《GPS原理与应用》教学模式的探讨

《GPS原理与应用》教学模式的探讨（精选8篇）

篇1：《GPS原理与应用》教学模式的探讨

《GPS原理与应用》教学模式的探讨

GPS技术的应用越来越广泛.本文试图以课程的.最终教学目的为着眼点,以课程的特殊性和现有的实际条件出发,对规范课程理论教学和实践教学的模式加以分析和探讨,并对课程的模式提出作者的见解,以提高此课程的实际教学效果.

作 者：徐双卿 张心平孙艳京 XU Shuang-qing ZHANG Xin-ping SUEN Yan-jing 作者单位：中国农业大学水利与土木工程学院,北京,100083刊 名：北京测绘英文刊名：BEIJING SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：“”(3)分类号：P228关键词：GPS 教学模式 教学效果

篇2：《GPS原理与应用》教学模式的探讨

2、GPS系统的空间部分由颗备用卫星组成，它们均匀分布在个近似圆形轨道上。

3、GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

4、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系。

5、GPS系统中卫星钟和接收机钟均采用稳定而连续的GPS时间系统。

6、GPS卫星星历分为预报星历(广播星历)和后处理星历（精密星历）。

7、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地（量）型接收机和授时型接收机。

8、在GPS定位工作中，由于某种原因，如卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为整周跳变（周跳）

9、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、边连式、网连式和边点混合连接四种基本方式。

选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。

10、卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系，一般取地球质心为坐标系原点。

11、我国目前常采用的两个国家坐标系是1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。

12、GPS接收机的天线类型主要有：单板天线；四螺旋形天线；微带天线和锥形天线。

13、GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部分组成。

14、单站差分按基准站发送信息的方式来分，可分为、位置差分伪距差分和载波相位差分。

15、与信号传播有关的误差有电离层折射误差、对流层折射误差及多路径效应误差。

16、GPS的数据处理基本流程包括数据采集、数据传输、数据预处理、基线结算、GPS网平差。

17、GPS卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

篇3：《GPS原理与应用》教学模式的探讨

本文依据GPS技术的发展趋势并结合笔者近年的教学实践, 针对目前测绘工程专业教学中存在的一些问题和不足进行了探讨。

目前, 国内武汉大学等一些高校都开设“GPS原理及应用”和“GPS测量与数据处理”两门课程, 由于学时有限, 西安科技大学测绘科学与技术学院在测绘工程专业仅开设了“GPS原理及应用”课程, 对如何在有限的学时内让学生更好地掌握这门课程的内容, 同时提高实践操作能力, 需要进一步研究。本文根据从事GPS教学3年的实践经验, 对该课程在教学内容、实践环节及考核方式方面进行了相关探讨。本课程是测绘工程专业的一门专业基础课, 本课程的目标是通过本课程的理论学习及实践教学, 使学生掌握GPS导航定位的基本原理、作业模式和操作方法, 使学生具有较为坚实的理论基础和较强的动手能力, 以满足今后专业课程学习的需要, 为学生毕业后参加生产作业和科学研究打下坚实基础。

1. 课程的开设情况

“GPS原理及应用”是测绘工程专业的专业必修课, 开设于第4学期, 总学时为58, 其中课内讲授48学时, 课内实践10学时。测绘工程专业的学生在学习“数字测图原理与方法”和“误差理论与测量平差基础”后学习这门课程, 该门课程的开设不仅使学生掌握基本仪器的操作、GPS数据的采集方法以及利用相关数据解算软件对采集的数据进行处理, 而且利用GIS软件对采集的GPS数据进行处理分析, 拓宽学生的知识结构, 加强学生实践技能的培养。

2. 教材的选取

目前, 国内出版的“GPS原理及应用”课程相关教材有十余种, 考虑到专业实际, 我们选用的是武汉大学李征航教授编著的《GPS测量与数据处理 (第二版) 》, 该教材在介绍GPS卫星测量基本原理、误差来源、技术设计与数据处理的基础上, 对GPS测量数据处理进行了详细的论述, 是国内最好的GPS教材之一。

3. 课程体系的构建

该课程涉及的知识点众多, 要在有限的学时内使学生不仅很好地掌握GP相关的基本概念和原理, 更要加强其实践能力的培养。为此, 结合专业实际, 在实际教学过程中对该课程教学内容进行了研究和取舍, 授课内容及课时分配如表1所示。

为了加深学生对课程内容的理解与记忆, 在授课期间需要布置一定数量的作业并及时安排辅导答疑。作业和辅导应结合基本概念、基本理论、基本方法等基本知识的教学安排, 每个知识点应至少布置一次作业, 重点辅导答疑1次;课程结束时应布置一个至少包含三个知识点的综合性大作业, 该作业成绩占平时成绩的50%。

4. 实践教学

“GPS原理与应用”是一门理论与实践结合较为紧密的课程, 在讲授基本理论与基本知识的同时, 必须重视实验课的教学。其目的是通过实验环节使学生掌握GPS卫星定位技术的基本原理、GPS接收机的基本操作知识, 能够利用GPS接收机进行实际作业, 并能够比较熟练地运用随机软件和网平差软件进行GPS测量数据的处理与分析。通过课程实习, 使学生掌握GPS接收机以及数据平差软件的使用, 了解根据GPS定位的特点来测定工程控制网的过程, 它和常规工程控制网的不同点和相同点, 熟练掌握利用GPS进行地形测量和工程放样, 使所学理论知识与实践相结合, 巩固和加深对新知识的理解, 增强学生的动手能力, 培养学生分析问题、解决问题的能力。

“GPS原理与应用”课程共安排10学时的课内实践教学, 通过实践性教学, 使学生掌握静态GPS接收机的操作及数据采集方法, 熟练利用LGO (Leica Geo Office) 、TBC (Trimble Business Center) 和HDS2003等GPS数据处理软件进行GPS基线解算和GPS网平差的过程。

在实践教学中, 将GPS实习与“工程测量学”中工程测量实习结合起来, 进行为期3周的校外实习, 其中GPS控制测量部分, 布设了西安科技大学临潼实习基地E级GPS控制网, 控制范围覆盖整个临潼城区。要求学生进行观测计划的制订、数据采集、下载数据后进行数据解算。各个环节均按照规范的要求。通过实习使学生系统地掌握GPS的作业过程, 提高了在实际工作中分析和解决问题的能力。为期3周的实习结束后, 学生以组为单位提交以下成果:GPS技术设计书、点位坐标成果、图件资料, 以检查学生的实习情况。

5. 考试考查

该课程的总评成绩采取期末考试成绩和平时成绩结合的形式, 总评成绩=考试成绩 (70%) +平时成绩 (30%) 。平时成绩包括考勤、作业和实验成绩, 而实验成绩从学生实习态度、仪器操作熟练程度和实验报告等三个方面进行考核。期末考试题型分别为填空题 (30分) 、选择题 (10分) 、名词解释 (20分) 、简答 (20分) 、综合设计题 (20分) , 综合设计题一般针对某一个工程实际进行GPS网的网形设计并制订GPS观测计划, 考试时间为120分钟。要求学生既要掌握GPS系统的基础理论, 又在理解的基础上综合运用所学知识解决实际生产问题。

6. 结束语

“GPS原理及应用”是测绘类的一门核心专业课程, 涉及的知识面较宽, 课程内容较多, 实践性很强, 因而其教学方法一直受到高度重视。本文结合笔者近几年的授课实践, 以西安科技大学测绘工程专业培养方案为例, 结合当前GPS技术的最新发展趋势, 就教材选择, 教学内容的合理安排, 实践教学, 考试考查等问题进行了深入探讨, 期望进一步促进该课程的教学改革, 培养更多的综合素质高、业务能力强、具有较强创新意识和团队精神的工程技术人才。

摘要：结合当前GPS技术迅速发展的趋势, 以西安科技大学测绘工程专业培养方案为例, 针对目前“GPS定位原理与应用”课程教学中的不足, 从教学内容优化、教学手段丰富、实践教学改进和考试考核方式等方面对GPS课程教学改革进行探讨, 为测绘工程领域工程技术人才奠定坚实基础。

关键词：GPS,教学实践,教学改革

参考文献

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[7]吴学伟, 周国君.GPS原理与应用课程教学与实践探讨[J].测绘与空间地理信息, 2008, 31 (05) :89—94.

