全站仪、GPS的应用及其教学实施

全站仪、GPS的应用及其教学实施

谢健

谢健/石家庄工程职业学院

【摘要】通过叙述全站仪、GPS在测量领域的广泛应用及本文结合笔者日常教学工作中对全站仪、GPS的使用，谈谈全站仪、GPS的教学和使用过程中的要注意的地方。同时，结合本校的实际情况。在分析当前中、高职测量教学中存在问题的基础上，对中、高职测量教学改革进行探讨。

【关键词】全站仪；GPS测绘；教学实施

随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用，集电子测角、电子测距、数据采集与存储的全站仪已经取代了常规的光学经纬仪和s3光学水准仪。各测绘仪器厂商生产出各种型号的全站仪，全站仪正朝着功能全、效率高、全自动、易操作、体积小、重量轻的方向发展，使野外测绘作业的劳动强度逐渐地减轻，工作效率得到不断提高，测绘技术水平也相应地得到了提升，从根本上更新了测量的观念和理论。

全站仪、GPS在控制测量、地形、地籍测量、工程测量等各方面，都显示出其优越性，己完全取代传统测绘仪器而成为现代测绘中集数据采集、数据传输、数据处理、数据输出、管理于一体的数字化、自动化、一体化、智能化的高、精、尖技术的测量仪器。全站仪、GPS的应用使得数字城市、数字地球的目标得以尽快实现。

一、测绘生产实践的客观要求

目前，测绘行业已普遍由传统测绘向数字测绘转变。在测绘生产实践中，全国各测绘单位甚至一些私人测绘公司都采用全站仪、GPS进行现场作业，传统的水准仪、经纬仪加钢尺的作业模式已被淘汰，测图数字化、一体化，放样、变形监测等测绘工作智能化已是测绘行业发展的必然趋势，而全站仪、GPS及其相应的软件正是实现这一目标的基础和标志。如果我们没有熟练掌握全站仪、GPS这方面的应用知识和技能，仍按传统测绘教学，那么，毕业生在生产实践中是难以完成生产任务的．而且其作业成果也不是满足设计要求的成果(数字地形图、电子图、CAD成果等)．这说明，测绘生产实践客观上要求采用数字测绘的产品、成果。

二、全站仪、GPS测绘的优势

全站仪、GPS与传统的测量仪器相比，具有操作方便、功能强、精度高、速度快等特点，其应用范围已不在局限于各类传统工程测量中，而且在大型工业生产设备与构件安装和调试、工程结构物的变形监测等领域中都得到了广泛应用。

目前世界各仪器厂商生产出各种型号的全站仪，而且品种越来越多，精度越来越高。常见的有日本拓普康(TOPOCON)GTS系列、尼康(NIKON)DTM系列、瑞士徕卡(LEICA)TPS系列，我国的NTS和ETD系列。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型、马达驱动型等等各种类型的全站仪，使得这一最常规的测量仪器越来越满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。

（一）在控制测量方面，由于全站仪集合测角和测边于一体，被广泛用于精密导线网、边角网的控制测量中。全站仪三角高程控制铡量的精度可满足三、四等水准测量的要求，图根控制和测图可同时进行；GPS比全站仪在控制测量方面更具优趁性，它可用于精密工程铡量、城市及一般工程测量的基本控制网的建立，用于地形、地籍、房产、物探、勘测、施工等的控制测量。全站仪、GPS在控制测量方面的应用，实现了由传统三角网为主向空间大地侧量、精密工程测量技术的转变，在效率、精度方面大大优于传统侧绘方式.

（二）在细部测量方面，全站仪、RTKGPS技术实现了由传统测图向数字测图的转变。其最大优点是：在完成地形、地籍测量的同时，可建立地形、地籍图形数据库，从而为实现数字城市、数字地球的目标莫定基础。

（三）在侧设方面，实现了由传统方法向全站仪坐标法、RTKGPS坐标法转变。全站仪坐标法、RTKGPS坐标法测设点位，仅需把设计好的坐标数据输入全站仪内存或GPS的电子手薄中，无需计算角度、边长等放样数据而直接应用全站仪、GPS程序中的坐标放样功能进行作么大大提高了作业效率和精度。

（四）在变形监测方面，高精度的全站仪可完成水平位移、倾斜、裂缝等观测，智能型全站仪还能够与计算机联合组成智能观测系统，井能实现全自动瞄准、观测、记录、存储和传输等：GPS进行大坝等建筑物的变形监测可采用连续监测的模式，通过平滑滤波等方式来滤除噪声，提取变形信息，由此所得平面位移精度和垂直位移精度均可优于人工。

三、全站仪、GPS的教学实施

（一）教学内容的定位及教材优化。全站仪主要应用于大地控制、数字测图、工程测量、海洋及河道测量、等测绘领域，因此全站仪教学的基本内容应包括全站仪原理与测绘应用两个部分。从实际的教学考虑全站仪及其应用特点原理与应用应统一置于一门课程中，不应分散进行，这样的教学策略，有利于将体系完整的测绘全站仪内容传授给学生，实践证明是比较科学的。

目前国内讲解全站仪及GPS的教材比较多，但是讲解的知识和内容比较落后，很多教材是5-6年前编写的，已经跟不上测绘技术的发展和要求。在实际教学中发现各种版本的教材都存在着一些不足，主要表现在：已出版的教材中，内容未能反映近年来已渐成熟的使用比较广泛的全站仪及GPS的原理及操作过程，没有介绍主流的仪器使用知识，知识太过于陈旧，介绍旧的仪器型号占了很大的比例，基本上都是淘汰很多年的技术和操作，无助于教学，教材在与整个测绘工程专业知识体系协调配套方面显得严重不足。

（二）教学课程的实施。全站仪和GPS课程是理论性和实践性都十分强的课程，理论部分要求学生掌握测量原理和数据处理方法；实践部分要求掌握GPS数据采集方案设计方法、数据采集作业及数据匹配、数据质量分析检验方法，能熟练使用各种数据处理软件。为实现上述教学目的，全站仪及GPS的教学必须采用多种教学方式，我校测绘专业教学计划中设计：全站仪及GPS集中性教学课程，同时还应进行课外GPS科技讲座和开展课外科技活动。方案设计较好地反映了全站仪、GPS的教学特点，有利于教学目的的实现，但在实际操作时还需对各个教学环节用现代教学观念和现代化教学方法实施改革，并有相应的质量控制措施。

四、教学质量控制

（一）优良的教学体系。我校全站仪及GPS教学理论和实训和结合，两种方法在教学过程中逐次交替使用，既可调节学生的学习情绪，又有利于巩固知识和突破课程难点;集中性实习训练了学生应用所学知识解决问题的能力，具有实战特点。实践证明我校教学体系的教学目的明确，内容先进、精化，教学手段齐全，有效地提升了教学效果。

（二）先进的教学内容与方法。科学定位教学内容，突出重点知识，使课程内容精而新；教学手段的改革能提高课堂教学效率，提升教学效果；实验教学呈开放式运作，增加了学生的动手机会，有利于学生动手能力的培养。

五、结束语

全站仪及GPS的普及性应用开始于20世纪90年代初，作为一种随着高新科技发展起来的技术，它的发展日新月异，因而全站仪及GPS教学内容和方法也需不断更新与改进。我国大多数高校全站仪及GPS教育起步较晚，教学改革也都在尝试之中，通过不断实践与改进，教学效果定会更好。

【参考文献】

[1]李征航，黄劲松.《GPS测量与数据处理》.武汉：武汉大学出版社，2005.3.

[2]太原理工大学.测绘工程专业教学计划[Z].1999.