手机尝试使用gps_gps定位对方知道吗_GPS测量实践教学的尝试

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第 29 卷 第 3 期 2010 年 3 月

实

验

室

研

究

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探

索

V ol .29 N o.3 M ar 2010 .

R ESEA RC H A

N D EXPLO R A TIO N IN LA B O R A TO R Y

? 实验 教学 ?

GPS

测 量 实 践 教 学 的 尝 试
黄声享， 陈晶晶， 李夏至
( 武汉 大学 测绘 学院 ， 北 武汉 4 3007 ) 湖 9

摘

要 : 卫星 导航 定位 已成 为现 代测 绘工程 领域 的一 种重 要 测量 技 术手 段 ， 了满 为

足 测绘 工程专 业人 才培 养的 需要 ， 合学 校 地 理环 境 开 展有 针 对 性 的 G PS 测 量实 结 践 教学 活动 ， 使学 生在 规范 的教 学实 习场 地， 受到 实际 工 程作 业 的氛 围. 论 述了 领 G P S 实践 教学基 准网 的布 设以 及模 拟工 程施 工控 制网和 变形 监测 网的 G P S 实 习情 况 . 几 年来 的实 践教学 成效 明显 ， 受学 生好评 . 深 关 键词 : 实践 教学 ; 全球定 位系 统; 测 绘工 程; 测量 控制 网 中 图分 类号 : P 228 .4 文 献标 识码 : A 167( 2010 ) 0 3 - 012 1 - 03 文 章编 号 : 1006 - 7

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? ? ? ? ? H UA N G S ， CH EN J - ， L I X ( Sc hoolof G e odesy an d G eom at s，W uhan U n i e si y，W uhan 430079，C hi a) i c v rt n A : N ow adays，G PS i on eoft m ost m p or t ec ol e i t fl ofge at s en gi eer g. To sat y t s he i t t hn ogi s n he ied an om i c n i n i sf he

n ee of c t at g t en t hi ar ce i t d ulv i i n al s，t s t l n r i oduc d t p r t al eac n g i G P S c se. The st n t c f el he at ose he aci t hi c n our ude s an e t m p her of ac ual r ec n t s st dar zed gr d. The ar c e al i toduc d t de gn oft dat n et or an d t e t p oj ti hi an di oun t l so n r i e he si he um w k he p r t e siuat ofst ul t r ew or an d de or at m on ior g n et or Thr ac i c t i on i an f am m k f m i on ti n w k. ough t ap p l at ofp r t aleac he i i c on ac i t hc i g，a good e f c s ac ev ed. n f e ti hi K : p r t al eac n g; gr ac i t hi c obal osi i i g syst ( G PS) ; geom at s en gi eer g; sureyi g c t n e w or p t n on em i c n i n v n on r ol t k

1 引

言

堂 教学 所无 法代 替的

［ 3-4］

.在 教学实 践过 程中 ， 们越 我

G 来 越感 觉 到 ， PS 应 用非 常 广 泛 ， 及内 容 很 多 ， 不 涉 已 可 能在 有限 的实 习时 数 和 仪 器设 备 条 件 下 ， 其 面 面 将 俱 到. 同时 ， 为确 保实 践教 学质 量， 仅要 使实 习内 容 不 尽 量与 生产 实际 相吻合 ， 且要 从严 把关 ， 而 避免 学生 在 实 习操 作与 应用 方面 的 一 知 半解 ， 其是 蒙 混 过 关 的 尤 现 象. 为此 ， 我们 有针 对性 地充 分利 用校 园环 境， 一 统 规 划并 建立 了适 宜于实 践教 学直 接使 用的 测量 控制 基 准 网 ， 生可 以结 合 教学 实 验 及 实 习 环节 的 需 要 进 行 学 利 用 . 本文 介绍 该测 量 控 制 网的 点 位 布 设 情 况 ， 及 以 学 生模 拟工 程 施 工 控 制 网 和 变 形 监 测 网 的 G P S 测 量 实 习结 果， 供其 他院 校测 绘类 专业 借鉴 参考 . 以