篇4：GPS水准拟合的原理与方法探讨

关键词：大地高；正常高；高程异常；高程拟合

前 言

GPS直接获取的高程为GWS-84椭球的大地高，而我国高程系统应用的是水准测绘的正常高系统，因两高程系统间的高程异常难以直接获取，如果能够解决高程异常值难以直接获取的难题，充分发挥GPS三维测量的优势，GPS技术的利用效率将大大提高。目前我们应用较多的是建立数学模型模拟椭球面，利用几何方法来获取高程异常值。

1 GPS高同正常高的关系

大地高是以地球椭球面为基准的高程系统，一般用H表示，GPS测量可以得到高精度的相对于WGS-84椭球面的大地高差，如果已知GPS网中的某点的大地高，则其他各点的大地高也可以精确计算。我国规定采用正常高高程系统作为我国高程的统一系统，由地面点沿通过该点的的铅垂线至似大地水准面的距离就是该点的正常高，通常用Hr表示。似大地水准面同地球椭球面的距离，称为高程异常，记为ζ。因此，在实际测量过程中就必须将GPS大地高转换为正常高，以满足各项测量任务的需要。

高程系统的定义如图1所示，当给定参考基准后，地面上某点的大地高H、正常高Hr、高程异常ζ的关系如下：

将GPS大地高转换为正常高的常用方法是在测区内均匀地布设若干个同时具有GPS大地高和正常高的点（已知点），可以求出已知点的ζ，用拟合方法可推出GPS网中未进行水准测量点的ζ，从而可以确定它们的正常高，这种几何方法称为GPS高程拟合法。如果用拟合法求定的大地水准面或高程异常有足够的精度，则GPS水准在一定范围内代替低等级的水准测量。

2 几种常用的GPS高程拟合方法

高程拟合方法的基本思路是：在GPS网中联测一些水准点，然后利用这些点上的正高和大地高求出它们的高程异常值，再根据这些点上的高程异常值与坐标的关系得到数学模型：

在（2）式中，将已知点的GWS-84大地高及相应的水准高程代入，利用最小二乘的方法可拟合出测区的似大地水准面，利用拟合出的似大地水准面内插出其他GPS点的高程异常，从而求出各个未知点的正常高。我们常用的几高程种拟合方法如下：

针对一次多项式拟合方法进行详细阐述，利用已知点上GPS测定的大地高同水准测量的正常高代入（4）式计算该点的高程异常ζ，存在一个这样的点就可以列出一个方程：

3 工程样例分析

为了有比较说明问题，我们选取了两个有代表性的工程项目进行比较分析。工程一，某工程，三面环海，一面是山，土地沙化严重，交通不便，属山地地形，起伏变化较大。工程二，某工业园土方量测绘项目，占地面积约1500亩，地形以魚塘为主，房屋稀少，交通较为便利，地势平坦起伏变化不大。以上两个项目均在其GPS控制网点上联测水准，在GPS控制网平差中进行了WGS-84三维约束平差，得到了点位的WGS-84椭球的大地高（见表1）。

利用一次多项式拟合方法，在工程一中选取出IV05、GS01、GS02、GS03为已知点；在工程二中选取II02、II04、II09、II10、II11为已知点，分别求代入（9）式求取各工程测区的a0、a1、a2后计算各点的拟合正常高（见表2）。因各点均联测水准，可近似将水准高视为真值，同GPS拟合高程相比较。由表2可以看出在工程一中拟合高程同水准高程相差比较大，均在20cm以上，平均中误差为25cm，说明在山区、丘陵地区高程异常变化较大应用该方法需慎重；在工程二中GPS拟合高程同水准高程相差比较小，绝大多数点高程较差都在10cm以内，中误差为7.3cm，说明在地势平坦地区可以用GPS拟合高程代替低等级的水准高程。

4 结 论

针对几何的高程拟合通过上述工程案例分析，我们应该注意到以下几点：

第一，几何算法的高程拟合，在高程异常变化比较平缓的平原地区适应，对于高程异常变化教大的山区、丘陵地区这种方法的可靠度有限，使用应慎重。

第二，高程异常已知点通常是用水准观测正常高，利用GPS测量测定大地高。高程异常已知点数量选取应考虑有一个以上多余观测量。零次多项式有1个未知数考虑一个以上多余观测量，因此已知点应选2个以上；一次多项式有3个未知数考虑一个以上多余观测量，因此已知点应选4个以上；二次多项式有6个未知数考虑一个以上多余观测量，因此已知点应选7个以上。

第三，高程异常已知点的选取数量应尽量多，分布要求均匀，并且能够将整个测区包围，在地形起伏变化处应适量增加高程异常已知点。

篇5：gps原理与应用作业简单题答案

2、真近点角：即轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距。该参数为时间的函数，确定卫星在轨道上的瞬时位置。平近点角、平近点角在轨道力学中是轨道上的物体在辅助圆上相对于中心点的运行角度。

偏近点角： 偏近点角是在轨道上的天体现位置投影在垂直于椭圆半长轴的外接圆上，并从椭圆的中心量度和近拱点方向之间的角度

3.多路径效应：GPS接收机所收到GPS信号经由建筑物、水面或其它反射物表面反射抵达接收机天线的干扰信号。经反射的信号路径增长了，其伪距存在系统偏差，致使定位结果不准。4.无约束平差：在一个控制网中不引入外部基准，不产生控制网非观测引起的变形和改正，可检查是否存在粗差以及网平差的自身精度。约束平差 以国家大地坐标系或地方坐标系的某些点的固定坐标、固定边长及固定方位为网的基准，将其作为平差中的约束条件，并在平差计算中考虑GPS网与地面网之间的转换参数。7．接收机钟差：接收机钟与gps卫星钟的同步时间差。

8．周跳：在定位过程中，卫星信号可能被暂时阻挡，或受外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累计计数，出现信号失锁，使其后的相位观测值均含有同样的整周误差，这种现象叫整周跳变，简称周跳。

9．三维平差：指平差在WGS-84三维空间直角坐标系下进行，平差时不引入使得GPS网产生由非观测量所引起的外部约束条件。具体地说，就是在进行平差时，所采用的平差条件不超过三个。

