《GPS測量原理及應用》題庫3

1、一、填空（每空1分，共20分）1. 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)采用 6顆衛(wèi)星，并都通過地球的運行。2. 按照規(guī)范規(guī)定，我國 GPS測量按其精度依次劃分為 AA、A、B、C、D、E六級，其中C級網(wǎng)的相鄰點之間 的平均距離為1510km，最大距離為km。3. 在GPS定位測量中，觀測值都是以接收機的相位中心位置為準的，所以天線的相位中心應該與其中心保持一致。4. 按照GPS系統(tǒng)的設計方案，GPS定位系統(tǒng)應包括部分、部分和部分。5. 在使用GPS軟件進行平差計算時，需要選擇投影方式6. 從誤差來源分析，GPS測量誤差大體上可分為以下三類： ,和。7. 根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設通常有 式、 式、網(wǎng)連式

2、及邊點混合連接四種基本方式。選擇什么方式組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機臺數(shù)等因素。8. 美國國防部制圖局（DMA ）于1984年發(fā)展了一種新的世界大地坐標系，稱之為美國國防部1984年世界大地坐標系，簡稱。9. 當使用兩臺或兩臺以上的接收機，同時對同一組衛(wèi)星所進行的觀測稱為10. 雙頻接收機可以同時接收L1和L2信號，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制，所以作業(yè)效率較高?；蚴艿酵饨绺蓴_影響， 引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法843.68 kg,它的設計壽命為年，事實上所有 GPS工作、偽距法、射電干涉測量法、。目前在測量工作中

3、應用11. 在定位工作中，可能由于衛(wèi)星信號被暫時阻擋，累積計數(shù)，這種現(xiàn)象叫 。12. PD0P 代表13. GPS工作衛(wèi)星的主體呈圓柱形，整體在軌重量為 衛(wèi)星均能超過該設計壽命而正常工作。14. 用GPS定位的方法大致有四類：多普勒法 的主要方法是靜態(tài)定位中的偽距法和載波相位測量法。15. 在接收機和衛(wèi)星間求二次差，可消去兩測站接收機的 改正。在實踐中應用甚廣。1）南北極 2）403）幾何4）空間衛(wèi)星地面監(jiān)控用戶接收5）橫軸墨卡托投影6）與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差與衛(wèi)星信號傳播有關(guān)的誤差與接收機有關(guān)的誤差7）點連邊連8） WGS 849）同步觀測10 ）電離層折射11 ）整周跳變12 ）空間位置圖

4、形強度因子13 ）7.5 14 ）載波相位測量法15 ）相對鐘差二、名詞解釋（每小題 4分，共20分）1. GPS衛(wèi)星的導航電文答：GPS衛(wèi)星的導航電文是用戶用來定位和導航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它主要包括：衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層時延改 正、工作狀態(tài)信息以及 C/A碼轉(zhuǎn)換到捕捉P碼的信息。2. 同步觀測環(huán)答：三臺或三臺以上接收機同步觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。3. 靜態(tài)定位答：如果在定位時，接收機的天線在跟蹤GPS衛(wèi)星過程中，位置處于固定不動的靜止狀態(tài)，這種定位方式稱為靜態(tài)定位。4. GPS全球定位系統(tǒng)答：GPS全球定位系統(tǒng)是一個空基全天候?qū)Ш较到y(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空

5、間獲取 一個通用參照系中的位置，速度和時間信息的要求。5. 歲差 答：在日月引力和其他天體引力對地球隆起部分的作用下，地球自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，這使春分點在黃道上產(chǎn) 生緩慢的西移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在天文學中稱為歲差。三、問答題（60分）1. 試述 WGS 84坐標系的幾何定義（8分）答：坐標系的原點是地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP ）方向，X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標系。2. 如何減弱多路徑誤差（8分）答：多路徑誤差不僅與反射系數(shù)有關(guān)，也和反射物離測站的距離及衛(wèi)星信號方向有關(guān)，無法建立準確的誤差改正模 型，只

