“誤差理論與測量平差基礎”課程建設與改革探討

任　超　唐詩華

摘要 針對目前“誤差理論與測量平差基礎”課程教學內(nèi)容落后于數(shù)據(jù)處理發(fā)展現(xiàn)狀這一問題，結合多年的教學實踐，對該課程的教學內(nèi)容、實習內(nèi)容、教學手段與方法的改革更新進行探討，提出信息時代下該課程教學的一些改進措施。

關鍵詞 誤差理論與測量平差基礎；課程建設；教學手段

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2009）04-0032-02

隨著全站儀、GPS、數(shù)字攝影、衛(wèi)星成圖等測量新技術、新儀器的不斷涌現(xiàn)以及PC機的廣泛應用，使得測量數(shù)據(jù)處理從理論體系到處理方法，從應用領域到使用方法，都處于飛速發(fā)展中。計算機和現(xiàn)代空間技術的發(fā)展，使數(shù)據(jù)處理的理論體系進一步完善，基于最小二乘的間接平差法已成為主要的數(shù)據(jù)處理方法，除此以外，用于動態(tài)定位的Kalman濾波法和抗差估計越來越受到重視。數(shù)據(jù)處理技術也發(fā)生了革命性的變革——由傳統(tǒng)的計算器計算轉(zhuǎn)向電算、程序自動計算，由傳統(tǒng)的一維、二維數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)向三維乃至四維數(shù)據(jù)處理。如何使誤差理論與測量平差基礎（以下簡稱平差）課程建設適應現(xiàn)代科學技術發(fā)展的需要，特別是現(xiàn)代空間信息技術對平差基本理論、處理方法的需要，值得認真思考。鑒于此，筆者結合多年來的教學實踐和現(xiàn)代測量技術理論的發(fā)展狀況，對信息時代下的該課程的內(nèi)容體系建設進行探討。

1 教學內(nèi)容改革的目的和意義

平差課程在普通高等院校測繪類專業(yè)開設的目的，主要是為后續(xù)相關課程的學習提供必要的知識儲備，對處理常規(guī)及空間數(shù)據(jù)提供必要的技術。它是一門專業(yè)基礎課，具有承上啟下的作用。它不僅與低年級開設的測量學等基礎課程相銜接，還與后續(xù)課程密切聯(lián)系。掌握好這門課程，將為學習本專業(yè)其他相關課程打下堅實的基礎，也能為以后實際工作中的數(shù)據(jù)處理提供經(jīng)驗和方法。

測量數(shù)據(jù)處理是測繪人員的重要職責之一。雖然目前測量數(shù)據(jù)處理為電算化，絕大部分工作都是通過相應軟件來完成，但是要獲得可靠的測量成果，需要明確軟件中數(shù)據(jù)處理的過程和各設定參數(shù)的含義，還要明確軟件可能存在的局限性（如GPS商業(yè)軟件不能處理長基線）及其原因。

2 教學內(nèi)容的改革

傳統(tǒng)的平差教學內(nèi)容，主要是基于常規(guī)的數(shù)據(jù)采集手段、誤差分析和數(shù)據(jù)處理而建立起來的教學體系。為適應當前數(shù)據(jù)采集與處理的需要，在教學內(nèi)容上作以下變革：即初步建立在信息時代下的誤差理論的概念體系、理論體系和數(shù)據(jù)處理方法技術體系。

2.1 理順教學脈絡，根據(jù)現(xiàn)代測繪數(shù)據(jù)處理的要求，建立起教學知識體系平差理論性強，存在著大量的公式需要記憶。為幫助學生更好地掌握和記憶有關內(nèi)容，通過分析教學內(nèi)容間的內(nèi)在聯(lián)系，在教學時注意把握兩條線：測量誤差和平差方法。對于測量誤差，按照這樣一條主線將其相連：產(chǎn)生原因→精度指標→誤差傳播→隨機模型→驗后方差及其檢驗。同時在教學過程中注意融合現(xiàn)代空間技術的誤差源，并按照誤差特性將其分類，由此對相關內(nèi)容的后續(xù)講解奠定基礎。對于平差方法，主線為：平差目的→平差模型→數(shù)學模型→參數(shù)估計準則→不同模型平差結果的一致性，除此以外，還結合平差方法，對平差在現(xiàn)代空間數(shù)據(jù)中的應用加以講解。

2.2 可靠性是現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理結果分析的重要內(nèi)容之一將可靠性引入平差的教學內(nèi)容，對可靠性的定義、分類、指標進行介紹，分析其在現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理中的作用，強調(diào)平差結果的精度與可靠性并重。

2.3 利用平差語言描述以GPS為代表的空間技術空間技術的發(fā)展在測量中發(fā)揮著越來越重要的作用。為對后續(xù)空間定位的教學打下較好的理論基礎，需要利用平差語言解釋這些技術的定位原理與方法。

2.4 理論與實踐并重，由實踐經(jīng)驗帶動理論教學在教學中，注重理論與實踐的結合。

2.5 以應用為主，對教學內(nèi)容進行適當篩選

3 實習內(nèi)容的改革

實習是平差教學的一個重要環(huán)節(jié)，它有助于加強對教學內(nèi)容的理解與掌握。在對教學內(nèi)容進行革新的同時，也對實習內(nèi)容進行了一些改革。

3.1 引入MATLAB語言作為實習的基本工具“演草紙”式的MATLAB語言易學易用，功能強大，很好地滿足了平差實習中大量矩陣運算的要求，也有助于在今后工作中的應用。

3.2 利用MATLAB的強大繪圖功能增加殘差的圖形分析，誤差橢圓的繪制與分析等實習內(nèi)容。

3.3 保留了條件平差、間接平差等實習內(nèi)容增加二者平差結果比較的實習，以驗證不同平差方法平差結果的等價性。

3.4 增加了利用符號計算推導平差結果的實習

從幾年來的實習效果來看，這些措施提高了學生學習的積極性和興趣，加深了對所學內(nèi)容的理解與掌握。

4 教學手段的改革

測量平差課程不但理論性極強，對解決實際問題的能力也要求很高，因此對教學方法和教學實驗的各個環(huán)節(jié)都提出了很高的要求。隨著多媒體技術的發(fā)展，一些在常規(guī)手段下無法實現(xiàn)的教學方法和教學手段現(xiàn)在都可以很好地實現(xiàn)。

另外，在教學過程中，注重培養(yǎng)學生的學習積極性和靈活性，不提倡死背公式，而是重點強調(diào)各種平差方法的思路和聯(lián)系。

5 小結

測量平差一直是測繪專業(yè)的必修課和專業(yè)基礎課，在整個測繪專業(yè)課程中占有重要地位。為使這門課程的教學更好地適應測繪新理論、新技術和實際工作的需要，根據(jù)多年平差的教學實踐和對當前測繪的狀況，提出平差教學改革與發(fā)展的一些措施和方法。但是測繪理論仍在發(fā)展與完善之中，因此本門課程的教學改革也需要不斷地探討，需要在以后的教學實踐中不斷改進。