2025年大学《海洋技术》专业题库- 海洋观测数据分析与应用

2025年大学《海洋技术》专业题库——海洋观测数据分析与应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.在海洋观测数据中，表示水体温度和盐度的常用缩写是？A.CTDB.ADCPC.XBTD.SVP2.海洋数据预处理的首要步骤通常是什么？A.数据插补B.数据质量控制C.数据可视化D.时间序列分析3.对于存在明显错误或异常值的观测数据点，常用的处理方法之一是？A.线性回归拟合B.数据平滑C.异常值识别与剔除/修正D.数据归一化4.在海洋数据分析中，描述变量之间线性相关程度的统计量是？A.标准差B.协方差C.相关系数D.偏度5.利用温盐深（CTD）数据计算海水的密度，常用的方程是？A.布伦特方程B.开尔文方程C.理查森数公式D.玻尔兹曼方程6.海洋环境要素（如温度、盐度）在水平方向上的空间差异称为？A.温跃层B.水平梯度C.垂直混合D.洋流7.遥感卫星获取的海面温度数据，其主要限制因素之一是？A.时间分辨率B.空间分辨率C.地理覆盖范围D.以上都是8.海洋观测数据时间序列分析中，识别长期变化趋势常用的方法包括？A.移动平均法B.趋势外推法C.小波分析法D.以上都是9.将不同来源、不同时空分辨率的海洋数据融合成统一产品，其主要目的是？A.提高数据精度B.增大数据量C.扩大数据覆盖范围D.以上都是10.海洋观测数据分析结果应用于海洋环境预报或资源评估时，属于哪种应用范畴？A.科学研究B.工程应用C.管理决策支持D.教育培训二、填空题（每空1分，共15分）1.海洋观测数据的质量控制过程通常包括数据检验、______、数据修正等步骤。2.描述数据离散程度的统计量主要有______、方差和标准差。3.利用声学多普勒测流仪（ADCP）可以测量海水的______和______。4.海洋数据分析中常用的空间分析方法包括距离计算、最近邻分析、______等。5.温跃层是海洋中温度随______发生显著变化的层次。6.海洋数据插补的目的是估算未知数据点的值，常用方法有相邻点平均法、______和回归分析法等。7.理解海洋观测数据的时空分布特征是进行______和______的基础。8.海洋观测数据在应用前，通常需要进行坐标系统的转换，例如从地理坐标系（经纬度）转换到______坐标系。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述海洋观测数据预处理中“异常值”的定义及其可能产生的原因。2.简述海洋观测数据中常见的两种时间序列分析方法的原理及其主要应用。3.简述海流数据（例如由ADCP获取）进行时空插值分析的主要目的和方法类别。4.简述利用遥感数据进行海洋参数反演的基本原理及其面临的主要挑战。四、计算题（共25分）1.某海洋站获得某日连续4小时的海水温度（°C）数据分别为：15.2,15.5,15.8,16.1。试用简单移动平均法（采用3点滑动平均）计算该时段内每小时的温度代表值。（10分）2.假设你获得一份二维海面温度（SST,°C）数据，覆盖一个100kmx100km的区域，网格间距为1km。在某个网格点上，测得SST值为26.5°C，其北邻点SST为26.8°C，东邻点SST为26.3°C。估算该点的海面温度梯度（沿北向和东向的分量）。（15分）五、分析题（共20分）假设你获得了一段跨越夏季和冬季的海洋表面温度（SST）时间序列数据，以及同期测量的海面风速数据。请简要分析：1.描述你将如何利用该数据集分析SST的年度变化特征？（8分）2.探讨SST与海面风速之间可能存在的相关性，并说明你将采用何种方法进行分析？简述分析步骤。（12分）试卷答案一、选择题1.A2.B3.C4.C5.A6.B7.D8.D9.D10.C二、填空题1.识别2.平均差3.速度，方向4.距离制图5.深度（或垂直距离）6.线性插值7.描述，预测8.局部（或投影）三、简答题1.定义：异常值是指在一组观测数据中，数值明显偏离其他数据点的数据点。原因：可能产生的原因包括：测量仪器故障或误差、观测者操作失误、现场环境突变（如强风浪、海啸）、真实存在的极端事件（如水团边界、锋面）、数据传输错误等。2.方法一（例如：移动平均法）：原理是利用滑动窗口内的数据点的平均值来估计中心点的趋势。通过选择合适的窗口大小，可以平滑短期波动，凸显长期趋势。应用：主要用于去除数据中的随机噪声，识别和描绘时间序列的长期变化趋势。方法二（例如：回归分析）：原理是建立自变量（如时间）和因变量（如温度）之间的数学模型（如线性、非线性方程）。通过拟合模型，可以量化变量的关系，并进行趋势预测或外推。应用：用于分析变量间的因果关系或相关性，预测未来值，评估变化率。3.目的：主要目的是将离散的、点状的测站数据扩展到更大空间范围，以获得连续的场分布信息，用于绘制海流场图、分析海流结构、研究海流变异等。方法类别：主要包括插值法（如最近邻插值、双线性插值）和拟合法（如克里金插值、回归分析拟合）。4.原理：基本原理是利用遥感器探测到的海洋目标的电磁波特性（如辐射亮度、反射率），通过与已知的、具有特定参数的海洋水体或界面相互作用的物理模型或统计模型，反演出这些参数的值（如SST、叶绿素浓度、水色等）。挑战：主要挑战包括：大气干扰（如云、气溶胶、水汽）对信号的衰减和散射；传感器本身的光学特性和定标误差；海洋表面波动和海面温度的影响；复杂水色现象（如生物光学效应）；模型与真实海洋过程的符合度等。四、计算题1.计算：*第1小时代表值：(15.2+15.5+15.8)/3=15.5°C*第2小时代表值：(15.5+15.8+16.1)/3=15.7°C*第3小时代表值：(15.8+16.1+15.2)/3=15.7°C*第4小时代表值：(16.1+15.2+15.5)/3=15.7°C（注：题目只要求4小时，若为连续5小时则最后一步为(15.5+15.8+16.1)/3）结果：4小时内的温度代表值分别为15.5°C,15.7°C,15.7°C,15.7°C。2.计算：*北向梯度估算：ΔSST北=26.8-26.5=0.3°C/km*东向梯度估算：ΔSST东=26.3-26.5=-0.2°C/km结果：该点的海面温度北向梯度约为0.3°C/km，东向梯度约为-0.2°C/km。五、分析题1.分析步骤：*数据预处理：检查数据质量，处理缺失值或异常值。*基本描述：计算SST的季节性统计量，如月/季平均SST、月/季极值（最高、最低）、标准差等。*趋势分析：运用时间序列分析方法（如滑动平均、趋势外推法或更复杂的统计模型），识别夏季和冬季SST是否存在明显的长期上升或下降趋势。*周期性分析：分析SST的年周期变化，可绘制时间序列图，或使用傅里叶分析等方法确定主要周期。*对比分析：对比夏季和冬季SST的差异和特征。2.分析步骤：*数据准备：确保SST和风速数据在时间上匹配，空间上尽可能对应（例如，使用同一网格点或邻近点数据）。*可视化：绘制SST和风速随时间的变化图，直观观察两者是否存在同步变化或相反变化的趋势。*计算相关性：计算SST与风速（或其分量，如北向风速）之间的相关系数（如皮尔逊相关系数