biāo)與約束條件之間的互動關(guān)系？*系統(tǒng)科學(xué)視角下，城市規(guī)劃的目標(biāo)（如經(jīng)濟(jì)增長、社會公平、環(huán)境可持續(xù)、空間優(yōu)化等）與約束條件（如資源稟賦、法律法規(guī)、技術(shù)水平、歷史文脈、社會承受力、市場機(jī)制等）被視為一個復(fù)雜系統(tǒng)中的相互作用要素。目標(biāo)并非孤立存在，而是需要在特定的約束條件下尋求實現(xiàn)；約束條件也并非完全被動，它們會反作用于目標(biāo)，可能限制目標(biāo)的達(dá)成或改變目標(biāo)的內(nèi)涵。兩者之間存在著復(fù)雜的、動態(tài)的、非線性的互動關(guān)系，包括目標(biāo)間的內(nèi)在矛盾（如經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的沖突）、目標(biāo)與約束的匹配度問題（如技術(shù)手段能否滿足環(huán)境約束）、以及規(guī)劃干預(yù)如何調(diào)整這種互動（如通過政策設(shè)計緩解目標(biāo)與約束的沖突）。有效的城市規(guī)劃需要運用系統(tǒng)分析方法，深入理解這種復(fù)雜的互動關(guān)系，協(xié)調(diào)多元目標(biāo)，優(yōu)化利用約束條件，尋求在現(xiàn)有條件下實現(xiàn)理想目標(biāo)的系統(tǒng)性方案。**解析思路：*要求學(xué)生能從系統(tǒng)互動的角度闡述規(guī)劃目標(biāo)與約束條件的關(guān)系，強調(diào)其動態(tài)性、非線性、矛盾性以及相互影響，并點出系統(tǒng)分析在協(xié)調(diào)兩者中的作用?？疾鞂ο到y(tǒng)觀點在規(guī)劃決策中應(yīng)用的深入理解。4.描述在城市規(guī)劃中運用網(wǎng)絡(luò)分析方法可以解決哪些類型的問題。*網(wǎng)絡(luò)分析方法可以將城市中的各種要素（如交通節(jié)點與路段、人口流動、信息傳播、商業(yè)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)可達(dá)性等）視為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點和連接，通過分析網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如中心性、集聚性、直徑、連通性等指標(biāo)）來揭示系統(tǒng)特征并解決以下類型的問題：①交通規(guī)劃與優(yōu)化：分析交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性，識別擁堵瓶頸和關(guān)鍵節(jié)點，評估交通網(wǎng)絡(luò)的連通性和可達(dá)性，為交通流分配、路線規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施布局提供依據(jù)。②基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃：評估交通、通訊、供水、排污等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的效率、可靠性和脆弱性，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局和資源配置。③公共服務(wù)設(shè)施布局：分析居民到各類服務(wù)設(shè)施（學(xué)校、醫(yī)院、商業(yè)中心等）的可達(dá)性網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化設(shè)施選址，保障服務(wù)公平性。④城市空間結(jié)構(gòu)分析：揭示城市功能區(qū)的空間關(guān)聯(lián)模式，分析城市蔓延的格局特征，理解社會網(wǎng)絡(luò)或商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的空間分布規(guī)律。⑤應(yīng)急管理與災(zāi)害響應(yīng)：分析應(yīng)急資源分布網(wǎng)絡(luò)、疏散通道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，評估系統(tǒng)的應(yīng)急能力，優(yōu)化應(yīng)急策略。