2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库- 地球信息技术在交通导航系统中的应用

2025年大学《地球信息科学与技术》专业题库——地球信息技术在交通导航系统中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填涂在答题卡相应位置。）1.在全球导航卫星系统（GNSS）定位中，实现高精度实时动态（RTK）定位主要依赖的技术是？A.伪距测量B.载波相位测量与差分技术C.惯性导航推算D.地图匹配2.地理信息系统（GIS）在交通导航系统中最核心的应用功能是？A.获取实时车辆轨迹B.提供数字高程模型数据C.进行路径规划与优化D.管理交通信号灯状态3.以下哪一项不属于典型的交通导航系统用户需求？A.实时路况信息获取B.最短时间路径或最短距离路径C.交通违章抓拍识别D.车辆当前位置精确显示4.卫星导航系统提供的位置信息通常需要与哪种数据进行融合，以提供更可靠的导航服务？A.数字线划图（DLG）B.数字高程模型（DEM）C.实时移动信令数据D.惯性导航系统（INS）输出5.遥感技术（RS）在交通导航系统中的应用主要体现在？A.提供高精度实时定位服务B.监测道路基础设施变化与状况C.直接控制车辆行驶方向D.负责导航路径的计算6.以下哪项技术是实现“智慧城市”交通导航系统不可或缺的基础？A.大规模并行计算B.地理编码与地址匹配C.云计算平台D.人机语音交互界面7.车联网（V2X）通信技术对于提升交通导航系统性能的主要贡献是？A.提高地图数据更新频率B.实现车辆与周围环境信息的实时共享C.降低导航软件的功耗D.增加导航系统的存储容量8.在交通导航系统中，数字地图的主要作用是？A.存储实时交通流量数据B.提供地理空间参考框架和路网信息C.管理用户账户信息D.负责定位计算9.众包数据在交通导航系统中的应用主要是为了？A.提供高精度的地图测绘服务B.采集实时交通事件和路况信息C.设计导航软件的用户界面D.进行车辆的自动驾驶控制10.高精度地图（HDMap）相比普通数字地图，主要提升了交通导航系统的？A.覆盖区域范围B.数据更新速度C.道路几何细节精度和实时环境信息融合能力D.数据存储量二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在答题卡相应位置。）1.卫星导航系统通过接收至少______颗卫星的信号，利用______原理来计算接收机的位置。2.地理信息系统（GIS）在交通领域常使用的空间数据结构包括矢量数据结构和______数据结构。3.实时交通信息（RTTI）的来源主要包括GPS车辆数据、______数据、传感器数据等。4.路径规划算法的目标通常是在满足各种约束条件下，寻找最优的______或______。5.惯性导航系统（INS）主要利用陀螺仪和加速度计进行导航定位，其优点是______，缺点是存在______误差累积。6.将遥感影像与GIS数据进行融合，可以实现更精确的______和______。7.交通导航系统中的“兴趣点”（POI）数据需要包含名称、类别、______等属性信息。8.卫星导航定位精度受到多种因素影响，如大气延迟、______误差、多路径效应等。9.“车联网”（V2X）中的“V”可以代表车辆、行人、路侧设施等多种对象，体现了交通环境的______特性。10.随着自动驾驶技术的发展，地球信息技术在交通导航系统中的应用正朝着______和______的方向发展。三、名词解释（每小题4分，共20分。请给出简洁、准确的定义。）1.RTK（Real-TimeKinematic）2.数字线划图（DLG）3.路径规划（PathPlanning）4.多源数据融合（Multi-SourceDataFusion）5.智慧交通（IntelligentTransportationSystems,ITS）四、简答题（每小题6分，共30分。请简要回答下列问题。）1.简述GPS定位的基本原理。2.简述GIS在交通路网分析中至少三种主要功能。3.简述惯性导航系统（INS）在交通导航中可能的应用场景及其局限性。4.简述实时交通信息（RTTI）在提升交通导航服务体验方面的作用。5.简述将地球信息技术应用于自动驾驶导航系统面临的主要挑战。