大地測量與GPS數據處理實踐教學探討

常亮

【摘 要】本文針對上海海洋大學新增設的《大地測量與GPS數據處理》實踐課程的教學大綱進行探討。并通過對以往相關課程的理論與實踐教學的總結，探討了一種利用教學視頻進行輔助教學的新方式，以期提高學生的學習興趣與熱情，以及對實踐課程所運用技術的認識和理解。

【關鍵詞】大地測量;GPS;視頻教學

中圖分類號： P228.4 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）05-0183-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.05.070

0 前言

隨著空間科學技術的發展，衛星觀測手段在大地測量領域已發揮越來越重要的作用。比如全球衛星導航系統（GNSS），大大改善了已有的地面測量技術，并通過對衛星精密軌道跟蹤觀測的分析已提供了地球重力場的最好的長波數據，其中包括地球的扁率等，對深空探測器的跟蹤還可以最精確地確定地球的質量。GNSS主要包括四大系統，分別是美國的GPS、俄羅斯的GLONASS（前蘇聯）、歐盟的GALILEO和我國的北斗衛星導航系統（BDS）。上海海洋大學自成立海洋測繪專業以來，一直重視《大地測量學基礎》、《GPS原理與應用》等課程的建設。為了進一步檢驗和鞏固《大地測量學基礎》和《GPS原理與應用》課程學習到的理論知識，在最新的教學大綱中增設了基于上述兩門課程的實踐學習。

本文主要致力于新增的《大地測量與GPS數據處理》實踐課程的教學探討，并通過對前期兩門單獨的實踐課程——《大地測量學與工程測量學》和《GPS測量與數據處理》的教學思考和總結，進行相應的教學改革方案，以期促進學生對理論課程教學知識的認識和理解，并提高教學質量。

1 實踐教學大綱

1.1 課程目標

（1）學習大地測量行業應該具備的職業道德，使學生理解誠實公正、誠實守信的職業操守和規范，并能在以后的工作崗位中自覺遵守行業標準，形成崗位的責任心;

（2）培養學生的動手操作能力，使學生能夠通過實踐操作方式，對今后工作中可能遇到的問題，以及在工作過程中如何和他人進行有效合作與溝通;

（3）理解并掌握大地測量和GPS基礎知識，運用理論知識實現傳統技術和GPS技術進行高程測量;

（4）具備處理和分析水準儀觀測數據的能力，可以用大地測量知識評價觀測結果的質量和精度;

（5）具備處理和分析GPS觀測數據的能力，通過比較大地測量和GPS測量的實際觀測，深刻認識傳統和現代測量技術的各自特點。

1.2 課程組織、實施與考核方式

本課程的組織和實施將主要以班級為單位，并按實習內容分成5個小組，每組均需輪流進行水準儀和GPS的數據測量和處理工作，每組5-6人。各小組輪流進行每項項內容的實習，各小組需指定負責人，以天為時間節點按時向指導老師進行實習進程的匯報。

本課程的考核將主要以實習表現、實習報告和實習過程中的操作能力三個部分進行考核。實習表現指是否遵守實習規定的紀律，采樣工作是否積極主動，實驗工程是否認真負責，有無發生重大事故，實習考勤情況等。實習報告的具體要求是，每人撰寫關于大地測量與GPS數據處理的報告一份。最后，實習成績的評定按照如下標準實施：實習基地考勤等20%;野外采樣和室內實驗50%;實習報告30%標準實施。考核成績為五級制：優、良、中、差、及格和不及。

1.3 實踐教學內容

本實踐課程的主要教學內容包括以下5個部分：

（1）在分組完成后，集中進行水準儀操作方法的學習，然后以小組為單位，各組進行路線勘查和控制點布設。在進行控制點布設時，要求選取視野開闊的區域，方便后續的GPS觀測。

（2）各組依據所布設的路線和控制點位置，利用水準儀進行線路測量、沉降觀測等，水準測量結果要求按照二等水準的要求完成。測量完成后需要提交各組的記錄手簿，以及高程計算和分析結果。

（3）赴校外進行參觀實習，了解包含GPS等在內的空間對地觀測原理。后續需提供參觀實習的學習感想一份。

（4）繼續進行野外采集與數據處理，與前序不同的是，此次需使用GPS觀測進行線路測量和沉降觀測。觀測完成后需提交GPS Rinex格式的觀測文件，以及利用自帶的GPS數據處理軟件進行GPS數據處理和分析的結果文件一份。

（5）最后，需要每組進行內業數據處理與分析，重點還需要比較水準測量與GPS測量的結果，并分析兩者的差異的可能原因。

2 教學改革方法

在以往的課堂教學中發現，利用傳統的PPT授課方式仍然無法促進學生對相關問題的認識和理解，在接下來的實踐課程教學中，會準備1-2課時的時間進行思政素材的學習。以本門課程為例，結合視頻材料，選取了以下兩個內容進行教學和學習。

（1）通過視頻觀測，讓同學們認識到包括GNSS觀測技術在內的空間對地觀測技術具有宏觀、快速、準確探測地球的特點，可對“一帶一路”進行全局整體分析和長周期動態監測。通過將GNSS技術與傳統測量技術的對比，讓大家深刻認識到我國北斗衛星導航系統的重要作用，產生民族自豪感。

（2）繼續通過視頻放映，以我國早期測量工作者——國測一大隊為例，讓同學們認識到早期我國大地測量前輩的工作成就。1975年，國測一大隊隊員，在地球之巔的生命禁區——珠穆朗瑪峰，奮戰80多天，最終將測量覘標牢牢矗立于珠峰之巔，圓滿完成了我國首次珠穆朗瑪峰測量任務，向世界宣布珠穆朗瑪峰海拔高度為8848.13米。這個精確的“中國高度”，迅速得到了聯合國教科文組織和全世界的承認。他們90%以上的隊員都是知識分子，每一位技術人員一年中有大半年時間都在荒郊野外度過;他們六次登上珠穆朗瑪峰，兩次在珠穆朗瑪峰上刻下舉世矚目的“中國高度”;24次進駐內蒙古荒原，28次深入西藏無人區，37次踏入新疆腹地，徒步行程總計5000多萬公里，相當于繞地球1200多圈。通過實習過程中傳統技術和現代技術的對比，讓同學們體會技術發展帶來便利的同時，仍然不能忘記我國大地測量前輩工作者們為祖國的經濟發展與建設所付出的努力。

3 結論

本文結合對以往《大地測量學基礎》和《GPS原理與應用》課程的理論學習，以及《大地測量學與工程測量學》和《GPS測量與數據處理》實踐課程的教學思考和總結，探討可能的教學改革方法。本文提出了關于實踐課程過程中利用教學視頻進行輔助教學的思考，以期提高學生對課程應用的深入思考，提高教學效果和質量，促進學生們在衛星大地測量的基本理論與應用的知識理解。