GPS复习题

1、美国GPS卫星星座有6个轨道面

2、美国GPS设计星座：21+3

3、保证在每天24小时的任何时刻，在高度角154颗以上卫星

4、对于GPS卫星来说，仅地球的非球性影响，在3小时的弧段上就可能使卫星的位置偏差达2km，而在两日弧段上达14km。

5、同步环闭合差很小，还不能说明基线解算结果一定能够满足精度要求

6、独立观测环闭合差的大小，可作为评定基线解算结果质量的有力指标

7、独立观测环（异步环）：由相互函数独立（线性无关）的基线向量所构成的闭合环。

8、直接栅格编码：简单直观，是压缩编码方法的逻辑原型（栅格文件）；

9、链码：压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难；

10、游程长度编码：在很大程度上压缩数据，又最大限度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十分适合于微机地理信息系统采用；

11、块码和四叉树编码：具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，四叉树编码可以直接进行大量图形图象运算，效率较高，是很有前途的编码方法。

12、根据测距的原理与方法的不同：

伪距法定位：速度最快，但精度低。

载波相位测量定位：精度最高。

13、根据接收机运动状态的不同：

14、静态定位：接收机的天线位置处于静止状态定位精度高。

用以确定一个点在WGS-84坐标系中的三维坐标或两个点之间的基线参数。

单点定位：定位精度低，用于导航，精度约10-30m。

16、同步观测：两台或两台以上的GPS接收机对同一组卫星信号进行的观测

17、基线向量：利用进行同步观测的接收机所采集的观测数据计算出的接收机间的三维坐标差与计算时所采用的卫星轨道数据同属一个系统

18、GPS系统构成：空间部分、地面控制部分、用户部分

19、GPS系统服务方式:通过由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务

20、GPS系统定位原理:距离交会

21、GPS系统测距原理:被动式电磁波测距

22、我国自行研制的两颗北斗导航试验卫星是BD–1。

23、开普勒第一定律：卫星运行的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的质心相重合。

24、开普勒第二定律：卫星的地心向径，即地球质心与卫星质心间的距离向量，在相同的时间内所扫过的面积相等。

25、卫星载波信号使用两个频率的目的：使用两个载波频率发射是为了对电离层延迟进行双频改正

栅格数据结构

栅格数据结构实际就是像元阵列，每个像元由行列确定它的位置。由于栅格结构是按一定的规则排列的，所表示的实体位置很容易隐含在网络文件的存储结构中，且行列坐标可以很容易地转为其它坐标系下的坐标。在网络文件中每个代码本身明确地代表了实体的属性或属性的编码。

卫星的星历

是描述有关卫星运行轨道的信息。利用GPS进行导航和定位，就是根据已知的卫星轨道信息和用户观测资料，通过数据处理来确定接收机的位置及其载体的航行速度。所以，精确的轨道信息是精密导航定位的基础。

预报星历

是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户的，用户接收机接收到这些信号，经过解码便可获得所需要的卫星星历，所以这种星历也叫作广播星历。

精密星历

后处理星历，是一些国家的某些部门，根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，而计算的卫星星历。它可以向用户提供在用户观测时间的卫星星历，避免了预报星历外推的误差。

导航电文

数据码中包含有多种与导航有关的信息。这些信息是卫星的星历、卫星钟钟差改正参数、测距时间标志及大气折射改正参数，以及由C/A码捕获P码等其他导航信息。这些信息为GPS 导航定位提供数据基础，故又称为导航电文。

伪码扩频

将原拟发送几十比特速率的导航电文变换成发送几兆甚至更高比特率的由导航电文和伪噪

声码组成的组合码，称之为伪随机码扩频，简称伪码扩频

伪码测距

在计算卫星发射信号由卫星到用户的传播延时时，主要利用了卫星发射信号中的伪随机码和地面GPS接收机中复制的跟踪伪码的相关接收技术，故称为伪码测距

周跳

如果在跟踪卫星过程中，由于某种原因，如卫星信号被障碍物挡住而暂时中断，受无线电信号干扰造成失锁，这样计数器无法连续计数，因此，当信号重新被跟踪后，整周计数就不正确，但是不到一个整周的相位观测值仍是正确的，这种现象称为周跳。