．同步观测：是指相同时间内两台或两台以上接收机对一组卫星进行的观测.12．卫星钟差：gps卫星钟钟面时间与对应的gps标准时间之间的误差

13．整周未知数：由于载波是一个单纯的正弦波，不具有任何辨识标记，因此无法知道正在测量的是第几周的相位。换句话说N0实际不能测定，称为整周未知数。1解释名词章动和岁差？

章动：北天极除了均匀地每年西行以外,还要绕着平北天极做周期性的运动。其运动轨迹为一椭圆。该椭圆的半径为9.2″，周期为18.6年，这种周期性运动被称为章动。

岁差：是指由于日月行星引力共同作用的结果，使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。在日月引力的共同影响下，使北天极绕黄北极以顺时针方向缓慢地旋转，从而使春分点在黄道上每年西移约50.37秒，其漂移周期大约为25800年

2.在无摄运动状态下，GPS卫星的实时位置由哪些参数确定，且画图表示出这些参数。as为轨道的长半径。es为轨道椭圆偏心率。为升交点赤经。i为轨道面倾角。Ws为近地点角距。fs为卫星的真近点角

3如果用某接收机于观测时刻t在地面测站k观测到卫星j，请据此分别写出伪距定位观测方程和载波相位观测方程，并说明方程中每一项的含义及方程中含有的未知参数各为什么。

伪距定位观测方程: 其中（Xs，Ys，Zs）为卫星坐标，（XYZ）为接收机坐标，p’为伪距观测值是待测距离与种差等小距离之和。Sp1，Sp2分别为电离层和对流层的改正项，STk的下标k表示接收机号，STj的上标j表示卫星号，式中的未知数只有接收机坐标x,y,z 载波相位观测方程： 其中f为信号频率，c为电磁波传播速度，p为卫星之接收机之间的几何距离，Sp1,Sp2为电离层和对流层的影响，Nk’j为载波相位整周数。=NoJ+Int(u)。Ta为卫星钟面时刻，Tb为接收机钟面时刻。

4.什么叫周跳，其探测和修复有哪些方法？

周跳：在定位过程中，卫星信号可能被暂时阻挡，或受外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累计计数，出现信号失锁，使其后的相位观测值均含有同样的整周误差，这种现象叫整周跳变，简称周跳。

探测和修复方法：1屏幕扫描法 2用高次差或多项式拟合法 3在卫星间求差法4 用双频观测值修复周跳5根据平差后的残差发现和修复整周跳变

5.请写出差分GPS的类型，并说明差分系统由哪几个部分组成。

1单基准站差分 GPS是根据一个基准站所提供的差分改正信息对用户站进行改正的差分GPS系统，该系统由基准站、无线电数据通信链和用户站三部分组成。2局部区域差分 在一个较大的区域布设多个基准站，以构成基准站网，其中常包含一个或数个监控站，位于该区域中的用户根据多个基准站所提供的改正信息经平差计算后求得用户站定位改正数。3 广域差分 在一个相当大的区域中用相对较少的基准站组成差分GPS网，各基准站将求得的距离改正数发送给数据处理中心，由数据处理中心统一处理，将各种GPS观测误差源加以区分，然后再传给用户

6.简要回答一下你所知道的时间系统，分别写出它们的起算点和尺度？

1恒星时 时间尺度春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日，含24个恒星小时。恒星时以春分点通过本地子午圈 时刻为起算原点。平太阳时 时间尺度平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一平太阳日，包含24个平太阳时。以太阳通过本地上子午圈时刻为起算原点

3世界时 以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时。世界时与平太阳时的时间尺度相同，起算点不同。

4原子时 原子时秒为国际制秒（SI）的时间单位。原子时的原点为AT=UT2-0.0039s 5 力学时 在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程而编算的，其中所采用的独立变量是时间参数T，这个数学变量T定义为力学时。

6协调世界时 以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折衷时间系统 7 GPS时间系统 GPS时属于原子时系统，秒长与原子时相同

7.如果你在野外用GPS进行单点定位测量，现同步观测了四颗卫星，请写出其定位方程组，并说明有哪些是未知参数? 包含的未知参数为测站点A的坐标以及接收机钟差四个未知数

8.整周跳变的检测与修复有哪些方法，如果让你选择你会如何做，才能达到最佳修复效果，为什么? 探测和修复方法：1屏幕扫描法 2用高次差或多项式拟合法 3在卫星间求差法4 用双频观测值修复周跳5根据平差后的残差发现和修复整周跳变

做法：探测和修复周跳的方法很多，采用何种方法应根据实际情况而定。一般在开始时采用较简便精度不高的方法发现和修复大周跳，然后用精度较高的公式寻找并修复小周跳，并通过残差来加以检验。

原因：整周跳变与接收机的质量和观测条件密切相关，必须从选择机型、选点、组织观测时就注意，以便获得一组质量较好的观测值，这是解决周跳的根本途径

9.如果GPS定位成果属于WGS-84坐标系，现在要得到各GPS点在高斯平面中的国家坐标和正常高，则需要做哪些工作? 1将GPS点的大地坐标（B，L）按WGS-84参考椭球参数和高斯正形投影公式换算为高斯平面坐标（x，y）2利用重合点（至少两个）的两套平面坐标值按平面坐标系统之间的转换方法将GPS点的高斯平面坐标转换为国家坐标系高斯平面坐标

10、简述GPS卫星的作用

1：接收地面注入站发送的导航电文和其它信号；)2接收地面主控站的命令，修正其在轨运行偏差及启用备件等；:3连续地向广大用户发送GPS导航定位信号，并用电文的形式提供卫星自身的现势位置与其它在轨卫星的概略位置，以便用户接收使用。

11、画图表示卫星的轨道参数，指出各个参数的意义，说明各个参数的作用。

升交点的赤经，即在地球赤道面上，升交点y与春分点r之间的地心夹角。升交点N即当卫星由南向北运动时，其轨道与地球赤道面的一个交点。i 轨道面的倾角，即卫星轨道平面与地球赤道面的夹角。，i两个参数唯一地确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向，w为近地点角距，即在轨道平面上近地点A与升交点N之间的地心角距，这一参数表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向。

12、GPS导航电文的内容有哪些？各有什么作用

导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（或D码）。（1）遥测码，位于个子帧的开头，它用来表明卫星注入数据状态。（2）转换码，位于每个子帧的第二个字码，其作用是提供帮助用户从所捕获的C/A码转换到捕获P码的Z计数。（3）数据块1：含有卫星钟改正参数及数据龄期、星期的周数编号、电离层改正参数、和卫星工作状态等信息。（4）数据块2：包含在2、3两个子帧里，主要向用户提供有关计算卫星运行位置的信息。该数据一般称为卫星星历。（5）数据块3：包含在4、5两个子帧中，主要向用户提供GPS卫星的概略星历及卫星的工作状态信息，称为卫星的历书。

13、什么叫电离层？电离层对GPS测量有哪些影响？消除电离层的措施有哪些？

电离层是指地球上空距地面高度在50—1000km之间的大气层。影响：在电离层中，气体分子受到太阳等天体各种射线辐射产生强烈电离，形成大量的自由电子和正离子。当GPS 信号通过电离层时，信号的路径发生弯曲，传播速度也会发生变化，从而使测量的距离发生偏差 措施：

