2025年統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)期末考試題庫：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用試題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在括號內(nèi)。）1.在環(huán)境科學(xué)研究中，用于展示不同地區(qū)污染物濃度排名的圖表類型，最適宜選用：A.散點(diǎn)圖B.折線圖C.箱線圖D.柱狀圖2.當(dāng)需要同時(shí)展示多個(gè)變量與一個(gè)地理位置變量之間的關(guān)系時(shí)，常用的可視化方法不包括：A.地理信息系統(tǒng)（GIS）熱力圖B.堆積柱狀圖C.分層地圖D.協(xié)方差矩陣圖3.對于時(shí)間序列環(huán)境數(shù)據(jù)（如月均氣溫、年降雨量），分析其長期趨勢和季節(jié)性波動(dòng)，最適合采用的圖表類型是：A.箱線圖B.散點(diǎn)圖矩陣C.折線圖D.餅圖4.在可視化環(huán)境污染數(shù)據(jù)時(shí)，為了清晰展示不同污染物的濃度分布特征，并識別異常值，比較有效的方法是：A.使用雙軸折線圖B.使用并排的柱狀圖C.使用單個(gè)箱線圖D.使用面積圖5.下列哪一項(xiàng)不是數(shù)據(jù)可視化應(yīng)遵循的基本原則？A.準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)信息，避免誤導(dǎo)B.圖表設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能復(fù)雜，以顯示專業(yè)性C.保持圖表簡潔清晰，突出重點(diǎn)D.使用一致的色彩和圖例，便于理解6.在環(huán)境科學(xué)研究中，如果要探究兩個(gè)環(huán)境因子（如土壤pH值和植物生長高度）之間的相關(guān)關(guān)系，最適合的可視化工具是：A.熱力圖B.餅圖C.散點(diǎn)圖D.雷達(dá)圖7.對于包含大量類別（如不同污染源類型）的環(huán)境數(shù)據(jù)，在展示各類別數(shù)量或占比時(shí)，效率較高的圖表是：A.散點(diǎn)圖B.折線圖C.餅圖D.箱線圖8.在進(jìn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)可視化時(shí)，如果數(shù)據(jù)包含空間維度信息（如不同監(jiān)測站點(diǎn)的數(shù)據(jù)），以下哪種方法能夠有效地結(jié)合統(tǒng)計(jì)圖表與地理信息？A.聚類分析B.空間自相關(guān)分析C.地圖疊加統(tǒng)計(jì)圖表D.主成分分析9.對于包含缺失值的環(huán)境數(shù)據(jù)集，在進(jìn)行可視化之前通常需要進(jìn)行預(yù)處理。以下哪種處理方式可能會(huì)扭曲可視化結(jié)果的表達(dá)？A.刪除含有缺失值的觀測記錄B.使用均值、中位數(shù)或眾數(shù)填充缺失值C.對缺失值進(jìn)行可視化標(biāo)記（如用特殊符號表示）D.忽略缺失值直接進(jìn)行可視化10.在比較不同時(shí)間段內(nèi)多個(gè)環(huán)境指標(biāo)（如空氣質(zhì)量指數(shù)、水質(zhì)指數(shù)）的變化趨勢時(shí)，最適合采用的圖表類型是：A.餅圖B.散點(diǎn)圖C.分組柱狀圖D.多重折線圖二、簡答題（每小題5分，共20分。）1.簡述在環(huán)境科學(xué)研究中，選擇合適的統(tǒng)計(jì)圖表類型時(shí)需要考慮的主要因素。2.解釋什么是數(shù)據(jù)可視化的“誤導(dǎo)性”。請列舉至少兩種可能導(dǎo)致圖表產(chǎn)生誤導(dǎo)性的常見做法。3.描述如何利用可視化方法來分析一個(gè)包含空間和時(shí)間維度（如不同城市多年空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)）的環(huán)境數(shù)據(jù)集。4.簡述在進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)可視化報(bào)告撰寫時(shí)，需要注意的關(guān)鍵要素（至少三點(diǎn)）。