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《GPS测量原理及其应用》教学大纲

课程编号:266081

四年制本科测绘工程专业用

学时:40

学分:2

长安大学

测绘科学与工程系

2004年10月

本课程的性质和任务

自1957年10月人类把第一颗地球人造卫星送人太空以来,空间科学即以非常迅猛的速度发展.60年代问世的地球人造卫星导航定位技术,到70年代已发展为全球定位系统(GPS),它可以向人类提供全球,全天候,高精度实时导航与定位服务.GPS定位技术从问世之初取代常规大地测量和工程控制测量,发展到目前,它已渗入工程测量,地籍测量,交通管理,导航,地理信息系统,海洋,气象和地球空间研究等许多领域.差分GPS(DGPS)与相位差分GPS(RTK)技术,实现了高精度实时动态导航与定位,可以在一个瞬间获得厘米级精度的测站坐标.GPS全站仪己经向传统的全站仪发起了挑战.GPS定位技术日益广泛应用,使它成为测绘类专业本科生和研究生的一门必修课程.

本课程是为测绘工程专业本科生开设的专业课.

本课程是在学习了《测量学》,《误差理论与测量平差》,《控制测量学》(或《大地测量学》),《工程测量学》等专业课程之后开设的.

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本课程的主要任务是使学生了解全球定位系统(GPS)的发展概况,掌握GPS定位的原理,GPS定位的方式方法及GPS测量数据的处理与分析等重点内容,对GPS在各种工程测量,地籍测量,交通管理,导航,地理信息系统等方面的应用情况有所了解,为今后在工作应用这一先进的定位技术奠定基础.

本课程的基本要求

1,能力培养的要求

要求学生对全球定位系统(GPS)的测量原理具有较强的理解能力,对GPS测量的内外业具有较强的动手能力,对应用计算机进行GPS测量数据处理具有较强的动手能力,对GPS在其他领域的应用情况应有一定的自学能力.

2,本课程的重点和难点

GPS定位系统的坐标系,GPS卫星的测距码信号与伪距测量原理,GPS卫星的载波信号与相位测量原理,GPS静态定位原理,整周未知数的确定方法与周跳分析,GPS动态定位原理,GPS定位测量中的坐标转换,GPS基线向量解算与网平差.

3,选修课程及其基本要求

《大地测量学》:了解大地测量学的性质,任务及方法,

《大地坐标系的建立》:了解各种大地坐标系的建立方法及其应用,了解不同坐标系之间的转换方法,

《空间大地测量学》或《卫星大地测量学》:了解如何利用对人造地球卫星和银河系外射电源的观测资料,以解决大地测量所需解决的问题.

三、课程内容

教学基本内容

第1章GPS卫星定位测量基础

1.1GPS定位系统概述

1.2GPS定位系统的坐标系

1.3GPS定位的时间系统

1.4地球人造卫星的轨道及其运动

第2章GPS卫星信号及其测量原理

2.1GPS卫星的测距码信号与伪距测量原理

2.2GPS卫星的导航电文

2.3GPS卫星星历

2.4GPS卫星的载波信号与相位测量原理

2.5美国政府关于GPS卫星信号的限制使用政策

2.6GPS卫星信号接收机

第3章GPS静态定位原理

3.1GPS定位方法分类及其误差源

3.2静态绝对定位原理

3.3静态相对定位原理

3.4整周未知数的确定方法与周跳分析

3.5GPS快速静态相对定位

第4章GPS动态定位原理

4.1GPS动态绝对定位原理

4.2GPS动态相对定位与差分GPS

4.3差分GPS定位原理

4.4载波相位差分原理

4.5动态相对定位中的坐标转换

4.6广域差分GPS

第5章GPS控制网设计与外业工作

5.1GPS网的构网特点与网形设计一般原则

5.2GPS控制网的优化设计

5.3GPS测量的外业工作

5.4GPS基线向量解算与网平差概述

5.5GPS观测成果检验与技术总结

第6章GPS定位测量数据处理

6.1概述

6.2国家坐标系与地方独立坐标系

6.3GPS定位测量中的坐标转换

6.4GPS网的三维平差

6.5GPS基线向量网的二维平差

6.6GPS高程

第7章GPS定位技术的应用

7.1GPS定位技术在平面控制测量中的应用

7.2GPS定位技术在高程测量中的应用

7.3GPS定位技术在地球动力学研究中的应用

7.4GPS定位技术在海洋测绘中的应用

7.5GPS定位技术在精密工程测量和工程变形监测中的应用

7.6GPS定位技术在导航中的应用

第8章空间大地测量概述

8.1绪论

8.2甚长基线干涉测量(VLBI)

8.3激光测月(LLR)和激光测卫(SLR)

8.4卫星雷达测高

8.5全球定位系统(GPS)

8.6空间定位技术的最新进展

课外作业

每章均有作业题或思考题.

实验课

(1)GPS接收机的认识及操作(选开),

(2)GPS静态相对定位测量,

(3)RTKGPS接收机及软件的认识与应用,

(4)GPS接收机随机软件的认识与应用,

(5)GPS网平差软件&

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(6)GPS静态相对定位测量及其数据处理与分析(选开),

(7)GPS实时动态测量(RTK)及其数据处理(选开).

集中实习安排

测绘工程专业的本科生,可在控制测量的集中实习中加入3-5天的GPS测量集中实习,实习内容包括GPS静态测量的内业和外业的全部过程,以达到巩固所学的课堂知识的目的.

四、使用大纲说明

1,学时分配表

课程内容学时数备注总学时讲授实验上机第1章GPS卫星定位测量基础66第2章GPS卫星信号及其测量原理44第3章GPS静态定位原理1082第4章GPS动态定位原理642第5章GPS控制网设计与外业工作44第6章GPS定位测量数据处理642第7章GPS定位技术的应用22第8章空间大地测量概述22总学时40

2,教学方法提示

(1)课堂讲授:有条件的最好用录像,多媒体课件,幻灯片或动画,或者用挂图,

(2)实验实习:认真准备,让学生有充分的动手机会,

(3)软件应用:讲清常用的几种软件的使用方法,并使学生熟练掌握软件的使用.

3,考核方式

(1)笔试试卷考核,

(2)课外作业考核,

(3)实验,实习,上机考核.

五、课程教材及主要参考书

1.张勤,李家权编着,《全球定位系统(GPS)测量原理及其数据处理基础》,西安:西安地图出版社,2001.8,

2.刘基余编着,《GPS卫星导航定位原理与方法》,北京:科学出版社,2003.8,

3.魏二虎,黄劲松编着,《GPS测量操作与数据处理》,武汉:武汉大学出版社,2004.6,

4.周忠谟,易杰军,周琪编着,《GPS卫星测量原理与应用》,北京:测绘出版社,1992.5,

5.刘基余等编着,《全球定位系统原理及其应用》,北京:测绘出版社,1993.10,

6.刘大杰,施一民,过静君编着,《全球定位系统(GPS)的原理与数据处理》,上海:同济大学出版社,1996.8,

7.沈镜祥等编着,《空间大地测量》,武汉:中国地质大学出版社,1990.6,

8.朱华统编着,《大地坐标系的建立》,北京:测绘出版社,1986,

9.GünterSeeber(德)着,赖锡安等译,《卫星大地测量学(SatelliteGeodesy)》,北京:地震出版社,1998.1,

10.刘经南等编着,《广域差分GPS原理和方法》,北京:测绘出版社,1999.1.

执笔人:王利

系或教研室主任:郭新成

主管院长(部,系主任):门玉明

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