控制建筑工程測(cè)量人為誤差的教學(xué)策略

倪 麗 余德孫

(九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院， 江西 九江 332005)

在建筑工程測(cè)量過(guò)程中，人為誤差是指由于測(cè)量者本身的生理特點(diǎn)或固有習(xí)慣所帶來(lái)的誤差。例如，在經(jīng)緯儀和全站儀的操作中都需要對(duì)某一側(cè)站點(diǎn)進(jìn)行對(duì)中和整平。對(duì)中是指通過(guò)調(diào)整儀器使地面標(biāo)志點(diǎn)位于儀器垂直軸的延長(zhǎng)線上。整平是指把儀器垂直軸調(diào)整到和重力方向一致。在測(cè)站上架設(shè)儀器時(shí)，理想的情況應(yīng)該是同時(shí)實(shí)現(xiàn)儀器的整平及對(duì)中，缺一不可。而在很多情況下,整平和對(duì)中往往會(huì)相互干擾,對(duì)中好以后，整平會(huì)破壞對(duì)中，再次對(duì)中又會(huì)破壞整平，最終影響觀測(cè)質(zhì)量，也是廣大測(cè)量工作者苦惱的問(wèn)題。本文將以建筑工程測(cè)量中對(duì)中整平操作為例進(jìn)行研究，力求為廣大建筑工程測(cè)量教育工作者找到實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中控制學(xué)生人為操作誤差的普遍方法與適用的教學(xué)策略。

1 傳統(tǒng)人為操作產(chǎn)生誤差的原因

大多數(shù)學(xué)生因很多傳統(tǒng)的操作方法和步驟繁瑣且難以掌握，經(jīng)常顧此失彼，容易導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。

1.1 傳統(tǒng)人為操作的方法

傳統(tǒng)架設(shè)經(jīng)緯儀時(shí)是采取來(lái)回對(duì)中、整平、逐漸趨近的方法，速度很慢，而且難以保證精度。

1.1.1 粗對(duì)中

傳統(tǒng)的安置儀器的方法是首先用三腳架進(jìn)行粗對(duì)中。打開(kāi)三腳架形成一定角度，安放在測(cè)站點(diǎn)上，從架面上方的圓孔透過(guò)中心螺旋能看見(jiàn)地面的測(cè)站點(diǎn)標(biāo)記，并使架面基本水平。將經(jīng)緯儀安裝在三腳架架面上后，使圓水準(zhǔn)器處于三腳架的一條腿的上方，擰緊中心螺栓。把儀器的三個(gè)腳螺旋旋至大約中間的位置，使順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)腳螺旋都有余地。打開(kāi)儀器對(duì)中激光，在三腳架架面上平移儀器直至激光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)地面的測(cè)站標(biāo)志。

1.1.2 粗平

在粗對(duì)中后，絕大多數(shù)情況下，圓水準(zhǔn)器不會(huì)巧合的居中。此時(shí)我們需要通過(guò)伸縮三腳架架腿的長(zhǎng)度，來(lái)使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中，以達(dá)到粗平的目的。由于圓水準(zhǔn)器處于三腳架一條腿的上方，則此條腿控制前后的高度，另兩條腿控制左右的高度。

1.1.3 精平

旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部，使水準(zhǔn)管位于一對(duì)腳螺旋的連線上，旋轉(zhuǎn)這兩個(gè)腳螺旋，用“左手定則”原則使氣泡居中。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部90°，使水準(zhǔn)管與剛才的一對(duì)腳螺旋連線垂直，旋轉(zhuǎn)第三個(gè)腳螺旋，使氣泡再次居中。如此反復(fù)多次，保證照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)到任何位置，水準(zhǔn)管氣泡都居中為止。如不能滿足，將儀器交由專(zhuān)業(yè)人員校正，或更換儀器后繼續(xù)進(jìn)行。

1.1.4 精對(duì)中

到達(dá)儀器完全整平后，豎軸將偏離原先對(duì)中的點(diǎn)。此時(shí)如果激光點(diǎn)偏離較小，則不要再動(dòng)三腳架，只需調(diào)松中心螺旋，輕微平移儀器；若偏離較大且超過(guò)儀器所能在三腳架架面平移極限時(shí)，需要重新移動(dòng)三腳架對(duì)中。再次對(duì)中后又容易造成圓水準(zhǔn)氣泡發(fā)生偏移，于是需要再次整平。

1.2 產(chǎn)生人為誤差的原因

由此可見(jiàn)，在建筑工程測(cè)量實(shí)踐教學(xué)中，大多數(shù)學(xué)生因很多傳統(tǒng)的操作方法和步驟繁瑣且難以掌握，經(jīng)常顧此失彼，容易導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。還有少部分同學(xué)雖然能熟練其技能，但是為了提高其測(cè)量速度，造成操作精度仍然不到位。若這種現(xiàn)象長(zhǎng)期存在而得不到解決，將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生誤認(rèn)為人為操作存在的誤差難以達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍屬于正常情況，并將這種想法帶入將來(lái)的工作崗位中，則會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成難以估量的不良后果。

