2025年統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)期末考試題庫(kù)：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化在海洋科學(xué)中的應(yīng)用試題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在海洋科學(xué)研究中，用于展示不同海域浮游植物密度空間分布特征的理想可視化圖表類型是（）。A.折線圖B.散點(diǎn)圖C.熱力圖D.柱狀圖2.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化中的“分辨率”概念，在應(yīng)用于展示海洋表面溫度時(shí)，主要指的是（）。A.顏色種類的多少B.圖像文件的大小C.像素點(diǎn)的密度或數(shù)據(jù)點(diǎn)的精細(xì)程度D.坐標(biāo)軸刻度的精度3.當(dāng)需要同時(shí)展示多個(gè)海洋環(huán)境變量（如溫度、鹽度、氧氣濃度）隨時(shí)間的變化趨勢(shì)時(shí)，最適合使用的圖表類型是（）。A.餅圖B.組合折線圖或多面板折線圖C.雷達(dá)圖D.箱線圖4.在海洋數(shù)據(jù)可視化中，使用顏色映射（ColorMapping）來(lái)表示數(shù)據(jù)值（如水深、海流速度）時(shí)，確?？梢暬Y(jié)果有效且易于理解的關(guān)鍵原則是（）。A.顏色鮮艷程度越高越好B.盡可能使用彩虹色等花哨的配色方案C.保持顏色映射的連續(xù)性和一致性，避免突兀的顏色跳躍，并考慮色盲友好性D.顏色深淺僅代表數(shù)據(jù)大小的絕對(duì)值5.對(duì)于包含缺失值的海洋數(shù)據(jù)集進(jìn)行可視化時(shí)，一種常見(jiàn)的處理方法是（）。A.自動(dòng)刪除包含缺失值的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)或樣本B.使用單一的特殊顏色（如白色或灰色）或透明色來(lái)標(biāo)記缺失值C.將缺失值統(tǒng)一視為最小值或最大值進(jìn)行展示D.忽略缺失值的存在，直接進(jìn)行可視化6.在使用統(tǒng)計(jì)地圖（ChoroplethMap）展示不同國(guó)家或地區(qū)的平均海平面高度時(shí)，顏色深淺的變化主要反映了（）。A.地理位置的經(jīng)度變化B.地理位置的緯度變化C.海平面高度數(shù)據(jù)的數(shù)值大小或等級(jí)D.地圖投影方式的不同7.以下哪種可視化方法最適合展示一個(gè)海洋學(xué)研究中涉及的眾多變量及其之間的相關(guān)性？（）A.箱線圖B.散點(diǎn)圖矩陣（ScatterplotMatrix）C.平行坐標(biāo)圖D.熱力圖8.在海洋科學(xué)數(shù)據(jù)分析流程中，數(shù)據(jù)可視化通常處于哪個(gè)階段？（）A.數(shù)據(jù)收集之后、數(shù)據(jù)分析之前B.數(shù)據(jù)分析完成之后、結(jié)果解釋之前C.數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理階段D.模型構(gòu)建和參數(shù)調(diào)優(yōu)階段9.使用交互式可視化工具（如Plotly）分析海洋數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)在于（）。A.自動(dòng)生成最優(yōu)化的可視化結(jié)果B.允許用戶通過(guò)操作（如縮放、懸停、篩選）來(lái)探索數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)隱藏模式或與數(shù)據(jù)進(jìn)行交互C.只能展示靜態(tài)的圖表D.大大降低了對(duì)編程技能的要求10.統(tǒng)計(jì)可視化倫理中，需要注意避免的問(wèn)題之一是（）。A.使用誤導(dǎo)性的圖表標(biāo)題B.選擇能夠清晰、準(zhǔn)確表達(dá)數(shù)據(jù)信息的圖表類型C.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的歸一化處理D.明確可視化所基于的數(shù)據(jù)來(lái)源和統(tǒng)計(jì)方法二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化是將______通過(guò)圖形、圖像等視覺(jué)形式進(jìn)行表達(dá)和呈現(xiàn)的過(guò)程，旨在促進(jìn)數(shù)據(jù)理解、揭示模式、發(fā)現(xiàn)知識(shí)和支持決策。2.在海洋數(shù)據(jù)可視化中，地圖是一種重要的載體，可以將______信息與地理空間信息相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的直觀展示。3.