2025年GPS轨迹异常处理模拟测试

2025年GPS轨迹异常处理模拟测试考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于GPS轨迹数据中常见的固定型异常？A.位置坐标在短时间内发生无理由的大幅度跳跃B.轨迹路径呈现不自然的、急剧的弯曲或折角C.运动速度在数秒内从正常值突然变为极小值（接近静止）D.轨迹点之间距离与实际时间间隔的比值恒定且符合物理规律2.导致GPS信号接收机测量结果出现随机噪声干扰的主要因素是？A.卫星星历误差B.电离层和对流层传播延迟C.多路径效应和信号遮挡D.接收机内部时钟精度不足3.在处理GPS轨迹数据中的长距离距离突增（Spur）时，以下哪种方法通常最为有效？A.简单移动平均滤波B.基于物理模型的路由算法反推C.直接将异常点标记为无效D.使用卡尔曼滤波器平滑整个轨迹4.对于GPS轨迹数据中的重复点（DuplicatePoints），其主要成因通常是什么？A.接收机故障导致数据记录丢失B.数据传输过程中发生的错误或重传C.轨迹经过静止或长时间停顿的物体时，接收机重复记录相同位置D.地图坐标系与GPS坐标系不匹配5.在使用软件工具处理GPS轨迹数据时，进行数据去噪（平滑）操作之前，通常需要进行的关键步骤是？A.异常点标记与分类B.坐标系转换与投影C.时间戳对齐与插值D.数据格式转换与检查6.以下哪种现象通常被认为是GPS轨迹数据质量良好的一个指标？A.轨迹点分布均匀，密度适中B.轨迹平滑连贯，无明显折点或跳跃C.相邻轨迹点之间的距离增量与时间增量之比相对稳定D.轨迹总长度与预期行驶距离存在较大偏差7.假设一个GPS轨迹文件中存在大量速度值异常大的点，初步判断可能的原因不包括？A.数据采集设备在移动过程中发生故障或掉线后被错误恢复B.轨迹经过桥梁、隧道等高架或地下结构物时，信号质量瞬间恶化导致定位精度极差C.数据后处理过程中，距离或时间单位设置错误导致计算结果异常D.轨迹路径穿越了高精度地图覆盖较差的区域8.对于需要高精度定位的应用场景（如测绘、自动驾驶），处理GPS轨迹异常时，首要考虑的原则是？A.尽可能保留所有原始轨迹点信息B.优先采用非侵入式、影响最小的修正方法C.以最大程度提升轨迹平滑度为唯一目标D.忽略轻微的、幅度较小的异常波动9.使用PostGIS等空间数据库处理轨迹异常时，可以利用其空间索引和函数实现的功能是？A.自动生成轨迹的等高线图B.快速检索轨迹路径上特定区域内的所有点C.直接对轨迹数据进行物理意义上的导航路径规划D.自动识别并量化所有类型的GPS信号误差10.评估GPS轨迹异常处理效果好坏的关键指标通常不包括？A.处理后轨迹的平滑度B.处理后轨迹点与已知地标点的匹配精度C.处理后轨迹的总里程与原始轨迹的绝对差值D.处理过程消耗的计算资源量二、判断题（每题1分，共10分，请在括号内填“√”或“×”）1.GPS轨迹数据中的所有异常都一定是由于设备故障引起的。（）2.通过简单的数学平均可以完全消除GPS轨迹数据中的所有噪声。（）3.当GPS轨迹数据显示为一条直线，但实际应为曲线时，属于典型的速度突变异常。（）4.处理GPS轨迹异常时，删除异常点是最彻底但也可能损失最多信息的修正方法。（）5.轨迹点之间的距离与时间间隔的比值恒定，是判断轨迹质量良好的一个重要依据。（）6.多路径效应是指GPS信号在传播过程中被建筑物反射导致的干扰，通常可以通过增加卫星数量来完全消除。（）7.对于长时间连续记录的GPS轨迹，正常情况下不应出现数据完全缺失的段落。（）8.在进行轨迹平滑处理时，窗口大小选择得越大，平滑效果通常越好，但过度平滑可能会掩盖真实的轨迹变化。（）9.任何专业的GPS轨迹处理软件都应提供可视化的异常检测功能。（）10.异常原因分析是进行有效异常处理的前提，但有时也可以根据经验直接进行修正而无需深入分析。