6、能恰當?shù)剡x擇站址，避開信號反射物。例如：（1 ）選設點位時應遠離平靜的水面，地面有草叢、農(nóng)作物等植被時能較好吸收微波信號的能量，反射較弱，是較好的站址。（2）測站不宜選在山坡、山谷和盆地中。（3）測站附近不應有高層建筑物，觀測時也不要在測站附近停放汽車。3. 簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（9分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設計時應遵循以下原則：（1）GPS網(wǎng)的布設應視其目的，作業(yè)時衛(wèi)星狀況，預期達到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設計 原則進行。（2）GPS網(wǎng)一般應通過獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢 核條件，提高網(wǎng)的可靠性。（3）GPS網(wǎng)

7、內(nèi)點與點之間雖不要求通視，但應有利于按常規(guī)測量方法進行加密控制時應用。（4） 可能條件下，新布設的GPS網(wǎng)應與附近已有的 GPS點進行聯(lián)測；新布設的 GPS網(wǎng)點應盡量與地面原有控制網(wǎng)點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數(shù)不應少于三個，且分布均勻，以便可靠地確定GPS網(wǎng)與原有網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。（5）GPS網(wǎng)點，應利用已有水準點聯(lián)測高程。4. 試分別寫出測距碼偽距觀測方程和載波相位偽距觀測方程（標明各個符號的含義），并比較它們的異同。（10分）偽距觀測方程drion :電離層延遲改正；drtrop :對流層延遲改正。載波相位偽距觀測方程:載波相位觀測值（cycle ）；:載波波長（m ）:站星距（m ） ；

8、c ：真空中的光速（m/s）:接收機鐘差（s）；:衛(wèi)星鐘差（s）:對流層折射（m）;:電離層折射（m）:衛(wèi)星星歷誤差（m）；:整周模糊度（cycle ）； t :觀測歷元時刻。5. GPS技術(shù)設計中應考慮哪些因素？（10分）答：技術(shù)設計主要是根據(jù)上級主管部門下達的測量任務書和GPS測量規(guī)范來進行的。它的總的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能減少物資、人力和時間的消耗。 在工作過程中，要考慮下面一些因素：（1 ）測站因素；（2）衛(wèi)星因素；（3）儀器因素；（4）后勤因素。6. 結(jié)合專業(yè)知識，論述 GPS在GIS中的應用（15分）GPS原理及應用模擬試題（2）一、填空（每空1分，共20分）1 .

9、按照GPS系統(tǒng)的設計方案，GPS定位系統(tǒng)應包括 部分、 部分和 部分。2 在使用GPS軟件進行平差計算時，需要選擇投影方式3 從誤差來源分析，GPS測量誤差大體上可分為以下三類：，和。4 .根據(jù)不同的用途， GPS網(wǎng)的圖形布設通常有式、式、網(wǎng)連及邊點混合連接四種基本方式。選擇什么方式組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機臺數(shù)等因素。5. VDOP代表6. 當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)360。時，衛(wèi)星繞地球運行兩圈，環(huán)繞地球運行一圈的時間為小時58分。地面的觀測者每天可提前 4min見到同一顆衛(wèi)星，可見時間約為小時。這樣，觀測者至少能觀測到4顆衛(wèi)星，最多可觀測到11顆衛(wèi)星。7. 利用GPS進行定位有

10、多種方式， 如果就用戶接收機天線所處的狀態(tài)而言，定位方式分為 定位和定位；若按參考點的不同位置，又可分為定位和定位。8. GPS定位的實質(zhì)就是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采取的方法，確定待定點的空間位置。9. GPS信號接收機，按用途的不同，可分為型、和等三種。1 ）空間衛(wèi)星地面監(jiān)控用戶接收 2）橫軸墨卡托投影 3）與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差與衛(wèi)星信號傳播有關(guān)的誤差 與接收機有關(guān)的誤差 4）點連邊連 5）垂直分量精度因子6 ）115 7）靜態(tài)動態(tài)單點 相對 8） 空間距離后方交會9） 導航 測地型授時型二、名詞解釋（每小題 4分，共20分）1. GPS全球定位系統(tǒng)答：GPS全球定

