張瑞+王曉醉

摘要：《GPS原理與應(yīng)用》是測繪工程專業(yè)的專業(yè)必修課程，衛(wèi)星導(dǎo)航定位在測繪工作中應(yīng)用廣泛。文中對該課程的課程特點、教學(xué)現(xiàn)狀進行分析，并提出了一系列課程教學(xué)改革措施用以提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：測繪工程；課程教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）27-0174-02

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）于20世紀70年代開始構(gòu)建，由于GPS技術(shù)所具有的全球全天候、定位精度高和不受天氣影響、操作方便的特點，在遙感、地理信息系統(tǒng)、勘探地球物理、地質(zhì)等方面都有廣泛的應(yīng)用。GPS衛(wèi)星全球定位技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致了導(dǎo)航和測繪行業(yè)一場深刻的技術(shù)革命。衛(wèi)星導(dǎo)航定位課程也已成為高等學(xué)校各相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，對于測繪工程專業(yè)專、本科生而言，是一門專業(yè)必修課[1]。

涉及諸多學(xué)科的專業(yè)知識，由于全球定位技術(shù)發(fā)展日新月異，《GPS測量原理與應(yīng)用》無論是授課方式或授課內(nèi)容都應(yīng)該進行一系列的改革。目前，我國很多高校的相關(guān)教師針對這一課程進行了較多的改革嘗試[2-4]。

一、衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展趨勢

由于GPS系統(tǒng)在社會經(jīng)濟等各個方面具有不可或缺的重要作用，所以世界主要大國都在發(fā)展自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。除了美國的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還包括俄羅斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）系統(tǒng)，歐洲正在建設(shè)的GALILEO導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，以及中國正在建設(shè)的Beidou導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)具備了亞太地區(qū)的導(dǎo)航定位能力。隨著各個國家的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成，可用導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)目也極大地增加。目前，目前，全球GNSS技術(shù)從GPS一家獨大局面向四強并存、多系統(tǒng)兼容格局發(fā)展。

二、《GPS原理與應(yīng)用》的課程特點

GPS是一門典型的多學(xué)科相互滲透的交叉學(xué)科，不僅涉及天體力學(xué)、氣象學(xué)、電子學(xué)和大地測量學(xué)，而且涉及到電磁學(xué)和通信學(xué)科等諸多學(xué)科[5]。GPS課程講授內(nèi)容主要包括GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的背景；GPS測量中涉及的坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)；GPS系統(tǒng)的組成與衛(wèi)星信號；GPS衛(wèi)星定位方法原理，分類；GPS衛(wèi)星導(dǎo)航的原理；GPS測量主要誤差及其分類；GPS測量的設(shè)計與實施；GPS數(shù)據(jù)采集與處理；GPS在各領(lǐng)域中的應(yīng)用；GPS測量數(shù)據(jù)的處理與分析。課程要求學(xué)生對GPS原理具有一定的理解力，對測量內(nèi)業(yè)和外業(yè)具有比較強的動手能力。

三、GPS原理與應(yīng)用的教學(xué)現(xiàn)狀

目前GPS教材多種多樣，其中武漢大學(xué)李征航、黃勁松編著的《GPS測量與數(shù)據(jù)處理》及被開設(shè)GPS測量原理及應(yīng)用這門課程的學(xué)校廣泛采用。另外，周忠謨[6]等其他專家學(xué)者編著的教材講義也有一定的應(yīng)用。但是由于GPS知識點更新很快，這些教材大多編寫于5年甚至10年之前，對于新的應(yīng)用領(lǐng)域和新的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，如北斗介紹得比較少。

多媒體形式成為了《GPS測量原理及應(yīng)用》教師課堂授課的主要方式。多媒體授課具有一定優(yōu)勢，其運用圖像、視頻等課件展示教材內(nèi)容，將大量的信息以生動的形象帶給學(xué)生，使得授課方式變得快捷，為教師節(jié)省了時間，提高了教學(xué)效率。但是在一定程度上，也減少了教師直面學(xué)生的機會，多媒體授課容易按事先設(shè)計好的課件機械性教學(xué)，教師照本宣科，學(xué)生被動聽講，很難形成師生互動。按照課件講課導(dǎo)致教學(xué)速度過快，學(xué)生思路跟不上，教學(xué)效果不好，并且有可能使部分學(xué)生過分依賴課件，認為上課聽不聽講無所謂，只需課后拷貝課件就行。

