《GPS定位测量》教学大纲
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教学大纲
一、课程的教学目的
《GPS测量定位技术》是工程测量技术专业的专业核心技能课程。该课程引入了《全球定位系统GPS测量规范》GB/T18314-2009、《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T73-2010、《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》CH/T2009-2010、《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》CH/T2008-2005；GPS（Global Positioning System，全球定位系统）测量定位技术现已广泛应用于国民经济建设的各个领域，并积极引领着测绘科学技术的新发展，代表了工程测量技术的先进性和高科技性，在现代测绘科学技术教学中处于重要地位；本课程的任务如下：教会学生使用GPS测量仪器设备进行控制测量及数据处理、数字测图、施工测量与放样；本课程在《地形测量》、《控制测量》、《数字测图》课程之后开设，与《工程勘测规划测量》、《工程施工测量》课程同时开设，其后续课程为《土地调查与地籍测量》、《摄影测量外业》、《工程变形测量》。
二、教学任务
基本任务：
1.了解GPS的组成；
2.了解GPS测量的坐标采统和时间系统；
3.了解卫星运动的基础知识及GPS信号；
4.掌握测地型GPS接收机应用；
5.掌握GPS控制网的布设，观测方法；
6.掌握GPS静态数据处理过程；
7.掌握GPS-RTK工作过程；
8.了解GPS的应用领域。
重点：
1.GPS静态观测、静态数据处理；
2.GPS-RTK动态测量；
3.网络RTK测量。
难点：
1.GPS测量的坐标系统与时间系统；
2.卫星运动的基础知识及GPS卫星坐标的计算； 3.GPS定位测量原理。
三、课程内容与要求
项目一 职业岗位分析（2学时）
本项目是课程学习的前期准备工作，通过组织学生到实验室参观，企业人员讲解，教授讲座，使学生对本课程所对应的岗位有比较直接的认识，了解课程的重要性，先进性和普及的必要性。能明白课程需要学习哪些内容，如何学习。通过学习，学生能了解GPS是什么，它能做什么，能在什么领域应用及以后的发展方向。
任务1 职业岗位分析（2学时）
（一）学习型工作任务
能对知识进行归纳与总结，撰写读书报告。
（二）教学目标
1.知识目标
（1）了解GPS含义；
（2）了解GPS应用领域。
2.技能目标
（1）能自行查阅资料，进行知识扩展；
（2）能进行知识归纳与总结，根据要求撰写读书报告。
3.态度目标
（1）培养良好的职业道德；
（2）培养团结协作、爱岗敬业的精神；
（3）培养语言表达与交流能力。
（三）教学组织设计
1.学生角色：项目经理。
2.教学情境：多媒体教室、项目工程基地。
3.教学材料：教学课件、教材。
4.教学内容过程设计：参观GPS作业现场，由企业人员讲解GPS作业特点，作业流程。听GPS讲座，了解GPS发展现状。
（四）第二课堂活动设计 收集资料，总结现在运行的卫星导航定位系统有哪些，并列表进行比较，比较项目可自行设置，如在轨卫星数量、卫星轨道、频率等。
（五）其它说明
在教学组织过程中，教师应注意激发学生的学习兴趣，并鼓励学生亲自动手，主动发现问题并解决问题。
项目二 GPS接收机认识与使用（6学时）
GPS接收机是专门用来接收、解码和处理GPS卫星信号。根据用户的不同需求，GPS接收机设备各异，从应用角度上可以分为大地型、导航型和授时型。随着GPS卫星信号兼容性与互操作性的发展，多频型接收机将成为GPS接收机的发展趋势。
任务2-1 GPS接收机认识和使用（4学时）
（一）学习型工作任务
能使用测地型GPS或导航型GPS接收机进行位置测量与相关信息查询。
（二）教学目标
1.知识目标
（1）了解GPS接收机分类；
（2）了解GPS接收机工作原理；
（3）了解导航型GPS接收机特点；
（4）了解导航型GPS接收机指标。
2.技能目标
（1）能对GPS接收机进行分类；
（2）了解GPS接收机功能；
（3）能使用车载型GPS接收机；
（4）能使用手机GPS接收机。
3.态度目标
（1）培养良好的职业道德；
（2）培养团结协作、爱岗敬业的精神；
（3）培养语言表达与交流能力。 （三）教学组织设计
1.学生角色：外业测量员。
2.教学情境：多媒体教室、实训场。
3.教学材料：教学课件、教材、测地型GPS接收机。
4.教学内容过程设计：使用多媒体课件讲解理论知识。播放GPS接收机认识的视频录像。领取GPS接收机在实训场进行实训练习。