11、位系統(tǒng)是一個空基全天候?qū)Ш较到y(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間獲取 一個通用參照系中的位置，速度和時間信息的要求。2 星歷誤差答：實際上就是衛(wèi)星位置的確定誤差。星歷誤差是一種起始數(shù)據(jù)誤差，其大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間 分布、觀測值的數(shù)量及精度、軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度等。3. SA技術(shù)答：其主要內(nèi)容是：（1 ）在廣播星歷中有意地加入誤差，使定位中的已知點（衛(wèi)星）的位置精度大為降低；（2）有意地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號中加入誤差，使鐘的頻率產(chǎn)生快慢變化，導致測距精度大為降低。4 .偽距答：GPS定位采用的是被動式單程測距。它的信號發(fā)射時刻是衛(wèi)星鐘確定的，

12、收到時刻則是由接收機鐘確定的， 這就在測定的衛(wèi)星至接收機的距離中，不可避免地包含著兩臺鐘不同步的誤差影響，所以稱其為偽距。三、問答題（60分）1. 簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（12分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設計時應遵循以下原則：（1）GPS網(wǎng)的布設應視其目的，作業(yè)時衛(wèi)星狀況，預期達到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設計 原則進行。（2）GPS網(wǎng)一般應通過獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢 核條件，提高網(wǎng)的可靠性。（3）GPS網(wǎng)內(nèi)點與點之間雖不要求通視，但應有利于按常規(guī)測量方法進行加密控制時應用。（4） 可能條件下，新布設的 GPS網(wǎng)應

13、與附近已有的 GPS點進行聯(lián)測；新布設的 GPS網(wǎng)點應盡量與地面原有控制網(wǎng)點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數(shù)不應少于三個，且分布均勻，以便可靠地確定GPS網(wǎng)與原有網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。（5）GPS網(wǎng)點，應利用已有水準點聯(lián)測高程。2 .什么是相對論效應？（8分）答：GPS衛(wèi)星在高20200km的軌道上運行，衛(wèi)星鐘受狹義相對論效應和廣義相對論效應的影響，其頻率與地面靜 止鐘相比，將發(fā)生頻率偏移，這是精密定位中必須顧及的一種誤差影響因素。模擬試題（5）一、判斷題（每小題2分，共20分）1.20世紀50年代末期，美國開始研制多普勒衛(wèi)星定位技術(shù)進行測速、定位的衛(wèi)星導航系統(tǒng)， 叫做子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)2. 當利用兩臺或多

14、臺接收機對同一組衛(wèi)星的同步觀測值求差時，可以有效的減弱電離層折射的影響，即使不對電離 層折射進行改正，對基線成果的影響一般也不會超過1ppm，所以在短基線上用單頻接收機也能獲得很好的定位結(jié)果。3 圖形強度因子是一個直接影響定位精度、但又獨立于觀測值和其它誤差之外的一個量。其值恒大于1，最大值可達100，其大小隨時間和測站位置而變化。在GPS測量中，希望 DOP越小越好。4. 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)采用12顆衛(wèi)星，并都通過地球的南北極運行。5. GPS定位精度同衛(wèi)星與測站構(gòu)成的圖形強度有關(guān)，與能同步跟蹤的衛(wèi)星數(shù)和接收機使用的通道數(shù)無關(guān)。6由于GPS網(wǎng)的平差及精度評定，主要是由不同時段觀測的基線組成異步