三、操作題（每小題10分，共20分。請用文字描述完成指定可視化任務(wù)的步驟或代碼邏輯。）1.假設(shè)你獲得了一份包含“年份”、“月份”、“城市”、“PM2.5濃度”四列數(shù)據(jù)的CSV文件，記錄了多個(gè)城市多年的PM2.5監(jiān)測結(jié)果。請描述你會(huì)采取哪些步驟（包括數(shù)據(jù)處理和可視化方法選擇），以可視化展示“北京市2019年至2023年每月的平均PM2.5濃度”的變化趨勢。要求說明選擇該可視化方法的理由。2.假設(shè)你處理了一組關(guān)于“河流不同斷面”的監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包含“斷面編號”、“距離上游里程(km)”、“溶解氧(mg/L)”、“氨氮(mg/L)”四列。請描述你會(huì)如何使用可視化方法來初步探究“溶解氧”與“距離上游里程”之間是否存在關(guān)系，以及“溶解氧”與“氨氮”之間是否存在相關(guān)性。請分別說明針對這兩種關(guān)系的可視化方法選擇及其主要步驟或邏輯。四、綜合應(yīng)用題（共20分。）假設(shè)你正在研究某地區(qū)近十年來的氣候變化對湖泊水質(zhì)的影響，收集到的數(shù)據(jù)集包含以下變量：年份、月份、湖泊位置（經(jīng)緯度）、平均氣溫(°C)、降水量(mm)、總磷濃度(mg/L)、總氮濃度(mg/L)。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)包含至少三種不同類型圖表的可視化方案，以探索并展示這十年間該湖泊水質(zhì)（以總磷和總氮濃度衡量）的變化趨勢，并嘗試分析氣溫和降水量這兩個(gè)氣候因素可能與水質(zhì)變化存在怎樣的關(guān)聯(lián)性。請?jiān)敿?xì)說明每種圖表選擇的理由、要展示的具體信息以及它們?nèi)绾喂餐瑯?gòu)成一個(gè)有意義的分析故事。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.C4.C5.B6.C7.C8.C9.D10.D二、簡答題1.選擇合適的統(tǒng)計(jì)圖表類型時(shí)需要考慮的主要因素包括：數(shù)據(jù)的類型（分類、數(shù)值、時(shí)間序列、空間等）、變量的數(shù)量（一元、二元、多元）、分析目的（展示分布、比較、趨勢、關(guān)系等）、受眾背景以及圖表的易讀性和有效性。例如，比較類別數(shù)量用柱狀圖，展示時(shí)間趨勢用折線圖，揭示分布特征用箱線圖，探索變量關(guān)系用散點(diǎn)圖等。2.數(shù)據(jù)可視化的“誤導(dǎo)性”是指圖表設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致信息傳達(dá)失真或產(chǎn)生錯(cuò)誤印象。常見做法包括：使用不當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸范圍（如截?cái)郰軸）；使用不恰當(dāng)?shù)膱D表類型（如用三維圖、餅圖展示連續(xù)數(shù)據(jù)）；使用誤導(dǎo)性的色彩搭配或視覺強(qiáng)調(diào)；在圖表中包含無關(guān)信息干擾視線；數(shù)據(jù)來源不清晰或存在偏差但未說明；對統(tǒng)計(jì)度量（如平均值）進(jìn)行選擇性呈現(xiàn)等。3.分析包含空間和時(shí)間維度的環(huán)境數(shù)據(jù)集，可以采用以下可視化方法：首先，使用地理信息系統(tǒng)（GIS）基礎(chǔ)地圖作為底圖，在地圖上疊加展示隨時(shí)間變化的指標(biāo)（如使用時(shí)間滑塊查看不同年份的污染物濃度熱力圖、動(dòng)態(tài)線狀圖展示某條河流指標(biāo)隨時(shí)間變化等）。其次，結(jié)合時(shí)間序列圖展示每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)隨時(shí)間的變化趨勢。再次，使用地圖結(jié)合散點(diǎn)圖或柱狀圖展示特定時(shí)間點(diǎn)各空間位置的數(shù)據(jù)分布。最后，通過動(dòng)畫或交互式可視化展現(xiàn)時(shí)空演變過程。4.