《GNSS测量与数据处理》课程改革教学大纲一、课程的性质和目的《GNSS测量与数据处理》是测量工程专业的主要专业必修课之一。
通过这门课的学习，要使学生了解GPS全球定位系统的构成、时空基准、卫星定轨基础理论，掌握GNSS定位数学模型、定位方法和误差源分类等原理，掌握GNSS控制网的技术设计、施测方法及其数据处理、软件操作过程等，了解GNSS技术的最新发展与应用。
通过讲座教师的课程模块的讲座、助教安排研讨、指导撰写论文、主持小组论文报告和讲座教师组织课程论文报告、实验及生产实践，使学生在毕业后能独立承担GNSS控制网的技术设计和组织外业测量、内业数据处理等工作。
通过本课程的各教学环节，培养学生的专业文献检索、独立思考、合作交流、测绘案例分析与解决能力。
为专业的研究深造、社会就业奠定专业基础。
二、课程的基本要求1．理解GNSS的系统组成及各部分功能；2．了解GNSS的应用领域；3．理解GNSS测量的坐标系统和时间系统；4．理解卫星运动的基础知识及GPS信号；5．掌握GNSS定位方法、数学模型及其线性化6. 掌握GNSS的误差来源及其削弱方法；7．掌握GNSS控制网的技术设计、网点布设、观测方法，并运用相关知识达到能够撰写技术设计书和技术总结报告的能力；8．掌握GPS数据处理的一般步骤和RINEX格式；9．理解GPS基线解算、周跳探测等预处理工作；10．掌握GPS坐标系统之间的关系与转换；11. 掌握GPS控制网的二维、三维平差计算，并综合运用GNSS数据处理方法和程序设计能力，达到熟练操作GNSS数据处理软件的能力，能够对观测数据进行数据处理与精度评定；12. 掌握GPS高程方法；13. 了解GNSS技术最新发展与常用GNSS数据处理软件分类、特点。
三、课程内容与要求表1. 课程内容模块划分与课时安排表第1部分：4学时讲座第1章绪论1、学习目的和要求通过学习本章，了解GNSS发展历史及应用状况，掌握GPS的组成。
了解GPS现代化、GLONASS、GALILEO和北斗二代的发展。
2、课程内容（1）Transit、GPS等卫星空间定位技术的兴起及其特点（2）GPS的组成及其功能（3）美国政府对GPS用户的限制性政策与用户的措施（4）其他GNSS的发展，俄罗斯的GLONASS, 欧盟建设中的Galileo，中国的Compass3、考核知识点和考核要求（1）识记：常规测量方法的局限性，GNSS定位技术的发展史；GPS现代化技术及其数据处理方法（2）领会：GPS的组成、功能，对用户的限制性政策及用户的措施；GLONASS、GALILEO和北斗二代的目前状况和发展第2部分：8学时讲座+2学时报告第2章 GNSS导航定位时空基准1、学习目的和要求在已学《卫星大地测量学》的基础上，以卫星定位系统所涉及的几种坐标系和时间系统进行分类，掌握各种坐标系统的表达及转换，掌握时间系统的概念。
2、课程内容（1）坐标系统的类型（2）协议天球坐标系ECSF或CIS（3）协议地球坐标系ECEF或CTS（4）地球坐标系的其它表达形式：天文坐标系，参心大地坐标系，站心坐标系等（5）大地测量基准（6）时间系统：世界时，力学时和原子时；其他时间概念：年积日，GPS周，MJD；3、考核知识点和考核要求（1）识记：岁差、章动、极移的概念；坐标系统的分类: CIS, CTS,WGS-84,CGCS2000；时间系统-UTC、TAI和GPST的含义及相互关系；年积日，GPS周，MJD的含义，及与公历之间的转换；（2）领会：CIS与CTS的关系及不同坐标系统的转换；编程实现不同时间的转化第3章 GNSS卫星运动和卫星信号1、学习目的和要求通过学习，了解卫星的受摄和无摄运动，掌握GNSS卫星的星历和卫星空间位置坐标计算；掌握GPS卫星的测距码信号、导航电文(数据码)、卫星信号的构成。
2、课程内容（1）概述（2）卫星的无摄运动（3）卫星的受摄运动（4）GNSS卫星的星历、GPS卫星的导航电文(数据码)（5）GNSS测距码信号（6）GLONASS和GALILEO卫星信号的构成（7）GPS卫星的坐标计算3、考核知识点和考核要求（1）识记：卫星的无摄和受摄运动，其他卫星的测距码信号构成（2）领会：GPS卫星的星历、GNSS信号分类，GPS卫星的坐标计算第3部分：12学时讲座+2学时报告+2学时实验第4章 GPS定位中的误差源1、学习目的和要求通过学习，了解GPS定位的误差源分类，掌握卫星钟差、卫星星历误差、电离层折射误差、对流层折射误差、多路径延迟等改正方法，理解其他误差及其改正方法。
2、课程内容（1）GPS误差源分类、削弱方法与措施：GNSS观测量的误差来源分类：与卫星有关的误差来源及其影响，与信号传播有关的误差来源及其影响，与用户接收机有关的误差来源及其影响（2）卫星钟差（3）卫星星历误差（4）电离层折射误差（5）对流层折射误差（6）多路径延迟（7）其他误差改正3、考核知识点和考核要求（1）识记：卫星钟差、卫星星历误差、电离层折射误差、对流层折射误差、多路径延迟改正方法（2）领会：误差源的分类；其他误差及其改正方法。
