2025年大學《地球信息科學與技術》專業(yè)題庫——地球信息系統(tǒng)在自然災害預警中的應用案例考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在GIS應用于洪水預警中，獲取實時降雨量數(shù)據(jù)最常用的技術手段是（）。A.遙感影像解譯B.地面自動氣象站觀測C.全球定位系統(tǒng)（GPS）導航D.數(shù)字高程模型（DEM）分析2.以下哪種GIS分析方法最適合用于評估一個區(qū)域內(nèi)不同災害因素（如地震烈度、地形坡度、土地利用類型）疊加后的綜合風險？（）A.網(wǎng)絡分析B.緩沖區(qū)分析C.疊加分析D.鄰近性分析3.構(gòu)建地震滑坡風險預警模型時，除了地震動參數(shù)和地形因子，還需要考慮的關鍵因素是（）。A.土地利用規(guī)劃圖B.社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)C.道路網(wǎng)絡分布D.植被覆蓋度4.當需要確定避難所、醫(yī)院等應急資源到災區(qū)的最近可達路徑時，應優(yōu)先使用的GIS空間分析技術是（）。A.疊加分析B.網(wǎng)絡分析C.緩沖區(qū)分析D.地形分析5.GIS在干旱預警中，主要利用遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測的指標不包括（）。A.植被指數(shù)（如NDVI）B.土壤濕度C.地表溫度D.河流流量（通常依賴專門的水文模型或數(shù)據(jù)源）6.將歷史災害事件數(shù)據(jù)（如地震震中、滑坡位置）在GIS中進行空間統(tǒng)計分析，目的是（）。A.繪制災害分布圖B.識別災害發(fā)生趨勢和空間模式C.預測未來災害發(fā)生的具體地點D.評估災害損失7.在進行洪水淹沒范圍分析時，除了DEM和水文模型，還需要關鍵的地理數(shù)據(jù)是（）。A.土地利用類型圖B.道路網(wǎng)絡圖C.等高線圖D.城鎮(zhèn)人口分布圖8.下列關于GIS在自然災害預警中作用的說法，錯誤的是（）。A.可以模擬災害發(fā)生的時空過程B.能夠精確量化災害的潛在影響范圍C.可用于評估不同區(qū)域的社會經(jīng)濟脆弱性D.能夠完全消除自然災害的發(fā)生9.生成災害風險區(qū)劃圖的基礎是（）。A.災害易發(fā)性評價結(jié)果B.災害損失評估數(shù)據(jù)C.應急資源分布情況D.災區(qū)人口密度分布10.GIS數(shù)據(jù)采集過程中，將紙質(zhì)地圖掃描轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式，主要完成了（）。A.數(shù)據(jù)的幾何糾正B.數(shù)據(jù)的矢量化C.數(shù)據(jù)的輻射校正D.數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上）1.GIS在自然災害預警系統(tǒng)中，通常需要集成多種數(shù)據(jù)源，包括遙感數(shù)據(jù)、______數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等。2.利用GIS進行洪水預警時，通過分析降雨量、河流水位和______等信息，可以預測洪水的發(fā)展趨勢和影響范圍。3.地理信息系統(tǒng)（GIS）的核心功能之一是空間______，它支持對地理信息的查詢、統(tǒng)計、分析和可視化。4.在評估地震災害風險時，______是衡量地震影響強度的重要參數(shù)，常用于制作地震烈度分布圖。5.緩沖區(qū)分析是GIS中一種基本的空間分析方法，常用于確定與某個地理要素（如河流、道路、危險源）周圍一定距離范圍內(nèi)的區(qū)域。6.構(gòu)建自然災害預警模型時，需要考慮的因素包括災害本身的______、區(qū)域的社會經(jīng)濟脆弱性以及預警系統(tǒng)的響應能力。7.遙感技術在自然災害預警中，尤其擅長快速獲取大范圍區(qū)域的______信息，為災害監(jiān)測和應急響應提供支持。8.疊加分析是將多個主題地圖進行疊加處理，以綜合分析不同因素之間的空間關系，常用于災害______評價。9.為了提高自然災害預警信息的傳播效率，GIS系統(tǒng)通常需要與______系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)信息的快速發(fā)布和共享。10.地圖是GIS的重要輸出形式，GIS能夠?qū)碗s的空間分析結(jié)果以______的方式直觀地展現(xiàn)給用戶。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.災害易發(fā)性評價2.脆弱性評價3.疊加分析4.地理空間數(shù)據(jù)5.預警閾值四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述GIS在自然災害預警中的主要作用。2.簡述利用GIS進行洪水災害預警的基本流程。