2025年大學統(tǒng)計學期末考試題庫：統(tǒng)計學可視化在環(huán)境科學數(shù)據分析中的應用試題考試時間：______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）1.在環(huán)境科學研究中，若需展示某污染物濃度在一年中各個月份的分布情況，最合適的圖表類型是？A.散點圖B.箱線圖C.折線圖D.餅圖2.以下哪項不是有效數(shù)據可視化應遵循的基本原則？A.清晰性：圖表易于理解，無歧義。B.準確性：圖表準確反映數(shù)據，不歪曲信息。C.復雜性：圖表應包含盡可能多的細節(jié)。D.目的性：圖表設計應服務于特定的分析目的。3.當需要比較不同城市同一天空氣中的PM2.5濃度時，哪種圖表能夠直觀地顯示各城市濃度的差異？A.小提琴圖B.平行坐標圖C.箱線圖D.熱力圖4.在使用散點圖分析兩個環(huán)境變量（如降雨量與河流流量）之間的關系時，如果數(shù)據點呈線性趨勢，則稱這兩個變量之間存在？A.相關性B.函數(shù)關系C.獨立性D.偏態(tài)分布5.對于包含大量類別且類別數(shù)量遠超數(shù)據點數(shù)量的分類環(huán)境變量，進行可視化時，哪種圖表可能不太有效？A.柱狀圖B.熱力圖C.餅圖D.散點圖6.在環(huán)境科學研究中，熱力圖通常用于展示哪種類型的數(shù)據？A.時間序列數(shù)據B.一維分布數(shù)據C.二維空間相關性數(shù)據D.多變量關系數(shù)據7.發(fā)現(xiàn)某地區(qū)的土壤重金屬含量存在空間聚集現(xiàn)象，為了有效展示這種空間分布特征，最適合采用的方法是？A.條形圖B.地圖集成圖表（如點密度圖）C.散點圖矩陣D.箱線圖8.統(tǒng)計學上的“異常值”（Outlier）在可視化中通常如何表現(xiàn)？A.圖表中心的數(shù)據點B.位于圖表正常分布范圍之外的離散點C.圖表最高處的點D.圖表最低處的點9.在進行環(huán)境數(shù)據探索性數(shù)據分析（EDA）時，可視化的主要目的是什么？A.確定最終的分析模型B.驗證理論假設C.發(fā)現(xiàn)數(shù)據中的模式、趨勢和異常值D.展示研究結論10.若要同時展示三個環(huán)境變量（如溫度、濕度、PM2.5濃度）與另一個分類變量（如季節(jié)）之間的關系，可以考慮使用？A.箱線圖B.小提琴圖C.平行坐標圖D.聚類條形圖二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上）1.可視化是將數(shù)據轉化為__________、__________和__________形式的過程，以便于理解、分析和溝通。2.在環(huán)境科學報告中，可視化圖表的標題應簡潔明了，通常需要包含__________、__________和__________等信息。3.使用散點圖探索兩個連續(xù)變量關系時，若數(shù)據點呈橢圓形分布，可能暗示兩個變量之間存在__________關系。4.“EDA可視化”強調的是利用可視化手段進行數(shù)據的__________、__________和__________。5.為了避免誤導觀眾，在繪制時間序列圖時，應確保橫縱坐標軸的__________和__________是準確且合適的。6.將地理信息與統(tǒng)計圖表相結合，形成的圖表稱為__________圖表，常用于環(huán)境科學中的空間分析。7.熱力圖通過顏色的__________和__________來表示數(shù)據值的大小或密度。8.在選擇合適的可視化方法時，需要考慮數(shù)據的__________、__________以及分析目的。9.對于分類數(shù)據，柱狀圖是常用的可視化方式，它主要用于比較不同類別的__________。10.交互式可視化允許用戶通過__________、__________等方式與圖表進行互動，以探索數(shù)據。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.EDA（ExploratoryDataAnalysis）2.Outliermap3.Facetedplot4.Cartogram5.misleadingvisualization四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述選擇合適的圖表類型時需要考慮的主要因素。2.簡要說明在環(huán)境科學數(shù)據分析中，使用可視化進行數(shù)據探索相較于純數(shù)值分析有哪些優(yōu)勢。3.當分析涉及多個變量時，簡述熱力圖相比散點圖矩陣在展示變量間關系時的一個潛在優(yōu)勢。4.在環(huán)境科學研究中，為什么強調可視化圖表的準確性和避免誤導性表達？五、論述題（10分）假設你獲得了一份關于某流域近年來降雨量、河流流量以及水體濁度變化的數(shù)據集。請闡述你會如何運用多種可視化方法來探索這些變量之間的關系、各自的變化趨勢以及它們之間可能存在的聯(lián)系，并說明每種可視化方法旨在揭示信息的側重點。