⑥社會經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)分析：研究人口遷移網(wǎng)絡(luò)、就業(yè)網(wǎng)絡(luò)、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)等，理解城市社會經(jīng)濟(jì)活動的組織模式。**解析思路：*要求學(xué)生能列舉運用網(wǎng)絡(luò)分析方法可以解決的具體城市規(guī)劃問題領(lǐng)域，并簡要說明網(wǎng)絡(luò)分析如何在這些領(lǐng)域提供洞見或支持決策?？疾鞂W(wǎng)絡(luò)分析工具應(yīng)用廣度的了解。三、論述題1.論述自組織理論與城市空間形態(tài)演變的關(guān)系，并分析其在現(xiàn)代城市規(guī)劃中的應(yīng)用潛力與挑戰(zhàn)。*關(guān)系：自組織理論認(rèn)為，復(fù)雜系統(tǒng)（包括城市）的宏觀有序結(jié)構(gòu)并非由外部強制設(shè)計或控制，而是由系統(tǒng)內(nèi)部要素通過相互作用、反饋和偶然性，在特定條件下自發(fā)產(chǎn)生的。城市空間形態(tài)的演變可以被視為一個自組織過程。城市中大量的個體決策者（居民、企業(yè)、開發(fā)者）基于局部信息和自身利益進(jìn)行選址、建設(shè)、消費等活動，這些微觀行為通過市場機(jī)制、社會網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的相互作用，不斷累積和擴(kuò)散，最終在宏觀層面形成特定的城市形態(tài)格局（如中心地結(jié)構(gòu)、蔓延模式、功能分區(qū)的形成等）。自組織理論強調(diào)城市形態(tài)演變中內(nèi)在的秩序和模式，這些模式是局部互動涌現(xiàn)的結(jié)果，而非完全符合最優(yōu)規(guī)劃藍(lán)圖的設(shè)計。*應(yīng)用潛力：①理解城市現(xiàn)象：幫助理解城市空間分異、增長模式、形態(tài)突變等看似無序的現(xiàn)象背后可能存在的秩序和規(guī)律。②啟發(fā)規(guī)劃方法：啟發(fā)規(guī)劃者尊重城市發(fā)展的內(nèi)在邏輯，從引導(dǎo)而非強制的角度進(jìn)行干預(yù)，通過設(shè)置“規(guī)則”和“參數(shù)”來塑造有利于自組織良好秩序產(chǎn)生的環(huán)境。例如，通過制定開放空間政策促進(jìn)綠地網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)生長，通過靈活的土地利用分區(qū)引導(dǎo)功能的混合與活力。③促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展：自組織思想有助于設(shè)計更具彈性和適應(yīng)性的城市規(guī)劃方案，能夠更好地應(yīng)對未來的不確定性和復(fù)雜性，促進(jìn)城市系統(tǒng)的韌性與可持續(xù)性。*挑戰(zhàn)：①難以精確預(yù)測：自組織過程涉及大量微觀互動和偶然性，使得精確預(yù)測城市空間形態(tài)的演化路徑非常困難。②控制與干預(yù)的矛盾：傳統(tǒng)規(guī)劃強調(diào)控制，而自組織強調(diào)引導(dǎo)和適應(yīng)，如何在兩者之間找到平衡是挑戰(zhàn)。過度干預(yù)可能破壞自組織過程，而完全放任可能導(dǎo)致無序或低效。③“設(shè)計”與“涌現(xiàn)”的張力：如何在尊重自組織規(guī)律的同時，通過規(guī)劃者的“設(shè)計”引導(dǎo)系統(tǒng)走向期望的有序狀態(tài)，是一個復(fù)雜的問題。④實施難度：基于自組織原理的規(guī)劃需要更高的靈活性、適應(yīng)性和對動態(tài)過程的持續(xù)監(jiān)測，對規(guī)劃者的能力提出了更高要求。**解析思路：*要求學(xué)生能闡述自組織理論的基本觀點，并將其與城市空間形態(tài)演變聯(lián)系起來，解釋自組織如何在城市中發(fā)揮作用。接著，能分析其在現(xiàn)代城市規(guī)劃中的積極應(yīng)用潛力（理解、方法、可持續(xù)性），并能指出面臨的主要挑戰(zhàn)（預(yù)測性、控制、設(shè)計張力、實施）。