（）三、简答题（每题5分，共20分）1.简述GPS轨迹数据中“位置跳跃”异常的常见特征及其可能的技术原因。2.列举三种常见的GPS轨迹异常类型，并分别简述其定义。3.在处理GPS轨迹数据时，进行数据预处理（如格式转换、坐标转换、时间对齐）的重要性体现在哪些方面？4.描述一下使用GIS软件对GPS轨迹进行可视化的基本步骤，以及可视化在异常检测中的作用。四、案例分析题（共30分）你获得了一份记录某城市公交车一天运行轨迹的GPS数据文件（假设数据格式为标准的NMEAGPRMC或GPSTXT，包含时间戳、经纬度、速度、航向等信息）。在对数据进行初步检查和可视化时，你观察到以下现象：a.整体轨迹线条较为平滑，但部分路段存在明显的折线，与实际道路不符。b.在早上7:00至8:00区间，位于市中心某主干道上的轨迹段，速度值持续显示为0km/h，但时间戳仍在推进。c.下午3:00至4:00区间，位于城市边缘郊区的一段轨迹，出现了多个短时间内距离变化极大（数公里）的点，但速度值并未相应达到超音速。d.轨迹文件中存在少量时间戳缺失的情况，但数量不多。请针对上述观察到的每一种现象，回答以下问题：1.你认为这种现象最可能对应哪种类型的GPS轨迹异常？2.简要分析导致该异常的可能原因。3.如果你是负责处理这份数据的工程师，你会考虑采用哪些方法来识别、标记或修正这种异常？（请至少提出两种不同的方法或思路）五、实操操作题（共20分）（注：此处无法提供实际操作环境，请根据您所熟悉的GIS软件或轨迹处理工具，描述完成以下任务的操作步骤）假设你已获得一份包含异常的GPS轨迹数据（例如，一个包含点坐标列表的文本文件或软件项目），并且你正在使用[请在此处填入您选择的软件/工具名称，例如：QGIS]进行处理。请详细描述以下操作步骤：1.导入该GPS轨迹数据到[您选择的软件/工具名称]中，并进行可视化展示。2.利用软件提供的工具或功能，识别出轨迹中的速度异常点（例如，速度远超正常范围或发生剧烈变化）。请描述你选择的方法和判断标准。3.对识别出的速度异常点进行标记或突出显示。4.选择一种合适的方法对速度异常进行处理或修正（例如，将其速度值替换为根据前后点计算的合理速度，或进行平滑处理）。请描述具体的操作步骤和参数设置。5.将处理后的轨迹数据导出，并简要说明你如何判断处理效果是否合理。---试卷答案一、选择题1.D2.C3.B4.C5.D6.C7.A8.B9.B10.D二、判断题1.×2.×3.×4.√5.√6.×7.×8.√9.√10.×三、简答题1.特征：轨迹在空间位置上出现不连续的、无逻辑的突然跳变。原因：可能由接收机瞬间失锁后重新定位、数据传输错误、设备硬件故障（如天线掉落、电源中断）、软件Bug或人为误操作（如手动输入错误坐标）等引起。2.类型与定义：*位置跳跃：指轨迹在空间坐标上出现无理由的、非连续的突然跳变。*速度突变：指轨迹点的速度值在短时间内发生剧烈、不合理的波动或变为极值（过快或静止）。*距离/时间异常：指轨迹点之间记录的距离与对应的时间间隔之比远超正常范围，或总行程出现不合逻辑的长距离跳跃。3.重要性：数据预处理是保证后续分析处理准确性的基础。格式转换确保数据兼容性；坐标转换统一到目标坐标系以进行空间分析；时间对齐确保时间序列的正确性；数据检查（如删除重复点、处理缺失值）消除噪声干扰，防止错误蔓延，提高处理效率和最终结果的可信度。4.可视化步骤（以QGIS为例）：导入数据（加载文件或图层）；在地图视图中显示轨迹；调整符号化设置（如使用默认线状符号或自定义颜色/宽度区分不同轨迹或状态）；添加基本地图元素（如比例尺、指北针、图例）；利用选择工具或属性表筛选、高亮显示异常点；可能需要叠加参考底图（如道路网）进行对照。作用：可视化能直观展示轨迹形态，帮助快速发现明显的异常模式（如直线、聚集点、折线），是初步判断异常类型和位置的有效手段，也为后续的精确分析和处理提供依据。