實驗實踐課時不足，由于理論課程講授與實踐課程既相對獨立，又相輔相成，需要在課程安排、講授和實踐幾方面共同配合；需要合理分配和設(shè)計相關(guān)的GPS外業(yè)實踐內(nèi)容。而學(xué)校目前GPS外業(yè)實踐教學(xué)所需的儀器數(shù)量和種類不足，GPS接收機數(shù)量不多且型號老舊，已不能滿足當前GPS的發(fā)展要求。

四、GPS原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革措施

為了更新教學(xué)內(nèi)容，筆者給學(xué)生推薦了國際上最新的衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文[7-8]，針對當前衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的熱點前沿問題，讓學(xué)生有更多了解。

在教學(xué)上采用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方式，多鼓勵學(xué)生發(fā)表一些自己的想法和見解，與老師一起加入討論。《GPS測量原理及應(yīng)用》課程的內(nèi)容比較抽象，板書便于學(xué)生總結(jié)歸納、加強記憶。好的板書設(shè)計能突出教學(xué)重點，加強教師和學(xué)生的互動。一些抽象的知識點，采用多媒體教學(xué)，可以讓學(xué)生更好地理解。屏幕的快速投放，可以快速講解一下只需要學(xué)生了解的知識點，授課變得便捷。而通過精心設(shè)計的課件，可以向?qū)W生演示GPS衛(wèi)星運行軌跡、測距原理等內(nèi)容，還可以直觀地演示GPS后處理軟件的數(shù)據(jù)處理過程。

實踐教學(xué)在硬件方面和軟件方面均還需要做較大投入，購買一些新型的GNSS接收機和高質(zhì)量的GNSS數(shù)據(jù)后處理軟件，并加多實踐課課時和種類，才能取得更好的實踐教學(xué)效果。

此外，《GPS測量原理與應(yīng)用》課程主要強調(diào)基本理論和外業(yè)測量，沒有程序設(shè)計方面的課程?？紤]學(xué)生就業(yè)的因素，應(yīng)該注重學(xué)生對程序設(shè)計的教學(xué)，并且通過程序設(shè)計能增進學(xué)生對理論和算法的理解。

參考文獻：

[1]魏二虎，暢柳，李征航.GPS測量與數(shù)據(jù)處理系列課程教學(xué)的若干思考[J].測繪信息與工程，2012，37（3）：44-46.

[2]劉智敏，陽凡林，獨知行.衛(wèi)星定位原理及應(yīng)用的教學(xué)改革與實踐[J].測繪工程，2010，19（3）：77-80.

[3][4]李黎，龍四春，張金平，等.GPS原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革探討[J].當代教育理論與實踐，2014，6（5）：118-119.

[5]匡翠林，戴吾蛟，蔡昌盛，等.《GPS定位原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革——面向卓越測繪工程師教育[J].礦山測量，2013，19（8）：94-97.

[6]周忠謨，易杰軍.GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用[M]，北京：測繪出版社，1997.

[7]Teunissen P J G，Odolinski R，Odijk D.Instantaneous BeiDou+ GPS RTK positioning with high cut-off elevation angles[J].Journal of geodesy，2014，88（4）：335-350.

[8]Zumberge J F，Heflin M B，Jefferson D C，et al.Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks[J].Journal of Geophysical Research：Solid Earth，1997，102（B3）：5005-5017.

Abstract："GPS Principles and Applications" is a compulsory course for the specialty of engineering of Surveying and mapping，satellite navigation and positioning is widely used in surveying and mapping work. Characteristics of the course in the course of teaching，analysis of the status quo，and put forward a series of teaching reform measures to improve the quality of teaching.

Key words：surveying and mapping engineering；course teaching；teaching reform