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2015年 第0卷 第11期    刊出日期：2015-11-25

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学术研究

地面激光扫描点云数据预处理综述

李广云, 李明磊, 王力, 杨凡, 王瑞鹏

2015, 0(11):  1-3,31.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0332

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地面激光扫描点云数据预处理是激光扫描测量数据内业处理的重要研究内容。本文首先总结了激光点云数据的特点、激光点云数据预处理的关键技术及相应的研究意义。然后总结了海量激光点云的主要存储方式及几种常用的数据组织结构;从拼接精度出发将现有多站点云拼接方法归结为粗拼接法和基于ICP的精拼接法;根据简化压缩算法的特征保持能力将其归为可保持特征的简化法和不能保证特征的简化法两类;确定了去噪和光顺分别研究的噪声类型,总结和分析了当前一些去噪和光顺算法的研究现状。最后对地面激光扫描点云数据预处理作了整体性总结与展望。

GNSS一机多天线远程监测系统的研发

赵西安, 樊鹏昊, 樊英姿

2015, 0(11):  4-7,101.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0333

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针对远程化自动化变形监测的特点,研究开发了卫星一机多天线(GNSS multi-antenna)远程监测系统。研究和讨论了系统的设计和开发技术,以及监测数据最小二乘拟合处理与分析方法。在京承高速高边坡监测中的应用表明,本系统用于高边坡远程监测可行,监测数据处理方法可靠,可作为高速公路、铁路、大坝等远程监测的重要技术方法。

精密轨道定位方法的改进

任锴, 唐颖哲, 冯来平, 欧阳明达

2015, 0(11):  8-10.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0334

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通过对精密轨道定位(POP)方法的深入分析,从两个方面对其进行了扩展:一是利用广播星历进行数据解算,使得在距基站中短距离的待定站高精度定位时,避免了对高精度轨道的依赖;二是利用模糊度固定方法,将模糊度实数解扩展到模糊度固定解,解算精度得到了进一步提高。通过一组实际观测数据的处理,验证了本文方法的可行性,具有一定的实用价值。

基于高斯过程的GPS高程转换模型

罗亦泳, 姚宜斌, 张立亭, 周世健, 鲁铁定

2015, 0(11):  11-14,59.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0335

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针对GPS高程转换的小样本、非线性特点,基于高斯过程算法提出了具有概率意义的GPS高程转换模型。利用高斯过程采用4种不同建模方案建立了GPS高程转换模型,并与平面拟合、二次曲面拟合、支持向量机方法进行了精度对比。同时构建了基于高斯过程的GPS高程转换结果置信区间估计方法,分析了结果的可靠性。实例分析证实,高斯过程方法针对4种方案均获得很高精度,并且精度指标优于其余3种方法;各GPS点的实测正常高均在置信区间内,证实高斯过程方法具有很好的可靠性。

北斗区域导航定位精度分析

曾琪, 何俊

2015, 0(11):  15-19.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0336

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采用全球均匀分布MGEX站的观测数据,详细分析了北斗卫星导航系统(BDS)的卫星可见性、PDOP值分布,以及伪距单点定位精度,并将其结果与GPS和BDS+GPS组合系统进行了比较分析,讨论了不同定权方法对BDS+GPS组合系统定位精度的影响。试验结果表明,在全球大部分地区,GPS的定位性能优于北斗系统,在亚太中低纬度地区,BDS的定位精度与GPS相当甚至超过GPS;BDS+GPS组合系统的定位精度通常优于单一系统,但随机模型不准确也可能导致组合系统的定位精度不如单系统;Helmert方差分量估计可以在一定程度上提高组合定位精度。

利用多面函数拟合法建立区域地壳水平运动模型的改进算法研究

葛栩宏, 张红星, 席瑞杰, 杨登科

2015, 0(11):  20-23.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0337

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利用多面函数拟合法建立区域地壳水平运动模型,通常对N、E方向设定相同的核函数。然而,由此确定的N、E方向速度场并非最佳拟合。为了改进拟合效果,本文提出了一种多面函数拟合水平速度场的改进算法,并利用中国地壳运动观测网络在四川区域2010年、2011年、2012年3期的速度场数据进行了验证。结果表明,N、E方向速度场在最佳拟合时所取的核函数并不相同,本文提出的改进算法可以有效改善模型拟合效果,并提高模型精度。