3.簡述在GIS中如何表示地理空間數(shù)據(jù)。4.簡述選擇GIS自然災害預警模型時需要考慮的主要因素。五、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合具體自然災害類型（如地震、洪水、滑坡中的任一種），論述GIS在其中發(fā)揮的關鍵作用，并分析其局限性。2.試述將GIS技術融入自然災害預警系統(tǒng)建設中的重要意義，并探討其面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.D6.B7.A8.D9.A10.B二、填空題1.地面觀測2.地形3.分析4.地震動參數(shù)5.影響范圍6.發(fā)生頻率與強度7.動態(tài)監(jiān)測8.風險9.通信10.圖形三、名詞解釋1.災害易發(fā)性評價：指基于地理信息系統(tǒng)（GIS），分析歷史災害發(fā)生與地理環(huán)境因子（如地形、地質(zhì)、水文、氣象等）之間空間關系，識別和圈定災害易發(fā)區(qū)域的過程。2.脆弱性評價：指評估一個區(qū)域或特定對象（如人口、財產(chǎn)、基礎設施）在自然災害發(fā)生時，因自身特性（如暴露度、敏感度、適應能力）而遭受損失的可能性或敏感性水平的過程。3.疊加分析：指將兩個或多個主題地圖（數(shù)據(jù)層）在空間上疊合，通過分析不同圖層間的空間關系，產(chǎn)生新的、更有意義的信息或綜合評價結(jié)果的空間分析方法。4.地理空間數(shù)據(jù)：指描述地球表面地理要素（如點、線、面）的位置、形狀、大小、屬性等信息，具有明確的地理參考坐標系和主題屬性特征的數(shù)據(jù)集合。5.預警閾值：指在自然災害預警模型中，設定的用于判斷是否達到預警條件的臨界指標值或參數(shù)范圍。當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過或達到該閾值時，系統(tǒng)觸發(fā)預警響應。四、簡答題1.GIS在自然災害預警中的主要作用：*數(shù)據(jù)集成與管理：能夠整合遙感、地面觀測、歷史記錄等多種來源的多樣化地理空間數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)一管理。*空間分析：利用疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡分析、地形分析等多種空間分析方法，識別災害易發(fā)區(qū)、評估區(qū)域脆弱性、模擬災害影響范圍和傳播路徑。*預警模型構(gòu)建：支持構(gòu)建基于規(guī)則、統(tǒng)計或模擬的災害預警模型，實現(xiàn)定量化預測。*可視化與決策支持：將復雜的分析結(jié)果和預警信息以地圖、圖表等可視化形式展現(xiàn)，為應急決策、資源調(diào)配和公眾告知提供支持。*動態(tài)監(jiān)測與更新：結(jié)合實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，動態(tài)更新預警狀態(tài)和分析結(jié)果。2.利用GIS進行洪水災害預警的基本流程：*數(shù)據(jù)準備：收集降雨量、河流水位、地形（DEM）、土地利用、河流網(wǎng)絡、水庫等相關的地理空間數(shù)據(jù)。*降雨分析：利用GIS分析降雨時空分布特征，識別暴雨中心區(qū)域。*洪水模擬（可選）：結(jié)合水文模型和GIS數(shù)據(jù)，模擬洪水演進過程和淹沒范圍。*易發(fā)區(qū)與脆弱性評價：利用GIS進行洪水易發(fā)性評價和承災體（人口、財產(chǎn)）脆弱性評價。*預警閾值設定：根據(jù)歷史洪水數(shù)據(jù)和模型結(jié)果，設定不同風險等級的預警閾值。*實時監(jiān)測與預警觸發(fā)：結(jié)合實時降雨、水位監(jiān)測數(shù)據(jù)，與閾值進行比較，當達到閾值時觸發(fā)預警。*結(jié)果發(fā)布與可視化：將預警信息（如預警區(qū)域、風險等級）通過GIS平臺制作成地圖或圖表，發(fā)布給相關部門和公眾。3.在GIS中如何表示地理空間數(shù)據(jù)：*點狀數(shù)據(jù)（PointData）：表示具有位置意義但沒有形狀大小的地理要素，如城市、監(jiān)測站、興趣點（POI）。*線狀數(shù)據(jù)（LineData）：表示具有長度和方向但沒有寬度的地理要素，如河流、道路、管線。*面狀數(shù)據(jù)（AreaData/PolygonData）：表示具有邊界和面積但沒有厚度的地理要素，如行政區(qū)界、湖泊、土地利用地塊。4.選擇GIS自然災害預警模型時需要考慮的主要因素：*災害類型與特征：模型需與特定災害（如地震、洪水、臺風）的成因、發(fā)展規(guī)律相匹配。*數(shù)據(jù)可用性與質(zhì)量：模型的有效性依賴于數(shù)據(jù)的質(zhì)量、精度和獲取時效性。*分析目標與精度要求：模型應能滿足預警的時效性、空間分辨率和預測準確度要求。*技術復雜性與可行性：模型的技術難度應與實際應用能力相匹配，易于實現(xiàn)和維護。