1、对于单频接收机采用电离层延迟模型加以改正。

2、对于双频接收机利用双频观测可得到无电离层折射影响结果。

3、相对观测适用于测站距离较近，精度较低的观测。

14、简述GPS地面部分的作用

1、主控站的作用（1）收集数据：收集监控站测得的伪距和伪距差数据、卫星时钟及状态数据、气象数据等。（2）数据处理：编算导航电文（GPS卫星的星历、时态改正、状态数据、信号的大气传播改正等），同时将导航电文传送到注入站。（3）诊断状态：判断地面监控系统各部分是否工作正常。（4）调度卫星：将离轨卫星拉回来，用备用卫星代替失效卫星。

2、注入站的作用：将主控站需传播给卫星的资料以既定的方式注入到卫星的存储器中，供卫星向用户发送。

3、监测站的作用（1）监测站的位置需精确测定。（2）在监测站需得到伪距、导航数据、气象数据、卫星状态数据。（3）监测站应将所得信息传送给主控站。

15、偏近点角是怎样定义的？画图说明 在卫星轨道椭圆上，以椭圆中心O’为圆心，以椭圆长半径a为半径作一辅助椭圆O’-AS’A’,过卫星点S作OA的垂线SR，延长RS交辅助圆为S’，连接O’S’，则O’S’与OA夹角E称为偏近点角。

16、画图说明表示载波相位的实际观测量。Int(Ui)为t0到ti时刻整周数变化量。图在背面

17、什么叫对流层？消除对流层的措施有哪些？

对流层是高度为40km以下的大气底层，对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的增加而降低。GPS信号通过对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差。措施：1对流层延迟改正模型 2相对观测

18.GPS系统由哪三部分组成，各部分之间是怎么样进行协作工作的？ 1空间部分：提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息 2地面控制部分：中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨 3用户部分：接收并测卫星信号 记录处理数据 提供导航定位信息

19.写出载波相位的基本观测方程。接收机间求差可以消除该方程中的哪些参数？卫星间求差可以消除该方程中的哪些参数？ 公式：

F为信号频率参数，c为电磁波传播速度，p为卫星至接收机之间的几何距离，Nkj为载波相位郑州书，Sp1为电离层的影响，Sp2为对流层的影响，ta为卫星钟面时刻，tb为接收机钟面时刻，卫星钟差Sta，接收机钟差Stb。卫星间求差可消除接收机振荡器的随机误差的影响f；还可消除卫星与测站间的距离p和卫星与接收机的钟差项以及大气对流层折射的改正项。20.使用广播星历进行定位后得到的地面点的坐标属于什么坐标系？如何将该坐标转换成我们国家的坐标？

地面点坐标属于WGS-84坐标系

1、在gps网与点网有三个以上重合点时应用七参数实现，转换重合点多于3个时，应用一般平差法进行求解转换参数，转换参数求出后，仍用公式计算各gps点在国家坐标系的坐标。

2、局部地区应用坐标差求解转换参数的方法

3、在gps网的约束平差中实现坐标转换。22．详细叙述使用GPS进行控制网测量数据处理的过程。（12分）

一、观测数据的预处理

（1）数据传输（2）数据分流，应自动将原始记录中的数据分为以下几个部分：观测值文件星历参数文件 电离层参数和UTC参数文件 测站信息文件（3）数据解码

二、基线向量的解算

GPS相对定位的结果确定测站点间的相对位置关系，这种相对位置关系通常用空间直角坐标系或大地坐标差表示。为了通过平差计算求解观测站之间的基线向量，一般取相位观测值的线性组合即差分模型。

三、基线向量的解算结果分析：基线解算后可以通过RATIO、RDOP、RMS和数据删除率这几个质量指标来衡量基线解算的质量。

四、GPS网平差 ：GPS控制网是由相对定位所求得的基线向量而构成的空间基线向量网。在GPS控制网的平差中，是以基线向量及协方差为基本观测量的。通常采用三维无约束平差、三维约束平差及三维联合平差三种平差模型。23.gps测量的误差有哪些？消除或建拓误差的方法或措施？

1、与卫星有关的误差：卫星星历误差、卫星钟差、相对论效应的影响、SA 2 与信号传播有关的误差：电离层折射误差、对流层折射误差、多路径效应误差 与接收机有关的误差：接收机安置误差、接收机钟差、天线相位中心位置偏差、接收机软件和硬件造成的误差 消除或减弱误差措施：

卫星星历误差：a、建立区域性卫星跟踪网进行精密定轨，建立区域性GPS跟踪网，可以实现对GPS卫星的独立定轨。既可以免受美国SA限制政策的影响，又能根据计算出的精密星历以高精度的星历进行相对定位，；b、轨道松弛法，在平差模型中，把卫星星历提供的卫星轨道作为初始值，其改正数为未知数。

；c、同步观测值求差，在两个或多个测站上对同一颗卫星的同步观测值求差，可以有效地减弱卫星星历误差的影响。

卫星钟差：a、数字原子钟法，目前使用的模拟原子钟，其性能预测困难，而且输出频率会随着卫星运行过程温度和磁场变化而变化，因此，开发计算机控制的数字原子钟，通过调整内部参数和补偿环境影响使原子钟性能达到最佳化；b、二阶多项式模拟法，采用以下的二项式表示卫星钟差经过二项式改正后，各卫星钟之间的同步保持在20ns之内；c、同步观测值求差法。

【相对论效应及其误差影响：定义：相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位）不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。

1.相对论效应—狭义相对论（影响）A、原理：时间膨胀。钟的频率与其运动速度有关。B、对GPS卫星钟的影响：C、结论：考虑到GPS卫星的平均速度Vs=3874m/s和真空中的光速c=299792458m/s，在狭义相

10f0.83510f s对论效应作用下，卫星上钟的频率将变慢。2.相对论效应—广义相对论（影响）A、原理：钟的频率与其所处的重力位有关B、对GPS卫星钟的影响：

10f5.28410f 2C、结论：在广义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变快3相对论效应对卫星钟的影响 A、狭义相对论＋广义相对论。C、在狭义相对论效应和广义相对论效应的10fff4.44910f 12共同作用下，卫星上钟频率相对于其在地面上时总的变化量为：

4、解决相对论效应对卫星钟影响的方法：（1）在地面上调低将要搭载到卫星上去的钟的频率，调低后的1010.23MHz(14.44910)10.22999999545MHz 频率为注意：上述计算是在卫星轨道为圆形、运动为匀速的情况下进行的，因此，这种改正的方法仍有残差，对GPS时的影响最大可达70ns，对卫星钟速影响可达0.01ns/s,这一项在高精度定位中是应考虑的。（2）在时刻t时，在卫星钟读数上加上改正数，tr(t)FeAsinE(t)

212F4.4428076331010sm122c】

电离层折射：电离层延迟改正模型；相对观测；双频观测

对流层折射：对流层延迟改正模型；相对观测

多路径效应影响：选择合适的站址；采用抗多路径的天线；适当延长观测时间

篇6：gps原理及应用

1、gps定位技术相对于其他定位技术的特点：（1）观测站之间无需通视（2）定位精度高（3）观测时间短（4）提供三维坐标（5）操作简便（6）全天候作业

2、简述gps定位系统的构成，并说明各部分的作用：由三部分组成:空间部分—GPS星座(GPS星座是由24颗卫星组成的星座，其中21颗是工作卫星，3颗是备份卫星);地面控制部分—地面监控系统;用户设备部分—GPS 信号接收机。GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。

