建設(shè)數(shù)字礦山形勢下的礦山測量人才培養(yǎng)

趙威成 祁向前 馬福義

(黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022)

建設(shè)數(shù)字礦山形勢下的礦山測量人才培養(yǎng)

趙威成 祁向前 馬福義

(黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022)

在建設(shè)數(shù)字礦山的形勢下，礦山測量工作的內(nèi)容有所變化，這就對礦山測量從業(yè)人員的素質(zhì)、能力提出了更高的要求，高校對礦山測量人才培養(yǎng)模式也要做出適應(yīng)的調(diào)整。為此，在分析數(shù)字礦山建設(shè)中礦山測量的任務(wù)、礦山測量人才應(yīng)當(dāng)具備的能力素質(zhì)要求后，明確了礦山測量人才培養(yǎng)目標(biāo)，據(jù)此提出普通礦業(yè)類高校在現(xiàn)今的教學(xué)環(huán)境、條件下，為了培養(yǎng)合格的礦山測量人才必須構(gòu)建新的礦山測量教學(xué)體系，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)過程、課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)等幾個環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革，為礦山測量人才培養(yǎng)模式探索貢獻(xiàn)一份力量。

建設(shè)數(shù)字礦山 礦山測量 構(gòu)建教學(xué)體系 人才培養(yǎng)

數(shù)字礦山(Digital Mine，簡稱DM),是“在統(tǒng)一的時空框架下，對真實(shí)礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一理解、表達(dá)與數(shù)字化再現(xiàn)，是數(shù)字礦區(qū)的一個重要組成部分”。數(shù)字礦山不僅僅是礦山數(shù)據(jù)在GIS下的表達(dá)，而是一個多學(xué)科交叉產(chǎn)生的涵蓋礦山建設(shè)、生產(chǎn)、管理、經(jīng)營等內(nèi)容的綜合系統(tǒng)。

顯而易見，在礦山建設(shè)和生產(chǎn)中起著重要作用的礦山測量在數(shù)字礦山建設(shè)中同樣舉足輕重。那么在數(shù)字礦山建設(shè)中礦山測量的任務(wù)是什么；對普通礦業(yè)類高校來說，培養(yǎng)具有什么能力的人才能滿足數(shù)字礦山建設(shè)的需求；以及在目前的課程設(shè)置條件下，如何培養(yǎng)出合格的數(shù)字礦山建設(shè)人才？筆者就以上幾點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行論述，目的是構(gòu)建新的礦山測量教學(xué)體系，培養(yǎng)出合格的數(shù)字礦山建設(shè)需要的人才。

1 建設(shè)數(shù)字礦山中礦山測量的任務(wù)及人才素質(zhì)要求

1.1 建設(shè)數(shù)字礦山中礦山測量的任務(wù)

礦山測量在建設(shè)數(shù)字礦山中除了測繪和編制礦區(qū)控制網(wǎng)、礦區(qū)地形圖、礦圖、采礦工程圖、礦體幾何圖，進(jìn)行礦區(qū)地面與井下施工測量、巖移觀測、儲量管理及開采監(jiān)督等常規(guī)任務(wù)外，還應(yīng)該特別注重以下任務(wù)和研究。

(1)將各種先進(jìn)的數(shù)字化測量技術(shù)引入礦山測量工作中來。隨著礦山行業(yè)的發(fā)展，礦山生產(chǎn)中對礦山測量技術(shù)的相關(guān)要求不斷提升。將先進(jìn)的數(shù)字化測量技術(shù)引入到常規(guī)的礦山測量任務(wù)中來，大大減輕了測量人員的工作負(fù)荷，提高了工作效率，進(jìn)一步提高了測量結(jié)果的正確性、時效性，確保礦山企業(yè)科學(xué)、合理、安全的組織生產(chǎn)，提升礦山企業(yè)競爭力。例如GNSS技術(shù)在礦區(qū)控制網(wǎng)建立中的應(yīng)用，RTK技術(shù)在礦圖測繪和礦區(qū)施工測量中的應(yīng)用，數(shù)字化測圖技術(shù)制作地表地下對照圖，INSAR數(shù)據(jù)融合技術(shù)與GNSS技術(shù)相結(jié)合在礦山開采變形監(jiān)測中的應(yīng)用等數(shù)字化測量技術(shù)在礦山生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用都取得了良好的效果，確保了礦山測量工作的高效性、精確性和及時性，進(jìn)一步為礦山生產(chǎn)順利進(jìn)行保駕護(hù)航。

