大地测量与GPS数据处理实践教学探讨

常亮

【摘 要】本文针对上海海洋大学新增设的《大地测量与GPS数据处理》实践课程的教学大纲进行探讨。并通过对以往相关课程的理论与实践教学的总结，探讨了一种利用教学视频进行辅助教学的新方式，以期提高学生的学习兴趣与热情，以及对实践课程所运用技术的认识和理解。

【关键词】大地测量;GPS;视频教学

中图分类号： P228.4 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）05-0183-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.05.070

0 前言

随着空间科学技术的发展，卫星观测手段在大地测量领域已发挥越来越重要的作用。比如全球卫星导航系统（GNSS），大大改善了已有的地面测量技术，并通过对卫星精密轨道跟踪观测的分析已提供了地球重力场的最好的长波数据，其中包括地球的扁率等，对深空探测器的跟踪还可以最精确地确定地球的质量。GNSS主要包括四大系统，分别是美国的GPS、俄罗斯的GLONASS（前苏联）、欧盟的GALILEO和我国的北斗卫星导航系统（BDS）。上海海洋大学自成立海洋测绘专业以来，一直重视《大地测量学基础》、《GPS原理与应用》等课程的建设。为了进一步检验和巩固《大地测量学基础》和《GPS原理与应用》课程学习到的理论知识，在最新的教学大纲中增设了基于上述两门课程的实践学习。

本文主要致力于新增的《大地测量与GPS数据处理》实践课程的教学探讨，并通过对前期两门单独的实践课程——《大地测量学与工程测量学》和《GPS测量与数据处理》的教学思考和总结，进行相应的教学改革方案，以期促进学生对理论课程教学知识的认识和理解，并提高教学质量。

1 实践教学大纲

1.1 课程目标

（1）学习大地测量行业应该具备的职业道德，使学生理解诚实公正、诚实守信的职业操守和规范，并能在以后的工作岗位中自觉遵守行业标准，形成岗位的责任心;

（2）培养学生的动手操作能力，使学生能够通过实践操作方式，对今后工作中可能遇到的问题，以及在工作过程中如何和他人进行有效合作与沟通;

（3）理解并掌握大地测量和GPS基础知识，运用理论知识实现传统技术和GPS技术进行高程测量;

（4）具备处理和分析水准仪观测数据的能力，可以用大地测量知识评价观测结果的质量和精度;

（5）具备处理和分析GPS观测数据的能力，通过比较大地测量和GPS测量的实际观测，深刻认识传统和现代测量技术的各自特点。

1.2 课程组织、实施与考核方式

本课程的组织和实施将主要以班级为单位，并按实习内容分成5个小组，每组均需轮流进行水准仪和GPS的数据测量和处理工作，每组5-6人。各小组轮流进行每项项内容的实习，各小组需指定负责人，以天为时间节点按时向指导老师进行实习进程的汇报。

本课程的考核将主要以实习表现、实习报告和实习过程中的操作能力三个部分进行考核。实习表现指是否遵守实习规定的纪律，采样工作是否积极主动，实验工程是否认真负责，有无发生重大事故，实习考勤情况等。实习报告的具体要求是，每人撰写关于大地测量与GPS数据处理的报告一份。最后，实习成绩的评定按照如下标准实施：实习基地考勤等20%;野外采样和室内实验50%;实习报告30%标准实施。考核成绩为五级制：优、良、中、差、及格和不及。

1.3 实践教学内容

本实践课程的主要教学内容包括以下5个部分：

（1）在分组完成后，集中进行水准仪操作方法的学习，然后以小组为单位，各组进行路线勘查和控制点布设。在进行控制点布设时，要求选取视野开阔的区域，方便后续的GPS观测。

（2）各组依据所布设的路线和控制点位置，利用水准仪进行线路测量、沉降观测等，水准测量结果要求按照二等水准的要求完成。测量完成后需要提交各组的记录手簿，以及高程计算和分析结果。

（3）赴校外进行参观实习，了解包含GPS等在内的空间对地观测原理。后续需提供参观实习的学习感想一份。

（4）继续进行野外采集与数据处理，與前序不同的是，此次需使用GPS观测进行线路测量和沉降观测。观测完成后需提交GPS Rinex格式的观测文件，以及利用自带的GPS数据处理软件进行GPS数据处理和分析的结果文件一份。

（5）最后，需要每组进行内业数据处理与分析，重点还需要比较水准测量与GPS测量的结果，并分析两者的差异的可能原因。

2 教学改革方法

在以往的课堂教学中发现，利用传统的PPT授课方式仍然无法促进学生对相关问题的认识和理解，在接下来的实践课程教学中，会准备1-2课时的时间进行思政素材的学习。以本门课程为例，结合视频材料，选取了以下两个内容进行教学和学习。

（1）通过视频观测，让同学们认识到包括GNSS观测技术在内的空间对地观测技术具有宏观、快速、准确探测地球的特点，可对“一带一路”进行全局整体分析和长周期动态监测。通过将GNSS技术与传统测量技术的对比，让大家深刻认识到我国北斗卫星导航系统的重要作用，产生民族自豪感。

（2）继续通过视频放映，以我国早期测量工作者——国测一大队为例，让同学们认识到早期我国大地测量前辈的工作成就。1975年，国测一大队队员，在地球之巅的生命禁区——珠穆朗玛峰，奋战80多天，最终将测量觇标牢牢矗立于珠峰之巅，圆满完成了我国首次珠穆朗玛峰测量任务，向世界宣布珠穆朗玛峰海拔高度为8848.13米。这个精确的“中国高度”，迅速得到了联合国教科文组织和全世界的承认。他们90%以上的队员都是知识分子，每一位技术人员一年中有大半年时间都在荒郊野外度过;他们六次登上珠穆朗玛峰，两次在珠穆朗玛峰上刻下举世瞩目的“中国高度”;24次进驻内蒙古荒原，28次深入西藏无人区，37次踏入新疆腹地，徒步行程总计5000多万公里，相当于绕地球1200多圈。通过实习过程中传统技术和现代技术的对比，让同学们体会技术发展带来便利的同时，仍然不能忘记我国大地测量前辈工作者们为祖国的经济发展与建设所付出的努力。

3 结论

本文结合对以往《大地测量学基础》和《GPS原理与应用》课程的理论学习，以及《大地测量学与工程测量学》和《GPS测量与数据处理》实践课程的教学思考和总结，探讨可能的教学改革方法。本文提出了关于实践课程过程中利用教学视频进行辅助教学的思考，以期提高学生对课程应用的深入思考，提高教学效果和质量，促进学生们在卫星大地测量的基本理论与应用的知识理解。