“工程測(cè)量學(xué)”實(shí)踐課程建設(shè)的若干思考

摘 要：“工程測(cè)量學(xué)”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，該課程主要講授測(cè)量技術(shù)在各類工程建設(shè)中的應(yīng)用，以培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)際工程建設(shè)中的測(cè)量技術(shù)為主導(dǎo)思想。文章主要結(jié)合“工程測(cè)量學(xué)”課程建設(shè)情況，探討了工程測(cè)量學(xué)開設(shè)實(shí)踐課程的必要性以及實(shí)踐課程的開設(shè)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪工程專業(yè) 工程測(cè)量學(xué) 實(shí)踐課程課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

“工程測(cè)量學(xué)”是測(cè)繪工程本科專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，是測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)的二級(jí)學(xué)科，也是一門技術(shù)性、應(yīng)用型很強(qiáng)的學(xué)科。工程測(cè)量學(xué)以大地測(cè)量的基本理論為基礎(chǔ)，并將其相關(guān)理論延伸到工程建設(shè)領(lǐng)域，該課程更注重學(xué)科的基本理論與方法的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域涉及工程建筑物的設(shè)計(jì)、施工放樣、變形監(jiān)測(cè)以及工業(yè)測(cè)量、精密工程測(cè)量等。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，工程測(cè)量學(xué)的涵義及應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。在這樣的大背景下，工程測(cè)量學(xué)的教學(xué)，尤其實(shí)踐課程的建設(shè)顯得更為重要。

本文結(jié)合廣東工業(yè)大學(xué)“工程測(cè)量學(xué)”課程的建設(shè)情況，重點(diǎn)探討“工程測(cè)量學(xué)”實(shí)踐課程開設(shè)的必要性及開設(shè)的內(nèi)容，以達(dá)到將工程測(cè)量學(xué)的基本理論、方法與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作和分析問題的能力，以勝任工程建設(shè)不同階段測(cè)量工作的目的。

一、“工程測(cè)量學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容

“工程測(cè)量學(xué)”是我校測(cè)繪工程本科專業(yè)的主干專業(yè)課程之一。目前，該課程的結(jié)構(gòu)主要分為三大部分：工程測(cè)量學(xué)理論課、工程測(cè)量學(xué)實(shí)驗(yàn)課以及工程測(cè)量課程設(shè)計(jì)。其中，理論課程50學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程10個(gè)學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)時(shí)間為1周。

