2025年大學《地球物理學》專業(yè)題庫——番禺圖書館的自動化建設(shè)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、請闡述系統(tǒng)論在分析番禺圖書館自動化建設(shè)中的適用性。說明地球物理學中的哪些核心概念或方法可以借鑒用于理解圖書館作為一個復雜信息系統(tǒng)的運作機制及其各組成部分的相互關(guān)系。二、假設(shè)番禺圖書館引入了基于RFID技術(shù)的智能書架和讀者行為分析系統(tǒng)。請分析這些技術(shù)可能對圖書館的館藏管理、讀者服務(wù)以及空間利用產(chǎn)生哪些具體影響。同時，討論在部署這些技術(shù)時可能需要考慮的地球物理信息（如空間布局、電磁環(huán)境）或地球物理相關(guān)原理（如信號衰減、數(shù)據(jù)采集精度）。三、番禺圖書館在自動化建設(shè)中面臨用戶數(shù)字化素養(yǎng)參差不齊和部分老年人使用不便的問題。請結(jié)合地球物理學中“觀測”、“數(shù)據(jù)處理”與“信息呈現(xiàn)”的環(huán)節(jié)，分析該問題產(chǎn)生的根源，并提出至少三種能夠提升自動化系統(tǒng)包容性和用戶體驗的具體解決方案或改進措施。四、請描述一個運用數(shù)據(jù)分析方法優(yōu)化番禺圖書館自動化借還書流程的完整思路。該思路應至少包含數(shù)據(jù)來源確定、關(guān)鍵績效指標（KPI）選擇、數(shù)據(jù)分析方法應用以及基于分析結(jié)果的流程優(yōu)化建議四個部分。在闡述中，可以適當引入地球物理學中處理復雜信號或噪聲干擾的經(jīng)驗或技術(shù)思想。五、設(shè)想番禺圖書館計劃進一步集成無人機配送系統(tǒng)，用于館際互借或緊急文獻傳遞。請從系統(tǒng)安全、電磁兼容性、空域管理以及與現(xiàn)有自動化系統(tǒng)的集成等角度，分析該設(shè)想可能面臨的挑戰(zhàn)，并闡述如何運用地球物理學相關(guān)的知識或思維方式來評估和應對這些挑戰(zhàn)。試卷答案一、系統(tǒng)論強調(diào)整體性、關(guān)聯(lián)性、動態(tài)性和層次性。番禺圖書館自動化系統(tǒng)包含硬件（設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)）、軟件（管理系統(tǒng)、應用）、數(shù)據(jù)和用戶等多個子系統(tǒng)，它們相互依存、相互作用，共同構(gòu)成一個動態(tài)變化的整體。地球物理學研究的地球系統(tǒng)也是一個復雜巨系統(tǒng)，同樣具有各圈層、各要素相互作用的整體性和關(guān)聯(lián)性。借鑒地球物理學的系統(tǒng)建模思想，可以將圖書館自動化系統(tǒng)視為一個輸入（用戶需求、圖書資源）、處理（信息采集、存儲、檢索、傳輸、服務(wù)）、輸出（用戶獲取信息、服務(wù)效果）的閉環(huán)系統(tǒng)，分析各環(huán)節(jié)的效率、瓶頸和反饋機制。運用地球物理學的場論、波傳播理論等可以模擬信息在系統(tǒng)中的流動和相互作用，如同分析地震波在地球介質(zhì)中的傳播一樣，理解信號（信息）在系統(tǒng)中的衰減、失真和干擾，為優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。二、智能書架利用RFID技術(shù)實時監(jiān)測圖書位置，提高了館藏管理的準確性和效率，便于實現(xiàn)動態(tài)盤點和智能推薦。讀者行為分析系統(tǒng)通過追蹤讀者活動軌跡和借閱習慣，可以優(yōu)化圖書排架、預測讀者需求、提供個性化服務(wù)。這些技術(shù)可能改變傳統(tǒng)圖書館服務(wù)模式，促進從“以書為本”到“以人為本”的轉(zhuǎn)變。具體影響包括：提升館藏利用率、優(yōu)化空間資源配置、增強讀者粘性、創(chuàng)新服務(wù)方式（如基于位置的推送服務(wù)）。