15、閉合環(huán)的多少及閉合差大小所決定的， 與基線邊長度和其間所夾角度有關(guān)，所以異步網(wǎng)的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)與多余觀測密切相關(guān)。7. 對于GPS網(wǎng)的精度要求，主要取決于網(wǎng)的用途和定位技術(shù)所能達到的精度。精度指標通常是以相臨點間弦長的 標準差來表示。8. C/A碼的碼長較短，易于捕獲，但碼元寬度較大，測距精度較低，所以C/A碼又稱為捕獲碼或粗碼。9 .開普勒第一定律告訴我們：衛(wèi)星的地心向徑，在相等的時間內(nèi)所掃過的面積相等。10 .在接收機和衛(wèi)星間求二次差，可消去兩測站接收機的相對鐘差改正。在實踐中應用甚廣。1 . V 2 V 3 X 4 X 5 X 6 X7 V 8 V 9 X 10 V二、名詞解釋（每小題 4分，

16、共20分）1. 差分GPS利用設置在坐標已知的點 （基準站）上測定GPS測量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機（流動站）測量定位精度的方法2. 相對定位答：確定進行同步觀測的接收機之間相對位置的定位方法，稱為相對定位。3 實測星歷答：它是根據(jù)實測資料進行擬合處理而直接得出的星歷。它需要在一些已知精確位置的點上跟蹤衛(wèi)星來計算觀測瞬 間的衛(wèi)星真實位置，從而獲得準確可靠的精密星歷。4. 同步觀測環(huán)答；三臺或三臺以上接收機同步觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。5. 導航電文答：主要包括衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層延時改正、工作狀態(tài)和C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。四、問答題（60分）1整周跳變

17、（周跳）定義，原因以及特點。（10分）1）整周跳變衛(wèi)星信號失鎖，使接收機的整周計數(shù)不正確，但不到一整周的相位觀測值仍是正確的。這種現(xiàn)象稱為周跳。2）周跳產(chǎn)生的原因a. 建筑物或樹木等障礙物的遮擋b. 電離層電子活動劇烈c. 多路徑效應的影響d. 衛(wèi)星信噪比（SNR）太低e. 接收機的高動態(tài)f. 接收機內(nèi)置軟件的設計不周全3）周跳的特點1 周跳只引起載波相位觀測量的整周數(shù)發(fā)生跳躍，小數(shù)部分則是正確的。2 周跳具有繼承性，即從發(fā)生周跳的歷元開始，以后所有歷元的相位觀測值都受到這個周跳的影響。3 周跳發(fā)生非常頻繁。2 載波相位測量方程以及個參數(shù)代表的意思（12分）:載波相位觀測值（cycle ）;:

18、載波波長（m ）:站星距（m ）; c :真空中的光速（m/s）:接收機鐘差（s）;:衛(wèi)星鐘差（s）:對流層折射（m）;:電離層折射（m）:衛(wèi)星星歷誤差（m）;:整周模糊度（cycle ）; t :觀測歷元時刻。3. 簡述確定整周未知數(shù) 的四種方法。（8分）答：確定整周未知數(shù)的方法很多，這里擇要介紹其中四種：（1）經(jīng)典靜態(tài)相對定位法；（2）動態(tài)”測量法；（3）交換天線法；（4）快速確定整周未知數(shù)法。4 .如何減弱GPS接收機鐘差。（10分）答：把每個觀測時刻的接收機鐘差當作一個獨立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測站的位置參數(shù)一并求解。認為 各觀測時刻的接收機鐘差間是相關(guān)的，像衛(wèi)星鐘那樣，將接收機鐘

19、差表示為時間多項式，并在觀測量的平差計算中 求解多項式的系數(shù)。此法可大大減少未知數(shù)，其成功與否關(guān)鍵在與鐘誤差模型的有效程度。通過在衛(wèi)星間求一次 差來消除接收機的鐘差。5. GPS基線向量網(wǎng)的設計原則（20分）答：1 ）選點原則a.為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)星信號的質(zhì)量，要求測站上空應盡可能的開闊，在10 °15 °高度角以上不能有成片的障礙物。b.為減少各種電磁波對 GPS衛(wèi)星信號的干擾，在測站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強電磁波干擾源， 如大功率無線 電發(fā)射設施、高壓輸電線等。 c.為避免或減少多路徑效應的發(fā)生，測站應遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，如高層建筑、

