2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——地球信息技術(shù)在全球定位系統(tǒng)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.全球定位系統(tǒng)（GPS）利用衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，通過(guò)測(cè)量信號(hào)傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算用戶接收機(jī)與衛(wèi)星之間的距離，這種測(cè)距方法主要依賴于（）。A.衛(wèi)星的精確位置B.信號(hào)的頻率穩(wěn)定性C.接收機(jī)時(shí)鐘的精確度D.衛(wèi)星和接收機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)2.在GPS定位中，影響單點(diǎn)定位（SPS）精度的主要誤差來(lái)源之一是（）。A.衛(wèi)星軌道誤差B.大氣折射誤差C.接收機(jī)天線相位中心偏差D.以上所有3.以下哪一項(xiàng)不是GPS系統(tǒng)的主要組成部分？（）A.空間段衛(wèi)星星座B.地面監(jiān)控站網(wǎng)絡(luò)C.用戶接收機(jī)D.地面通信網(wǎng)絡(luò)4.差分GPS（DGPS）技術(shù)的主要目的是為了（）。A.提高衛(wèi)星的發(fā)射功率B.增加可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量C.減小定位誤差D.增加系統(tǒng)的可靠性5.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)相比靜態(tài)差分GPS，其主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.初始定位時(shí)間更短B.定位精度更高C.對(duì)基站要求更低D.數(shù)據(jù)處理更簡(jiǎn)單6.GPS信號(hào)中包含的兩種主要的測(cè)距碼是（）。A.P碼和C/A碼B.L1碼和L2碼C.G碼和L碼D.C碼和K碼7.能夠同時(shí)接收并處理多顆GPS衛(wèi)星信號(hào)，并進(jìn)行多路徑效應(yīng)抑制的接收機(jī)是（）。A.一次性定位接收機(jī)B.靜態(tài)差分接收機(jī)C.動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分接收機(jī)D.多頻多模接收機(jī)8.GPS系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）的主要特點(diǎn)是（）。A.精度非常高，但需要授權(quán)B.精度一般，免費(fèi)開(kāi)放使用C.精度較低，但保密性高D.僅限于軍事用途9.在GPS定位中，載波相位測(cè)量相比碼相位測(cè)量的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.更容易實(shí)現(xiàn)B.測(cè)量精度更高C.抗干擾能力更強(qiáng)D.更適合動(dòng)態(tài)測(cè)量10.除了美國(guó)的GPS系統(tǒng)外，全球范圍內(nèi)另一個(gè)主要的GNSS系統(tǒng)是（）。A.GLONASSB.GalileoC.BeiDouD.以上都是二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題干后的橫線上）1.GPS系統(tǒng)主要由______、______和______三部分組成。2.GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)包含______碼和______碼。3.GPS定位中，由于信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層傳播而引起的延遲誤差被稱為_(kāi)_____誤差。4.單點(diǎn)定位（SPS）的精度通常在______米量級(jí)。5.差分GPS技術(shù)通過(guò)在已知精確坐標(biāo)的基準(zhǔn)站進(jìn)行觀測(cè)，計(jì)算差分改正數(shù)，并將其發(fā)送給用戶，以消除或減弱______誤差。6.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)定位，其核心在于實(shí)時(shí)解算并播發(fā)______改正數(shù)。7.GPS接收機(jī)在進(jìn)行載波相位測(cè)量時(shí)，常會(huì)遇到整周模糊度問(wèn)題，記為_(kāi)_____。8.衛(wèi)星的______和______是影響GPS定位精度的重要因素。9.GPS系統(tǒng)可以為用戶提供兩種服務(wù)，即標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）和______。10.在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，GPS通常作為_(kāi)_____導(dǎo)航系統(tǒng)使用。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.坐標(biāo)系統(tǒng)2.偽距測(cè)量3.差分定位4.靜態(tài)定位5.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述GPS測(cè)距的基本原理。2.簡(jiǎn)述GPS信號(hào)的主要組成部分及其作用。3.簡(jiǎn)述單點(diǎn)定位（SPS）的主要誤差來(lái)源及其影響。