需要考慮的地球物理信息：圖書館的空間布局（影響信號覆蓋和用戶流動）、電磁環(huán)境（RFID信號可能受金屬、液體、其他電子設(shè)備干擾）。地球物理相關(guān)原理：信號衰減（RFID讀取距離受距離、障礙物影響）、多徑效應（信號在復雜空間中傳播的反射和干擾）、數(shù)據(jù)采集與處理的噪聲過濾（需要處理讀者行為數(shù)據(jù)中的異常值和冗余信息），類似地震數(shù)據(jù)處理中的信號增強和噪聲抑制。三、問題根源在于自動化系統(tǒng)設(shè)計未能充分考慮用戶群體的異質(zhì)性，缺乏對特殊用戶群體（如老年人）需求的包容性設(shè)計，以及用戶界面（UI）和用戶體驗（UX）設(shè)計不佳。解決方案或改進措施：1.多模態(tài)交互設(shè)計：增加語音指令、大字體顯示、簡化操作流程等非接觸式、低技術(shù)門檻的交互方式，借鑒地球物理學中多傳感器融合獲取信息的思路，提供多樣化的信息輸入和輸出渠道。2.漸進式技術(shù)引導：設(shè)計引導式教程或求助機制，幫助老年用戶逐步熟悉自動化設(shè)備，類似于地球物理勘探中逐步獲取更精細信息的策略。3.物理輔助設(shè)施配套：在自助服務(wù)區(qū)增設(shè)物理操作臺、工作人員協(xié)助點，或引入基于視覺識別的引導機器人，彌補自動化系統(tǒng)在直接物理交互上的不足，類似于為特殊觀測場景配備專用設(shè)備。四、優(yōu)化思路：1.數(shù)據(jù)來源確定：收集自動化系統(tǒng)日志（借還書時間、成功率、設(shè)備狀態(tài)）、讀者行為數(shù)據(jù)（App使用記錄、座位占用情況）、設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)（掃描次數(shù)、錯誤率）等。2.關(guān)鍵績效指標（KPI）選擇：平均借還書時間、高峰期排隊長度、自助設(shè)備使用率及故障率、資源定位成功率、用戶滿意度等。3.數(shù)據(jù)分析方法應用：運用統(tǒng)計分析（描述性統(tǒng)計、相關(guān)性分析）識別效率瓶頸；時間序列分析預測客流；聚類分析發(fā)現(xiàn)用戶行為模式；機器學習算法預測設(shè)備故障或優(yōu)化圖書排架。借鑒地球物理學處理海量觀測數(shù)據(jù)的方法，如數(shù)據(jù)降維、特征提取、噪聲識別等，從復雜數(shù)據(jù)中挖掘有效信息。4.基于分析結(jié)果的流程優(yōu)化建議：根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整排班、優(yōu)化設(shè)備布局、改進系統(tǒng)算法（如加快識別速度）、開發(fā)新功能（如預約提醒）、加強設(shè)備維護等，形成閉環(huán)優(yōu)化。五、面臨的挑戰(zhàn)：1.系統(tǒng)安全：無人機飛行安全（避障、防碰撞）、信息安全（數(shù)據(jù)傳輸加密、防止黑客入侵控制系統(tǒng)）、設(shè)備物理安全（防破壞、防盜竊）。借鑒地球物理勘探中的數(shù)據(jù)安全、站點安全防護經(jīng)驗。2.電磁兼容性：無人機導航系統(tǒng)（如GPS）與圖書館內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)、自動化設(shè)備產(chǎn)生的電磁場可能發(fā)生干擾。需要評估現(xiàn)有電磁環(huán)境，進行電磁兼容性測試，確保無人機系統(tǒng)穩(wěn)定運行，如同評估地球物理場對儀器的影響。3.空域管理：圖書館內(nèi)部及周邊有限空間對無人機飛行路徑、高度、速度的限制，需要建立有效的空域管理規(guī)則和調(diào)度系統(tǒng)。借鑒地球物理調(diào)查中的區(qū)域劃分和作業(yè)規(guī)范管理思路。4.系統(tǒng)集成：無人機