2025年大學(xué)《數(shù)據(jù)計算及應(yīng)用》專業(yè)題庫——數(shù)據(jù)計算技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種數(shù)據(jù)格式最適合存儲具有空間坐標(biāo)的離散點狀環(huán)境要素（如監(jiān)測站點、樣地）？A.GeoJSONB.Shapefile(SHP)C.HDF5D.CSV2.在使用遙感影像進行土地利用/覆蓋分類時，哪種方法通常不需要訓(xùn)練樣本？A.聚類分析B.支持向量機(SVM)C.最大似然法D.決策樹3.以下哪項不是GIS軟件通常提供的核心功能？A.空間數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計B.網(wǎng)絡(luò)路徑分析C.時間序列數(shù)據(jù)可視化D.圖像處理算法庫4.對于處理海量、多源、異構(gòu)的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，哪種技術(shù)架構(gòu)最為適宜？A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫單一實例B.數(shù)據(jù)湖(DataLake)C.傳統(tǒng)文件服務(wù)器D.單體應(yīng)用程序5.評估一種環(huán)境監(jiān)測傳感器（如空氣質(zhì)量傳感器）數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性時，最常用的方法是什么？A.交叉驗證B.與高精度參考站數(shù)據(jù)對比分析C.主成分分析(PCA)D.回歸樹模型擬合6.用于分析物種分布與環(huán)境因子關(guān)系的一種常用統(tǒng)計模型是？A.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)B.線性回歸C.多元線性回歸D.隨機森林7.在進行流域面源污染負(fù)荷估算時，常常需要用到哪種水文模型？A.地質(zhì)統(tǒng)計模型B.空間自相關(guān)模型C.水文單元模型(如SWAT,HSPF)D.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估模型8.以下哪項技術(shù)最適合用于實時監(jiān)測大范圍水域的污染物擴散過程？A.衛(wèi)星遙感B.無人機遙感C.水下移動機器人(AUV/ROV)D.地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)9.數(shù)據(jù)挖掘中的“關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘”在環(huán)境領(lǐng)域可用于分析什么？A.氣象要素之間的因果關(guān)系B.不同污染源排放特征之間的關(guān)聯(lián)性C.生態(tài)系統(tǒng)演替階段的空間關(guān)聯(lián)D.物種與環(huán)境因子之間的線性關(guān)系10.在利用機器學(xué)習(xí)模型預(yù)測未來某區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險時，模型過擬合的主要表現(xiàn)是？A.模型在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上表現(xiàn)優(yōu)異，但在測試數(shù)據(jù)上表現(xiàn)差B.模型訓(xùn)練速度非常慢C.模型需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)D.模型的復(fù)雜度（如參數(shù)數(shù)量）遠超數(shù)據(jù)量二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題干橫線上）1.GIS的三大核心功能是：______、______和______。2.處理地理空間數(shù)據(jù)時，將連續(xù)值離散化為有限個類別的常用方法是______或______。3.大數(shù)據(jù)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域一個重要的應(yīng)用是構(gòu)建______，實現(xiàn)對環(huán)境事件的快速響應(yīng)和決策支持。4.生態(tài)位模型中，NicheAverse模型假設(shè)物種傾向于避開其他物種的分布區(qū)域，這與NicheOverlap模型的假設(shè)相反。5.使用遙感影像進行地物分類前，通常需要進行預(yù)處理，其中包括輻射校正和______。6.數(shù)據(jù)可視化是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為______的過程，以便于理解和分析。7.在進行環(huán)境影響的預(yù)測評價時，常用的“情景分析法”需要構(gòu)建不同的______來模擬未來可能發(fā)生的情況。8.傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)______的監(jiān)測。9.機器學(xué)習(xí)模型中的“交叉驗證”是一種常用的______技術(shù)，用于評估模型的泛化能力。