3、Wgs-84坐标是如何构建的：一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH（国际时间）1984.O定义的协议地球极（CTP)方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统。

GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的

4、水准面：静止的水面称为水准面，水准面是受地球表面重力场影响而形成的，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，因此是一个重力场的等位面。设想一个静止的海水面扩展到陆地部分。这样，地球的表面就形成了一个较地球自然表面规则而光滑的曲面，这个曲面被称为水准面。

大地水准面：一个与静止的平均海水面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的重力位水准面。

高程：的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离，称绝对高程。简称高程。某点沿铅垂线方向到某假定水准基面的距离，称假定高程。原子时：原子时：ATI（inernational atomic time），以物质的原子内部发射的电磁振荡频率为基准的时间计量系统[1]。原子时的初始历元规定为 1958年1月1日世界时0时，秒长定义为铯-133 原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9192631770周所持续的时间。这是一种均匀的时间计量系统。由于世界时存在不均匀性和历书时的测定精度低，1967年起，原子时已取代历书时作为基本时间计量系统。

Gps时：GPS时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式，从而完成同步授时服务。其主要原理是通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服晶振，从而实现高精度的频率和时间信号输出，是目前达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出的最有效方式。

5、参心坐标系和地心坐标系的区别：

参心坐标系

reference-ellipsoid-centric coordinate system

是以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系。通常分为：参心空间直角坐标系（以x，y，z为其坐标元素）和参心大地坐标系（以B，L，H为其坐标元素）。[1]

参心坐标系是在参考椭球内建立的O-XYZ坐标系。原点O为参考椭球的几何中心，X轴与赤道面和首子午面的交线重合，向东为正。Z轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。

“参心”意指参考椭球的中心。在测量中，为了处理观测成果和传算地面控制网的坐标，通常须选取一参考椭球面作为基本参考面，选一参考点作为大地测量的起算点（大地原点），利用大地原点的天文观测量来确定参考椭球在地球内部的位置和方向。参心大地坐标的应用十分广泛，它是经典大地测量的一种通用坐标系。根据地图投影理论，参心大地坐标系可以通过高斯投影计算转化为平面直角坐标系，为地形测量和工程测量提供控制基础。由于不同时期采用的地球椭球不同或其定位与定向不同，在我国历史上出现的参心大地坐标系主要有BJZ54（原）、GDZ80和BJZ54等三种。

地心坐标系

geocentric coordinate system

以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。

以地球质心(总椭球的几何中心)为原点的大地坐标系。通常分为地心空间直角坐标系(以x，y，z为其坐标元素)和地心大地坐标系(以B，L，H为其坐标元素)。

地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示，X轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为正。Z轴与地球旋转轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。

6、广播星历 ：卫星发播的预报一定时间内卫星轨道信息的电文信息。

精密星历：供卫星精密定位所使用的卫星轨道信息。

区别是，前者是预报星历，后者是后处理星历

7、载波相位测量的原理：载波信号量测精度优于波长的1/100，载波波长（L1=19cm, L2=24cm）比C/A码波长(C/A=293m)短得多，所以GPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（C/A码或P码）定位高得多的成果精度。

伪距测量的原理：GPS接收机对测距码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对C/A码测得的伪距称为C/A码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。

8、绝对定位又称为单点定位，这是一种采用一台接收机进行定位的模式，它所确定的是接收机天线的绝对坐标。这种定位模式的特点是作业方式简单，可以单机作业。绝对定位一般用于导航和精度要求不高的应用中。相对定位又称为差分定位，这种定位模式采用两台以上的接收机，同时对一组相同的卫星进行观测，以确定接收机天线间的相互位置关系。

接收设备安置在运动的载体上的定位成为动态定位

9、Gps定位原理：GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

10、Gps误差来源有哪些：（1）与GPS卫星有关的因素（2）与传播路径有关的因素（3）接收机有关的因素（4）GPS控制部分人为或计算机造成的影响，数据处理软件的影响，固体潮、极潮和海水负荷的影响，相对论效应。

11、Gps控制网布点原则：（1）周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15度；（2）远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不小于50m；（3）附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）；（4）交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；（5）地面基础稳定，易于点的保存；（6）AA、A、B级GPS点，应选在能长期保存的地点；（7）充分利用符合要求的旧有控制点；（8）选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形，地貌，植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。

12、基线：三角测量中推算三角锁、网起算边长所依据的基本长度边。

观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。

同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。

异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。独立基线：对于N台GPS接收机的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为N-1。

非独立基线：除独立基线外的其它基线叫非独立基线，总基线数与独立基线之差即为非独立基线数。

13、同步网之间的连接方式有哪些？

对于由N台GPS接收机构成的同步图形中一个时断包含的GPS基线数为：

但其中仅有N-1条是独立的GPS边，其余为非独立边。当接收机数N=2～5时所构成的同步图形

当同步观测的GPS接收机数N≥3时，同步闭合环的最少数应为：

14、Gps网形设计原则：（1）GPS网中不应存在自由基线。所谓自由基线是指不构成闭合图形的基线，由于自由基线不具备发现粗差的能力，因而必须避免出现，也就是GPS网一般应通过独立基线构成闭合图形。（2）GPS网中的闭合条件中基线数不可过多。网中各点最好有三条或更多基线分支，以保证检核条件，提高网的可靠性，使网中的精度、可靠性较均匀。（3）GPS网应以“每个点至少独立设站观测两次”的原则布网。这样不同接收 机数测量构成的网之精度和可靠性指标比较接近。（4）为了实现GPS网与地面网之间的坐标转换GPS网至少应与地面网有2个重合点。

15、数据预处理的目的：对原始数据进行编辑、加工、整理、分流并产生各种专用信息文件，为进一步平差计算做准备。

Gps测量定位技术设计及技术总结包括那些内容？

在gps测量工作完成后，应按要求编写技术总结报告，其具体内容包括外业和内业两大部分。外业技术总结内容

测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电信、电源等情况

任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求；

施测单位，施测起讫时间，技术依据，作业人员情况； 接收设备作业仪器类型与数量、精度、检验情况； 点位观测质量评价，埋石与重合点情况； 观测方法要点与补测、重测情况； 外业观测数据质量分析与野外数据检验情况 内业技术总结内容：

数据处理方案、所采用的软件、所采用的星历、起算数据、坐标系统，以及无约束、约束平差情况。误差检验及相关参数与平差结果的精度估计等。

上交成果中尚存在的问题和需要说明的其他问题、建议或改进意见 综合附表与附图

16、GPS数据预处理的目的是：①对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；②统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件（如GPS卫星轨道方程的标准化，卫星时钟钟差标准化，观测值文件标准化等）；③找出整周跳变点并修复观测值(整周跳变的修复见5.3.3)；④对观测值进行各种模型改正。

17、Gps基线向量网平差有哪些类型：三维无约束平差法，二维约束平差，三维联合平差，二维联合平差

18、Gps信号接收机分类：按工作原理分为，码相关型接收机，平方型接收机，混合型接收机。按接收机用途分为：导航型接收机，测量型接收机，授时型接收机。按接收机接收的载波频率分为，单频接收机，双频接收机。按接收机的通道数分为，多通道接收机，序贯通道接收机，多路复用通道接收机