2 控制人為誤差的教學(xué)策略

2.1 重視創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法

作為教育工作者應(yīng)該重視創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能。教師需要打破傳統(tǒng)，不斷創(chuàng)新出既簡(jiǎn)單快捷，又易于學(xué)生掌握的新方法，同時(shí)要求學(xué)生反復(fù)練習(xí)，來(lái)控制人為操作所引起的誤差。筆者通過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐摸索出對(duì)中整平操作的三種改進(jìn)方法，供大家參考：

2.1.1 方法一：利用三腳架腿對(duì)中整平

通過(guò)三腳架架頭中心粗對(duì)中后，固定儀器并伸縮三腳架腿進(jìn)行粗平，此時(shí)若對(duì)中偏移，則以一條架腿為支點(diǎn)，雙手握住另外兩條腿以?xún)牲c(diǎn)連線的垂直方向推進(jìn)同樣的距離，直至激光對(duì)準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志。

圖1 利用三腳架腿對(duì)中整平

2.1.2 方法二: 利用平板保持三腳架面水平

安置儀器前在三腳架面上放置一塊平板，保持張開(kāi)三腳架腿后架面水平，若架頭傾斜則平板會(huì)掉落。

圖2 利用平板保持架面水平

2.1.3 方法三：利用三腳架面十字線對(duì)中

安置儀器前在三腳架面貼上交叉為十字的兩根線，十字交叉點(diǎn)即為架頭中心點(diǎn)，通過(guò)擺放三腳架位置，用眼睛目測(cè)或掛垂球保持十字交叉中心點(diǎn)與側(cè)站點(diǎn)鉛垂重合。

圖3 利用三腳架面十字線對(duì)中

要求學(xué)生通過(guò)反復(fù)練習(xí)保證對(duì)中整平操作在 2分鐘以?xún)?nèi)完成，即已達(dá)到研究目的。在建筑工程測(cè)量實(shí)踐教學(xué)中，還有很多測(cè)量操作有待不斷改進(jìn)。例如當(dāng)水準(zhǔn)測(cè)量中水準(zhǔn)尺氣泡不夠精準(zhǔn)時(shí)，測(cè)量者可以通過(guò)利用短直尺比對(duì)路燈、建筑物墻角等周邊物體，保證水準(zhǔn)尺的垂直度。教育工作者只有不斷創(chuàng)新、不斷探索，才能創(chuàng)造更新更快的實(shí)踐教學(xué)方法。

2.2 改革教學(xué)設(shè)計(jì)方案

改善實(shí)踐教學(xué)中課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)模式。課前要求學(xué)生預(yù)習(xí)已拍攝并上傳到在線課堂的實(shí)踐教學(xué)視頻；課中教師面對(duì)學(xué)生近距離進(jìn)行測(cè)量操作示范，一對(duì)一指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作練習(xí)；課后融入第二課堂、測(cè)量協(xié)會(huì)等方式加強(qiáng)學(xué)生的測(cè)量訓(xùn)練；課程學(xué)習(xí)過(guò)程中加入一至二周測(cè)量實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)；頂崗實(shí)習(xí)前增加一周測(cè)量崗前培訓(xùn)環(huán)節(jié)；帶領(lǐng)學(xué)生參加大量社會(huì)服務(wù)，提高學(xué)生的測(cè)量應(yīng)用技能。

3 結(jié)論

本文從創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法以及改革教學(xué)設(shè)計(jì)方案兩方面入手，通過(guò)研究得到控制建筑工程測(cè)量實(shí)踐教學(xué)中常見(jiàn)的人為操作誤差的方法與教學(xué)策略。經(jīng)過(guò)研究團(tuán)隊(duì)的長(zhǎng)期教學(xué)驗(yàn)證，取得了明顯的教學(xué)效果。課程教學(xué)改革之前，每次學(xué)生開(kāi)始實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，所測(cè)量的數(shù)據(jù)都是超出標(biāo)準(zhǔn)范圍的。教改之后學(xué)生首次測(cè)量數(shù)據(jù)達(dá)到90%控制在誤差允許范圍內(nèi)，兩到三次操作練習(xí)之后，數(shù)據(jù)精度提高5%,且測(cè)量同一任務(wù)所用時(shí)間大幅度減少。學(xué)生測(cè)量興趣和信心得到提高，參加各種市級(jí)省級(jí)測(cè)量比賽均取得優(yōu)異成績(jī)。接受教改后學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)初就業(yè)率上升，并得到就業(yè)單位的認(rèn)可。

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[3]李仲.建筑工程測(cè)量（第二版）[M].北京:高等教育出版社,2014:44～45.

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