新工科背景下虛擬仿真技術(shù)在測繪工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

馬洋洋　韓月嬌　王亞軍

摘 要：新工科背景下對(duì)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求在不斷更新，培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)在不斷提升，注重人才培養(yǎng)與時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的結(jié)合，與信息化技術(shù)和高新技術(shù)背景下的人才培養(yǎng)理念相協(xié)調(diào)。測繪工程專業(yè)人才作為重要的應(yīng)用型人才之一，在實(shí)際對(duì)人才進(jìn)行專業(yè)培養(yǎng)過程中，對(duì)新工科背景下虛擬仿真技術(shù)如何應(yīng)用于測繪工程實(shí)踐教學(xué)中探究分析，對(duì)于實(shí)際測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)有著非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：新工科;虛擬仿真技術(shù);測繪工程;實(shí)踐教學(xué)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.180

在新工科背景下，高新技術(shù)和各種信息化技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用成為必然，對(duì)測繪人才的培養(yǎng)注重高新技術(shù)和信息化技術(shù)基礎(chǔ)上各種測繪儀器設(shè)備使用無疑也是必然的。虛擬仿真技術(shù)在測繪工程中的應(yīng)用是信息化技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的結(jié)果，測繪人員掌握虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的方法和技巧，是培養(yǎng)現(xiàn)代化測繪人員的重要目標(biāo)，為我國實(shí)際測繪工程工作水平提升奠定基礎(chǔ)。

1 新工科背景下測繪工程虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用類型分析

新工科背景下測繪工程對(duì)于虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)體現(xiàn)在各種高新技術(shù)、信息化技術(shù)的結(jié)合使用，創(chuàng)新改進(jìn)測繪儀器設(shè)備，對(duì)測繪環(huán)境實(shí)現(xiàn)虛擬仿真，便于測繪工作有效進(jìn)行，提升測繪效率。當(dāng)前測繪工程中具體的虛擬仿真技術(shù)如下：

（1）虛擬儀器技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)在當(dāng)前測繪工程中的應(yīng)用首先為虛擬儀器技術(shù)的使用。虛擬儀器技術(shù)是通過軟件編程方法，對(duì)測繪儀器的功能進(jìn)行模擬，在圖像界面操作互動(dòng)基礎(chǔ)上，測繪人員便可以字計(jì)算機(jī)上操作。當(dāng)前，虛擬儀器平臺(tái)有LabWindows/CVI，Labview和HP VEE。

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)前測繪工程中的應(yīng)用作為一種關(guān)鍵的技術(shù)，其能夠在虛擬世界構(gòu)建和創(chuàng)建基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)仿真模擬。測繪人員通過計(jì)算機(jī)形成的三維立體虛擬環(huán)境，借助交互設(shè)備與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，讓測繪人員有一種身臨其境的狀態(tài)，進(jìn)行測繪。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)y繪地理環(huán)境進(jìn)行三維模擬，這樣測繪人員便可以在計(jì)算機(jī)界面上相應(yīng)的測繪操作，是與傳統(tǒng)測繪極不相同的一種測繪技術(shù)。

2 新工科背景下虛擬仿真技術(shù)在測繪工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

（1）掌握虛擬仿真測繪設(shè)備儀器操作方法。新工科背景下，各種虛擬仿真技術(shù)在測繪工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用需要學(xué)生對(duì)虛擬仿真測繪儀器設(shè)備掌握，基礎(chǔ)了解基礎(chǔ)上，為后期虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用和操作奠定基礎(chǔ)。在使用虛擬仿真技術(shù)中，能夠使用技術(shù)對(duì)各種儀器設(shè)備進(jìn)行模擬仿真，學(xué)生通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)操作。學(xué)生借助虛擬技術(shù)在對(duì)各種仿真儀器設(shè)備前期操作應(yīng)用基礎(chǔ)上，降低了實(shí)際使用出現(xiàn)的失誤，避免對(duì)儀器設(shè)備產(chǎn)生損害。教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行虛擬儀器設(shè)備制作中，可以通過Unity3D三維建模軟件對(duì)實(shí)體測繪儀器進(jìn)行模型構(gòu)建，并且模擬儀器的語音播報(bào)等功能;通過使用Labview虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)對(duì)測繪儀器進(jìn)行虛擬仿真;在虛擬設(shè)備使用基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)測繪儀器操作過程實(shí)現(xiàn)全過程模擬，將測繪儀器功能全部呈現(xiàn)出來，能夠帶給學(xué)生最為真實(shí)的測繪應(yīng)用體驗(yàn)。