篇7：GPS在林业中的应用研究与探讨

GPS在林业中的应用研究与探讨 摘要

社会经济的高速发展，森林资源的开发和保护需要紧紧跟上经济发展的步伐，及时掌握资源动态变化，正确作出决策就显得尤为重要。

GPS技术这一全新的现代定位方法已经全面取代光学和电子仪器，它与现代通迅和计算机技术相结合，使用测定三维坐标的方法，将测量定位技术扩展到海洋和外层空间，同时从定点扩展到区域，从表态扩展到动态，精度达到毫米级，从而大大拓宽应用范围，在地球物理学、气象、海洋、交通等领域获得广泛应用。

GPS系统是一个高精度，全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。随着它应用的不断深入，它已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性的高新技术产业。

GPS技术的普遍应用必将促进林业工作向着精确、高效、现代化的方向发展。是今后林业部门作业中必不可少的工具，如广泛使用一定会取得巨大的经济效益和社会效益。

关键词：GPS定位导航测算快速高效准确 前言

将GPS这一先进的测量技术应用在林业工作中,能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精密坐标,完成森林调查与管理中各种境界线的勘测与放样落界,成为森林资源调查与动态监测的有力工具.GPS技术在确定林区面积,估算木材量,计算可采伐木材面积,确定原始森林,道路位置,对森林火灾周边测量和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的作用。在森林中进行常规测量相当困难,而GPS优越的定位、导航技术可以发挥它的优越性,精确测定森林位置和面积,绘制精确的森林分布图。GPS在林业中的应用已经不再局限于以上这些功能，它在林业应用中的不断深入和扩展必将改变林业现状，使林业步入现代化的行例，为社会和经济的发展提供有力的保障。

1.全球定位系统(GPS)简介

在森林、树丛和山系中考察时，如何辨别方向，如何返回，是林业工作者面临的实际问题。森林、树丛中没有定位、导向路标，如何返回出发地和标本采集地亦是难题。有许多人在科学考察中可能有过时间长短不一的迷路经历。全球定位系统(GPS)的出现，是林业工作者在野外有了新的导向、定位工具。

GPS利用分布于外层空间的多颗卫星为地球表面任意一点提供定位、导航和测绘服务。除了军事用途外，GPS也广泛用于民用。GPS定位导航仪利用接到的卫星播放的信号，经过几何计算来确定位置。全球定位系统播放卫星星历和卫星位置推算信号，前者给出系统中每一颗卫星的位置和状况，后者给出播放信号之卫星的定位信息。GPS定位导航仪接到信号后，根据接收信号的时间与发射初始时间之差计算出定位导航仪与卫星之间的距离。当算出与至少三颗定位卫星之间的距离后，GPS定位导航仪就能确定其在地球表面的空间位置。

现在，全球定位系统接收仪的体积越来越小，象袖珍计算器的大小，重量不足400克的手持式全球定位系统定位导航仪的面世，给野外的定位、导向和测速带来了极大的便利。使用全球定位系统能在两分钟内确定工作人员所在位置的经纬度和海拔高度。其天线亦可以分离安装在汽车的挡风玻璃上。

民用型GPS定位仪的单机精度一般为15米，实际使用时定位精度可能更高些。目前，人们提出了几种校正GPS定位导航仪精度的方法，如位置差分，伪距差分、载波相位差分等。对于林业工作者而言，尤其是长期在野外工作的人员，其活动范围常常达到数公里、数十公里，对于在野外的定向，即使误差15米目标物一般也已在肉眼可见范围内。然而，当进行高精度测量时，就必须利用上述方法进行校正。

1.1应用功能 林业工作者在野外工作中手持GPS定位导航仪有定位、测距、测速和导向等

功能

1.1.1 GPS定位功能

在野外工作中确定位置是定向测距的第一步。GPS定位导航仪具有自动抽样定位功能。有些型号能每10分钟自动开机定位将数据记录于缓冲区，然后自动关机，有的能够连续25小时自动定位记录信息。利用GPS的定位功能，不但可以将标本或数据采集地点的精确位置记录下来，而且依靠其导向功能多少年后，即使地表景观和标志物改变了，亦能找到过去的标本采集地点，并不需要借助地图。这一优点在大海、大湖、沙漠和林业中显得更为重要。

通过GPS可以将地理位置转化成GIS的数据格式并输入到GIS中，通过GIS来产生地图，如过火区边缘，交通道路，防火隔离带都可以用GPS将其采集到GIS中。GPS可以把野外采集到的地理位置转化成点，线，或多边形数据。GPS与扑火队伍和运载配备GPS和相应的通讯设施后，就可以将队伍行进的位置和路线及时传输到指挥部的GIS系统之中，GIS就可以准确地定位到地图之中。从而就可以对行动的方向，位置，到达的目标地，及时的纠正和调整。

1.1.2 GPS测距功能

利用输入定位点数据，或某地点的经纬度和海拔高度，GPS定位导航仪能计算地球表面上任意两点间的距离。在野外工作中，可以将出发点或工作点储存为定位点。然后可随时测定距这地点的距离。亦可测定任意两个定位点间的距离。于是，解决了野外样线调查时样线长度的测定。样线的长度常达数千米或数万米。若用皮尺和记步器测定，或是无法实现或是误差较大。当我们研究野生树种的生长区域或生长地点时，利用GPS定位导航仪将这些地点定位并储存后，可以研究某些树种在某些区域的分布，以及这些树种的生存条件如地理位置、地貌、气候、湿度，同时也可研究该林区的整个生态系统的不同组成的分布。当测定某树种的分布区域时，只要将分布区的最宽处两点定位。GPS定位导航仪均能在瞬间计算出分布区域的宽度，也可通过测得的数据算出其面积。同时把不同的树种的数据记录并描绘成图，就可以得到该区域内树种的分布图，并可根据最新发现随时更新旧图。

1.1.3 GPS测速与导向

GPS具有测定速度和方向导航的功能。在人迹罕至,地形复杂,地物丰富和交通不便的偏远山区,尤其原始森林,天然林中大树遮天,面积广阔,难辨方向,常常造成工作人员迷失方向，GPS的导航功能可以使人们顺利的找到出发的起始地点。

2.GPS在森林调查中的应用

在森林资源清查中的应用。在森林资源一类调查中,利用GPS的导航功能,输入固定样地的坐标,有GPS接收机引导调查人员到达样地,不仅定位速度快,精度高,而且可以将原有的明标改成暗标。在森林资源二类调查中,利用GPS进行测量定位,可以快速,高效,方便地把调查的样本单元落实到地面上进行测量和调查。同时,储存在GPS接收机中的样地坐标及调查数据还可通过数据转化直接形成数据库,从而有利于数据的汇总统计。

2.1 GPS在森林调查及资源管理中的应用 2.1.1测定森林分布区域

测定森林分布区域.美国林业局是根据林区的面积和区内树木的密度来销售木材.对木材面积的测量闭合差必须小于1%.在一块用经纬仪测量过面积的林区,采用GPS沿林区周边及拐角处进行了GPS定位测量并进行偏差纠正,得到的结果与已测面积误差为0.03%,这一实验证明了测量人员只要利用GPS技术和相应的软件沿林区周边使用直升飞机就可以对林区的面积进行测量。过去测定所出售木材的面积要求用测定面积的各拐角和沿周边测量两种方法计算面积,使用GPS进行测量时,沿周边每点上都进行了测量,而且测量的精度很高。