選擇合適的顏色方案對(duì)于海洋數(shù)據(jù)可視化至關(guān)重要，應(yīng)避免使用______（如紅綠色組合）以適應(yīng)色盲人群，并確保顏色的______與數(shù)據(jù)值具有合理的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4.對(duì)于高維海洋數(shù)據(jù)（包含多個(gè)變量的數(shù)據(jù)），降維可視化技術(shù)（如______或平行坐標(biāo)圖）可以幫助我們理解數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的相對(duì)位置和分組關(guān)系。5.交互式可視化允許用戶通過(guò)鼠標(biāo)______、______、縮放等操作來(lái)深入探索數(shù)據(jù)，這是其區(qū)別于靜態(tài)可視化的重要特征。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述在海洋科學(xué)研究中應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化的主要目的和意義。2.比較散點(diǎn)圖和熱力圖在展示二維海洋數(shù)據(jù)（例如，海面溫度隨經(jīng)度和緯度的分布）時(shí)的主要區(qū)別和適用場(chǎng)景。3.簡(jiǎn)述使用統(tǒng)計(jì)可視化方法解讀海洋時(shí)間序列數(shù)據(jù)（如某海站多年氣溫記錄）時(shí)，需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)。四、計(jì)算與設(shè)計(jì)題（共20分）假設(shè)你獲得了一個(gè)簡(jiǎn)化的海洋數(shù)據(jù)集，包含以下變量：*時(shí)間（Time）：記錄日期（例如：2023-07-01,2023-07-02,...）*緯度（Latitude）：度數(shù)（例如：30.0,30.1,...）*經(jīng)度（Longitude）：度數(shù)（例如：120.0,120.1,...）*溫度（Temperature）：攝氏度（例如：15.2,15.8,...）*鹽度（Salinity）：‰（例如：34.5,34.7,...）該數(shù)據(jù)集記錄了某海域在一段時(shí)間內(nèi)每日的平均溫度和鹽度，并存在少量缺失值。請(qǐng)回答：1.如果要繪制一個(gè)圖表展示該海域從2023年7月1日到7月10日每日平均溫度的變化趨勢(shì)，你會(huì)選擇哪種圖表類型？為什么？請(qǐng)簡(jiǎn)述選擇理由。（8分）2.如果要繪制一個(gè)圖表展示在2023年7月10日這一天，溫度和鹽度在該海域（考慮一個(gè)較小的范圍，例如緯度30.05到30.15，經(jīng)度120.05到120.15）的二維空間分布情況，你會(huì)選擇哪種圖表類型？請(qǐng)說(shuō)明如何利用顏色或其他視覺(jué)元素來(lái)區(qū)分溫度和鹽度，并簡(jiǎn)要說(shuō)明選擇理由。（12分）試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.B6.C7.B8.A9.B10.A二、填空題1.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2.海洋環(huán)境（或：海洋觀測(cè)/海洋變量）3.誤導(dǎo)性/不和諧；映射關(guān)系4.主成分分析（PCA）；（或：多維尺度分析MDS）5.懸停；點(diǎn)擊三、簡(jiǎn)答題1.目的與意義：*直觀展示海洋數(shù)據(jù)的分布、模式和趨勢(shì)，特別是空間分布和時(shí)間變化。*幫助研究人員快速理解復(fù)雜數(shù)據(jù)集的主要特征，發(fā)現(xiàn)隱藏的關(guān)聯(lián)或異常。*促進(jìn)數(shù)據(jù)探索過(guò)程，為后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析和建模提供方向。*更有效地向同行、管理者或公眾溝通海洋研究的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)，提升信息傳達(dá)效率和理解度。*支持決策制定，例如在海洋資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警等方面。2.散點(diǎn)圖與熱力圖比較：*散點(diǎn)圖：主要用于展示兩個(gè)變量之間一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)由一個(gè)(x,y)坐標(biāo)確定。適用于觀察兩個(gè)變量是否存在線性或非線性關(guān)系、異常值等。在展示二維海洋數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)觀測(cè)位置（經(jīng)緯度）對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)值（如溫度）。