1、GPS主控站作用（1个）作用：管理、协调地面监控系统各部分的工作，收集各监测站的数据，编制导航电文，送往注入站将卫星星历注入卫星，监控卫星状态，向卫星发送控制指令；卫星维护与异常情况的处理。

2、gis基本功能：数据采集与编辑；数据存储与管理;数据处理和变换；空间分析和统计；产品制作与显示；二次开发和编程。

3、GIS应用功能:资源管理；区域规划；灾害监测；环境保护；道路交通管理；国防；辅助决策。

4、俄罗斯全球导航卫星系统的简称GLONASS，欧盟的卫星导航定位系统的简称Galileo

5、北斗导航卫星与GPS、GLONASS、Galileo等国外的卫星导航系统相比优点：投资少，组建快；具有通信功能；捕获信号快等。缺点：用户隐蔽性差；无测高和测速功能；用户数量受限制；用户的设备体积大、重量重、能耗大等。

6、卫星星历的提供方式，一般有两种：预报星历(广播星历)和后处理星历（精密星历)。

7、GPS用户通过卫星广播星历，可以获得的有关卫星星历参数共有16个，其中包括1个参考时刻、6个相应参考时刻的开普勒轨道参数和9个反映摄动力影响的参数。

8、GPS信号中的关键技术：采用了伪随机码扩频技术。随机码扩频的优点：不仅能提高系统的导航定位精度，而且可以使系统具有极高的抗电子干扰能力和极强的保密性

9、测距码是用于测定卫星至接收机间的距离的二进制码。

GPS卫星采用两种测距码，即C/A码和P码，它们均属于伪随机码。

C/A码也称粗码，P码也称精码。各卫星所采用的测距码互不相同且互相正交

10、C/A码用于分址、搜捕卫星信号和粗测距，是具有一定抗干扰能力的明码，提供给民用C/A码测距误差2.93~29.3m，精度较低（粗码）

P码是GPS卫星的军用码，测距误差0.29~2.93m，精度较高（精码）

11、GPS信号的组成：数据码，测距码，载波。

12、GPS卫星天线发射的信号，是将导航电文经过两级调制后的信号。一级调制是将低频D 码分别调制高频C/A码和P码，实现导航电文的伪随机码扩频；二级调制是将一级调制的组合码再分别调制在两个载波频率上。

13、伪距定位法：根据GPS接收机在某一时刻同时量测的至少4颗卫星的伪距以及卫星的位置，采用距离交会的方法求定接收机位置的方法。

14、载波相位测量的原理：测量GPS载波信号从GPS卫星发射天线到GPS接收机接收天线的传播路程上的相位变化，从而确定传播距离。

15、同步图形的连接方式：点连式、边连式、网连式、混连式

16、影响GPS测量的因素:与卫星有关的因素,卫星轨道误差，卫星钟差，相对论效应

与传播途径有关的因素,电离层（折射）延迟，对流层（折射）延迟，多路径效应

与接收设备有关的因素,接收机天线相位中心的偏移和变化，接收机钟差，接收机内部噪声

17、属性数据的编码规则:系统性和科学性、一致性、标准化和通用性、简捷性、可扩展性。

18、多路径（Multipath）误差：在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”

空间对象的三大基本特征：

空间特征：描述空间对象的地理位置以及相互关系，又称几何特征和拓扑特征。

属性特征：描述空间对象的特性，即是什么，如对象的类别、等级、名称、数量等。

时间特征：描述空间对象随时间的变化。

为什么要进行投影

将地球椭球面上的点映射到平面上的方法，称为地图投影

地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算

地球椭球体为不可展曲面

地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析

矢量数据结构的优缺点

优点

1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；

2.数据结构紧凑、冗余度低；

3.有利于网络分析；

4.图形显示质量好、精度高。

缺点

1、数据结构复杂；2.软件与硬件的技术要求比较高；3.多边形叠合等分析比较困难；4.显示与绘图成本比较高。

栅格数据结构的优缺点

优点

1、数据结构简单；2.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析；4.输出方法快速，成本比较低廉。

