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西南科技大学本科课程教学大纲

《GPS原理及应用》课程教学大纲

【课程编号】：13319629

【英文译名】：The Theory and Application of Global Positioning System 【适用专业】：地理信息系统 【学 分 数】：3 【总 学 时】：48 【实践学时】：16

一、本课程教学目的和课程性质

GPS技术以其测站点间无需通视、控制网图形结构与定位精度关系不大，观测自动化、全天候，定位精度高、经济效益高等诸多优势，在测量领域被广泛应用，对传统测量方法产生了革命性的影响。

本课程作为地理信息系统专业的专业方向选修课程，讲授GPS定位的原理、作业方法、数据处理等理论与方法，使学生掌握从事GPS定位测量工作必备的专业知识。

二、本课程的基本要求

理解GPS系统定位原理，掌握运用GPS技术进行静态、动态高精度定位测量的理论与技术方法。

三、本课程与其他课程的关系

先修课程：《测量学》、《误差理论与数据处理》等。

四、课程教学内容

本课程讲授GPS定位原理及应用现状，阐述GPS接收机定位观测数据采集与处理方法，GPS定位误差及其处理措施，如何取得高精度相对定位成果等工程应用问题，并结合实践教学，使学生掌握GPS相对定位实际应用技能。

第一章：绪论

介绍GPS系统组成、定位原理及其应用现状，讲述GPS技术的优势及其给测量技术带来的重大变革。

重点：GPS技术优势及其给测量技术带来的重大变革。要求：理解。 第二章：GPS定位的坐标系统与时间系统

讲授GPS定位采用的坐标系统及我国现在采用坐标系统，由于GPS卫星位置是时间的

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函数，所以对GPS时间系统作简要论述。

重点：GPS定位坐标参照系统。要求：掌握。

难点：坐标系统与时间系统概念抽象，地信专业学生缺乏相关的背景知识，深入理解较困难。

第三章：卫星运动及GPS卫星信号

讲授GPS卫星运动轨迹及其瞬间位置计算，卫星向地面用户发送的导航信号内容，星历的概念，GPS伪距测距和载波相位测距原理与方法，美国政府针对非特许用户的SA政策等问题。

重点：测距码测距、载波相位法测距原理与方法。要求：理解

难点：卫星运动的理想运动轨迹与受摄运动问题，卫星瞬间位置计算，载波相位测距原理。

第四章：GPS定位原理

讲授GPS绝对定位与相对定位原理，差分相对定位方法，GPS定位观测值及其线性化，卫星几何分布精度因子，载波相位法整周未知数求解及周跳问题。

重点：相对定位原理与方法，周跳和整周未知数求解问题。要求：掌握。 难点：GPS定位观测值及其线性化，周跳及整周未知数求解。 第五章：GPS测量的误差来源

讲授GPS误差的分类、性质、量级及其对应地消除或削弱措施。 重点：消除或削弱GPS定位误差的措施与误差性质的关系。要求：掌握。 难点：主要误差来源的性质及其对定位成果的影响。 第六章：GPS测量技术设计与外业施测

讲授GPS技术用于控制测量的方案设计、外业观测实施、观测成果检验与处理等问题。 重点：GPS测量外业观测。要求：掌握 难点：GPS控制网的网形设计问题。 第七章：GPS测量数据处理

讲授GPS基线向量解算、三维基线向量自由网平差、三维基线向量的归算投影、二维基线向量的约束平差、GPS大地高拟合正常高等问题。

重点：由于GPS外业操作自动化程度很高，使用相对简单，应用水平主要取决于数据处理能力。本章论述GPS观测数据处理基本原理与方法，所以讲授内容均很重要。要求：掌握

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西南科技大学本科课程教学大纲

难点：地信专业学生缺乏控制测量方面的知识，对于基线向量的归算投影、二维基线向量网约束平差、GPS高程系统及正常高拟合等问题理解较困难。

五、教学方法建议

GPS系统是涉及到众多学科知识的庞大技术系统，内容深广而本课程学时有限，因此应注意理论结合实际、侧重在测量定位中的应用方法。

六、考核方式

题库试题卷面考试＋实践课程考核

七、其它说明

实验结合理论课进度安排，促进理论知识理解。

八、选用教材及主要参考书

1、教材

《GPS原理及应用》，李天文，科学出版社，2003 2、参考书

《GPS卫星导航定位原理与方法》，刘基余，测绘出版社，2003

九、学时分配（参考）

课 程 内 容 第一章：绪论 GPS系统组成、定位原理及其应用现状， GPS技术给测量技术带来的重大变革。 第二章：GPS定位的坐标系统与时间系统 GPS坐标系统及我国大地坐标系统，GPS时间系统。 第三章：卫星运动及GPS卫星信号 GPS卫星运动轨迹及其瞬间位置计算，卫星向地面用户发送的导航信号内容，星历的概念，GPS测距信号测距和载波相位测距原理与方法，美国政府针对非特许用户的SA政策。 第四章：GPS定位原理 GPS绝对定位与相对定位原理，差分相对定位方法，GPS定位观测值及其线性化，卫星几何分布精度因子，载波相位法测距整周未知数求解及周6 6 4 4 讲 课 实 验 上 机 大作业 小计 2 4 2 4 3

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跳问题。 第五章：GPS测量的误差来源 GPS误差的分类、性质、量级及其对应地消除或削弱措施 第六章：GPS测量技术设计与外业施测 GPS技术用于控制测量的方案设计、外业观测实施、观测成果检验与处理。 第七章：GPS测量数据处理 GPS基线向量解算、三维基线向量自由网平差、三维基线向量的归算投影、二维基线向量的约束平差、GPS大地高正常高拟合。 合 计

32 16 48 8 8 16 4 4 8 4 12 《GPS测量原理及应用》课程实验教学计划

一、

本课程实验教学的目的和要求

掌握GPS接收机数据采集及处理方法，促进理论知识的理解和深化。

二、 本课程实验内容体系和实验类型

综合性实验，选修理论课程后必修。

三、 实验内容安排

1、 GPS静态接收机数据采集：要求掌握GPS观测数据采集的操作方法，熟悉GPS接收机观测对作业环境的要求。学时数：8学时。

2、 基线解算及平差处理，要求掌握GPS定位数据处理的方法，并在校内实习基地实地测量取得合格的定位成果。学时数：8学时。

四、 实验报告及成绩评定

本实验课程目成绩可按一定比例计入本课程最终成绩，建议与理论考试卷面成绩的比例为3：7。

编写负责人： 李玉宝 审核人：高德政 部门主管领导：李虎杰

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