考察對理論深度理解、批判性思考以及聯(lián)系實際的能力。2.選擇一個具體的城市規(guī)劃議題（如交通擁堵治理、城市更新、或者可持續(xù)社區(qū)發(fā)展等），運用系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)概念或方法，闡述其內(nèi)在的系統(tǒng)性特征以及可能的分析或干預(yù)路徑。*選擇議題：交通擁堵治理*內(nèi)在系統(tǒng)性特征（運用系統(tǒng)科學(xué)概念）：*復(fù)雜巨系統(tǒng)：城市交通系統(tǒng)由人（駕駛員、行人、騎行者）、車（不同類型車輛）、路（道路網(wǎng)絡(luò)）、交通管理設(shè)施（信號燈、監(jiān)控）、交通政策法規(guī)、經(jīng)濟(jì)活動、城市空間布局、甚至天氣環(huán)境等多個子系統(tǒng)構(gòu)成，要素眾多，關(guān)系復(fù)雜。*高度關(guān)聯(lián)性與互動：各要素間相互作用。道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響出行行為；經(jīng)濟(jì)活動強度和布局產(chǎn)生交通需求；交通管理策略影響車輛流動；駕駛員行為相互影響（如跟馳、變道）；油價、收入水平等經(jīng)濟(jì)因素也影響出行方式選擇。*反饋機(jī)制普遍存在：正反饋：交通擁堵引發(fā)更長的出行時間，可能導(dǎo)致更多人選擇駕車，加劇擁堵（負(fù)反饋）；負(fù)反饋：擁堵導(dǎo)致油價上漲，促使部分人轉(zhuǎn)向公共交通或減少出行，緩解擁堵。信號燈配時根據(jù)車流量動態(tài)調(diào)整，也是一種負(fù)反饋調(diào)節(jié)。*非線性特征：交通系統(tǒng)對某些因素（如道路容量、交通需求）的變化反應(yīng)可能不是線性的。例如，在接近道路飽和點時，微小需求的增加可能導(dǎo)致?lián)矶碌募眲夯?。交通流的“擁堵放大”現(xiàn)象也體現(xiàn)了非線性。*動態(tài)演化：交通系統(tǒng)狀態(tài)隨時間（日、周、年）和空間變化。交通擁堵具有時空分布特征，并隨城市發(fā)展和出行模式變化而演變。*涌現(xiàn)性：宏觀的交通擁堵現(xiàn)象是大量個體出行決策和行為相互作用涌現(xiàn)的結(jié)果，無法簡單地從個體行為中預(yù)測。*可能的分析或干預(yù)路徑（運用系統(tǒng)科學(xué)方法）：*系統(tǒng)動力學(xué)（SD）建模分析：*分析路徑：構(gòu)建包含主要流量、排隊長度、道路容量、出行需求、交通方式分擔(dān)、信號燈控制等變量的SD模型。通過模擬不同政策（如提高停車費、優(yōu)化信號配時、發(fā)展公共交通、限制貨車進(jìn)入市中心）對系統(tǒng)各變量的影響，分析政策的累積效應(yīng)、長期效果和非預(yù)期后果?？梢阅M城市擴(kuò)張、土地利用變化對交通系統(tǒng)演化的影響。*輸出：預(yù)測不同情景下的交通流量、擁堵程度、系統(tǒng)成本等，為政策評估提供依據(jù)。*系統(tǒng)建模與仿真（通用）：*分析路徑：使用交通仿真軟件（如Vissim,TransCAD）構(gòu)建微觀或宏觀交通網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)定車輛行為規(guī)則和交通需求。通過仿真實驗評估不同交通管理策略（如單向交通、潮汐車道、可變限速）或基礎(chǔ)設(shè)施方案（如新路建設(shè)、交叉口改造）的效果。*輸出：可視化交通流動態(tài)，量化評估策略/方案對通行效率、延誤、排放等方面的改善程度。*網(wǎng)絡(luò)分析：*分析路徑：將城市道路網(wǎng)絡(luò)視為圖，分析網(wǎng)絡(luò)的連通性、關(guān)鍵節(jié)點（瓶頸路口）、路徑選擇模式。識別網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)，評估不同規(guī)劃方案對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。*輸出：識別交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題和優(yōu)化潛力，為基礎(chǔ)設(shè)施投資和布局提供指導(dǎo)。*基于系統(tǒng)思考的規(guī)劃干預(yù)策略：*分析路