進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)可視化報(bào)告撰寫時(shí)，需要注意的關(guān)鍵要素包括：明確可視化目標(biāo)和受眾；標(biāo)題和圖例清晰準(zhǔn)確，能獨(dú)立理解圖表含義；數(shù)據(jù)來源和統(tǒng)計(jì)方法說明充分；圖表選擇恰當(dāng)，能有效傳達(dá)信息；色彩和樣式使用專業(yè)、協(xié)調(diào)、符合規(guī)范；保持整體布局整潔、美觀；在圖表旁添加必要的文字說明或注釋，引導(dǎo)讀者解讀，突出關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)；結(jié)論與圖表展示的信息一致且具有說服力。三、操作題1.步驟：a.數(shù)據(jù)讀取與篩選：讀取CSV文件，篩選出“城市”為“北京市”且“年份”在2019至2023年之間的記錄。b.數(shù)據(jù)分組與聚合：按“月份”和“年份”對篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，計(jì)算每個(gè)組的“PM2.5濃度”平均值。c.數(shù)據(jù)重塑：將聚合結(jié)果轉(zhuǎn)換為長格式，包含“年份”、“月份”、“平均PM2.5濃度”三列。d.可視化方法選擇：選擇折線圖。理由是折線圖能有效展示數(shù)據(jù)隨時(shí)間（月份）的連續(xù)變化趨勢。e.繪制圖表：使用統(tǒng)計(jì)軟件（如Rggplot2,PythonMatplotlib/Seaborn）繪制折線圖，X軸為月份（1-12），Y軸為平均PM2.5濃度，線條按年份區(qū)分（可使用不同顏色或線型），添加圖例、標(biāo)題和坐標(biāo)軸標(biāo)簽。2.步驟：a.探究“溶解氧”與“距離上游里程”關(guān)系：*可視化方法選擇：散點(diǎn)圖。*繪制圖表：以“距離上游里程”為X軸，以“溶解氧”為Y軸繪制散點(diǎn)圖。*步驟：檢查散點(diǎn)圖點(diǎn)的分布，觀察是否存在線性或非線性趨勢，是否存在離群點(diǎn)。初步判斷兩者關(guān)系的方向（正相關(guān)、負(fù)相關(guān)或無相關(guān)）和強(qiáng)度。b.探究“溶解氧”與“氨氮”相關(guān)性：*可視化方法選擇：散點(diǎn)圖矩陣或并排的散點(diǎn)圖。*繪制圖表：如果數(shù)據(jù)點(diǎn)較多，可繪制包含“溶解氧”與“氨氮”兩變量的散點(diǎn)圖。觀察散點(diǎn)的分布模式。*步驟：檢查散點(diǎn)圖點(diǎn)的分布，判斷兩者是否呈線性關(guān)系，是否存在聚集區(qū)域或明顯的異常值。結(jié)合計(jì)算的相關(guān)系數(shù)（如Pearson或Spearman）共同解讀相關(guān)性。四、綜合應(yīng)用題設(shè)計(jì)方案：1.圖表類型與信息：*折線圖：展示“總磷濃度”和“總氮濃度”隨“年份”的變化趨勢。X軸為年份，Y軸為濃度值。繪制兩條折線，分別代表總磷和總氮。添加圖例、標(biāo)題（如“近十年湖泊總磷與總氮濃度變化趨勢”）。此圖用于直觀展示水質(zhì)核心指標(biāo)隨時(shí)間的變化方向和幅度。*散點(diǎn)圖：展示“總磷濃度”與“平均氣溫”或“降水量”之間的相關(guān)性。X軸為氣溫/降水量，Y軸為總磷濃度。繪制散點(diǎn)圖并計(jì)算相關(guān)系數(shù)。至少繪制一個(gè)（如總磷vs氣溫）。添加標(biāo)題和坐標(biāo)軸標(biāo)簽。此圖用于探索氣候因素與總磷濃度的潛在關(guān)聯(lián)。*（可選）箱線圖/小提琴圖：可以用箱線圖比較不同“月份”或“年份”的總磷/總氮濃度分布差異，或用小提琴圖展示其分布形狀和密度。2.整合與分析故事：*組合：將上述圖表（如折線圖和散點(diǎn)圖）組合在同一個(gè)頁面或報(bào)告中，確保它們在視覺上協(xié)調(diào)且邏輯連貫。*分析：*通過折線圖，描述總磷和總氮濃度在過去十年的總體變化趨勢（如是上升、下降還是波動(dòng)？變化幅度如何？是否有特定年份出現(xiàn)突變？）。*通過散點(diǎn)圖，分析總磷濃度與氣溫/降水量之間的關(guān)系（如是否存在正相關(guān)/負(fù)相關(guān)？關(guān)系是