U-Blox 6接收机解码与定位测试

王君刚, 王解先, 陈俊平, 杨赛男

2015, 0(11):  24-27.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0338

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U-Blox接收机的原始数据以自定义的UBX协议存储,使用时需要将其解码到标准RINEX格式。本文介绍了U-Blox 6接收机原始数据的数据包结构和解码原理,对实测数据成功进行了解码;并介绍了GPS定位的数学模型,对消参数法进行了详细的分析,对解码后的数据进行了静态/动态伪距单点定位和差分定位。定位结果显示,采用站间单差后点位误差减小50%,运动点位轨迹更加平滑,说明站间单差能显著提高定位精度。

激光干涉测量三维点坐标的PDOP模型研究和应用

范百兴, 李广云, 李佩臻, 易旺民, 杨振

2015, 0(11):  28-31.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0339

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激光跟踪仪的激光干涉测距精度可以达到0.5μm/m,利用激光干涉精密距离测量值可以建立高精度的三维控制网,点位误差受到测站点和定向点的空间几何分布影响。建立三维位置几何精度衰减因子模型,可以计算空间点的三维坐标测量精度随着空间位置的变化,估算激光干涉三维测距网的先验精度信息,避免不利测量位置,提高空间点测量精度。本文基于激光干涉三维测距网PDOP值计算模型,仿真计算了PDOP值的空间分布等值线模型,分析了体积值与PDOP值和点位误差的关系,并对实际算例进行了解算。

顾及系统误差的三维激光扫描坐标转换

贾象阳, 姚吉利, 马宁, 徐广鹏

2015, 0(11):  32-34,38.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0340

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地面激光扫描仪设备坐标系是正交的三维直角坐标系,工程测量坐标系是用高斯平面坐标和高程来表达和研究三维实体的,不是严格正交的,用刚性三维坐标变换模型解算坐标转换参数,存在模型误差。因而本文提出了刚性化模型,顾及了归算和投影变形,以及大气折光和地球曲率等系统误差的综合影响,并在扫描区距离不同中央子午线的情况下,验证了刚性化模型可以有效消除系统误差的影响,从而保证了点云坐标转换后的精度及稳定性。

直接地理参考中轨迹插值算法对精度影响的评估

宗文鹏, 李广云, 王力, 周阳林

2015, 0(11):  35-38.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0341

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移动测量中定位定姿系统的精度决定了整个系统的精度,为了获得激光扫描仪采样时对应测量系统时间点处的轨迹数据,需要进行插值。本文介绍了移动测量系统和直接地理参考,给出了典型的插值算法,以笔者所在学校车载移动测量系统的实测数据进行轨迹插值测试,对各种插值算法在不同移动速度下的轨迹插值结果的精度和效率进行了比较,并分析了对激光脚点定位精度的影响。结果表明,对位置进行移动线性插值,对姿态进行移动自然样条插值可以取得较好的精度和效率。

城市传感网观测数据的多层次摘要模型

向隆刚, 王星星, 龚健雅

2015, 0(11):  39-43,56.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0342

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针对海量、多源、异构的城市传感网观测数据,从摘要这一崭新角度讨论数据资源的集成共享问题,提出了一种城市传感网观测数据的多层次摘要模型。该模型从元数据、统计、采样、过滤和语义共5个层次描述观测数据源的不同视图,方便用户观看和理解数据源,可用于在多个层次和角度上集成共享多源异构的传感网业务系统,指导智慧城市和应急指挥等综合应用在合适层次上集成所需的摘要信息,满足综合应用对于传感器观测数据集成共享的多层次、多类型摘要需求。

基于语义优先的土地利用图斑综合的空间信息评价研究

杨俊, 李闯

2015, 0(11):  44-46,68.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0343

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研究了运用缓冲区叠加、Delaunay三角网骨架线等算法建立基于语义优先的制图综合模型,对土地利用图斑进行了聚合、融合等操作,从空间信息的角度选取了拓扑信息熵、专题拓扑信息熵两种评价指标,对综合前后的地类、地图两个层次的空间信息进行了对比研究。结果表明:从地类角度分析,综合前后,由于其他农用地分布零散,其拓扑信息熵、专题拓扑信息熵的变化率最大,分别为40.35%、38.60%;从地图角度分析,综合过程导致地图原有的部分空间信息消失,综合后地图的拓扑信息熵、专题拓扑信息熵均减小。

