GPS原理及應(yīng)用教學(xué)大綱

1、GPS原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱【課程編號(hào)】：13319629【英文譯名】：TheTheoryandApplicationofGlobalPositioningSystem【適用專業(yè)】：地理信息系統(tǒng)【學(xué)分?jǐn)?shù)】：3【總學(xué)時(shí)】：48【實(shí)踐學(xué)時(shí)】：16一、本課程教學(xué)目的和課程性質(zhì)GPS技術(shù)以其測(cè)站點(diǎn)間無(wú)需通視、控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)與定位精度關(guān)系不大，觀測(cè)自動(dòng)化、全天候，定位精度高、經(jīng)濟(jì)效益高等諸多優(yōu)勢(shì)，在測(cè)量領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量方法產(chǎn)生了革命性的影響。本課程作為地理信息系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)方向選修課程，講授GPS定位的原理、作業(yè)方法、數(shù)據(jù)處理等理論與方法，使學(xué)生掌握從事GPS定位測(cè)量工作必備的專業(yè)知識(shí)。二、本

2、課程的基本要求理解GPS系統(tǒng)定位原理，掌握運(yùn)用GPS技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)高精度定位測(cè)量的理論與技術(shù)方法。三、本課程與其他課程的關(guān)系先修課程：測(cè)量學(xué)、誤差理論與數(shù)據(jù)處理等。四、課程教學(xué)內(nèi)容本課程講授GPS定位原理及應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述GPS接收機(jī)定位觀測(cè)數(shù)據(jù)采集與處理方法，GPS定位誤差及其處理措施，如何取得高精度相對(duì)定位成果等工程應(yīng)用問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生掌握GPS相對(duì)定位實(shí)際應(yīng)用技能。第一章：緒論介紹GPS系統(tǒng)組成、定位原理及其應(yīng)用現(xiàn)狀，講述GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及其給測(cè)量技術(shù)帶來(lái)的重大變革。重點(diǎn)：GPS技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其給測(cè)量技術(shù)帶來(lái)的重大變革。要求：理解。第二章：GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)講授GP

3、S定位采用的坐標(biāo)系統(tǒng)及我國(guó)現(xiàn)在采用坐標(biāo)系統(tǒng)，由于GPS衛(wèi)星位置是時(shí)間的函數(shù)，所以對(duì)GPS時(shí)間系統(tǒng)作簡(jiǎn)要論述。重點(diǎn)：GPS定位坐標(biāo)參照系統(tǒng)。要求：掌握。難點(diǎn)：坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)概念抽象，地信專業(yè)學(xué)生缺乏相關(guān)的背景知識(shí)，深入理解較困難。第三章：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)講授GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌跡及其瞬間位置計(jì)算，衛(wèi)星向地面用戶發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)內(nèi)容，星歷的概念，GPS偽距測(cè)距和載波相位測(cè)距原理與方法，美國(guó)政府針對(duì)非特許用戶的SA政策等問(wèn)題。重點(diǎn)：測(cè)距碼測(cè)距、載波相位法測(cè)距原理與方法。要求：理解難點(diǎn)：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的理想運(yùn)動(dòng)軌跡與受攝運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，衛(wèi)星瞬間位置計(jì)算，載波相位測(cè)距原理。第四章：GPS定位原理講授GPS絕對(duì)

4、定位與相對(duì)定位原理，差分相對(duì)定位方法，GPS定位觀測(cè)值及其線性化，衛(wèi)星幾何分布精度因子，載波相位法整周未知數(shù)求解及周跳問(wèn)題。重點(diǎn)：相對(duì)定位原理與方法，周跳和整周未知數(shù)求解問(wèn)題。要求：掌握。難點(diǎn)：GPS定位觀測(cè)值及其線性化，周跳及整周未知數(shù)求解。第五章：GPS測(cè)量的誤差來(lái)源講授GPS誤差的分類、性質(zhì)、量級(jí)及其對(duì)應(yīng)地消除或削弱措施。重點(diǎn)：消除或削弱GPS定位誤差的措施與誤差性質(zhì)的關(guān)系。要求：掌握。難點(diǎn)：主要誤差來(lái)源的性質(zhì)及其對(duì)定位成果的影響。第六章：GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)與外業(yè)施測(cè)講授GPS技術(shù)用于控制測(cè)量的方案設(shè)計(jì)、外業(yè)觀測(cè)實(shí)施、觀測(cè)成果檢驗(yàn)與處理等問(wèn)題。重點(diǎn)：GPS測(cè)量外業(yè)觀測(cè)。要求：掌握難點(diǎn)：G