五、论述题（每小题10分，共30分。请结合所学知识，全面、深入地回答下列问题。）1.论述地球信息技术（至少三种）在构建现代智能交通导航系统中的关键作用及其相互融合的必要性。2.分析高精度地图（HDMap）在自动驾驶导航系统中的核心价值，并探讨其构建与应用面临的技术挑战。3.结合车联网（V2X）技术的发展趋势，论述地球信息技术将在未来智慧交通体系中扮演怎样的角色，并展望其可能的发展方向。---试卷答案一、选择题1.B2.C3.C4.D5.B6.B7.B8.B9.B10.C二、填空题1.四；伪距2.栅格3.移动信令4.路径；成本5.无需外部参考，自主性强；漂移6.地理信息提取；变化监测7.位置坐标8.卫星轨道9.交互10.高精度；智能化三、名词解释1.RTK（Real-TimeKinematic）：一种利用载波相位观测值，通过实时差分技术消除或削弱误差，实现高精度（厘米级）实时定位的技术。2.数字线划图（DLG）：一种将地理要素的形状、位置和属性以数字方式存储、管理和表达的栅格或矢量数据产品，侧重于线状地物（如道路、河流）的精确表示。3.路径规划（PathPlanning）：在给定地图和交通规则约束下，自动计算从起点到终点的最优或次优行驶路线的过程，通常考虑时间、距离、费用等因素。4.多源数据融合（Multi-SourceDataFusion）：将来自不同来源（如GPS、RS、移动传感器、众包数据等）的异构数据，通过一定的算法和方法进行整合，以获得更全面、准确、可靠的信息或模型的过程。5.智慧交通（IntelligentTransportationSystems,ITS）：利用先进的信息技术、通信技术、传感技术等，综合处理交通系统的各种信息，优化交通管理、提升运输效率和安全性，改善出行体验的现代交通体系。四、简答题1.GPS定位的基本原理：GPS定位系统由地面监控站、导航卫星和用户接收机三部分组成。用户接收机接收至少四颗GPS卫星发射的载波信号，通过测量信号传播时间计算出接收机到各卫星的伪距。然后，利用三维坐标转换模型和卫星星历数据，建立包含接收机位置坐标（X,Y,Z）的四个方程。解算这组方程，即可得到接收机的三维空间位置。伪距测量是核心，但需结合卫星位置信息。2.GIS在交通路网分析中至少三种主要功能：*路网数据管理：存储、管理道路网络的空间数据（几何形状、属性信息如名称、等级、限速等）。*空间查询与分析：查询满足特定条件的道路或区域（如查找两点间所有路径、寻找最近设施），并进行空间分析（如网络覆盖分析、可达性分析）。*路径规划：根据交通规则、路网数据以及用户需求（如最短时间、最短距离、避开拥堵），计算最优行驶路线。3.惯性导航系统（INS）在交通导航中可能的应用场景及其局限性：*应用场景：常作为卫星导航系统的辅助或备份，用于飞机、船舶、车辆在信号弱或中断（如隧道、城市峡谷）时的连续定位；在组合导航系统中，利用其高更新率弥补卫星导航的延迟；在动态定位（如平台罗经）中提供方位和速度信息。*局限性：存在随时间累积的误差（漂移），导致长时间定位精度下降；需要精确的初始对准；设备体积、重量和功耗相对较大，成本较高。4.实时交通信息（RTTI）在提升交通导航服务体验方面的作用：*提供路况预知：让用户了解前方道路的拥堵、事故、施工等情况，提前选择替代路线。*动态路径优化：根据实时路况调整推荐路径，避开拥堵区域，缩短出行时间。*提升行程可靠性：用户可以更准确地预估到达时间，减少因交通状况未知而导致的延误。*改善出行效率：通过引导用户避开拥堵，减少车辆怠速和反复启停，节约燃油和降低排放。5.将地球信息技术应用于自动驾驶导航系统面临的主要挑战：*定位精度和可靠性要求极高：自动驾驶需要厘米级甚至更高的定位精度，且要求在各种复杂环境下（如恶劣天气、城市峡谷）都保持稳定可靠。*高精度地图的实时更新与维护：自动驾驶依赖高精度地图，但其更新速度和覆盖范围仍需提升，且需保证信息的准确性和实时性。*多传感器数据融合的复杂性：需要有效融合来自GPS、IMU、激光雷达（LiDAR）、摄像头、毫米波雷达等多种传感器的数据，以获得对环境更全面、鲁棒的理解。*环境感知与理解的准确性：需要准确识别道路标志、车道线、交通信号、行人、非机动车等，并对它们的动态行为进行预测。*系统的实时性和计算能力：整个感知、决策、控制闭环需要极快的响应速度和强大的计算能力支持。