(2)礦圖資料數(shù)字化。很長一段時間以來，礦區(qū)大部分測繪成果都采用紙質(zhì)圖紙，積累了大量的資料。如果能將這些礦圖資料數(shù)字化，不但能夠簡化儲存形式，保證資料的安全性，而且進(jìn)一步將數(shù)字化成果都放入一個數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)處理，大大加強(qiáng)了數(shù)據(jù)共享、傳輸，數(shù)據(jù)處理、分析也更加迅捷、科學(xué)、合理。礦圖數(shù)字化的最終理想目標(biāo)是結(jié)合并借助模式識別、專家系統(tǒng)等理論知識，建立起礦山礦圖專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦圖數(shù)據(jù)采集、成圖和處理的人工交互乃至自動化。

(3)建立礦山環(huán)境評價系統(tǒng)。理想的礦山環(huán)境評價系統(tǒng)應(yīng)該包含兩方面的內(nèi)容：礦山開采環(huán)境評價和對周邊環(huán)境影響評價。礦山開采環(huán)境評價包括開采沉陷預(yù)計(jì)、開采方案評估、礦區(qū)及井下三維模型等內(nèi)容。對周邊環(huán)境影響評價包括空氣環(huán)境評價，水環(huán)境評價，土壤環(huán)境評價，開采沉陷區(qū)模擬等內(nèi)容。建立礦山環(huán)境評價的主要目的是實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生產(chǎn)管理的動態(tài)模擬，同時實(shí)現(xiàn)礦區(qū)環(huán)境的自動化管理，為礦區(qū)開采沉陷綜合評價和礦區(qū)土地復(fù)墾提供依據(jù)。

1.2 建設(shè)數(shù)字礦山對礦山測量人才專業(yè)能力、綜合素質(zhì)的要求

要實(shí)現(xiàn)建設(shè)數(shù)字礦山中礦山測量負(fù)擔(dān)的任務(wù)，就要對礦山測量人才提出新的更高的要求：必須具備數(shù)學(xué)、英語、物理、力學(xué)和計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)知識和軟件開發(fā)能力；必須具備扎實(shí)的測繪知識技能(儀器操作、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、識圖、繪圖、用圖以及工程組織管理能力)和學(xué)習(xí)、應(yīng)用測繪高、新技能的能力；必須具備采煤概論、開采沉陷、礦井地質(zhì)、礦體幾何知識和應(yīng)用能力；必須具備一定的土地復(fù)墾、環(huán)境工程等知識。要成為一個合格的礦山測量人才，不僅要具備豐富的理論知識，更要學(xué)以致用，具備應(yīng)用理論解決實(shí)際問題的能力，同時也要具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作、認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y繪職業(yè)素質(zhì)。

只有明確了對礦山測量人才的要求，所需具備的的能力體系，社會和高校才能做到有的放矢，選拔和培養(yǎng)出礦山測量需要的專業(yè)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的專門人才。