全 球卫 星导 航定 位 系 统 ( G P S) 的 迅 速 发展 ， 经 已 广 泛应 用于 诸多 领域 ， 测 绘 行 业 带 来了 翻 天 覆 地 的 给 变化
［1- ］ 2

. 测绘 工程专 业 的 教 学 与 测绘 仪 器 发 展 进 步

息息相关， 培 养高素质, 有三 创( 创造, 新, 要 具 创 创 业 ) 和实 际 动手 能 力 的 测 绘 工 程 领 域 高 素 质 人 才 ， 加 强 学生 对现 代测 绘仪 器 的 实 践性 操 作 , 用 和 掌 握 十 应 分 重要 . 实 践教学 具 有 验 证 , 合 , 新 三 大 功 能 ， 综 创 在 培 养学 生的 创新 精神 和 实 践 能 力方 面 起 着 重 要 作用 . 实 践教 学是 教学 过程 中 的 重 要组 成 部 分 ， 是 一 般 课 也

收 稿 日 期 : 2009 - 04 - 07 作 者 简 介 : 黄 声 享 ( 196 4 - ) ， ， 西 安 义 人 ， 士 ， 授 ， 士 生 导 男 江 博 教 博 师， 主任， 究方向: 卫星导航 定位技术 应用, 形监 测与灾 害预警, 系 研 变 精密工程测量. Tel: 138 7 . 1202468 ; E- ai : sxhuan g@ whu.edu.c m l n

2 实践环境的建立
根 据测 绘工 程专 业课程 体系 对实 验实 习教 学的 内 容 要求 和时 数安 排 ， 分利 用校 园环 境 ， 实践 性教 学 充 使

12 2

实

验

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第 29 卷

的 布局 与教 学质 量的监 控体 系科 学, 合理 ， 实验 实习 的 整 个过 程符合 测绘 工程 生 产 实际 ， 并满 足 G P S 实 践 教 学 的要 求 . 使 学 生 在 有 限 的 实 习 时 间 内 完 成 实 习 任 务， 是完 整意 义上 的测 绘工 程实 际工 作的 模仿 ， 学生 不 用 走出 校门 就可 以 获得 良 好 的 实 践 效 果. 事 实 上， 在 有 限的 实习 时间 和教 学 资 源 条件 下 ， 教学 实 习 的 内 容 不 可能 面面 俱到 ， 因此 ， 实践 性教 学要 具有 代表 性 . 模 拟 具有 鲜明 特 点 的 典 型 测 量 工 程 实 例 来 规 划 G P S 实 践 教学 实习 与课 程设 计 ， 择 具 有 代 表性 的 工 程 环 节 选 作 为 G PS 实 验 实 习 的 教 学 内 容 是 完 全 有 必 要 的 . 我 们 根据 上述 教学 实习 的 目 的 和要 求 ， 在校 园 教 学 楼 顶 布 设了 由 8 个 分 布 合 理 且 规 则 的 点 构 成 G P S 测 量 控 制 网基 准， 如图 1 所示 的 G P 1 G P 8. 为 了提 供 方 便, 实 用的 G P S 实践 教学 基准 ， 每 个网 点 上 都建 立 了 具 在

性 实践 与实 验. 这些 实 习 内 容 不仅 具 备 综 合 性 特点 ， 而 且具 有鲜 明的 研究性 . 3. 1 桥 梁施 工控 制网 的模拟 根 据图 1 所示 的 网 型 ， 生 可 以 开展 相 关 的 教 学 学 实 践工 作， 里以 2008 年 11 月 14 日的 观测 数据 为 例 这 进 行说 明， 体作 业过 程可 参见 有关 文献 具
［ -7 5 ］

.