結(jié)合我校測(cè)繪工程專業(yè)課程開設(shè)情況，工程測(cè)量學(xué)理論課程的主要教學(xué)內(nèi)容有：第一，工程測(cè)量學(xué)的三種定義，工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展歷史及與其它學(xué)科的關(guān)系；第二，工程建設(shè)的三個(gè)階段及相應(yīng)的測(cè)量工作，工程建設(shè)中的測(cè)量信息管理系統(tǒng)。第三，工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法。重點(diǎn)在于工程控制網(wǎng)的基準(zhǔn)，不同的網(wǎng)型，不同的觀測(cè)類型，所對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)參數(shù)的個(gè)數(shù)與含義是不相同的。這部分內(nèi)容是從事工程測(cè)量及對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行科學(xué)解釋及分析的重要的理論基礎(chǔ)之一；精密工程測(cè)量中控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論和過程的理解；第四，工程測(cè)量的儀器與方法。這部分內(nèi)容較為簡(jiǎn)單；第五，工程建設(shè)中的地形圖的繪制與應(yīng)用。重點(diǎn)在于工程建設(shè)中不同階段對(duì)地形圖比例尺的需求，根據(jù)現(xiàn)有的地形圖計(jì)算土方量的方法與過程；第六，工程建筑物的施工放樣，建筑限差和精度的分配的理解與掌握，重點(diǎn)在于常用建筑物的施工放樣方法以及曲線測(cè)設(shè)的基本理論與過程；第七，工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測(cè)量。重點(diǎn)在于精密微型控制網(wǎng)的類型與建立方法，精密定線、短邊方位傳遞方法，尤其是影響短邊方位傳遞的誤差源；第八，典型工程的測(cè)量工作。這部分內(nèi)容主要包括：線狀工程測(cè)量、橋梁工程測(cè)量、工業(yè)與民用建筑測(cè)量、地下工程測(cè)量。鐵路和公路工程建設(shè)中不同階段對(duì)測(cè)量工程的要求以及相應(yīng)的測(cè)量?jī)?nèi)容，尤其目前主流的線路中線定測(cè)的方法與技術(shù)；橋梁工程中橋梁施工控制網(wǎng)的特點(diǎn)及布設(shè)方法，不同階段的施工放樣的內(nèi)容與方法。工業(yè)與民用建筑測(cè)量部分主要涉及高層和高聳建筑物測(cè)量的施工測(cè)量以及大型工業(yè)廠區(qū)的施工測(cè)量。地下工程部分重點(diǎn)在于隧道與地鐵工程中橫向貫通誤差的預(yù)計(jì)方法以及聯(lián)系測(cè)量的方法與具體實(shí)施的過程。由于測(cè)繪工程專業(yè)設(shè)置了變形監(jiān)測(cè)課程，因此工程測(cè)量學(xué)中的變形監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理將不在單獨(dú)安排時(shí)間進(jìn)行講授。通過工程測(cè)量學(xué)理論課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握工程測(cè)量的基本理論與方法，熟悉各種工程建設(shè)中不同階段工程測(cè)量的內(nèi)容以及相應(yīng)工程控制網(wǎng)的建立方法。

工程測(cè)量學(xué)實(shí)驗(yàn)課安排了建筑施工放樣方法、曲線測(cè)設(shè)、線路縱橫斷面測(cè)量以及一井定向。而課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容主要完成曲線測(cè)設(shè)中有關(guān)公式的推導(dǎo)與整理，包括：曲線要素的計(jì)算、曲線主點(diǎn)的里程計(jì)算以及中線與邊樁任意點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算，然后根據(jù)相應(yīng)的算法編制曲線測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)的計(jì)算程序，對(duì)于編程語(yǔ)言不做任何要求，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇，如matlab、VC、VB、Java以及c#等。之所以選擇曲線測(cè)設(shè)作為工程測(cè)量課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，原因有三：第一，曲線測(cè)設(shè)是線路工程測(cè)量中最為常用，且相對(duì)較為復(fù)雜的一部分，難易度適中，能鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力；第二，該部分內(nèi)容工作量適中，從公式推導(dǎo)與理解，到根據(jù)自己的理解用程序?qū)崿F(xiàn)該計(jì)算過程，是一個(gè)循序漸進(jìn)且曲折的過程，需要一定的耐心；第三，注重“學(xué)以致用”思想的推廣。目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量領(lǐng)域的眾多計(jì)算已經(jīng)脫離了計(jì)算器，基本上都用PC或PDA軟件進(jìn)行計(jì)算，而測(cè)繪工程本科專業(yè)開設(shè)了很多計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方面的課程，如VB、C++等，在這樣的背景下，將程序設(shè)計(jì)引入工程測(cè)量課程設(shè)計(jì)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義，既可培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力，緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，又可促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)基本理論的理解與認(rèn)識(shí)。從2007年課程設(shè)計(jì)反饋結(jié)果看，效果相當(dāng)理想。