2 構(gòu)建新的礦山測量教學(xué)體系，培養(yǎng)合格礦山測量人才

為建設(shè)數(shù)字礦山，急需一大批合格的礦山測量人才，作為人才培養(yǎng)的高等學(xué)校來說，這是不可推卸的社會責(zé)任。以黑龍江科技大學(xué)為例，作為傳統(tǒng)的礦業(yè)類院校，關(guān)于礦山測量人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀是：首先沒有專門的礦山測量專業(yè)；其次，礦山測量相關(guān)課程開設(shè)門數(shù)(我校開設(shè)的有地下工程測量、開采沉陷與綜合治理)、學(xué)時均被壓縮。這種情形下，只有對課程進(jìn)行改革，構(gòu)建新的教學(xué)體系，包括教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、過程設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)結(jié)果評價等，突出基本理論、基本方法、基本技能培養(yǎng),強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的時候要把握基礎(chǔ)性與前沿性相統(tǒng)一的原則。課本上有的基本理論、方法、儀器操作等一定要學(xué)扎實(shí)，課本上沒有的前沿性的知識就要靠教師去收集資料，組織教學(xué)內(nèi)容。例如在講授礦山開采沉陷地表移動變形監(jiān)測觀測時，可以多種方法并舉，GNSS法、RTK法、三維激光掃描儀法、INSAR數(shù)據(jù)融合技術(shù)等，讓學(xué)生有更清晰的理解和直觀的認(rèn)識。

在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)時一定注意不要被課本局限授課內(nèi)容，要在教材的基礎(chǔ)上，刪除陳舊的內(nèi)容，增加新的前沿的元素進(jìn)去，比如礦山測量新的儀器、新技術(shù)、新方法。

2.2 教學(xué)方法、過程設(shè)計(jì)

一個合格的礦山測量人才要具備多方面的綜合能力，如果要培養(yǎng)這種能力，全靠教師講授，手把手的來教，按現(xiàn)在投入的課時來說是不可能實(shí)現(xiàn)的，所以一定要改革教學(xué)方法，充分調(diào)動、發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

(1)問題研討式教學(xué)法。學(xué)生在學(xué)習(xí)礦山測量學(xué)課程時，測繪工程專業(yè)大部分的專業(yè)課程都學(xué)習(xí)完畢，教師應(yīng)在授課時充分利用這一有利條件，引入實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生使用專業(yè)知識解決問題的能力。教師課上提出問題，學(xué)生課下分組討論解決問題，下次課由學(xué)生講解討論內(nèi)容，再由教師總結(jié)點(diǎn)評，每次課拿出10～20 min完成這項(xiàng)內(nèi)容。表面上看占用了課堂時間，但實(shí)際上大部分內(nèi)容是學(xué)生在課下完成的，節(jié)省了教師對相應(yīng)內(nèi)容的講解時間，可以更靈活地安排教學(xué)內(nèi)容。例如在講授井下平面控制測量時，這部分內(nèi)容比較容易理解，與地表導(dǎo)線有相似性，教師完全可以在課上給出一部分礦圖，讓學(xué)生課下在圖上設(shè)計(jì)布設(shè)導(dǎo)線，并說明測量方法，由教師點(diǎn)評。采取這種教學(xué)方法后，學(xué)生對井下平面控制導(dǎo)線布設(shè)原則、導(dǎo)線分級、觀測方法掌握扎實(shí)，能活學(xué)活用，而且節(jié)省了大量的課堂講授時間，教學(xué)效果良好。

(2)減少課后習(xí)題，增加大作業(yè)。在采取問題研討式教學(xué)法后，學(xué)生對基本的概念、方法等掌握較清楚了，可以適當(dāng)減少課后習(xí)題作業(yè)，增加大作業(yè)。所謂大作業(yè)是指針對某一個具體問題進(jìn)行的解決方案設(shè)計(jì)或問題探討，題目范圍的大小介于與前面教學(xué)法中教師提出的問題和課程設(shè)計(jì)之間，可以稱為小設(shè)計(jì)。大作業(yè)的目的，不僅是為了提高學(xué)生學(xué)以致用，解決實(shí)際問題的能力，更重要的是要讓學(xué)生將礦山測量內(nèi)容和其他課程所學(xué)知識聯(lián)系起來，增加礦山測量學(xué)內(nèi)容的寬度、廣度和深度，打破課程束縛，使學(xué)生將各個課程內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)解決問題的能力。