缺点

1.图形数据量大；

2.投影转换比较困难；

3.栅格地图的图形质量相对较低；

4.现象识别的效果不如矢量方法。

数据采集任务

将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式。

不同的数据来源要用到不同的设备和方法

数据入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性

数据的转换装载

数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等

空间分析的主要内容

空间位置：借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础。

空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。

空间形态：空间对象的几何形态

空间距离：空间物体的接近程度

空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。

空间分析模型的分类：概念模型，数学模型，统计模型

矢量数据网络中的基本组成部分和属性：

链(Link)：网络中流动的管线，如街道，河流，水管等，其状态属性包括阻力和需求。

障碍：禁止网络中链上流动的点。

拐角点：出现在网络链中所有的分割结点上状态属性的阻力，如拐弯的时间和限制(如不允许左拐)。

中心：是接受或分配资源的位置，如水库、商业中心、电站等。其状态属性包括资源容量，如总的资源量；阻力限额，如中心与链之间的最大距离或时间限制。

站点：在路径选择中资源增减的站点，如库房、汽车站等，其状态属性有要被运输的资源需求，如产品数。

卫星轨道在GPS定位中的意义

卫星在空间运行的轨迹称为轨道，而描述卫星轨道位置和状态的参数，称为轨道参数。由于在利用GPS进行导航和定位时，GPS卫星是作为位置已知的高空观测目标，所以在进行绝对定位时，卫星轨道的任何误差，都会直接影响所求用户接收机位置的精度，而在相对定位时，尽管卫星轨道误差的影响将会减弱，但当基线较长且精度要求较高时，这种影响也不可忽视。

影响卫星轨道的因素及其研究方法

人造地球卫星在空中绕地球运行，除了受地球重力场的引力作用外，还将受到太阳、月亮和其它天体引力的影响，以及太阳光压、大气阻力和地球潮汐等因素的影响。卫星实际运行的轨道极其复杂。

在各种作用力对卫星运行轨道的影响中，以地球引力场的影响最为主要，其它作用力的影响要小得多。若假设地球引力场的影响为1，则其它作用力的影响比之均小于10-5。

作用于卫星上的各种力，按其影响的大小分为两类

一类是假设地球为匀质球体的引力(质量集中于球体的中心)，称为中心力。它决定着卫星运动的基本规律和特征，此时卫星的运动称为无摄运动，这是我们分析卫星实际轨道的基础。一类是摄动力，也称为非中心力，它包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、光辐射压力以及地球潮汐力等。摄动力的作用，是使卫星的运动产生一些小的附加变化而偏离上述的理想轨道。

卫星运动的摄动力

①地球体的非球形及其质量分布不均匀而引起的作用力，即地球的非中心引Fnc；

②太阳的引力Fs和月球的引力Fn

③太阳的直接与间接辐射压力Fr；

④大气的阻力Fa

⑤地球潮汐的作用力；

⑥磁力等。

GPS距离测量主要采用哪两个方法？

（1）伪距测量：测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间。

（2）载波相位测量：测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。

伪距测量的基本过程：

GPS卫星依据自己的时钟发出某一结构的测距码，该码通过一定时间τ到达接收机。同时接收机依据本身的时钟也产生一组结构完全相同的测距码（复制码），并通过时延器使其延迟一定时间，将延迟后的测距码与接收到的测距码进行相关运算处理，通过测量相关函数的最大值位置来测定卫星信号的传播延迟，从而计算出卫星到接收机的距离。

载波相位观测的主要问题：

无法直接测定卫星载波信号在传播路径上相位变化的整周数，存在整周不确定性问题。此外，在接收机跟踪GPS卫星进行观测过程中，常常由于接收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因，还可能产生整周跳变现象。有关整周不确定性问题，通常可通过适当数据处理而解决，但将使数据处理复杂化。

GPS网网形设计原则

1、GPS网中不应存在自由基线2.GPS网中的闭合条件中基线数不可过多3.每个点至少独立设站观测两次4. GPS网至少应与地面网有2个重合点5. GPS点应选择在交通便利、视野开阔、容易到达的地方

