常亮　郭立新　冯贵平　张进

【摘 要】讨论了近年来在《GPS测量原理与应用》课程教学中进行理论与实践结合教学的重要性，并列举了几个理论与实践教学实例，总结了课程教学中存在的一些问题，并提出了今后的改进方法。

【关键词】GPS；教学改革

中图分类号： G642；P228.4-4 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）06-0145-001

【Abstract】This paper discusses the importance of the combination of theory and practice teaching in the teaching of GPS Measurement Principles and Applications in recent years. It also lists several theoretical and practical teaching examples and summarizes some problems in curriculum teaching. Suggested future improvements.

【Key words】GPS； Teaching Reform

0 前言

全球定位系統（GPS）是目前部署最完善，卫星技术最先进，定位精度最高，且普及最广的卫星导航系统。在GPS的设计之初，美国国防部的主要目的是使GPS系统能够为海陆空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些列军事活动。但是，随着空间技术的发展，人们发现GPS卫星不仅可以用于军事目的，还能够进行厘米甚至毫米级的定位，以及米级甚至亚米级的动态定位。因此，GPS如今已广泛应用于大地测量学、地球动力学、地球物理学、天体力学、载人航天学、全球海洋学和全球气象学等领域，涵盖了军事国防、智能交通、邮电通信、矿业、石油、建筑、农业、气象、土地管理、环境监测、金融、公安等部门和行业[1]。自上海海洋大学海洋测绘专业成立以来，《GPS测量原理与应用》课程就成为该专业的一门必修课程。随着我国北斗卫星导航系统的日趋完善，海洋测绘学生学习与掌握好GPS测量技术的原理，可为今后进一步工作与学习打下坚实的基础。

然而，由于《GPS测量原理与应用》课程的技术性较强，对计算机、信号处理等学科的基础知识有一定的要求，导致我们在实际教学过程中发现学生对部分关键知识的理解有难度。为了让学生更好地理解GPS定位与应用的相关理论，提高课程的教学效率与质量，是值得教师们认真思考的问题。通过过去几年上海海洋大学海洋测绘专业《GPS测量原理与应用》课程的教学实践与尝试，本文就实际教学中所实行的理论与实践结合教学进行探讨，为进一步提高学生的接受能力，并开展下一步教学改革打下基础。

1 主要教学内容

全球定位系统在测量中越来越受重视，学习GPS测量原理的目的在于使学生全面掌握这一定位技术，了解GPS定位的理论基础和涉及的主要技术方法。本课程的主要教学内容包括：

（1）第一章：绪论部分。主要是了解GPS定位技术的发展由来及GPS测量技术的特点。重点：GPS定位技术的发展史；难点：GPS测量技术特点。

（2）第二章：GPS定位的坐标系统与时间系统。包括以下具体知识点：了解常用坐标系统的分类、掌握天球坐标系统和地球坐标系统的定义、掌握协议天球坐标系统和协议地球坐标系统的构成及相互转换的过程、掌握WGS-84坐标系统的建立过程、了解世界时系统和原子时系统的定义、掌握GPST时间系统的定义。重点：GPS定位坐标系统及其相互转换；难点：GPS时间系统的定义。

（3）第三章：卫星运动的基础知识及GPS卫星的坐标计算。包括以下具体知识点：了解GPS卫星的无摄运动和受摄运动、了解卫星星历的概念和传播方式、掌握GPS卫星坐标计算方法。重点：GPS卫星的无摄运动；难点：GPS卫星的坐标计算方法。

（4）第四章：电磁波的传播与GPS卫星的信号。包括以下具体知识点：了解大气层对电磁波传播的影响内容和程度、了解卫星信号的构成及卫星导航电文的组成部分。重点：大气层对电磁波传播的相关性；难点：卫星信号的构成。

（5）第五章：GPS卫星导航基本原理。包括以下具体知识点：掌握绝对定位的原理和作业方法、掌握几种常用精度因子的概念、了解相对定位的基本概念、掌握静态相对定位、单差、双差和三差观测方程的构成方式、掌握静态相对定位单基线平差模型的建立方法、掌握整周未知数的确定方法。重点：GPS绝对定位的原理；单差、双差三差观测方程的构成方式；难点：几种常用精度因子概念；整周未知数的确定方法。

（6）第六章：GPS应用的影响因素。包括以下具体知识点：了解GPS定位方法的分类及观测量的基本概念、掌握测码伪距和测相伪距观测方程的构成和线性化的方法、掌握影响GPS定位精度误差来源及消除和减弱误差的措施。重点：GPS定位精度误差来源及减弱误差措施；难点：测码伪距和测相伪距观测方程。

2 存在问题与解决方法

经过多个学期的《GPS测量原理与应用》教学摸索，整体上提高了学生在《GPS测量原理与应用》学习中的积极性和主动性，但是我们认为还存在以下几个问题，需要在后续的教学实践中进一步改进：

（1）理论知识点的理解不够深入，甚至会将不同知识点的理论特点弄混淆。特别是在GPS定位原理的讲授时，对基本定位方法，以及差分定位的分类等知识的理解不够。

（2）对GPS定位进行具体应用时的认识不够深入。GPS的应用非常广泛，但是学生对GPS应用的认识更多的停留在书本层面，等到大四实习时，感觉对理论知识的认识还不深入。

针对这些问题，我们提出了以下理论与实践结合的教学举措。一方面，通过数据采集与程序设计（如进行最进本的伪距单点定位程序设计），提高对GPS设备与操作的熟练了解，并深入认识GPS数据格式、GPS观测值类型、GPS卫星钟差与轨道等方面的具体内容；另一方面，通过在课程相关理论内容讲授后，联系参观实习，了解与认识GPS技术在国民经济中的具体应用过程，并就相关问题与现场工程负责人员进行请教，这样可帮助更好地理解书本的理论知识。

3 结论

在本文中，对上海海洋大学《GPS测量原理与应用》课程的教学实践过程中的理论与实践结合的教学方法进行了探讨，并针对存在的一些问题进行了总结。其最终目的是为了改善《GPS测量原理与应用》课程的教学效果，提高教学质量，增强与巩固学生对GPS的认识与理解。

【参考文献】

[1]徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用（第三版）[M].武汉大学出版社，2008.