四、案例分析题a.1.异常类型：折线/路径不连续异常。2.可能原因：数据记录错误、设备记录间隔问题、软件插值算法问题、或实际路径存在短暂离线（如穿过隧道且无GPS信号）。3.处理方法：*方法一：插值填充。使用GIS软件的曲线拟合或插值工具（如线性插值、样条曲线），根据相邻正常点插值生成平滑路径，覆盖掉折线段。*方法二：分段处理。分析折点前后轨迹走向，如果折线段长度很短，可尝试将其视为数据错误直接删除；如果折线段较长且与实际道路不符，可能需要手动修正或结合地图进行校正。b.1.异常类型：静止异常/伪静止。2.可能原因：公交车在站台停靠时间较长，GPS信号可能被遮挡（如在站台下），导致无法正常定位或定位精度极低，软件处理时将其表现为速度为0；也可能是数据记录协议中，长时间无定位更新时自动填充0速度。3.处理方法：*方法一：标记。识别出此静止段，在属性表中标记为“停靠”，保留此状态信息。*方法二：修正/删除。如果确认是数据错误（如记录协议问题），可尝试修正或删除此段数据。如果停靠时间符合预期，则应保留，处理方法取决于后续应用需求。c.1.异常类型：距离突增/长跳。2.可能原因：城市边缘郊区信号遮挡严重，接收机在短暂获得良好信号时快速跳到一个远点，随后信号再次丢失或变差，导致记录了不连续的大距离点；或数据传输中断后错误恢复。3.处理方法：*方法一：基于物理模型反推。利用车辆最大加速度、制动距离等预设值，结合前后点信息，限制单次位移变化量，修正异常点。*方法二：分段平滑/滤波。对包含异常点的轨迹段应用合适的平滑算法（如滑动平均、中值滤波），抑制剧烈跳变，但需注意避免过度平滑掩盖真实变化。d.1.异常类型：数据缺失/空白。2.可能原因：GPS设备暂时失电、信号丢失、数据传输中断、软件或协议错误导致记录遗漏。3.处理方法：*方法一：线性插值。使用前后有效点坐标，按时间或顺序进行线性插值填充缺失数据，简单快速但可能引入微小偏差。*方法二：基于速度插值。如果速度字段可用且相对稳定，可估算缺失段的位置，但计算相对复杂。五、实操操作题（以QGIS为例，具体步骤可能因版本和数据格式略有差异）1.导入与可视化：打开QGIS；点击“Layer”菜单选择“AddLayer”->“AddDelimitedTextLayer”（如果数据是文本格式）；在弹出的对话框中设置分隔符（如逗号）、坐标系统（选择WGS84或与数据一致的坐标系）、字段名映射（根据数据文件头）；点击“OK”导入；在地图面板中右键点击导入的图层，选择“ZoomtoLayer”；调整符号化，例如将线要素颜色设为蓝色，默认线型。2.识别速度异常点：确保已加载轨迹数据层并选中；点击“Attributes”面板查看数据；如果速度字段未显示，在“LayerProperties”->“Fields”中确认；点击“Selectbyexpression”按钮；在表达式框中编写判断条件，例如`("speed">100)`选择速度大于100（单位需确认）的点，或`abs(diff("speed"))>20`选择速度变化绝对值大于20的点；点击“RunQuery”，选中的异常点会在地图上高亮显示。3.标记异常点：保持选中的异常点；在“Attributes”面板中，点击“OpenAttributeTable”；选中所有异常点的行；点击表头处的“Pencil”图标或右键选择“StartEditing”；在速度字段所在列，可以添加一个新字段（如“Flag”）用于标记，或直接在原字段旁添加备注信息（如填“异常”）；点击“SaveEdits”并“CommitChangestoLayer”。4.处理速度异常：选择一个处理方法，例如线性插值：选中包含异常点的轨迹段（可能需要按时间或顺序连接相邻点）；点击“Processing”菜单->“Tools”->“Interpolation”；在弹出的工具对话