4.簡(jiǎn)述實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)的基本工作流程。五、論述題（10分）結(jié)合地球信息技術(shù)的基本概念，論述GPS技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)繪和導(dǎo)航領(lǐng)域的重要應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.D4.C5.A6.A7.D8.B9.B10.D二、填空題1.空間段，控制段，用戶段2.碳碼，測(cè)距碼3.電離層，對(duì)流層4.105.衛(wèi)星鐘，接收機(jī)鐘6.相位7.測(cè)量模糊度8.軌道，鐘差9.擴(kuò)展定位服務(wù)（EPGS）10.主三、名詞解釋1.坐標(biāo)系統(tǒng)：為確定地球表面（或空間）上一點(diǎn)的位置而建立的數(shù)學(xué)參考框架，通常由一個(gè)原點(diǎn)、坐標(biāo)軸和度量單位組成。2.偽距測(cè)量：利用GPS接收機(jī)測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間，并乘以光速得到的衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于存在接收機(jī)鐘差等誤差，測(cè)得的距離并非真實(shí)距離，故稱為偽距。3.差分定位：通過(guò)在已知精確坐標(biāo)的基準(zhǔn)站進(jìn)行GPS觀測(cè)，計(jì)算測(cè)站到衛(wèi)星的精確偽距與廣播偽距之間的差值（改正數(shù)），并將改正數(shù)發(fā)送給用戶，用戶利用改正數(shù)修正自身偽距，從而提高定位精度的一種技術(shù)。4.靜態(tài)定位：指GPS接收機(jī)在相對(duì)地面靜止或運(yùn)動(dòng)緩慢（速度甚低）的狀態(tài)下進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)積分載波相位觀測(cè)值或其他方法解算位置的過(guò)程。5.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）：指提供全球范圍內(nèi)、全天候、連續(xù)、高精度的導(dǎo)航、定位、授時(shí)和短報(bào)文通信等服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo和中國(guó)的BeiDou等。四、簡(jiǎn)答題1.GPS測(cè)距的基本原理：GPS測(cè)距利用衛(wèi)星導(dǎo)航電文播發(fā)的精確時(shí)間信息。假設(shè)接收機(jī)知道衛(wèi)星的精確位置和發(fā)射信號(hào)的時(shí)刻，接收機(jī)測(cè)量信號(hào)到達(dá)的時(shí)刻，通過(guò)計(jì)算接收機(jī)接收到信號(hào)的時(shí)刻與衛(wèi)星實(shí)際發(fā)射信號(hào)的時(shí)刻之差（即傳播時(shí)間），再乘以光速，即可得到接收機(jī)與該衛(wèi)星之間的距離（偽距）。通過(guò)同時(shí)接收多顆衛(wèi)星的信號(hào)，并測(cè)量它們到接收機(jī)的偽距，利用三維坐標(biāo)解算方法（如三維坐標(biāo)平差），即可確定接收機(jī)在三維空間中的位置。2.GPS信號(hào)的主要組成部分及其作用：*導(dǎo)航電文：包含衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差參數(shù)、大氣模型參數(shù)、歷書(shū)數(shù)據(jù)等，用戶通過(guò)解碼導(dǎo)航電文獲取衛(wèi)星位置、時(shí)間等信息，用于定位計(jì)算和誤差修正。*載波信號(hào)：作為信息傳輸?shù)妮d體，通常是兩個(gè)頻率的偽隨機(jī)碼（P碼和C/A碼）調(diào)制在L1或L2載波上，用于測(cè)距和信號(hào)捕獲。*測(cè)距碼（P碼、C/A碼）：偽隨機(jī)噪聲碼，具有特定的碼結(jié)構(gòu)和周期，用于偽距測(cè)量。P碼精度高但保密性好，C/A碼公開(kāi)可用但精度較低，主要用于標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)。*載波相位：載波的瞬時(shí)相位值，用于載波相位測(cè)量，精度遠(yuǎn)高于碼相位測(cè)量，是精密定位的基礎(chǔ)。3.單點(diǎn)定位（SPS）的主要誤差來(lái)源及其影響：*衛(wèi)星星歷誤差：衛(wèi)星實(shí)際運(yùn)行軌道與廣播星歷描述的軌道之間的偏差，導(dǎo)致計(jì)算出的衛(wèi)星位置不準(zhǔn)確，從而影響定位精度。*衛(wèi)星鐘差：GPS衛(wèi)星原子鐘的實(shí)際時(shí)間偏差，導(dǎo)致衛(wèi)星播發(fā)的時(shí)間信息不準(zhǔn)確，影響偽距計(jì)算的準(zhǔn)確性。*接收機(jī)鐘差：接收機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘的誤差，是單點(diǎn)定位中最大的誤差來(lái)源之一，它使得接收機(jī)無(wú)法精確測(cè)量信號(hào)傳播時(shí)間，嚴(yán)重影響定位精度。*電離層延遲：GPS信號(hào)在電離層傳播時(shí)受到折射，傳播路徑發(fā)生彎曲，導(dǎo)致時(shí)間延遲，影響測(cè)距精度。*對(duì)流層延遲：GPS信號(hào)在對(duì)流層傳播時(shí)受到折射，同樣導(dǎo)致時(shí)間延遲，影響測(cè)距精度，通常比電離層延遲更難以精確模型化。