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.A5.C6.C7.B8.B9.C10.D二、填空題1.圖形圖像文字2.地點時間標題/變量3.線性4.探索發(fā)現(xiàn)解釋5.范圍標度6.地圖集成7.深度顏色8.類型結構9.頻數(shù)/大小10.點擊拖拽/縮放三、名詞解釋1.EDA（ExploratoryDataAnalysis）：探索性數(shù)據分析，是一種通過圖形和數(shù)值方法來探索數(shù)據、發(fā)現(xiàn)數(shù)據基本特征和潛在模式的統(tǒng)計過程，目的是對數(shù)據有一個初步的了解，為后續(xù)的深入分析或模型建立提供方向。2.Outliermap：異常值地圖，是一種將地理信息與異常值數(shù)據相結合的可視化方法，通過在地圖上突出顯示異常值的位置來揭示空間分布特征，常用于環(huán)境監(jiān)測中識別污染熱點等。3.Facetedplot：分面圖（或條件圖），是一種將數(shù)據集根據一個或多個分類變量分割成多個子圖，并將這些子圖并排或堆疊展示的圖表類型。它允許比較不同組別內部的數(shù)據分布模式，同時保持組間的一致性。4.Cartogram：變形地圖，是一種通過改變地圖上區(qū)域（如國家、省份）的形狀或面積來表示非地理變量（如人口、GDP、污染物濃度等）大小的地圖類型。與普通地圖保持地理鄰接關系不同，變形地圖的主要目的是強調變量的大小比較。5.Misleadingvisualization：誤導性可視化，指通過不恰當?shù)膱D表設計、坐標軸設置、數(shù)據選擇或標簽描述等方式，使得圖表所呈現(xiàn)的信息扭曲或偏離事實真相，從而可能誤導觀眾做出錯誤的判斷或結論。四、簡答題1.選擇合適的圖表類型時需要考慮的主要因素包括：數(shù)據的類型（分類、順序、連續(xù)）、分析目的（比較、分布、關系、趨勢）、要展示的變量數(shù)量（一維、二維、多維）、受眾背景以及圖表的受眾（需要簡潔明了還是詳細復雜）。例如，比較分類數(shù)據常用柱狀圖，展示連續(xù)數(shù)據分布常用直方圖或箱線圖，分析兩個連續(xù)變量關系常用散點圖，展示時間趨勢常用折線圖等。2.在環(huán)境科學數(shù)據分析中，使用可視化進行數(shù)據探索相較于純數(shù)值分析的優(yōu)勢在于：直觀性，圖表能直觀展示數(shù)據的分布、模式和異常，便于快速理解和比較；模式發(fā)現(xiàn)，有助于發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據中的有趣模式或關系，如空間聚集、時間趨勢或變量間的關聯(lián)；溝通效率，可視化是有效的溝通工具，能將復雜的分析結果以簡潔明了的方式呈現(xiàn)給他人（如同事、管理者或公眾）；引導思考，可視化可以啟發(fā)進一步的分析問題或假設，為后續(xù)的深入研究和模型建立提供線索。3.當分析涉及多個變量時，熱力圖相比散點圖矩陣在展示變量間關系時的一個潛在優(yōu)勢是：更緊湊和直觀地顯示所有變量兩兩之間的相關性強度和方向。熱力圖使用顏色深淺表示相關系數(shù)的大小和正負，一目了然地揭示了變量間的復雜關系網絡，而散點圖矩陣雖然也能顯示兩兩關系，但圖表數(shù)量多，且對相關性強度的視覺感知不如熱力圖的連續(xù)顏色編碼直接。4.在環(huán)境科學研究中，強調可視化圖表的準確性和避免誤導性表達是因為：可視化圖表是數(shù)據分析和結果呈現(xiàn)的重要載體，其準確性直接關系到研究結論的有效性和可信度；環(huán)境科學的研究成果往往需要向公眾、政策制定者等非專業(yè)人士傳達，準確無誤的可視化有助于消除誤解，促進科學知識的普及和有效決策；誤導性的可視化可能導致錯誤的認知，對環(huán)境問題的評估、資源的管理和政策的制定產生負面影響，甚至造成經濟損失或環(huán)境風險。五、論述題在探索該流域降雨量、河流流量及水體濁度的數(shù)據集時，我會采用以下多種可視化方法：首先，使用折線圖分別繪制降雨量、河流流量和濁度隨時間的變化趨勢。這有助于直觀觀察每個變量在研究期間的整體變化模式，例如降雨量的季節(jié)性波動、河流流量的峰值與枯水期、以及濁度的長期變化趨勢或周期性波動。每種變量的折線圖單獨繪制或并排繪制以便比較。其次，使用散點圖繪制降雨量與河流流量之間的關系。通過觀察數(shù)據點的分布，可以初步判斷兩者是否存在正相關（降雨增加導致流量增大）、負相關或無明顯關系，并識別出可能的異常觀測值。再次，使用散點圖繪制河流流量與水體濁度之間的關系。這有助于探索流量變化是否伴隨著濁度的變化，例如洪水期（流量大）濁度是否也較高，或低流量期濁度是否更易受污染源影響。然后，使用箱線圖分別展示降雨量、河流流量和濁度在不同季節(jié)（或月份）的分布情況。這有助于比較不同季節(jié)或月份各變量分布的中心位置（如中位數(shù)）、離散程度（如四分位距）和是否存在異常值，從而揭示變量