20、成片水域等。 d.為便于觀測作業(yè)和今后的應用，測站應選在交通便利，上點方便的地方。e.測站應選擇在易于保存的地方。2）提高可靠性的原則：增加觀測期數(shù)（增加獨立基線數(shù)）。保證一定的重復設站次數(shù)。保證每點與三條以上的獨立基線相連最小異步環(huán)邊數(shù)不大于6。3 ）提高精度的原則：網(wǎng)中距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線。建立框架網(wǎng)。最小異 步環(huán)邊數(shù)不大于6。適當引入高精度測距邊。若要進行高程擬合，水準點密度要高，分布要均勻，且要將擬合區(qū)域 包圍起來。適當延長觀測時間，增加觀測時段。選取適當數(shù)量的已知點，已知點分布均勻。GPS原理及應用模擬試題（3）一、填空（每空1分，共20分）1

21、.按照GPS系統(tǒng)的設計方案，GPS定位系統(tǒng)應包括部分、部分和部分。2. HDOP代表3. 利用GPS進行定位有多種方式， 如果就用戶接收機天線所處的狀態(tài)而言，定位方式分為定位和定位；若按參考點的不同位置，又可分為定位和定位。4. GPS信號接收機，按用途的不同，可分為型、和等三種。5用GPS定位的方法大致有四類：、偽距法、射電干涉測量法、。目前在測量工作中應用的主要方法是靜態(tài)定位中的偽距法和載波相位測量法。6 數(shù)據(jù)碼即導航電文，它包含著衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星、時間系統(tǒng)運行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正、由C/A碼捕獲P碼的信息等。7 .動態(tài)定位是用GPS信號地測得運動載體的位置。按照接收機載體的運

22、行速度，又將動態(tài)定位分成低動態(tài)、中等動態(tài)、高動態(tài)三種形式。8. GPS網(wǎng)一般是求得測站點的三維坐標，其中高程為 高，而實際應用的高程系統(tǒng)為 高系統(tǒng)。9 利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱折射對觀測量的影響，基線長度不受限制，所以定位精度和作業(yè)效率較高。10 . GPS定位的實質(zhì)就是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采取的方法，確定待定點的空間位置。1 ）空間衛(wèi)星地面監(jiān)控用戶接收2）水平分量精度因子3）靜態(tài)動態(tài)單點相對4）導航測地型授時型5）多普勒法載波相位測量法6）工作狀態(tài)衛(wèi)星鐘7）實時8）大地正常9）電離層10） 空間距離后方交會二、名詞解釋（每小題 4分，共20分）1偽距答：GPS定位

23、采用的是被動式單程測距。它的信號發(fā)射時刻是衛(wèi)星鐘確定的，收到時刻則是由接收機鐘確定的， 這就在測定的衛(wèi)星至接收機的距離中，不可避免地包含著兩臺鐘不同步的誤差影響，所以稱其為偽距。2 .相對論效應答：GPS衛(wèi)星在高20200km的軌道上運行，衛(wèi)星鐘受狹義相對論效應和廣義相對論效應的影響，其頻率與地面靜 止鐘相比，將發(fā)生頻率偏移，這是精密定位中必須顧及的一種誤差影響因素。3 軌道攝動答：衛(wèi)星的真實軌道與正常軌道之間的差異，稱為軌道攝動。4 .極移答：地球瞬時自轉(zhuǎn)軸在地球上隨時間而變，稱為地極移動，簡稱極移5. 單點定位答：僅單獨利用一臺接收機確定待定點在地固坐標系中的絕對位置的方法三、問答題（60分）1 簡述衛(wèi)星大地測量的作用。（10分）答：衛(wèi)星大地測量的作用分為如下幾方面：（1）