ia 首 先是 数据 采 集 工 作 ， 用 9 台 Le c 1230 G P S 利 接 收机 ， 配置 Lei a A X1202 天 线， G PS 静 态 测 量 模 c 按 式 采集 数据 ， 数据 采样 间隔 设为 15 s，， 卫星高 度截 止 角 为 15 ， 测时 段长 度不 少于 2 h. 然后 是利 用 TG O 软 观 件 进行 单点 定位 , 线 处理 , 平差 等 数 据 处 理 工 作 . 基 网 在 数据 处理 过程 中， 可以 把参 数设 置为 默认 状态 ， 既 也 可 以根 据实 际要 求设置 一些 参数 ， 卫星 截止 高度角 , 如 最 大修 复滑 动等 . 同 时 ， 据已 知 点 ( G P A ) 进 行 约 束 根 0 . 27 m ， 1

有 统一 规格 的永 久性的 强制 归心 观测 墩( 见图 2 ) . 该 ? 下 平 差， 知 点在 北 京 5 4 坐 标 系, 已 中央 子 午线 为 114 ? = 33 测 量控 制 网 还 可 以 很 方 便 地 与 临 近 的 国 家 控 制 点 ? = 5 的坐 标 为 4 . 968 m ，
? ? ( G P A ) 进 行联 测 . ? H = .111 m ， 以 解 算 出 G P1 可 ? ? ? ? ? ? ? ?

G P8 各 点 的 国 家 坐

标 及其 精度 ， 其结 果见 表 1 . 学 生通 过解 算的 各 点 坐 标 精 度可 以 看 出 ， PS 测 G ? 0. 1 量 的内 符合 精度 很高 . 其中 ， 面 精 度 更高 ( 在 平 m m 以内 ) ， 时注 意到 高程 精 度比 平 面精 度 要 低 . 这 同 是 什么 原因 ? 这 就要 求同学 联系 自己 所学 的知 识进 行 解 释， 炼 学 生 独 立 思 考, 析 和 解 决 实 际 问 题 的 能 锻 分
图1 G P S 实践教学基准网点分布图

力. 通 过 该实 习 ， 仅 所 学 生 掌 握 了 G P S 外 业工 作 ， 不 而 且可 以通 过 G P S 数据 处理 ， 纳总结 TG O 软 件的 操 归 作 流程 如下 : 打 开 TG O 软 件 并 建 立 北 京 5 4 坐 标 系 统

TG O 新 建项 目 ， 择新 建 的坐 标 系统 ? 选 ? 测 数据 R IN EX 格 式 线 高, 线类 型 天 ?

导 入静 态 观

根据 外业 记录表 编 辑点 名 称 , 天 选

设置基线处理形式， 行 G PS 基线 进

处 理 在 W G S- 坐 标系 下进 行网 的无 约 束平 差 84 ? ? 择 当地 坐标 系统 ， 加入 已知 点坐 标 ， 行网 约束 平差 进

成 果输 出. 正如 某 同 学 在 实 习 报 告 中 所 描 述 的 "通 :
图2 强制归 心观测墩

过 这次 实习 ， 对 G PS 的 外 业 观 测 更 加 熟 悉 ， 结 合 我 并 内 业数 据 处 理 和 分 析 ， G P S 测 量 有 了 更 深 入 的 认 对 " 识. 3. 2 变 形监 测网 的模 拟 我 们既 可以 把图 1 所示 9 个 点的 长时 段同 步观 测 数 据分 为几 个段 时段 ， 然后 分别 进行 数据 处理 ， 也可 以 把 各年 的观 测数 据进 行 处 理， 其 当 作为 变 形 监 测 网 把 的 资料 ， 进而 分析 各 期 结 果 之差 异 . 这里 仅 取 学 生 实 习 的 20 08 年两 期 数 据处 理 结 果 ， 及 2008 年 相 对 于 以 2007 年 的数 据处 理结 果为 例 ， 坐标 之差 列于 表 2 . 其 由 表 2 的 数值 结果 同 学 们可 发 现 : 2 008 年 两 期 之 间 的各 点坐 标变 化量 ， 面 方 向 最 大 值为 1 .0 m m ， 平 高 程 方向 最大 值为 2.5 m m ， 坐标差 异小 ; 而 2008 年 相 对 于 2 00 7年 的各 点 坐 标 变 化 量 ， 面 方 向 最 大 值 为 3 . 5 平