第5章距离测量与定位方法1、学习目的和要求通过学习，掌握GNSS定位方法，包括单点定位、相对定位，测码伪距、测相伪距的静态定位、动态定位；掌握相位观测量线性组合的模型和特点；了解整周模糊度的解算和周跳的探测修复，理解差分GPS、NETWORK RTK、CORS。
2、课程内容（1）测码伪距观测方程（2）测相伪距观测方程（3）同一频率观测量线性组合：单差、双差、三差（4）其他常用的线性组合观测值（4）整周模糊度的确定与周跳分析（5）网络RTK及CORS（6）差分GPS3、考核知识点和考核要求（1）识记：整周模糊度的解算和周跳的探测修复；宽巷、窄巷、去电离层组合观测值; 差分GPS、NETWORK RTK、CORS;（2）领会：测码伪距、测相伪距观测方程的列立；不同定位方式的特点；同一频率相位观测量线性组合的模型和特点；了解差分GNSS的发展及其应用。
第4部分：6学时讲座+2学时报告+2学时实验第7-9章 GNSS定位的技术设计、外业观测方法1、学习目的和要求通过学习，了解GNSS网设计的依据、步骤，掌握GNSS网设计的基准设计、图形设计、特征条件方法。
了解GPS测量的外业观测过程。
运用技术设计方法、结合实验2、4进行技术设计报告与技术总结报告的撰写。
2、课程内容（1）技术设计的依据（2）GNSS网的精度和密度设计（3）GNSS网的基准设计（4）GNSS测量中的图形设计（5）GNSS网的特征条件（6）选点与埋石（7）GPS接收机的选用及仪器检验（8）数据采集（9）观测成果的外业检核（10）成果验收和上交资料3、考核知识点和考核要求（1）识记：GPS网技术设计的依据、步骤，掌握观测计划调度表的拟定。
（2）领会：GNSS网设计的基准设计、图形设计、特征条件方法和外业观测记录的填写。
第5部分：6学时讲座+4学时报告+4学时实验第10-12章 GNSS测量数据处理1、学习目的和要求通过学习，了解GPS测量内业过程和几种数据处理软件，掌握GPS测量的观测数据处理和网平差内容、GPS高程测量。
2、课程内容（1）GPS测量的数据格式（2）观测成果的外业检核（3）GNSS观测数据预处理（4）GNSS网平差（5）GPS水准（6）GNSS数据处理软件3、考核知识点和考核要求（1）识记： GNSS常用数据处理软件处理模型及方法步骤；掌握基线向量解算及结果分析，GNSS网平差模型及精度分析，GPS数据处理软件操作方法。
掌握几种高程系统的概念及其相互关系，掌握GPS水准的多项式曲面拟合法、重力场模型与GPS水准相结合测定法。
（2）领会：GPS水准的发展；GNSS观测数据处理、网平差的几种数据处理软件对比。
四、课程学时分配五、实验名称与学时安排六、考试与考核讲座责任制的授课模式由讲座教师、助教组成授课小组，讲座教师由专职教师或客座教授担任，助教由博士、硕士研究生组成。
讲座内容要涵盖课程的知识点，将教材中缺乏的、科研和生产实际中已经应用的最新科研成果、测绘新技术和新方法纳入到讲座中。
每个专业班级分成3-5人一组的课程学习小组，助教协助任课教师指导实验操作、上机辅导、答疑、批改实验报告与作业、安排研讨、指导读书报告的撰写、主持小组论文报告，讲座教师组织课程论文报告。
课程成绩由3部分构成，一是课程考试成绩，占总成绩的65%，采用闭卷考试的形式；二是课程讨论综合测评成绩，占总成绩的25%；三是教学实验，占总成绩的10%。
课程讨论综合讨论的具体办法如下：3-5人为一个小组，每班设助教一名。
要求每次发言人报告的是小组团结协作的成果；每生一次作报告机会，约6分钟左右。
助教和主讲教师共同打分作为此生的报告成绩的70%，同组其他成员的单次报告成绩的均分，占此生的报告成绩的30%。
平时成绩及实验由助教和主讲教师打分，要求此分数分布必须为正态分布，客观反映优良中及情况。
七、教材及参考书教材：李征航，黄劲松. GPS测量与数据处理（第二版）[M].武汉：武汉大学出版社，2011参考书：1、Guochang Xu(许国昌)著，李强等译，GPS理论、算法与应用（第2版）[M]. 北京：清华大学出版社，20112、徐爱功，韩晓冬，崔希民等，全球卫星导航定位系统原理与应用. 北京：中国矿业大学出版社，20093、独知行，刘智敏. GPS测量实施与数据处理[M]. 北京：测绘出版社，20104、周忠谟, 易杰军, 周琪. GPS卫星测量原理与应用（修订版）[M]. 北京：测绘出版社, 19975、徐绍铨，张华海，杨志强等. GPS测量原理及应用（第三版）[M].武汉：武汉大学出版社，20086、党亚民，秘金钟，成英燕. 全球导航卫星系统原理与应用. 北京：测绘出版社, 2007撰稿人：刘智敏审稿人：。