RFC 2396 を読んでみた。http://www.ietf.org/rfc/rfc2396.txt

まず、与えられたURI（'?hoge=huga）にはスキームがないし / で始まってないので、
階層URIの相対識別子として解釈される。

基底（base）URIは文書のコンテキストによるもので、
コンテキストがない場合にはアプリケーション依存とのこと。
（5.1.4. Default Base URI）
uri.rb は / としている。

正規化については
5.2. Resolving Relative References to Absolute Form
の処理が適用され、相対URIを基底URIを使って絶対URIに書き換えることになる。

C. Examples of Resolving Relative URI References
を見ると、
Base URI: http://a/b/c/d;p?q
Relative URI: ?y
→ resolved URI: http://a/b/c/?y
という計算なので、
Base URI: /
Relative URI: ?hoge=huga
→ resolved URI: /?hoge=huga
ということに。