虛擬仿真技術與在獨立學院工程測量實習中的應用

王小平 吳炎 韓麗蓉

基金項目：教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（202101116014）、教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（202102175027）

摘要：工程測量實習是土木工程實踐環(huán)境的重要組成部分，虛擬仿真技術則為工程測量實習打開了新的大門。本文通過對虛擬仿真技術在工程測量實習中的優(yōu)勢進行介紹，從多個方面突出新的發(fā)展形勢下工程測量實習中采用虛擬仿真技術的必要性，結(jié)合虛擬仿真技術在常州大學懷德學院工程測量實習中應用，為工程測量實習課程的改革提出參考。

關鍵字：獨立學院;虛擬仿真技術;工程測量實習

引言

隨著城市的快速發(fā)展，施工場地周邊環(huán)境的復雜度不斷增加，施工環(huán)境惡劣，這就對工程施工人員的水平有了更高的要求。測量是施工的前驅(qū)工作，是保證工程質(zhì)量的重中之重，因此，施工人員工程測量水平的高低直接影響到整個項目的成敗。

工程測量課程是土木工程專業(yè)的主干課程之一，測量實習也在實踐課程中具有舉足輕重的地位。獨立學院位于職業(yè)技術學院與公辦本科之間，其最主要的職能是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的實踐性人才，測量實習對于獨立學院的學生們是必備技能。但是由于獨立學院場地和經(jīng)費的限制，學生們正常的測量實習只能進行普通的水準測量。從2020年年初至今，很多課程都實行了線上教授，工程測量也不例外，很多實習項目都已經(jīng)取消。尋找一種更為契合現(xiàn)階段獨立學院工程測量實習的模式成為課程改革的重點。

常州大學懷德學院土木工程與工程管理專業(yè)共有5個班的學生，一起進行實習的時儀器捉襟見肘，同時實習項目也局限于普通的水準測量，較為單一。每位學生的實習效率較低。以教育部的協(xié)同育人項目為契機，結(jié)合虛擬仿真技術，對其在工程測量實習的應用進行探討

1虛擬仿真技術簡介

虛擬仿真又稱模擬技術或虛擬現(xiàn)實技術，其本質(zhì)就是用一個虛擬的系統(tǒng)來模擬另一個真實系統(tǒng)的技術[1]。虛擬仿真技術是由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的高度仿真三維信息人工虛擬環(huán)境，可以逼真地模擬現(xiàn)實世界存在的事物，或創(chuàng)造不存在的事物和環(huán)境[2]。土木工程已經(jīng)有很多專業(yè)在教學中引入了虛擬仿真技術，如土木工程施工、施工組織設計、BIM技術等，但是在測量實習中引入虛擬仿真技術還較少。

2工程測量實習虛擬仿真的優(yōu)勢[3，4]

（1）擺脫自然條件的影響

普通的測量實習往往在工程測量課程上完之后，無論是上半年還是下半年，溫度或很高或很低，極大降低了學生的實習積極性。天氣因素對測量實習有較大影響，往往使測量實習不能按時完成。而虛擬仿真技術在網(wǎng)絡上實現(xiàn)，只需要一臺電腦，在教室內(nèi)即可進行實習，無需考慮天氣因素。

（2）不受時間和空間的限制

測量實習的時間都很固定，如果有小組測量的結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，就需要重新測量，這就導致學生不能按時歸還儀器，影響下一組的使用。同時，小組重新測量時會占據(jù)測量的點位，也會打亂下一組的測量次序。很多學校的測量實習都是選擇校內(nèi)進行道路的閉合水準測量，但是實際工程中還需要對建筑物進行放樣。然而建筑物的點位由于高度的關系，進行更高精度的測量會威脅學生的安全，所以測量實習中也缺少了對建筑物的三維測量。虛擬仿真技術在電腦上使用時可以進行無數(shù)次重復測量，無需為時間不夠而擔心。

（3）與時俱進，提升測量技術

社會的發(fā)展也會帶來測量技術的進度，測量的范圍越來越廣，涉及的專業(yè)越來越多，不僅僅是從事土木工程的施工技術，還有3D建模、污水管道排查等。測量的精度越來越高，從原來的厘米級到現(xiàn)在的毫米級。測量的電子化、自動化越來越普及，云端技術不斷增強，測量的儀器之間的協(xié)作以及信息化道路越來越寬。然而儀器的更新、知會測量課程的建設都需要大量的經(jīng)費，在原有儀器的基礎上再次購買新版儀器一方面會造成資源的浪費，另一方面也有較大的資金壓力。因此，通過虛擬仿真實驗室的建設，可以幫助同學們認識新的測量儀器，接觸全新的測量技術。

3懷德學院虛擬仿真技術在工程測量實習的應用

懷德學院有四個專業(yè)進行工程測量實習，土木工程與工程管理的測量實習相比于環(huán)境工程與給排水工程要求較高，同時不同專業(yè)的測量實習特點有較大區(qū)別。土木工程要求較高，要達到二等水準測量要求，其他三個專業(yè)只需要三等水準測量要求。同時土木工程專業(yè)需要應對復雜的野外環(huán)境，因此虛擬仿真實驗室的建設后，在進行常規(guī)校園實地水準測量后花費8個學時開始RTK的測量，保證學生常規(guī)測量工具的全面掌握。

4結(jié)論

虛擬仿真技術在工程測量實習中的應用越來越廣泛，取得的效果也越來越顯著。在國家大力發(fā)展數(shù)字化、信息化教學今天，虛擬仿真技術對工程測量實習的推動作用將更為強勁，其發(fā)展前景也將更為明朗。獨立學院作為實踐與創(chuàng)新融合培養(yǎng)目標的排頭兵，將虛擬仿真技術在實踐課程中的應用探索將具有示范作用。

參考文獻

[1] 劉倩宏. 虛擬仿真技術的應用[J]. 黑龍江科學，2017，8（21）：124-125

[2] 王衛(wèi)國. 虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J]. 實驗室研究與探索，2013，32（12）：5-8.

[3] 張和鵬. 虛擬仿真技術在建筑工程測量中的應用研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2021（5）：104-105.

[4] 鄧建俊. 基于虛擬仿真技術的土木工程測量實踐教學改革[J].磚瓦，2021（5）：192+194.