二、開設(shè)實(shí)踐課程的必要性及內(nèi)容

工程測(cè)量學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容與安排基本上能達(dá)到對(duì)若干工程測(cè)量學(xué)的基本理論與方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)這一目標(biāo)。但是，由于實(shí)驗(yàn)課程一般安排為2～3學(xué)時(shí)，時(shí)間比較緊，在這么短的時(shí)間內(nèi)學(xué)生很難系統(tǒng)地對(duì)工程測(cè)量相關(guān)的理論與方法進(jìn)行驗(yàn)證，而本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后，所從事的測(cè)量工作基本上都是工程測(cè)量。因此有必要專門設(shè)立工程測(cè)量實(shí)踐(實(shí)習(xí))課程，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生在工程測(cè)量領(lǐng)域?qū)嶋H動(dòng)手與分析問題的能力，提高學(xué)生就業(yè)和適應(yīng)相關(guān)工程測(cè)量工作的競(jìng)爭(zhēng)力，時(shí)間大致為3周。鑒于線狀工程(鐵路、公路等)和地下工程(地鐵、隧道等)建設(shè)在國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)中占有很大的份額，因此工程測(cè)量學(xué)實(shí)踐(實(shí)習(xí))課程主要內(nèi)容安排如下：202

1，線路控制測(cè)量及中線定測(cè)

眾所周知，線路中線定測(cè)中曲線段的測(cè)設(shè)最為復(fù)雜，常規(guī)的方法有偏角法、切線支距法以及任意設(shè)站極坐標(biāo)法等，這些常規(guī)的測(cè)設(shè)方法都具有一個(gè)共同點(diǎn)那就是設(shè)站點(diǎn)與測(cè)設(shè)點(diǎn)之間必須要通視且距離不應(yīng)當(dāng)太遠(yuǎn)，否則將影響曲線測(cè)設(shè)的效率與精度。而利用GPS—RTK技術(shù)測(cè)設(shè)曲線的方法可克服以上方法的缺點(diǎn)，點(diǎn)間無(wú)需通視且誤差不累積，利用該方法進(jìn)行中線定測(cè)方便、實(shí)用。目前GPS—RTK技術(shù)在工程建設(shè)尤其線路中線定測(cè)中的應(yīng)用越來越廣泛，學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位肯定會(huì)接觸到相關(guān)的工作內(nèi)容，而實(shí)驗(yàn)課程由于時(shí)間原因很難全面開展這方面的教學(xué)工作，因此有必要單獨(dú)開設(shè)該方面的實(shí)踐(實(shí)習(xí))課程。

這部分實(shí)踐課程大致安排2周時(shí)間，其中0.5周時(shí)間用于線路控制測(cè)量，1.5周時(shí)間用于線路中線定測(cè)，線路控制測(cè)量采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)，而線路中線定測(cè)采用GPS—RTK技術(shù)，實(shí)習(xí)場(chǎng)地為大學(xué)城外環(huán)西路本校附近。實(shí)習(xí)線路長(zhǎng)度約2km，要求沿線路兩側(cè)每1km做一對(duì)GPS控制點(diǎn)，共6個(gè)GPS控制點(diǎn)，測(cè)量等級(jí)為D級(jí)，每個(gè)控制點(diǎn)均要求聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)，用于將GPS大地高轉(zhuǎn)換為正常高。在中線定測(cè)的同時(shí)要測(cè)量中線地面點(diǎn)高程，用于線路縱斷面圖的繪制。要求每一組同學(xué)均能獨(dú)立完成線路GPS外業(yè)觀測(cè)，并進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，在獲得滿意的結(jié)果后才能根據(jù)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書提供的線路資料進(jìn)行線路中線定測(cè)工作。中線定測(cè)中要求直線段每40m定測(cè)一點(diǎn)，而曲線段要求每20m定測(cè)一點(diǎn)，曲線主點(diǎn)必須要定測(cè)，公里樁必須要定測(cè)，所有的定測(cè)點(diǎn)都要用木樁在實(shí)地標(biāo)定出來，并將里程標(biāo)在木樁上。