2.3 課程設(shè)計(jì)改革

課程設(shè)計(jì)是一門課程必不可少的組成部分，它有利于學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，有利于工程素質(zhì)、邏輯思維的鍛煉，有利于多學(xué)科間的整合，有利于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。因此，課程設(shè)計(jì)的效果直接影響整門課程的教學(xué)效果。為了提高課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，從以下三個方面對課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了改革。

(1)增加各采礦、地質(zhì)工程相關(guān)專業(yè)配合，做綜合課程設(shè)計(jì)。為了使學(xué)生對將來工作的環(huán)境、流程更加熟悉，了解各工種間的配合，可與采礦工程和地質(zhì)工程這兩個專業(yè)相協(xié)調(diào)，共同完成一個綜合的大課程設(shè)計(jì)。例如采礦工程和測繪工程的綜合課程設(shè)計(jì)：采礦可以根據(jù)某地區(qū)的地質(zhì)測量數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行井巷工程布局，準(zhǔn)備健全的生產(chǎn)系統(tǒng)；測繪可以在采礦的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行礦山建設(shè)施工設(shè)計(jì)、巷道貫通設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

(2)學(xué)生自己收集資料，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際情況的需要，變更實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)的順序，由原來的先設(shè)計(jì)后實(shí)習(xí)變?yōu)橄葘?shí)習(xí)后設(shè)計(jì)。由學(xué)生自己在實(shí)習(xí)現(xiàn)場收集生產(chǎn)礦井實(shí)際資料，返校后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，更加貼近實(shí)際，增加了學(xué)生的責(zé)任感和興趣，在設(shè)計(jì)時更加認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)。

(3)減少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，增加計(jì)算機(jī)應(yīng)用相關(guān)設(shè)計(jì)。隨著礦山測量人員工作能力的要求提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用也得到了普及，為了增強(qiáng)學(xué)生掌握和理解用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決礦山實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)販p少傳統(tǒng)的礦山測量設(shè)計(jì)題目數(shù)目，例如井上下的聯(lián)系測量設(shè)計(jì)、巷道貫通設(shè)計(jì)等內(nèi)容，增加計(jì)算機(jī)應(yīng)用相關(guān)設(shè)計(jì)題目，例如礦山測量信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可分為幾個模塊做，最后整合成一個完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如果學(xué)生有精力和興趣的話可以在畢業(yè)設(shè)計(jì)時編程實(shí)現(xiàn)。

2.4 實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

礦山測量的實(shí)踐教學(xué)，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)習(xí)，由于有特殊的場地要求，在校內(nèi)實(shí)習(xí)達(dá)不到鍛煉學(xué)生的效果，到生產(chǎn)現(xiàn)場去，生產(chǎn)單位出于對學(xué)生、儀器設(shè)備的安全性問題考慮，要求少下井甚至不安排下井實(shí)習(xí)，因此一直是各高校的難題。為了解決這個問題，采礦工程、地質(zhì)工程和測繪工程幾個礦山類相關(guān)專業(yè)抓住黑龍江科技大學(xué)新建綜合樓的契機(jī)，申請了模擬礦井建設(shè)，建成后將對礦山測量實(shí)踐教學(xué)提供有力的基礎(chǔ)設(shè)施保障，可在校內(nèi)完成大部分的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)時，在注重儀器操作、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理等基本功訓(xùn)練的同時，注重學(xué)生能力鍛煉，增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，巷道開切位置及開切方向的標(biāo)定，在條件允許的情況下(模擬礦井建成)，可以按實(shí)地情況給出數(shù)據(jù)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)、計(jì)算、實(shí)地操作最后檢查測設(shè)精度。理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力。