（四）第二课堂活动设计
上网查找至少三种品牌的GPS接收机使用说明书，并总结GPS接收机功能与使用步骤。自选材料制作GPS接收机模型。
（五）其它说明
在教学组织过程中，教师应注意激发学生的学习兴趣，并鼓励学生亲自动手，主动发现问题并解决问题。
任务2-2 GPS接收机挑选与检验（2学时）
（一）学习型工作任务
能根据需要挑选合适的GPS接收机，并检验其性能。
（二）教学目标
1.知识目标
（1）了解GPS接收机基本配置；
（2）了解GPS接收机具备的条件。
2.技能目标
掌握GPS接收机检验方法与内容。
3.态度目标
（1）培养良好的职业道德；
（2）培养团结协作、爱岗敬业的精神；
（3）培养语言表达与交流能力。
（三）教学组织设计
1.学生角色：仪器采购员、仪器检验员。
2.教学情境：多媒体教室、实训场。
3.教学材料：教学课件、教材、测地型GPS接收机。 4.教学内容过程设计：使用多媒体课件讲解理论知识。领取GPS接收机在实训场对接收机进行外观检验、通电检验和测试检验。
（四）第二课堂活动设计
为某公司的某个项目挑选接收机，并制定GPS接收机购置合同书。开展一次仪器展销会。
（五）其它说明
在教学组织过程中，教师应注意激发学生的学习兴趣，并鼓励学生亲自动手，主动发现问题并解决问题，能主动学习规范，按照规范要求检验GPS接收机。
项目三 星历预报（4学时）
利用卫星进行导航和定位，首先需要知道卫星轨道。在单点定位时，轨道误差直接影响到定位结果。在相对定位时，基线的相对误差近似等于卫星轨道的相对误差。轨道信息可以通过卫星以广播电文形式发送给用户，也可以通过其他几种途径以精密星历的形式获取。高精度的轨道几乎可以实时获得，而最终的精密星历只能在数天后得到。
任务3-1 确定卫星运行轨道（2学时）
（一）学习型工作任务
能使用相关软件查看卫星运行轨道。
（二）教学目标
1.知识目标
（1）了解卫星的无摄运动；
（2）掌握卫星的运行轨道的特点；
（3）了解摄动力对卫星运行轨道的影响。
2.技能目标
能使用软件查看卫星运行轨道。
3.态度目标
（1）培养良好的职业道德；
（2）培养团结协作、爱岗敬业的精神；
（3）培养学习使用软件的能力。
（三）教学组织设计 1.学生角色：项目经理。
2.教学情境：多媒体教室、地理信息实训室。
3.教学材料：教学课件、教材、电脑；精密星历或实测星历。
4.教学内容过程设计：使用多媒体课件讲解理论知识。使用电脑利用软件讲解卫星运行轨道相关知识。
（四）第二课堂活动设计
根据教材及相关资料，对卫星运行周期进行计算。
（五）其它说明
在教学组织过程中，教师应注意激发学生的学习兴趣，并鼓励学生亲自动手，主动发现问题并解决问题。
任务3-2 计算与测定GPS卫星位置（2学时）
（一）学习型工作任务
使用软件或手工计算卫星位置。
（二）教学目标
1.知识目标
（1）了解卫星在其轨道平面内的坐标计算原理与过程；
（2）了解卫星在地心空间直角坐标系中的位置计算方法；
（3）了解卫星星历的分类及作用；
（4）了解卫星跟踪网建立的意义。
2.技能目标
（1）能使用软件查看卫星位置；
（2）能根据公式编写程序计算卫星位置。
3.态度目标
（1）培养良好的职业道德；
（2）培养团结协作、爱岗敬业的精神；
（3）培养语言表达与交流能力。
（三）教学组织设计
1.学生角色：项目经理。
2.教学情境：多媒体教室、地理信息实训室。 3.教学材料：教学课件、教材、电脑；精密星历或实测星历。
4.教学内容过程设计：使用多媒体课件讲解理论知识。使用电脑利用软件计算卫星位置。使用Matlab编程语言计算卫星位置。
（四）第二课堂活动设计
根据教材所给定的导航电文内容计算卫星位置。并与结果进行比较。
（五）其它说明
在教学组织过程中，教师应注意激发学生的学习兴趣，并鼓励学生亲自动手，主动发现问题并解决问题。
项目四 单点定位（8学时）
GPS定位系统的工作原理是以天空中高速运转的卫星的瞬时位置为已知量，观测卫星至GPS接收机天线相位中心之间的距离，使用空间距离交会的方法，计算接收机所处位置坐标。坐标采集的方法包括单点定位和相对定位。本项目主要介绍单点数据采集的方法，测量中常用的坐标系统及如何下载数据。
任务4-1 单点坐标采集（4学时）
（一）学习型工作任务
能使用测地型GPS接收机进行单点定位和精密单点定位。
（二）教学目标
1.知识目标
（1）掌握码伪距单点定位的原理；
（2）掌握载波相位单点定位的原理；
（3）了解精密单点定位的工作过程及适用范围。
2.技能目标
（1）能独立完成点位测量；
（2）能独立进行精密单点定位。
3.态度目标
（1）培养良好的职业道德；
（2）培养团结协作、爱岗敬业的精神；
（3）培养语言表达与交流能力。