保持分布特征与重要性意义的高程点选取方法

章铭芳, 杨敏, 周启

2015, 0(11):  47-51.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0344

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针对地形图上的高程点,提出了一种保持群分布特征与个体重要性意义的选取方法。一方面结合等高线表达上的地形特征、河流道路等重要地理目标区分个体高程点的重要性意义;另一方面基于Delaunay三角网及Voronoi图模型提取高程点群分布结构化特征,在此基础上评估单个高程点的选取概率,并以一种渐进式删除的方式实施选取。试验表明,该方法在保留具有重要性意义个体高程点的同时,也可以较好地保持原有的空间分布特征。

拓扑模型下的导航地图道路曲率引入

张攀, 郑珂, 王军德, 朱敦尧

2015, 0(11):  52-56.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0345

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随着道路曲率的作用逐渐被认识,道路曲率引入导航地图,成为实现先进驾驶辅助系统(ADAS)的重要途径,也是未来导航地图的发展趋势之一。曲率依附于曲线存在,难以直接引入基于拓扑模型的导航地图。为了避免模型转换带来的巨大工作量和不确定性,本文尝试了拓扑模型下道路曲率引入的研究。首先在现有导航地图道路数据基础上,使用了完全曲线拟合与组合线型拟合两种方法计算曲率;然后结合两种计算方法对应的曲率存在形式,探索了在拓扑模型下的道路曲率引入方式,分别是引入点、引入线和引入多线;最后使用导航地图道路数据进行曲率计算和曲率引入的试验。结果表明,本文的方法具有可行性,为今后大数据量的导航地图道路曲率引入打下了铺垫。

技术交流

利用无人机LiDAR点云数据进行电力线危险点检测

叶清泉, 吴德智, 李卫红

2015, 0(11):  57-59.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0346

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智能电网建设的大规模开展对电网快速高精度勘测、巡查和可视化管理提出了巨大的应用需求。机载LiDAR系统为快速、高效、高精度电力线路建模、巡视和危险点检测提供了可能。小型无人直升机遥感平台特有的便于携带、转移方便、成本低、易于维护的优势使基于无人机平台搭建的对地观测系统成为世界各国争相研究的热点。本文讨论了将机载LiDAR系统与无人机技术结合,并以温州市苍南县境内电力线为试验区,实现了对基于无人机LiDAR点云数据的电力线危险点的快速、精确检测。

车载移动测量系统在大比例尺地形图质检工作中的应用研究

侯亚娟, 葛中华

2015, 0(11):  60-63,79.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0347

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针对大比例尺地形图质量检验工作中外业工作占比大、检验效率低的状况,提出了利用车载移动测量系统进行大比例尺地形图质量检验,设计了一套新的检验工作流程,并通过与常规检验方式的比较,验证了新技术应用于质检工作中的可行性和有效性,为建立高效率的质检模式提供了全新思路。

附加约束条件的半自动复杂建筑物重建方法

张瑞瑞, 艾海滨, 张力, 王庆栋

2015, 0(11):  64-68.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0348

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在数字城市的快速发展进程中,三维城市建模成为时下研究的热点。本文基于倾斜航空摄影技术,在3ds Max技术平台上,研究了复杂建筑物三维建模方法。针对镂空形建筑物的特点,提出了通用可行的构建算法,同时针对各种复杂建筑物屋顶,提出了一种基于附加约束线三角构网算法,为快速复杂建筑物建模提供了新的思路。对于附加约束线三角构网算法,在量测建筑物时,只要采集的轮廓线及相关联的轮廓线足够完整,构建的几何模型细节将会更丰富,准确性也更高。该方法不仅避免了因为关联线采集不完整造成的碎面,而且减少了数据冗余,有效地提高了建模效率。

基于产权空间分析的房产测量方法

赵海云, 周嘉伟, 黄荣萍, 左伟

2015, 0(11):  69-71,114.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0349

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房产测量的主要目标是服务于产权登记。作为不动产的房屋相对于动产来说,由于大宗性、不可移动性及与土地的关联性决定了其空间形态界定的复杂性。《房产测量规范》没有提出产权评判的原则与方法,以至于房屋建筑面积直接替代了房产面积。本文结合案例,提出了基于产权空间分析的房产测量方法。