五、论述题1.论述地球信息技术（至少三种）在构建现代智能交通导航系统中的关键作用及其相互融合的必要性。地球信息技术是现代智能交通导航系统的基石。首先，全球导航卫星系统（GNSS）提供了车辆或其他移动载体的基础实时位置和速度信息，是实现精准、自主导航的核心。其次，地理信息系统（GIS）提供了道路网络、兴趣点、地形地貌等静态地理空间数据，是路径规划、地图服务、交通分析的基础。再次，遥感技术（RS）可以用于大范围、动态地监测道路基础设施状况、交通事件、甚至估算交通流量，为地图更新和实时路况分析提供补充信息。此外，数字地图（通常基于GIS技术生成）不仅包含路网结构，还融合了高精度地理信息，是导航计算和可视化的重要依据。这些技术并非孤立存在，其相互融合至关重要。GNSS提供的位置信息需要GIS中的地图数据进行匹配和可视化；GIS的路径规划算法需要考虑RTTI（可能包含RS监测到的信息）来优化路径；高精度地图则融合了GNSS精度和GIS详细属性；V2X技术使得更多环境信息（部分源于传感器，与地理空间相关）能被纳入系统。这种融合使得交通导航系统能够提供更准确、实时、智能、个性化的服务，满足日益增长的复杂交通需求，提升交通效率和安全性。缺乏任何一环或未能有效融合，都将导致系统功能不完善或性能下降。2.分析高精度地图（HDMap）在自动驾驶导航系统中的核心价值，并探讨其构建与应用面临的技术挑战。高精度地图（HDMap）在自动驾驶导航系统中具有核心价值，其提供的详细、精确的静态和动态环境信息是传统导航地图的质的飞跃，是实现安全、可靠、舒适自动驾驶的关键支撑。其核心价值主要体现在：第一，厘米级定位基础：通过融合GNSS、IMU数据与HDMap进行高精度定位（HD-POS），即使在卫星信号弱或中断的区域（如隧道、高楼林立的城市峡谷），也能提供精确的位置参考，保证车辆始终精确“知道”自己在哪。第二，丰富的环境感知：HDMap不仅包含车道线中心线、车道宽度、曲率、坡度、交通标志、信号灯位置和类型、路缘石、护栏等精确几何信息，还可能包含路面材质、障碍物、施工区域等。这些信息极大地丰富了车辆的环境感知能力，为后续的路径规划、行为决策和自动控制提供了不可或缺的输入。第三，路径规划和控制的精细化管理：基于HDMap，自动驾驶系统可以进行更精细、更安全的路径规划和车辆控制，例如精确跟车、自动变道、弯道速度控制等。第四，场景理解和预测：HDMap结合实时传感器数据，有助于系统理解当前所处的具体场景（如学校区域、高速公路出口），并预测其他交通参与者（车辆、行人）的可能行为。其构建与应用面临的主要技术挑战包括：第一，数据采集的难度与成本：获取厘米级精度的道路几何信息需要高精度的测量设备（如激光雷达、高精度相机、测量车），采集过程耗时耗力且成本高昂。第二，数据更新的实时性与准确性：道路状况（如施工、临时标志、新增车道）变化频繁，要求HDMap必须能够快速、准确地更新，这对数据采集、处理和发布的流程提出了极高要求。第三，动态信息的融合与标准化：如何将实时交通信息、天气信息、路侧设施状态等动态信息有效融合到静态HDMap中，并形成统一标准，是系统集成的难点。第四，地图覆盖与维护：实现全球或大范围高精度地图的全面覆盖，并保持其长期准确性和一致性，是一项巨大的工程挑战。第五，法律法规与数据隐私：高精度地图涉及大量敏感地理空间数据，其采集、使用和商业化需要明确的法律框架和隐私保护措施。3.结合车联网（V2X）技术的发展趋势，论述地球信息技术将在未来智慧交通体系中扮演怎样的角色，并展望其可能的发展方向。地球信息技术（ITRS）作为感知、定位、时空基准的核心支撑，在未来智慧交通体系中将扮演更加基础性、融合性、智能化的核心角色。随着车联网（V2X）技术的发展，车辆将能够实时、广泛地与其他交通参与者及基础设施进行信息交互，这将对地球信息技术的精度、实时性、智能化水平提出更高要求，并推动其向更深层次融合和发展。地球信息技术将在以下方面扮演关键角色：第一，精准时空基准：V2X通信需要准确的时空信息进行定位、定向和同步，GNSS、高精度地图定位（HD-POS）、IMU等技术将继续提供核心支撑，确保车辆、行人、设施在统一时空框架下的精确交互。第二，环境感知与融合：V2X使车辆能够获取更丰富的外部信息（如其