3

典型实习内容
图 1 所 示的 基 准 网 是 一 个 多 功 能 的 G P S 实 践 教

G 学 基准 网 ， P 1

G P8 的 点 位 分 布 具 有 典 型 的 桥 梁 工

程 施工 控制 网布 设特点 . 学生通 过此 实习 可以 熟练 地 G 掌 握 G PS 接 收机 的使 用 与操 作 过 程 , PS 数据 处 理 与 成 果评 价 , 程施 工控 制网 建立 过程 等主 要内容 . 工 同 时， 可以 将该 基准 网作 为变 形监 测网来 看待 ， 也 通 过 G PS 周 期 性 观 测 以 分 析 评 价 监 测 网 的 稳 定 性 . 针 对图 1 所 示建立 的 8 个 强 制归 心 观 测 墩， 用 历 次 利 G P S 重复 性观 测资 料 作 为 周 期性 观 测 数 据， 以 开 展 可 模 拟变 形监 测网 的稳定 性分 析和 监测 精度 评价 等创 新

第3期

黄声 享 ， : G P S 测量 实践 教学 的尝 试 等
表 1 模拟桥梁施工控制网的数据处理结果
坐 标 /m 精 度 /m m
H

1 23

点号 G P1 G P2 G P3 G P4 G P5 G P6 G P7 G P8 33 33 33 33 33 33 33 33

? ? ? H? ?
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0 .8 99 5 ? 0.1 ? 0.1 5 3.48 5 8 ? 0.9 .011 3 3 .6 42 6 ? 0.1 ? 0.1 5 7 .414 6 ? 0.9 .402 3 3 .6 44 4 ? 0.1 ? 0.1 5 3.47 7 ? 0.9 1 .403 5 6 .28 4 5 ? 0.1 ? 0.1 5 3.46 2 4 ? 1.0 .999 2 6 .36 3 1 ? 0.1 ? 0.1 5 8 .7 1 9 ? 0.9 7 .27 3 1 ? 0.1 ? 0.1 3 .6 7 5 9 5 4.912 9 ? 0.9 .37 1 8 ? 0.1 ? 0.1 3 .6 6 9 3 5 8 .916 1 ? 0.9 .38 2 3 ? 0.1 ? 0.1 0 .95 7 0 5 8 .912 4 ? 0.9 .293 6

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表2

变形监测网的模拟分析结果
2008 年相 对 于 2007 年 的 坐 标 差 /m m dH - 0 .7 0 .4 - 0 .5 0 .3 1 .8 0 .2 1 .0 d - 3.5 0.3 - 1.5 - 1.1 0.3 2.6 2.2 0.6 d - 0.3 - 1.1 0.5 - 1.8 - 0.3 1.5 0.6 0.8 dH - 17 .4 0.7 2.4 4.0 2.9 4.6 0.4 2.3

锻 炼学 生的 动手 能力 ， 而且 要加 强理 论联 系实 际， 学 使 生 了解 并掌 握 本 专 业 生 产 技 术 和 生 产 管 理 的 实 际 应 用 . 紧 密结 合测 绘工 程专业 的现 代特 点和 校园 环境 所 制 定的 系列化 G P S 实 践教 学 内容 ， 利 于 加强 并 规 范 有 G P S 教学 实习工 作， 培养 高素 质, 有三 创精 神的 测 绘 具 技 术人 才
［8 - ］ 9

2008 年 两 期的 点号 d G P1 G P2 G P3 G P4 G P5 G P6 G P7 G P8 - 0.4 - 0.3 - 0.5 - 0.5 0.1 0.1 - 0.2 - 0.4 坐 标 差 /m m d 0 .3 0 .5 0 .1 - 0 .2 0 .0 0 .5 0 .3 1 .0

.经过近几年 G PS 实践教学的尝试， 学

生 普遍 反映较 好 ， 目前 已成 为 教 师 指导 G P S 教 学 实 习 的 样板 .同 时， 有助 于 指 导 教 师 通过 学 生 递 交 的 实 也 习 报告 材料 ， 了解 并 掌握 学 生 现 阶 段 存在 的 问 题 以 及 学 生对 基本 概念 , 基本 知识 的掌 握程 度 .