利用三维激光扫描技术进行异型建筑物竣工测量

谢宏全, 张驰, 尹吉祥, 王超, 刘新霞

2015, 0(11):  72-75.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0350

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采用常规方法对异形建筑物进行竣工测量的工作效率和精度较低。以连云港市金海置业广场为研究对象,简要介绍了激光点云数据获取的野外作业方法。在CAD和CloudWorx插件环境下,详细阐述了横切面方法获取建筑物形状方法,最后提取了具有代表性的建筑面积,并与验收数据进行了对比分析。研究结果表明,基于激光点云数据对异形建筑竣工测量的技术方法是可行的。

大型建筑结构长期安全健康监测系统设计

祝小龙, 向泽君, 谢征海, 周成涛, 周忠发, 张晋

2015, 0(11):  76-79.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0351

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依托重庆国际博览中心,综合考虑建筑结构的设计特性、周边地质环境、经济等因素,建立了有限元结构模型进行结构力学性能分析。在此基础上通过FBG光纤光栅应力(应变)、温度、静力水准挠度、风速风压等传感器的布置优化设计,构建了长期安全健康监测系统的架构、传输机制、数据处理机制及预警预报系统,为进行大型建筑结构的结构状态识别、结构的承载能力评估等工作奠定了基础。

一种多要素地物地貌模型的设计与制作

张兵, 崔希民, 宋保平, 韦锐, 宋昆仑

2015, 0(11):  80-83.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0352

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介绍了设计和制作一种多要素地物地貌模型的过程和方法,该模型涵盖了各种常见的地物、地貌要素,并且各要素具体分布位置设计合理、形象逼真,符合自然形成规律。该模型在主要的地物和地貌特征点上都设计安装了LED灯,可以在演示系统的控制下根据需要打开和关闭LED灯,以显示不同的地形、地物特征;同时,该模型还能够很好地满足模拟摄影测量系统对于地面高差的控制要求;另外,在该模型的两边设计制作了4个测量控制点观测墩,以便利用控制点对模型进行数字地形测绘。

大数据时代下地理信息公共平台建设展望

曾元武, 陈泽鹏, 方晓乐, 吴永静

2015, 0(11):  84-87,105.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0353

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在大数据时代来临的背景下,地理信息公共平台不仅要在原有的地图浏览、兴趣点查找、定位服务等模式下提供更好的体验,还要满足相关信息挖掘推送、快速数据分析决策等时代趋势要求。本文以广东省地理信息公共平台现有框架为基础,结合大数据技术,概述了下一代平台的建设方向。

数字城市数据运维平台初探

李东阳, 张书亮, 储征伟, 陶亚婷

2015, 0(11):  88-91,105.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0354

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针对数字城市建设中普遍存在的"两重视、两忽视和两匮乏"问题,提出了数据运维的概念及内容,设计和开发了数据运维平台软件。应用结果表明,软件能满足市县独立开展数据运维的需求,并显著提高数据运维的效率和水平。

城市地下管线信息系统关键技术研究

丁鹏辉, 李志刚, 董绍环, 刘晓辉

2015, 0(11):  92-95.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0355

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当前,全国正在开展地下管线普查与信息化建设工作,本文结合青岛市地下管线信息化建设工作,在开展了大量研究与实践的基础上,针对地下管线信息系统建设的关键技术提出了一些新的方法与思路,为国内其他城市开展类似工作提供了方法与思路的参考。

基于天地图Web API的民俗文化遗产保护系统研发——以锡伯族大西迁为例

牛文渊, 郑江华, 韩林芝

2015, 0(11):  96-101.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0356

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在民俗文化面临社会转型和信息浪潮冲击的形势下,以锡伯族大西迁及其民族文化遗产为研究背景和具体实例,收集整理了大西迁相关的资料和数据,运用天地图Web API作为关键技术,提出了锡伯语版本和移动设备运行等关键问题的解决方案,最终设计并实施了以保护锡伯族民俗文化遗产为主题的WebGIS,有益于促进对锡伯族大西迁、锡伯族语言等锡伯族文化遗产的保护与发扬,研究并实践了运用互联网和WebGIS的技术对传统民俗文化进行保护发扬和创新发展的思路与方法。