10.野外生態(tài)調(diào)查中獲取的物種個體數(shù)量數(shù)據(jù)，常用于構(gòu)建______模型來預(yù)測物種的總種群數(shù)量。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述使用地理信息系統(tǒng)（GIS）進行生態(tài)風(fēng)險區(qū)劃的一般步驟。2.解釋什么是大數(shù)據(jù)？請列舉環(huán)境領(lǐng)域至少三個產(chǎn)生大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景。3.簡述遙感影像解譯（判讀）的主要工作內(nèi)容和基本流程。4.為什么在利用數(shù)據(jù)計算技術(shù)分析環(huán)境問題時，需要考慮數(shù)據(jù)的隱私與安全？請至少提出兩點原因。四、論述題（每題10分，共30分）1.結(jié)合具體例子，論述機器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測或預(yù)測中的應(yīng)用前景與面臨的挑戰(zhàn)。2.試述數(shù)據(jù)計算技術(shù)在應(yīng)對氣候變化帶來的生態(tài)環(huán)境影響方面可以發(fā)揮哪些作用？3.假設(shè)你需要設(shè)計一個利用數(shù)據(jù)計算技術(shù)監(jiān)測城市綠地生物多樣性的方案，請闡述你的設(shè)計思路，包括需要哪些數(shù)據(jù)、可能采用哪些技術(shù)方法以及如何呈現(xiàn)結(jié)果。試卷答案一、選擇題1.A2.A3.D4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.A二、填空題1.數(shù)據(jù)采集、空間分析、地圖制作2.最大似然法、模糊分類3.環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)4.分離5.幾何校正6.圖形或圖像7.情景8.實時、動態(tài)9.評估模型泛化能力10.種群密度三、簡答題1.答：一般步驟包括：①收集與準(zhǔn)備基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)（如地形、土壤、氣候、水文、人類活動等）和生態(tài)敏感目標(biāo)數(shù)據(jù)；②對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理（如格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)清洗等）；③選擇合適的評價模型或指標(biāo)（如風(fēng)險因子疊加、生態(tài)適宜性評價模型等）；④利用GIS空間分析功能（如緩沖區(qū)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析等）計算各評價單元的風(fēng)險等級或適宜性指數(shù)；⑤對分析結(jié)果進行符號化顯示和標(biāo)注；⑥生成風(fēng)險區(qū)劃圖，并進行解譯和精度評價。2.答：大數(shù)據(jù)通常指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。環(huán)境領(lǐng)域產(chǎn)生大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景包括：①實時環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（如空氣質(zhì)量、水質(zhì)、噪聲、土壤溫濕度等傳感器網(wǎng)絡(luò)）產(chǎn)生海量連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)；②遙感衛(wèi)星/無人機長時間序列影像數(shù)據(jù)；③生態(tài)系統(tǒng)模擬模型長時間運行產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)；④氣象水文觀測站網(wǎng)數(shù)據(jù)。3.答：遙感影像解譯的主要工作內(nèi)容包括：①目標(biāo)識別（辨認(rèn)影像中的地物類型）；②特征提?。ㄌ崛〉匚锏男螤?、大小、紋理、顏色等空間特征）；③定量分析（測量地物參數(shù)，如面積、體積、光譜特征等）；④分類判讀（將像元或像元群歸類到預(yù)定義的地類類別中）；⑤繪制解譯結(jié)果圖件?；玖鞒掏ǔ椋韩@取遙感影像->影像預(yù)處理（輻射校正、幾何校正、大氣校正等）->圖像增強（提高圖像對比度、突出特定信息）->解譯準(zhǔn)備（收集解譯標(biāo)志、建立解譯樣本）->目標(biāo)解譯（目視解譯或計算機自動/半自動解譯）->解譯結(jié)果檢查與精度評價->繪制解譯圖件。4.答：原因包括：①環(huán)境數(shù)據(jù)（如污染源分布、生態(tài)敏感區(qū)、資源儲量等）的泄露可能引發(fā)社會矛盾、影響區(qū)域穩(wěn)定或造成經(jīng)濟損失；②某些環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)涉及個人隱私（如特定污染源的排放細(xì)節(jié)可能與企業(yè)商業(yè)秘密相關(guān)）；③數(shù)據(jù)計算過程和模型算法可能存在被惡意利用的風(fēng)險，例如用于不實宣傳或惡意攻擊。