2.1.2进行样地初设与复位

利用手持GPS进行省固,局固监测样地初设与复位,只需输入坐标,不需引点引线,且位置准确,效率高,复位率达100%。在我国去年黑龙江等省的国家一类清查中,采用手持GPS进行复位测定,取得了良好的效果,工作效率提高5-8倍,定位误差不超过7米,其成果受到国家林业局资源司的充分肯定。

2.1.3利用手持GPS导航伐开境界线

利用手持GPS导航伐开境界线,如平坦地林班线的伐开和确立标桩。以往该类工作采用角规,拉线等方法,工作强度大,误差高,准确度低,进场需要反工,浪费严重.采用GPS后,利用其航迹纪录和测角,测距功能,不但降低了劳动强度,而且准确度高,落图简便,极大的提高了效率。

2.1.4利用差分或测量GPS对林区各种境界线实施精确勘测,制图和面积求算。

利用差分或测量GPS对林区各种境界线实施精确勘测,制图和面积求算。如：各种道路网,局界,场界地类位置和绘制图形并求算面积,转绘于林业基本用图上,达到对各种森林地类变化的动态监测的目的,测量精度达到分米级。

利用差分或测量型GPS进行图面区划界线的精确现地落界,如两荒界,行政区界等.解决现地界线不清和标志位置不准的普遍存在的问题。

2.2 GPS在野生动植物资源调查中的作用 2.2.1在动物资源调查中的作用

在野生动物资源调查中,利用GPS接收机寻找样带的起点,并根据输入的样带终点坐标引导调查人员在规定的样带线内调查。

由于接收机还有存储运动轨迹的功能,因此可以在数据转化时显示调查的速度,轨迹的数据,从而对调查质量进行质量监督和管理。另外GPS还可用于野生动物栖息地的定位,根据栖息地的森林景观类型权数推算总体种群数量。

2.2.2在植物资源调查中的作用

在野生植物资源调查中利用GPS进行生物密度分析，初设及复位样地对植物的多度和频度进行调查。GPS定位可以对古树名木及稀特有植物进行研究和保护。3.GPS在林业作业中的应用

3.1 GPS在林业生产和规划中的应用 3.1.1在工程测量中和应用

GPS可以克服山高林密,交通和透视条件差或常规测量困难及精度不高等林业工程测量的不足,可以快速,高效地实现森林资源勘察,地形测量,林区公路勘测等。

3.1.2 GPS在伐区调查设计中的应用.采伐林地一般是地形陡峭,树高郁闭,灌木丛生,常规伐区调查难度大或精度不高,采用GPS接收机进行伐区调查设计可以克服因植被阻挡和坡度造成的通视困难,随调查人员的运动实时记录下伐区边界坐标及运动轨迹,与计算机接口后方便地进行标图并求出伐区面积。

3.1.3在林业专题图制作中的应用

GPS可用于在森林调查样点和生长预估，观测样点的导航定位,可用于林区公路,涵洞和各种物标的测量,可用于种群分布,数量和野生动物迁移区的确定,GPS在测量学上带来的变革,彻底改变了传统林业专题图在制作上的手工绘制,成图慢,精度低,投入高的确点,GPS配合地理信息系统可以满足多种专题图制作的要求,并实现出图的准确,高效和自动化。

3.2 GPS在造林中的应用

3.2.1 GPS在飞播造成林中的应用

在没有采用GPS之前，飞行员很难对已播和未播林地进行判断，经常会出现重播和漏播的情况，飞播效率很低。采用GPS后，利用其航迹记录功能，飞行员可以轻松了解上次播种的路线，从而有效避免了漏播和重播。此外，利用航线设定功能，飞行员可以在地面对飞行距离和航线进行设定，在飞行中按照预先设定好的航线工作，极大降的降低了作业难度。

3.2.2 GPS在造林分类，清查中的应用 利用GPS的航迹记录和求面积功能,林业工作人员很容易对物种林的分布和大小进行纪录整理,同时了解采伐和更新的比例,对各林业类型进行标注,方便了林业的管理.在我国黑龙江和吉林,内蒙等省份的分类经营,造林普查,资源调查中,已经开始大量采用GPS技术,取得了很好的效果,不但节省了大量的人力,物力和资金,而且极大的提高了工作效率。实践证明,采用GPS完全可以取代传统的角规加皮尺的落后测量手段,并取得极大的经济效益。

3.3 GPS在森林资源评估中应用

在进行森林资产评估时,可以用GPS接收机和数据处理软件系统精确地测定各林种,各不同年龄林分的面积,水资源,农田,荒山,宜林地等面积,从而避免评估中的主观随意性,提高森林资产评估的准确性,公正性和科学性。

4.GPS在森林保护中的作用

4.1 GPS在森林防火中的应用4.1.1 GPS在林火信息管理中的应用 GPS和地理信息系统,卫星遥感技术相结合,可以建立高效,实时,实用的林火信息管理系统,一旦发生森林火灾,只需输入利用遥感技术获得的火点坐标,系统即可自动选定最佳的行进线路,利用GPS接收机对扑火队进行实时的导向和定位,从而及时,准确到达火场,组织扑救工作。另外,GPS还可以简单精确地测定受灾林地面积,估计森林火灾的损失,.并输出森林火灾受害图,火险等级图等,对森林防火有重要的意义。

4.1.2森林防火中GPS的技术应用

利用实时差分GPS技术,美国林业局与加里弗尼亚的喷气推进器实验室共同制定了“FRIREFLY”计划。它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和GPS接收机,使用这些机载设备来确定火灾位置,并迅速向地面站报告。另一计划是使用直升飞机,无人机或轻型固定翼飞机沿火灾周边飞行并记录位置数据,在飞机降落后对数据进行处理并把火灾的周边绘成图形,以便进一步采取消除森林火灾的措施。

采用手持GPS进行火场定位,火场布兵,火场测面积,火灾损失估算,精确度高,安全性强,能够实时,快速,准确地测定火险位置和范围,为防火指挥部门提供决策依据,已为国内外防火机构广泛采用。4.2 GPS在森林病虫害的监测与防治的应用 4.2.1病虫害的监测

利用GPS对虫害和病害进行跟踪调查，了解病虫害的发生位置，发展程度及分布状况从而正确作出判断及时进行防治。

4.2.2病虫害防治(农药喷洒)农药喷洒中的应用.飞机属于高速飞行的动态用户,在飞机上加装GPS,不仅可使其在全球范围内获得连续实时的导航能力,而且还能够得到高精度的三维定位和速度信息,这对于飞机的升空,着陆,飞行方向及速度的确定,空中准确投掷及空中交通管制有重要的意义。

5.GPS在林业其他方面的应用 5.1 GPS在森林旅游及探险中的应用

森林旅游多在人迹罕至,地形复杂,地物丰富和交通不便的偏远山区,尤其原始森林,天然林中大树遮天,面积广阔,难辨方向,常常造成游人的失踪和消亡。GPS接收机已被徒步山林旅行,森林荒漠探险,森林草地狩猎的人们视为“护身符”。同时利用安装在旅游车上的GPS,实时获得汽车位置,运行速度和方向,加上“风景导航”系统,便可随时计算出旅游车的位置,并向系统查询景区信息,指示最近的景区特色,解说资料及行走方向,也可自由选择想去的景区并由车上的GPS自动选择最佳的行走路线。