當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)非常密集時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)“過(guò)載”現(xiàn)象，難以看清個(gè)體點(diǎn)。*熱力圖：是一種在二維空間中展示數(shù)據(jù)密度的圖表，使用顏色深淺來(lái)表示某個(gè)區(qū)域中數(shù)據(jù)值的大小或頻率。適用于展示大量數(shù)據(jù)點(diǎn)的空間分布情況，尤其當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)過(guò)于密集無(wú)法區(qū)分單個(gè)點(diǎn)時(shí)。顏色漸變可以清晰地顯示值的高的區(qū)域和低的區(qū)域。在展示二維海洋數(shù)據(jù)時(shí)，顏色深淺代表經(jīng)緯度網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)溫度（或鹽度）的平均值、中位數(shù)或密度。3.解讀海洋時(shí)間序列數(shù)據(jù)可視化關(guān)鍵點(diǎn)：*確定時(shí)間尺度：明確數(shù)據(jù)是按年、季、月、日、小時(shí)甚至更高頻率記錄的，以便正確理解變化的速率和周期性。*識(shí)別主要趨勢(shì)和周期：觀察數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的長(zhǎng)期走向（上升、下降、平穩(wěn)）、季節(jié)性波動(dòng)或年際變化等。*關(guān)注異常值和突變點(diǎn)：識(shí)別數(shù)據(jù)中的突增、突降或缺失，并思考可能的原因（如儀器故障、環(huán)境事件）。*考慮數(shù)據(jù)平滑：如果圖表是原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，考慮是否需要平滑處理（如移動(dòng)平均）來(lái)更好地揭示趨勢(shì)，并與噪聲區(qū)分開。*結(jié)合背景知識(shí)：將可視化結(jié)果與已知的海洋學(xué)知識(shí)（如季節(jié)變化規(guī)律、特定事件影響）相結(jié)合進(jìn)行解讀。*注意坐標(biāo)軸：檢查時(shí)間軸的間隔和數(shù)據(jù)軸的刻度是否合理，確保對(duì)變化幅度和速率的判斷準(zhǔn)確。四、計(jì)算與設(shè)計(jì)題1.圖表類型選擇與理由（8分）：*選擇的圖表類型：折線圖。*理由：*折線圖擅長(zhǎng)展示數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)和模式，特別是對(duì)于每日記錄的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。*橫軸可以表示時(shí)間，縱軸表示溫度，可以清晰地看到溫度的波動(dòng)情況，如日變化或初步的季節(jié)性特征。*連續(xù)的線條有助于觀察溫度變化的連貫性。*即使存在少量缺失值，也可以通過(guò)斷開線條或使用特殊標(biāo)記表示。2.圖表類型選擇與說(shuō)明（12分）：*選擇的圖表類型：熱力圖（或：顏色填充的散點(diǎn)圖/地理散點(diǎn)圖）。*如何利用顏色區(qū)分：*可以使用一個(gè)顏色漸變映射（ColorGradient/Ramp），例如從藍(lán)色（低溫）到紅色（高溫）來(lái)表示溫度。圖中每個(gè)代表一個(gè)觀測(cè)網(wǎng)格點(diǎn)（由經(jīng)緯度定義）的顏色深淺即代表該點(diǎn)的溫度值。*為了同時(shí)表示鹽度，可以在圖表旁邊提供一個(gè)顏色條（Legend）說(shuō)明顏色與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。*另一種方法是使用顏色表示鹽度，同時(shí)可能使用點(diǎn)的大小或形狀表示溫度（但這會(huì)引入另一個(gè)視覺(jué)維度，可能更復(fù)雜）。更清晰的做法是使用熱力圖表示鹽度，并輔以其他圖表或顏色條表示溫度，或者為溫度和鹽度分別創(chuàng)建兩個(gè)并排的熱力圖。*（更優(yōu)方案說(shuō)明）更好的做法是，如果目標(biāo)是同時(shí)看溫度和鹽度，可以使用“分面熱力圖”（FacetedHeatmap），即創(chuàng)建兩個(gè)熱力圖，一個(gè)顯示溫度分布（使用藍(lán)色-紅色漸變），另一個(gè)顯示鹽度分布（使用例如綠色-紫色漸變）?；蛘?，使用“顏色填充的散點(diǎn)圖”或“地理散點(diǎn)圖”，點(diǎn)的位置由經(jīng)緯度決定，顏色表示鹽度，并可能使用點(diǎn)的大小或透明度（可選）來(lái)暗示溫度高低，同時(shí)提供清晰的圖例。*選擇理由：