5、PS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)問(wèn)題。第七章：GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理講授GPS基線向量解算、三維基線向量自由網(wǎng)平差、三維基線向量的歸算投影、二維基線向量的約束平差、GPS大地高擬合正常高等問(wèn)題。重點(diǎn)：由于GPS外業(yè)操作自動(dòng)化程度很高，使用相對(duì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用水平主要取決于數(shù)據(jù)處理能力。本章論述GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)處理基本原理與方法，所以講授內(nèi)容均很重要。要求：掌握難點(diǎn)：地信專業(yè)學(xué)生缺乏控制測(cè)量方面的知識(shí)，對(duì)于基線向量的歸算投影、二維基線向量網(wǎng)約束平差、GPS高程系統(tǒng)及正常高擬合等問(wèn)題理解較困難。五、教學(xué)方法建議GPS系統(tǒng)是涉及到眾多學(xué)科知識(shí)的龐大技術(shù)系統(tǒng)，內(nèi)容深廣而本課程學(xué)時(shí)有限，因此應(yīng)注意理論結(jié)合實(shí)際、側(cè)重在測(cè)量定位中

6、的應(yīng)用方法。六、考核方式題庫(kù)試題卷面考試實(shí)踐課程考核七、其它說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論課進(jìn)度安排，促進(jìn)理論知識(shí)理解。八、選用教材及主要參考書(shū)1、教材GPS原理及應(yīng)用，李天文，科學(xué)出版社，20032、參考書(shū)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法，劉基余，測(cè)繪出版社，2003九、學(xué)時(shí)分配（參考）課程內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)大作業(yè)小計(jì)第一章：緒論GPS系統(tǒng)組成、定位原理及其應(yīng)用現(xiàn)狀，GPS技術(shù)給測(cè)量技術(shù)帶來(lái)的重大變革。22第二章：GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)GPS坐標(biāo)系統(tǒng)及我國(guó)大地坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS時(shí)間系統(tǒng)。44第三章：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌跡及其瞬間位置計(jì)算，衛(wèi)星向地面用戶發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)內(nèi)容，星歷的概念，G

7、PS測(cè)距信號(hào)測(cè)距和載波相位測(cè)距原理與方法，美國(guó)政府針對(duì)非特許用戶的SA政策。44第四章：GPS定位原理GPS絕對(duì)定位與相對(duì)定位原理，差分相對(duì)定位方法，GPS定位觀測(cè)值及其線性化，衛(wèi)星幾何分布精度因子，載波相位法測(cè)距整周未知數(shù)求解及周66跳問(wèn)題。第五章：GPS測(cè)量的誤差來(lái)源GPS誤差的分類、性質(zhì)、量級(jí)及其對(duì)應(yīng)地消除或削弱措施44第六章：GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)與外業(yè)施測(cè)GPS技術(shù)用于控制測(cè)量的方案設(shè)計(jì)、外業(yè)觀測(cè)實(shí)施、觀測(cè)成果檢驗(yàn)與處理。4812第七章：GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理GPS基線向量解算、三維基線向量自由網(wǎng)平差、三維基線向量的歸算投影、二維基線向量的約束平差、GPS大地咼正常咼擬合。8816合計(jì)321648GPS測(cè)量原理及應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃一、本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的和要求掌握GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理方法，促進(jìn)理論知識(shí)的理解和深化。二、本課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系和實(shí)驗(yàn)類型綜合性實(shí)驗(yàn)，選修理論課程后必修。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排1、GPS靜態(tài)接收機(jī)數(shù)據(jù)采集：要求掌握GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)采集的操作方法，熟悉GPS接收機(jī)觀測(cè)對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求。學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)。2、基線解算及平差處理，要求掌握GPS定