GPS测量的特点

1、GPS各点之间不需通视。

2.在GPS测量中，当整周模糊度确定之后，观测量的权不再随时间增长而显著提高。

3.GPS网是一种非层次结构，可一次扩展到所需的密度。

4.GPS网的精度比较均匀。网中的基线向量均含有长度和方位观测值，不存在误差传递与积累问题。

美国对GPS限制措施及应对策略：

对不同的GPS用户，提供不同的服务方式

实施选择可用性（Selective Availability/SA）政策

精测距码（P码）的加密措施——反电子欺骗技术（AS技术）

为了摆脱或减弱上述限制性政策的影响，当前采取的主要措施有：

开发GPS与GLONASS兼容接收机

发展差分GPS技术

建立独立的GPS卫星测轨系统

建立独立的卫星导航和定位系统

什么是重建载波？

由于在GPS信号中已用二进制相位调制的方法在载波上调制了测距码和导航电文，因此接收到的卫星信号的相位已不再连续，所以在进行载波相位测量前，必须要进行解调工作，设法将调制在载波上的测

距码和导航电文去掉，重新恢复载波，这一工作成为重建载波。

什么叫做伪码测距？他的基本原理是什么？

伪码测距：在计算卫星发射信号由卫星到用户的传播延时时，主要利用卫星发射信号中的伪随机码和地面GPS接收机中复制的跟踪伪码的相关接收技术，故称为伪码测距。

基本原理：利用伪码延时锁相环路，使本地复制的跟踪码和接收到的伪码在码元上对齐，也即是在时间上对准，再将跟踪伪码与本地的基准伪码进行比对，得到时间差。

什么是空间数据的内插？空间数据的内插的方法有哪些？

通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区的数据的方法称为空间数据的内插。其方法是存在的观测数据中，找到一个函数关系式，使该关系式最好的逼近这些已知的空间数据，并能根据函数关系式

推求出区域范围内其他任意点或任意分区的值。

连续空间内插技术包括，样条函数、趋势面、克里金的移动平均法等，也可以分为整体拟合和局部拟合技术两大类。

图形题

游程编码结构行变化

在各行数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数；

0 2 2 5 5 5 5 50 0 0 3 3 3 3 3

2 2 2 2 2 5 5 5

0 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 5

0 0 2 3 3 3 5 5

0 0 3 3 3 3 5 3

0 0 0 0 3 3 3 3

沿行方向进行编码：( 0，1），（2，

2），（5，5）；（2，5），（5，3）；（2，4），（3，2），（5，2）；（0，2），（2，1），（3，3），（5，2）；（0，2），（3，4），（5，1），（3，1）；（0，3），（3，5）；（0，4），（3，4）；（0，5），（3，3）。

游程编码结构列变化 在各列数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数； 0 2 2 5 5 5 5 5

0 0 0 3 3 3 3 3

2 2 2 2 2 5 5 5

0 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 5

0 0 2 3 3 3 5 5

0 0 3 3 3 3 5 3

0 0 0 0 3 3 3 3

沿列方向进行编码：( 1，0），（2，2），（4，0）；（1，2），（4，0）；（1，2），（5，3），（6，0）；（1，5），（2，2），（4，3），（7，0）；（1，5），（2，2），（3，3），（8，0）；（1，5），（3，3）；（1，5），（6，3）；（1，5），（5，3）。

块码结构

0 2 2 5 5 5 5 5

0 0 0 0 3 3 3 3

2 2 2 2 2 5 5 5

0 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 5

0 0 2 3 3 3 5 5

0 0 3 3 3 3 5 3

0 0 0 3 3 3 3 3

（1，1，1，0），（1，2，2，2），（1，4，1，5），（1，5，1，5），（1，6，2，5），（1，8，1，5）；（2，1，1，2），（2，4，1，2），（2，5，1，2），（2，8，1，5）；（3，3，1，2），（3，4，1，2），（3，5，2，3），（3，7，2，5）；（4，1，2，0），（4，3，1，2），（4，4，1，3）；（5，3，1，3），（5，4，2，3），（5，6，1，3），（5，7，1，5），（5，8，1，3）；（6，1，3，0），（6，6，3，3）；

（7，4，1，0），（7，5，1，3）；

（8，4，1，0），（8，5，1，0）。

四叉树编码结构

99990000990900009009770000007700000077770000777700007777000077779999

000000099999007070000007777770000000777777770000

770070700000070070

9999009009000

NW NE

SW SE