3 結(jié) 論

礦山測量人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要根據(jù)社會需求調(diào)節(jié)培養(yǎng)模式，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，扎實(shí)基礎(chǔ)知識，引導(dǎo)學(xué)生擴(kuò)展知識的寬度、深度，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多課程間的知識整合，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)、計(jì)算機(jī)能力、工程素質(zhì)等綜合能力。經(jīng)過實(shí)踐，課程教學(xué)與實(shí)際工作結(jié)合緊密，培養(yǎng)的學(xué)生工作能力突出，適應(yīng)工作環(huán)境快，效果較好。礦山測量的人才培養(yǎng)需要在實(shí)踐中不斷的探索前進(jìn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，力爭為建設(shè)數(shù)字礦山貢獻(xiàn)優(yōu)秀的人才。

[1] 陳國良，等.礦山測量應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐與思考[J].測繪工程，2008，17(1)：78-80. Chen Guoliang，et al.Practice and consideration for the applied talents cultivation in mining survey[J].Engineering of Surveying and Mapping,2008,17(1):78-80.

[2] 趙威成，等.應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下《控制測量學(xué)》課程建設(shè)研究[J].礦山測量，2014(4)：98-100. Zhao Weicheng，et al.Research on “Control Survey” course construction of fostering applicative talents[J].Mine Surveying,2014(4):98-100.

[3] 汪云甲，郭達(dá)志，鄧喀中，等.我國礦山測量學(xué)科的發(fā)展與創(chuàng)新[J].測繪通報(bào)，2005(2):1-6. Wang Yunjia，Guo Dazhi，Deng Kazhong，et al.The development and innovation of mine surveying in China[J].Bulletin of Surveying and Mapping,2005(2):1-6.

[4] 蔡先孌，等.礦山測量模擬實(shí)習(xí)場地建設(shè)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013，11(3)：119-121. Cai Xianluan，et al.Practice of construction of mine-surveying simulation practice sites[J].Experiment Science and Technology,2013,11(3):119-121.

[5] 王進(jìn)選.數(shù)字礦山建設(shè)中的礦山測量[J].技術(shù)與創(chuàng)新管理，2009，30(5)：659-662. Wang Jinxuan.A study of the tasks fo mine surveying in the construction of digital mines[J].Technology and Innovation Management,2009,30(5):659-662.

[6] 吳立新，殷作如，鄧智毅，等.論21世紀(jì)的礦山——數(shù)字礦山[J].煤炭學(xué)報(bào)，2000，25(4):337-342. Wu Lixin，Yin Zuoru，Deng Zhiyi，et al.Research to the mine in the 21st century：digital mine[J].Journal of China Coal Society,2000,25(4):337-342.

[7] 江宏勇.數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量的應(yīng)用[J].工程與設(shè)備，2014，69(6):34-36. Jiang Hongyong.Application of digital measurement technology in Mine Surveying[J].Engineering and Equipment,2014,69(6):34-36.

(責(zé)任編輯 石海林)

Mine Surveying Talents Training under the Construction of Digital Mines

Zhao Weicheng Qi Xiangqian Ma Fuyi

(CollegeofMiningEngineering，HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology，Harbin150022，China)

Under the construction of digital mines，mine surveying work changes a lot，so high quality and ability of mine surveying workers are required.Simultaneously，colleges and universities are supposed to make adjustments towards mine surveying personnel training modes so as to adapt the overall trend.Based on the analysis of mine surveying task in the construction of digital mine and competence request of mine surveying talents，talents training goal is clarified.Accordingly，general mining colleges or universities need to construct a new training system for mining surveying in nowadays teaching circumstances in order to cultivate qualified talents of mine surveying，through teaching reform from several links：teaching content，teaching methods，teaching process，curriculum design，and practice，etc.It makes a contribution to the exploration about mine surveying personnel training modes.

Construction of digital mines，Mine survey，Constructing teaching system，Talent training

2015-02-03

趙威成(1981—)，男，講師，碩士研究生。

TD17

A

1001-1250(2015)-04-238-04