? ? ? ? ? ? ? ): ? ? 参 考文 献( R
- 2 .5 ［ ］ 李 征 航 ， 劲 松 .G PS 测 量 与 数 据 处 理 ［M ］ 武 汉 : 武 汉 大 学 出 版 1 . 黄

m m， 高程方 向最 大值 达 1 7 m m ， 标差 异 较大 ， 其 .4 坐 尤 是 G P1 点的 高程 方向 变化 异常 . 针 对表 2 的数 值 结 果， 以 引 导 学生 分 析 引 起 坐 可 标 差异 的原 因. 在短 时间内 ， 测点 没有 产生 位移 ， 观 是 什 么引 起的 坐标 差异 ? 这就 需要 同学 们根 据自 己所 学 的 知识 联系 实际 进行 分 析 ， 如 某同 学 所 体会 的: " 我 正 们 就要 从 G P S 测 量误 差, 播 星 历精 度 以 及平 差 软 件 广 模 型误 差等 方面 分析考 虑 . 而 2 008 年 相对 于 200 7年 " 的 坐标 差异 较大 ， 除了 上述 原因 外 ， 该还 有使 用仪 器 应 不 同, 围环 境不 同等 可能 引起 的定 位误 差. 同时 ， 周 还 可 以看 出高 程的 差异要 比平 面坐 标的 差异 大. 尤其 是 G P1 点的 高程 差异 达 17.4 m m ， 其原 因 ， 能就 是 天 究 可 线 高测 量 的 问 题 . 这 样 ， 以 引 起 同 学 们 更 多 关 于 可 G P S 测量 问题 的讨 论.

社， 2005 . ［ ］ 黄 声享 ， 英 起 ， 庆 林 .G P S 在 测量 工 程 中 的 应 用［M ］ 京 : 测 2 郭 易 .北 绘出版社， 2007 . ［ ］ 黄 声享 .向 3 东 .G P S 系 列 化 教 学 实 习 的 设 计 与 实 践［J］ 测 绘 通 .

2004( 10 ) : 6 4- 6 . 6 报， ［ ］ 吴 继忠 ， 明 峰 ， 三 枝 .?G PS 定 位 技 术 及 其 应 用 ? 程 实 践 教学 4 李 刘 课 体 系 的 构 建［J］ 球 定 位 系 统 ， .全 2007 ，32 ( 3) : 38 41. ［ ］ 刘 大伟 ， 声 享 .G P S 桥 梁 控 制 网 精 度 估 算 方 法 的 探 讨［J］ 绘 5 黄 .测 信息与工程， 2004，29( 1) : 15 - . 16 ［ ］ 刘 铁标 . 单 控 制 点 起 算 G P S 控 制 网 分 析 与 应 用［J］ 西 部 探 矿 工 6 . 程， 2008 ( 9 ) : 18 4- 7. 18 ［ 7］ 黄 声享 ， 尹 晖， 蒋 征 . 变 形 监 测 数 据 处 理［M ］ 武 汉 : 武 汉 大 .

学 出 版 社 ，2003 . ［］ 张 8 勤， 王 利 . G PS 测 量 原 理 与 应 用 " 程 教 学 研 究 与 改 革 " 课

［J］ 高 等 理 科 教 育 ， . 2007( 1) : 112 114. ［ ］ 宁 津 生 . 测 绘 工 程 专 业 和 测 绘 学［J］ 测 绘 工 程 ， 9 . 2000 ， 2 ) : 7 9( 0 7 . 4

4

结

语

实 践性 教学 的设计 ， 仅要 巩固 学生 的理 论知识 , 不 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

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