*成本效益：模型的開發(fā)、運行和維護成本應在可接受范圍內(nèi)，并能帶來顯著的應用效益。*用戶需求與系統(tǒng)環(huán)境：模型結(jié)果應易于理解和使用，符合用戶（決策者、公眾）的需求，并能融入現(xiàn)有的預警系統(tǒng)框架。五、論述題1.結(jié)合具體自然災害類型（如地震、洪水、滑坡中的任一種），論述GIS在其中發(fā)揮的關鍵作用，并分析其局限性。*以地震災害為例：*GIS的關鍵作用：*地震危險性評價：利用GIS分析歷史地震目錄、地震構(gòu)造圖、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等數(shù)據(jù)，結(jié)合地震地質(zhì)學原理，評估不同區(qū)域發(fā)生地震的可能性和潛在震級，制作地震危險性或地震烈度區(qū)劃圖。*地震影響場分析：基于地震動學模型和GIS，模擬不同震級、震源位置、震源深度下，地震動參數(shù)（如峰值加速度、峰值速度）的空間分布，預測地震可能造成的破壞范圍。*脆弱性評價：結(jié)合人口分布、建筑物類型與結(jié)構(gòu)、基礎設施（醫(yī)院、學校、生命線工程）、土地利用等數(shù)據(jù)，利用GIS進行空間疊加分析，評估不同區(qū)域在地震中的損失潛力。*應急資源與避難場所管理：利用GIS管理急救中心、醫(yī)院、避難場所、救援隊伍等資源的位置、容量信息，結(jié)合人口分布和地震影響范圍，進行應急資源優(yōu)化配置和避難場所規(guī)劃。*災后評估與恢復重建：利用GIS和遙感影像，快速評估地震造成的地表破壞（建筑物倒塌、道路損毀、地形變化等），為損失統(tǒng)計、救援決策和恢復規(guī)劃提供依據(jù)。*局限性：*預測精度有限：地震的發(fā)生時間、地點和震級目前仍難以精確預測，GIS模型主要用于評估概率和潛在影響。*數(shù)據(jù)不確定性：地震構(gòu)造、地下介質(zhì)等數(shù)據(jù)存在不確定性，影響評價結(jié)果的精度。*模型復雜性：高精度的地震影響場模擬模型計算量大，對技術要求高。*軟基礎設施易損性評估困難：對建筑物、生命線工程等軟基礎設施的抗震性能評估，需要詳細的工程信息，GIS難以完全獲取。*動態(tài)響應模擬不足：對于地震引發(fā)的海嘯、滑坡、次生火災等的動態(tài)過程模擬，GIS能力相對有限。2.試述將GIS技術融入自然災害預警系統(tǒng)建設中的重要意義，并探討其面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢。*重要意義：*提升監(jiān)測預警能力：GIS能夠整合多源、動態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)（遙感、地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡），進行時空分析，提高對災害前兆信息的捕捉能力和預警的及時性與準確性。*實現(xiàn)空間化預警：GIS可以將預警信息與地理空間背景相結(jié)合，生成精確到特定區(qū)域（如街道、社區(qū)）的預警地圖，實現(xiàn)精準發(fā)布，便于targeted應急響應。*支持科學決策：GIS提供的可視化分析結(jié)果（如風險區(qū)劃、脆弱性評價、資源分布），為應急指揮部門在人員疏散、資源調(diào)配、救援路線規(guī)劃等方面提供科學依據(jù)。*促進信息共享與協(xié)同：基于統(tǒng)一的GIS平臺，可以實現(xiàn)不同部門、不同層級之間的災害信息共享和協(xié)同工作，提高應急響應效率。*增強公眾參與意識：GIS技術可以開發(fā)面向公眾的預警信息發(fā)布平臺（如手機APP、網(wǎng)站），提供個性化的預警信息，提高公眾的自我防護意識和能力。*優(yōu)化風險管理：GIS支持災害風險評估和損失模擬，有助于制定更有效的災害風險管理和減緩策略。*面臨的挑戰(zhàn)：*數(shù)據(jù)問題：缺乏及時、準確、標準化的多源地理空間數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)更新維護成本高。*技術整合：如何將GIS與遙感、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、水文模型、氣象模型、人工智能（AI）等技術有效集成，實現(xiàn)更智能的預警，是一大挑戰(zhàn)。*模型精度與不確定性：自然災害的發(fā)生機制復雜，預警模型的精度仍有限，模型結(jié)果的不確定性需要有效評估和傳達。*系統(tǒng)建設與維護成本：開發(fā)和維護一個功能完善的GIS自然災害預警系統(tǒng)需要大量的資金投入和專業(yè)技術人才。*人才隊伍：缺乏既懂GIS技術又熟悉自然災害領域知識的復合型人才。*標準規(guī)范：相關的數(shù)據(jù)標準、技術規(guī)范、業(yè)務流程尚不完善。*發(fā)展趨勢：*智能化：人工智能（特別是機器學習、深度學習）與GIS深