移动终端上的室内地图表达研究

宋龙, 夏青, 田江鹏

2015, 0(11):  102-105.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0357

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随着导航定位技术和移动通信技术的发展,室内导航已经逐步走进人们的视野,成为日常生活中不可或缺的重要助手。室内地图作为室内导航信息表达的基础,不仅要符合人们长久的用图习惯,而且还要能够将各种建筑物内部的地物分布、结构层次和功能设施等表达清楚。在室内地图要素的数据传输和信息表达方面,移动终端与固定终端相比也有许多不同。本文在分析室内地图的研究进展基础上,总结提出了移动终端上的室内地图表达原则,并对百度地图和高德地图的室内地图功能进行了分析,为室内地图的功能设计和数据表达提供了参考依据。

疾病数据的时空聚集分析及可视化

胡雪芸, 何宗宜, 苗静

2015, 0(11):  106-111.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0358

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GIS应用在疾病领域方面发展迅速,为其提供可靠的空间统计分析方法,其疾病制图实现了疾病数据的可视化。本文以肺结核数据为例,进行了空间聚集分析、时间序列分析及时空扫描统计分析,分析疾病的时空聚集状态,寻找高发病率区域,分析结果可为医疗卫生部门在疾病监测预警、资源分配等方面提供科学参考。

测绘地理信息论坛

我国地理信息安全政策与法律的现状与问题

朱长青, 任娜

2015, 0(11):  112-114.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0359

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地理信息安全政策和法律对于保护地理信息安全至关重要。本文首先对地理信息的安全现状进行了论述,然后对地理信息安全的政策和法律研究现状进行了梳理,最后分析了我国地理信息安全政策和法律中存在的问题。

国外地理信息安全政策和法律建设研究

周鸿昌, 吕雁华

2015, 0(11):  115-118,128.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0360

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通过比较国外测绘地理信息安全政策与法律建设现状,分析了各自的独特之处和优势作法,总结出各个国家在制定地理信息安全政策和法规呈现出的版权保护原则、安全限制法定原则、科学定密原则、从业审查原则、使用许可原则、对外限制原则、联合监管原则、重罚严惩原则这8大原则。

关于开展自然生态空间监测的思考

乔朝飞

2015, 0(11):  119-121,128.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0361

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生态文明制度建设中的健全自然资源资产管理体制、实施主体功能区制度、建立空间规划体系等,需要自然生态空间监测工作的有力支持。本文分析了自然生态空间及监测的概念,提出了自然生态空间监测的主要对象和内容,建议充分发挥测绘地理信息部门的主导作用,尽快开展有关试点示范,逐步建立健全相关体制机制,推动自然生态空间监测工作快速开展。

测绘地理信息教学

卓越测绘工程人才培养课程设置改革与优化

王永志, 潘红伟, 刘小生, 李沛鸿, 马大喜

2015, 0(11):  122-124.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0362

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以卓越工程师教育培养计划为背景,对当前我国测绘工程人才培养过程中存在的培养方向不明确、课程设置理论与应用脱节、教师队伍工程经验缺乏、企业参与程度不高等问题进行了分析,提出了卓越测绘工程师人才培养课程设置改革及优化的原则与方法,构建了基于卓越测绘工程人才培养课程设置的保障体系及监督机制。本文的研究成果对卓越测绘工程人才培养方案的制定具有参考价值与借鉴意义。

误差理论与测量平差基础教学系统设计与实现

陶秋香, 刘国林, 翟敏

2015, 0(11):  125-128.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0363

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为扩充教学内容、改善教学效果、辅助本课程的本科教学,提出了构建"误差理论与测量平差基础"的教学系统。结合目前笔者所在学校本课程本科教学的实际情况,论述了构建"误差理论与测量平差基础"教学系统的必要性;基于教学的主要内容、重点和难点,设计了教学系统的功能模块和系统界面;以Matlab环境下GPS网间接平差为例,阐述了该系统的实现方法、流程和应用。研究结果表明,该系统可加深学生对课堂理论知识的感性认识,充分发挥学生自主学习的主观能动性,提高实践能力。

故事教学法在GIS专业“面向对象程序设计与开发”课堂教学中的运用

程钢, 吴志强, 杨杰, 卢小平, 袁占良

2015, 0(11):  129-132.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0500

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针对"面向对象程序设计与开发"课程理论化和抽象性的特点,利用故事教学法可以再现或虚拟问题发生的情境、帮助学生在解决问题的过程中活化知识的优点,将广义的故事教学法引入程序设计与开发课程教学。在分析故事教学的内涵和优点的基础上,结合GIS专业"面向对象程序设计与开发"课程教学的实际需要,探讨了该课程关键知识点的故事设置方法,并对其实施过程及注意的问题进行了说明。