5.2 GPS在林业科学研究中的应用

由于森林资源的具体特点,使林业科研需要借助于大量的资源数据才能进行动态预测和科学经营。GPS是森林资源信息和数据的重要捕捉手段,经过简单的数据和信息转化成为基础的数据库和图形库.在林业地理信息系统的开发研究中,GPS不仅是属性数据和空间数据的重要来源,而且可以改善GPS数据的准确度和数据更新效率,加速地理信息系统在生产实际中的推广应用。总结：在森林资源调查工作中应用GPS技术，可直接按坐标确定样地位置，解决了小比例尺地形图找明显地形地物为引点的难题，克服了地形图本身有误差、传统的罗盘仪引线测量引起误差以及其它因素造成样地定位不准的问题。实践证明，GPS定位精度高于罗盘仪引线定位。

GPS优越的导航、定位功能不仅提高了地面样地定位精度，而且大大减少了野外作业时间和工作量，节省了时间，提高了工作效率，为林业工作的更深入开展提供了方便，使林业由传统林业向现代林业和数字林业的转变迈进了一步。因此，在林业工作中推广应用GPS技术是非常重要的。

参考文献：1.《测量学》中国林业出版社出版主编：李秀江 2.《森林资源动态监测与林业部调查实用技术手册》

宁夏大地音像出版社2005年出版编号：11241 3.《GPS在林业中的应用》作者：贾建刚

篇8：单片机原理与应用教学探讨

针对这个问题,我们从单片机理论教学和单片机实验教学两个方面进行了一些探索,这对学生的学习兴趣和实践动手能力有了很大的提高。

1 单片机理论教学

理论教学是获取专业知识的基础和主要途径,良好的教学氛围不仅能使同学们轻松地掌握理论知识,还能提高同学们的学习兴趣。

1.1 抓住学生的好奇心

好奇心往往是兴趣培养的动力源泉,抓住学生的好奇心在提高学习兴趣方面至关重要。如我在上第一节课时,没有去过分地强调什么是单片机,学好单片机有什么好处等,而是告诉同学们今天给他们带来一个非常有趣的玩具,然后直接拿了我们自己设计的一款循迹小车,并让某位同学在地上随意画出的一条路径,通过观察一下小车的运行情况,让同学们发挥想象力,猜想一下小车怎么知道行驶路线、怎么进行方向控制等,最后告诉他们“这都是由我们将要学习的单片机进行控制的”。这样就一下子吸引了学生的眼光,也激发了学习和探索单片机的兴趣。

1.2“虚拟实验室”式的课堂教学

《单片机原理与应用》不仅需要熟悉硬件电路的设计和结构,还要掌握软件编程方法和技巧,一段程序对不对,到底在控制方面起不起作用,那要结合软硬件一起来进行调试,为此,我们将“虚拟实验室”搬进了课堂。“虚拟实验室”由Proteus和Keil C51 软件组成,其中,Proteus提供了丰富的模拟和数字器件模型,可以完整地仿真51 系列单片机及其相连的模拟和数字电路,充当了实验室里开发板的角色;而Keil C51 软件是一个51系列单片机软件开发平台,采用C51语言进行编程,在调试程序和仿真等方面有很强的功能。采用Proteus和Keil C51软件相结合,能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化、具体化,更容易让人接受。

1.3“找茬”互动教学

通过Proteus画出硬件电路图,将Keil C51软件编写程序写进去,演示一下正确的结果,如果仅仅如此,那么久而久之学生也会感到乏味,因此一定要在教学的过程中制造一点“麻烦”,让同学们来“找茬”。如在讲到单片机P0-P3 口时,为了强调“P0口做I/O时必须外加上拉电阻”这个知识点,在Proteus画P0控制LED电路图时,故意不加上拉电阻,结果发现P0引脚变灰色,LED不亮,然后再试一试其他端口,LED却可以点亮,让学生找出哪地方出现了问题,怎么去修改,P0口和其他端口有什么区别等。这样就会加深学生的印象,无形中牢牢掌握了该知识点,这要比“强调-强调-再强调”有效地多。同样的方法也可以用在Keil C51软件编程中。

2 单片机实验教学

理论教学和实验教学是紧密结合的,单片机实验教学对于培养学生的动手能力和创新意识有着十分重要的作用。

2.1 验证与设计相结合

验证型实验并不是简简单单地验证一下结果正确与否,而是通过实验来发现问题并寻求解决问题的方法,从而巩固和提高所学的知识。然而,目前的单片机实验大多数以验证为主,实验内容比较单一,实验本身没有太大的创造性,对学生的设计能力要求不高,学生只需在实验箱上连接几条线,编写或修改一段简单的实验程序就可以完成,这样学生只知道怎么做,根本不知道自己为什么要这么做,严重束缚了学生的想象力和创造力。因此,必须通过设计型实验来弥补其中的不足。实验课上由被动转为主动, 不再是依葫芦画瓢。

如在讲到“中断”时,除了让同学们验证一下单片机5个中断源的设置和工作原理外,可以让他们设计一款简单的频率计或是数字钟,这样就可以将中断、数码管动态扫描、按键扫描等综合应用到一起,为单片机系统的设计打下了良好的基础。

2.2 命题和自命题相结合

在设计型实验中,也要采用命题和自命题相结合的方式。先以命题形式出现,由老师出题,这样题目涵盖面比较广,可以全面考查到各个知识点,如上面提到的数字钟的设计。自命题型实验是让一组学生根据自己的兴趣和爱好,自己出题目,一般只注重开发的过程,而不重视最终的结果,因为有可能部分学生出的题目过难而最终无法实现。对于无法完成的小组,要找出原因,是硬件本身的缺陷,还是软件设计方面的不足,自己在命题时,忽略掉哪些因素等等。自命题型实验关键就是激发学生的创新思维,培养学生的团队意识,提高组织协调能力、发现问题和解决问题的能力。

从命题到自命题,从“让我做什么”到“我要做什么”,让学生体味一下两者的不同之处,在经过实战演习后,熟练掌握工程项目的开发流程,

3 结语

《单片机原理与应用》是一门软硬件综合、应用性比较强的课程,在整个的教学过程中,建立以兴趣为引导,以单片机系统的设计为主线,以理论和实验相结合为宗旨,以培养创新能力和实践能力为目标的单片机课程教学体系,运用多媒体技术和“虚拟实验室”软件等多种手段,由整体到具体、由简单到复杂、由模块到系统,循序渐进,加强学生动手操作能力和单片机系统开发能力的培养。经过教学改革,我校学生在全国大学生电子设计大赛、全国信息技术应用水平大赛等各项比赛中所取得了良好的成绩,对提高学生的专业知识水平和创新能力方面具有明显的优势。

参考文献

[1]胡敬朋,王聪.单片机项目教学研究及实践[J].电气电子教学学报,2009,31(5):82-84.

[2]唐炜.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].实验室研究与探索,2010,29(5):130-132.

[3]程磊,金庆华.基于仿真软件的单片机课程项目式教学的研究[J].电脑知识与技术,2015,11(12):115-116