2 隧道工程控制網(wǎng)的建立與精度分析

目前大型地下工程地面控制網(wǎng)均采用GPS技術(shù)建立，隧道工程就是一個(gè)典型的例子，其它地下工程如地鐵工程等都大同小異。本部分實(shí)踐內(nèi)容主要在校內(nèi)模擬一個(gè)直線型隧道控制網(wǎng)的測(cè)量任務(wù)，長(zhǎng)度約2公里，中間要做一個(gè)豎井，大致要做10—12個(gè)GPS控制點(diǎn)，要求控制網(wǎng)等級(jí)為二等，入洞口點(diǎn)和出洞口點(diǎn)必須作為地面控制網(wǎng)的組成部分，且采用獨(dú)立坐標(biāo)系，以入洞口為坐標(biāo)原點(diǎn)，入洞口到出洞口的連線為橫坐標(biāo)軸，而過入洞口且垂直于橫軸方向?yàn)榭v坐標(biāo)軸，時(shí)間跨度約1周。每一組均要獨(dú)立完成控制點(diǎn)的選點(diǎn)、GPS星歷的預(yù)報(bào)、GPS外業(yè)觀測(cè)方案的設(shè)計(jì)、GPS外業(yè)觀測(cè)的實(shí)施、GPS內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及技術(shù)報(bào)告的撰寫。在完成GPS數(shù)據(jù)處理后，要求每一個(gè)組根據(jù)各自GPS控制點(diǎn)的測(cè)量精度估計(jì)隧道橫向貫通誤差大小，計(jì)算軟件可以利用老師提供的軟件，也可以自己編制相應(yīng)的橫向貫通誤差的估計(jì)程序，鼓勵(lì)采用后一種方式。

三、工程測(cè)量學(xué)實(shí)踐(實(shí)習(xí))課程考核指標(biāo)

對(duì)于工程測(cè)量學(xué)實(shí)踐(實(shí)習(xí))課程成績(jī)的考核指標(biāo)由三部分組成：第一，實(shí)習(xí)過程中學(xué)生的出勤情況以及在整個(gè)實(shí)習(xí)過程中的表現(xiàn)，該部分約占實(shí)習(xí)總成績(jī)的20％；第二，實(shí)習(xí)成果的可靠性與精度。衡量測(cè)量成果好壞的一個(gè)重要指標(biāo)就是成果的精度是否滿足設(shè)計(jì)要求以及相應(yīng)的規(guī)范要求。在此，我們也將這一指標(biāo)應(yīng)用到工程測(cè)量實(shí)踐課程的教學(xué)中，若滿足不了要求則成果作廢需要重新進(jìn)行測(cè)量，直到滿足要求為止。在滿足設(shè)計(jì)精度要求后，精度高低不作為考核的標(biāo)準(zhǔn)，該部分約占實(shí)習(xí)總成績(jī)的30％；第三，提交資料和報(bào)告的完整性。工程測(cè)量實(shí)習(xí)結(jié)束后，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交相應(yīng)的測(cè)量資料及實(shí)習(xí)報(bào)告，測(cè)量成果資料必須要完整，包括：原始的觀測(cè)記錄、外業(yè)觀測(cè)計(jì)劃、外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)以及控制點(diǎn)和中線點(diǎn)成果。實(shí)習(xí)報(bào)告要按照要求格式撰寫，在報(bào)告中要對(duì)本次測(cè)量精度進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，最后要對(duì)本次實(shí)習(xí)的得與過進(jìn)行總結(jié)，該部分約占實(shí)習(xí)總成績(jī)的50％。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了我校測(cè)繪工程專業(yè)現(xiàn)有工程測(cè)量課程教學(xué)體系的現(xiàn)狀，結(jié)合測(cè)繪工程專業(yè)特色以及工程測(cè)量發(fā)展的趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域，重點(diǎn)探討了開設(shè)工程測(cè)量學(xué)實(shí)踐(實(shí)習(xí))課程的必要性以及開設(shè)的內(nèi)容。相信實(shí)踐課程的開設(shè)能進(jìn)一步提高我系測(cè)繪本科生的競(jìng)爭(zhēng)力以及獨(dú)立從事工程測(cè)量工作的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]肖 鸞，陳鳳年，陳海勝，工程測(cè)量教學(xué)改革：?jiǎn)栴}與對(duì)策[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(3)：110-112

(文字編輯、責(zé)任校對(duì)：王香麗)