（2）深入虛擬實(shí)習(xí)環(huán)境中，真知感受。新工科背景下，工程類人員培養(yǎng)格外注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中，實(shí)踐教學(xué)要求學(xué)生能夠切實(shí)參與到不同實(shí)踐情景中將理論與技術(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)合，提升實(shí)踐操作技能。基于以上分析，虛擬仿真技術(shù)在測繪工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，能夠?yàn)閷W(xué)生虛擬各種不同的實(shí)習(xí)環(huán)境。教師等相關(guān)人員通過虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建三維工作場所和三維工作環(huán)境，迎合測繪工程不同類型的自然地理環(huán)境，將測繪工程的復(fù)雜性和困難性體現(xiàn)出來，讓學(xué)生能夠在畢業(yè)之前領(lǐng)會(huì)到不同測繪類環(huán)境的難易性，對(duì)各種測繪工程有一個(gè)基礎(chǔ)了解。

（3）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建立。在測繪工程實(shí)踐教學(xué)中，在條件充足的情境下，可以通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)從根本上改變測繪工程實(shí)踐教學(xué)模式。虛擬仿真技術(shù)在測繪工程實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用是借助虛擬技術(shù)開發(fā)專門的測繪工程項(xiàng)目實(shí)踐模擬系統(tǒng)，且該系統(tǒng)應(yīng)包含應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)、圖像生成和處理系統(tǒng)、三維虛擬系統(tǒng)、虛擬和現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)、集成應(yīng)用控制系統(tǒng)等。以上系統(tǒng)中對(duì)現(xiàn)實(shí)各種儀器設(shè)備操作也應(yīng)實(shí)現(xiàn)模擬呈現(xiàn)，學(xué)生參與到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)不同的工程項(xiàng)目使用不同的測繪儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)模擬操作。

3 虛擬仿真技術(shù)在測繪工程專業(yè)教學(xué)模式創(chuàng)新構(gòu)建中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)在策劃工程專業(yè)教學(xué)模式中的創(chuàng)新應(yīng)用能夠切實(shí)圍繞“實(shí)踐”展開一系列的教學(xué)工作，有效符合了當(dāng)前新工科背景下對(duì)測繪應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求。測繪工程實(shí)踐教學(xué)，要基于理論圍繞實(shí)踐教學(xué)而展開，積極構(gòu)建虛擬教學(xué)+實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng)新模式，課堂教學(xué)上，教師能夠積極借助虛擬仿真技術(shù)向?qū)W生講授測繪的工作步驟、儀器設(shè)備操作方法，在教學(xué)中便實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，且學(xué)生在課堂上可以借助虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)模擬操作，提升了實(shí)際技能和專業(yè)方法獲得效率。

虛擬仿真技術(shù)在測繪工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中改變了傳統(tǒng)測繪實(shí)踐教學(xué)存在的弊端，在各種虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，沖破了實(shí)踐教學(xué)時(shí)間和空間的阻礙，學(xué)生能夠接觸到不同的測繪情景，在情景深入中領(lǐng)會(huì)到不同虛擬測繪技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，在不同情景中提升實(shí)現(xiàn)測繪技術(shù)的高效實(shí)用。實(shí)踐證明，虛擬仿真技術(shù)在測繪工程專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用提升了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了而學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，極大提升了測繪教學(xué)效率，人才真正掌握了測繪實(shí)踐技能，對(duì)于培養(yǎng)“應(yīng)用型”測繪專業(yè)人才發(fā)揮了重要的促進(jìn)作用。

4 小結(jié)

綜上所述，新工科背景下虛擬仿真技術(shù)在測繪工程專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用主要通過虛擬儀器設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境以及虛擬實(shí)驗(yàn)室等方面展開，在真實(shí)模擬操作基礎(chǔ)上，學(xué)生能夠深入到不同的測繪情景中，領(lǐng)會(huì)和掌握測繪儀器設(shè)備和測繪技術(shù)應(yīng)用的真諦，促使測繪專業(yè)人員理論與實(shí)踐相結(jié)合，提升了測繪工程專業(yè)教學(xué)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]周靜，劉全菊，張青.新工科背景下實(shí)踐教學(xué)模式的改革與構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018.

[2]梁月吉.基于虛擬仿真技術(shù)的工程測量實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探[J].中國教育技術(shù)裝備，2017.

項(xiàng)目來源：黑龍江省教育科學(xué)規(guī)劃，省青年專項(xiàng)課題

課題編號(hào)：GBD1317093