*信號(hào)傳播路徑延遲：信號(hào)經(jīng)過(guò)大氣層非均勻介質(zhì)傳播產(chǎn)生的延遲。*多路徑效應(yīng)：GPS信號(hào)在傳播過(guò)程中遇到地面、建筑物等反射面產(chǎn)生反射，形成多條路徑到達(dá)接收機(jī)，導(dǎo)致信號(hào)失真和測(cè)距誤差。*接收機(jī)硬件誤差：接收機(jī)天線相位中心偏差、通道延遲等。*這些誤差綜合起來(lái)，使得SPS的定位精度通常在幾米到十幾米量級(jí)，無(wú)法滿足高精度應(yīng)用需求。4.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)的基本工作流程：*基準(zhǔn)站設(shè)置：在已知精確坐標(biāo)的測(cè)站點(diǎn)上設(shè)置基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)，連續(xù)觀測(cè)所有可見(jiàn)衛(wèi)星。*偽距修正計(jì)算：基準(zhǔn)站接收機(jī)計(jì)算所有觀測(cè)衛(wèi)星的偽距，并利用已知坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷、鐘差等信息，精確解算出衛(wèi)星到基準(zhǔn)站的改正數(shù)（包括衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、大氣延遲等綜合改正數(shù)）。*改正數(shù)播發(fā)：基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈（如電臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)）實(shí)時(shí)將計(jì)算出的偽距改正數(shù)（通常還包括基準(zhǔn)站坐標(biāo)修正信息）廣播給流動(dòng)站。*流動(dòng)站觀測(cè)與解算：流動(dòng)站GPS接收機(jī)同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，獲取偽距和載波相位數(shù)據(jù)。接收機(jī)不僅應(yīng)用自身播發(fā)的改正數(shù)，還利用基準(zhǔn)站廣播的改正數(shù)來(lái)修正自身的偽距和載波相位觀測(cè)值。*實(shí)時(shí)定位：流動(dòng)站接收機(jī)利用修正后的觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算出自身在坐標(biāo)系中的精確位置。由于流動(dòng)站也測(cè)量載波相位，通過(guò)相位差分可以消除整周模糊度，實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)定位。五、論述題GPS技術(shù)作為地球信息科學(xué)的重要支柱之一，其核心是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，為現(xiàn)代測(cè)繪和導(dǎo)航領(lǐng)域提供了革命性的技術(shù)支撐。其重要應(yīng)用體現(xiàn)在：1.測(cè)繪領(lǐng)域：GPS實(shí)現(xiàn)了高精度、高效、全天候的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量。在控制測(cè)量中，通過(guò)靜態(tài)定位可建立高精度的平面和高程控制網(wǎng)；在工程測(cè)量中，用于施工放樣、變形監(jiān)測(cè)（如橋梁、大壩沉降）、地形測(cè)繪等，顯著提高了工作效率和精度。三維激光掃描等技術(shù)與GPS結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)快速、精確的實(shí)景三維建模。2.導(dǎo)航領(lǐng)域：GPS是交通運(yùn)輸（汽車、船舶、航空）、個(gè)人出行（手機(jī)導(dǎo)航）、漁業(yè)捕撈等的核心導(dǎo)航手段。車載導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)GPS定位信息提供路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)交通信息；航空和航海領(lǐng)域依賴GPS進(jìn)行精確導(dǎo)航和定位，保障飛行安全和提高效率；無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等也廣泛使用GPS進(jìn)行自主定位和導(dǎo)航。3.授時(shí)領(lǐng)域：GPS衛(wèi)星攜帶高精度原子鐘，為全球用戶提供精確的時(shí)間基準(zhǔn)服務(wù)，是金融交易、通信網(wǎng)絡(luò)同步、科學(xué)研究等領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)。4.資源勘探與環(huán)境監(jiān)測(cè)：GPS用于礦產(chǎn)資源勘查中的點(diǎn)位定位和管線測(cè)量；在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，用于森林資源調(diào)查、濕地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害（滑坡、沉降）預(yù)警等。5.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)：GPS與農(nóng)業(yè)機(jī)械（如拖拉機(jī)、收割機(jī)）配合，實(shí)現(xiàn)精確定位作業(yè)，如精準(zhǔn)播種、施肥、噴藥、收割，提高資源利用率，減少環(huán)境污染。發(fā)展趨勢(shì)方面，