四、論述題1.答：應(yīng)用前景：機器學(xué)習(xí)/深度學(xué)習(xí)在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，如利用深度學(xué)習(xí)自動識別遙感影像中的農(nóng)作物類型、建筑物、水體等，提高分類精度和效率；使用時間序列預(yù)測模型（如LSTM）預(yù)測空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）、洪水水位、極端天氣事件發(fā)生概率；應(yīng)用隨機森林、梯度提升樹等模型進行土壤屬性預(yù)測、生態(tài)風(fēng)險評估、環(huán)境影響評價等。這些技術(shù)能從海量復(fù)雜數(shù)據(jù)中挖掘人眼難以發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，提高監(jiān)測預(yù)測的精度和效率。面臨的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)質(zhì)量與獲取難度，高質(zhì)量、大規(guī)模的環(huán)境數(shù)據(jù)往往難以獲取且成本高昂；模型可解釋性不足，許多復(fù)雜的機器學(xué)習(xí)模型如同“黑箱”，其決策過程難以解釋，難以讓非專業(yè)人士理解和接受；模型泛化能力，訓(xùn)練好的模型在新的、未見過的環(huán)境或條件下的表現(xiàn)可能下降；計算資源需求，訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型需要強大的計算能力；倫理與偏見，模型可能學(xué)習(xí)并放大訓(xùn)練數(shù)據(jù)中存在的偏見，導(dǎo)致不公平的環(huán)境決策；環(huán)境復(fù)雜性，環(huán)境系統(tǒng)本身具有高度的非線性、不確定性和動態(tài)性，給模型準(zhǔn)確預(yù)測帶來挑戰(zhàn)。2.答：數(shù)據(jù)計算技術(shù)在應(yīng)對氣候變化帶來的生態(tài)環(huán)境影響方面可以發(fā)揮重要作用。首先，通過整合分析來自衛(wèi)星遙感、地面觀測站網(wǎng)、氣象水文模型等的海量數(shù)據(jù)，可以更精確地監(jiān)測氣候變化（如全球變暖、海平面上升、極端天氣事件頻率增加）及其對生態(tài)系統(tǒng)（如冰川融化、森林退化、生物多樣性變化）和社會經(jīng)濟系統(tǒng)（如農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、水資源短缺）的影響。其次，可以利用大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)測氣候變化情景下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)和脆弱性，為制定適應(yīng)性管理策略提供科學(xué)依據(jù)。再次，數(shù)據(jù)計算技術(shù)支持構(gòu)建復(fù)雜的地球系統(tǒng)模型，用于模擬氣候變化趨勢、評估減排策略效果、預(yù)測未來環(huán)境風(fēng)險。此外，在減緩氣候變化方面，數(shù)據(jù)計算也支持優(yōu)化可再生能源（如風(fēng)能、太陽能）布局和智能電網(wǎng)管理。最后，通過數(shù)據(jù)共享平臺和可視化工具，可以提升公眾對氣候變化及其生態(tài)環(huán)境影響的認(rèn)識。3.答：設(shè)計思路：監(jiān)測城市綠地生物多樣性方案需結(jié)合數(shù)據(jù)計算技術(shù)。首先，確定監(jiān)測目標(biāo)和區(qū)域，明確要監(jiān)測的物種類型（如喬木、灌木、草本、鳥類、昆蟲等）和關(guān)鍵綠地類型（公園、綠道、行道樹等）。數(shù)據(jù)需求包括：①遙感影像數(shù)據(jù)（如高分辨率衛(wèi)星或無人機影像），用于獲取綠地的空間分布、面積、結(jié)構(gòu)等信息；②地面調(diào)查數(shù)據(jù)（如物種名錄、個體計數(shù)、多度記錄、生境因子測量），用于建立物種分布與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)；③傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（如溫濕度、光照、土壤水分等環(huán)境因子），用于監(jiān)測影響生物多樣性的環(huán)境條件；④社交媒體或公民科學(xué)數(shù)據(jù)（如市民上傳的物種照片和位置信息），作為補充數(shù)據(jù)源。技術(shù)方法可能包括：①利用遙感影像進行綠地類型識別和面積變化監(jiān)測；②通過地面調(diào)查建立物種分布數(shù)據(jù)庫，結(jié)合地理信息系統(tǒng)進行空間統(tǒng)計分析，探究物種與環(huán)境因子（如光照、距離建成區(qū)距離、綠地面積）的關(guān)系；③應(yīng)用物種分布模型（如MaxEnt、廣義線性模型GLM）預(yù)測物種潛在適生區(qū)或評估物種瀕危風(fēng)險；④利用時間序列分析或機器學(xué)