測繪工程專業(yè)流程化實(shí)踐教學(xué)初探

秦育羅 郭 冰 張 麗 孫小榮

（宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 宿遷223800）

為了適應(yīng)新形勢(shì)的需要，測繪科學(xué)的工程技術(shù)體系、科學(xué)目標(biāo)及研究領(lǐng)域都在發(fā)生深刻變化，以3S技術(shù)為代表的測繪新技術(shù)層出不窮，服務(wù)對(duì)象和范圍也已擴(kuò)大到國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)等諸多領(lǐng)域[1]。然而，在“研究型”大學(xué)背景下，現(xiàn)有的測繪工程教育與行業(yè)脫節(jié)現(xiàn)象普遍存在，專業(yè)教學(xué)缺乏行業(yè)指導(dǎo)，培養(yǎng)模式單一；多數(shù)專業(yè)教師缺乏工程經(jīng)驗(yàn)，畢業(yè)生的實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力無法滿足行業(yè)發(fā)展的要求[2]。

無人機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)重要的現(xiàn)代測繪技術(shù)，具有操作成本低、應(yīng)用范圍廣、生產(chǎn)周期短、精度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于國土、環(huán)境、交通、水利電力等部門，市場巨大[3]。無人機(jī)測繪需要綜合大地測量、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、攝影測量、地理信息系統(tǒng)、地圖制圖等多門學(xué)科和多種技術(shù)，既能回顧以往所學(xué)知識(shí)，更貼近生產(chǎn)實(shí)際，有利于符合行業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。因此，通過設(shè)置專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)課程，以無人機(jī)測圖為主線，凝練貫穿工程始終的流程化模塊，厘清各門課程在流程化項(xiàng)目中的邏輯關(guān)系，完成實(shí)踐教學(xué)流程設(shè)計(jì)，構(gòu)建測繪工程專業(yè)流程化實(shí)踐教學(xué)體系。

1 流程化實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

1.1 流程化實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目篩選

流程化實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目要能夠打破課程壁壘，幫助學(xué)生理解和掌握理論知識(shí)和操作技能，形成專業(yè)知識(shí)鏈，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。項(xiàng)目的選擇應(yīng)遵循基本原則：①貼近生產(chǎn)實(shí)際，應(yīng)選擇當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛且先進(jìn)的測繪技術(shù)用于實(shí)踐教學(xué)，鍛煉學(xué)生具備一線作業(yè)的能力；②具有綜合性，應(yīng)涉及多門課程內(nèi)容，便于補(bǔ)全學(xué)生知識(shí)鏈，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解[4]；③具有一定難度和可操作性，應(yīng)符合自身的實(shí)驗(yàn)條件，經(jīng)教師講授，學(xué)生能夠完成相應(yīng)任務(wù)。

無人機(jī)測圖是目前地理信息數(shù)據(jù)采集的主要方式之一，也是目前廣大生產(chǎn)單位主要的工作內(nèi)容。測圖過程中，需要用到GNSS、攝影測量、地圖制圖等課程，涉及知識(shí)點(diǎn)分布較廣，有利于完善學(xué)生知識(shí)鏈條。宿遷學(xué)院測繪工程專業(yè)現(xiàn)有的無人機(jī)包括固定翼和旋翼機(jī)，滿足實(shí)驗(yàn)條件要求。因此，以無人機(jī)大比例尺測圖作綜合實(shí)訓(xùn)的專題，其內(nèi)容與深度符合測繪工程專業(yè)對(duì)項(xiàng)目篩選的基本原則。

1.2 流程化實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目分解

一個(gè)無人機(jī)測圖項(xiàng)目通常包含飛行前資料收集、航線設(shè)計(jì)、像控點(diǎn)采集、航攝、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、處理、產(chǎn)品制作與輸出等步驟。對(duì)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行分解時(shí)，需同時(shí)考慮項(xiàng)目自身內(nèi)容和課程的主體內(nèi)容，力求符合課程所涉及的理論知識(shí)與操作技能[5]。

通過對(duì)現(xiàn)有專業(yè)課程梳理，本文將無人機(jī)測圖項(xiàng)目的工作任務(wù)分解為3個(gè)模塊：控制測量模塊、攝影測量模塊和地圖制圖模塊。每個(gè)模塊自成體系，模塊間又相互聯(lián)系，構(gòu)成無人機(jī)測繪的流程化實(shí)踐教學(xué)整體方案。對(duì)模塊繼續(xù)進(jìn)行分解，按照“課程群—項(xiàng)目環(huán)節(jié)—項(xiàng)目任務(wù)”的樹狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建流程化實(shí)踐教學(xué)體系。

（1）課程群組建：根據(jù)設(shè)定的任務(wù)模塊，整合對(duì)應(yīng)的課程群?？刂茰y量模塊的課程包括大地測量學(xué)基礎(chǔ)、GNSS原理與應(yīng)用、誤差理論與測量平差基礎(chǔ)；攝影測量模塊的課程包括攝影測量學(xué)、無人機(jī)測繪；地圖制圖模塊的課程包括地圖制圖學(xué)基礎(chǔ)、地理信息系統(tǒng)原理、空間數(shù)據(jù)庫原理。

（2）項(xiàng)目環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)：根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)階段，將流程化項(xiàng)目分解為多個(gè)環(huán)節(jié)，組織每個(gè)環(huán)節(jié)的理論內(nèi)容與實(shí)踐項(xiàng)目，設(shè)計(jì)流水線形式的實(shí)踐教學(xué)方案。制訂課程與環(huán)節(jié)的銜接方案，明確不同課程中各環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中的地位和關(guān)系;按照一條銜接的項(xiàng)目實(shí)施主線，使課程群的實(shí)踐內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系起來。

（3）項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)：從所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目環(huán)節(jié)中分解出多項(xiàng)工作任務(wù)，針對(duì)項(xiàng)目任務(wù)組織設(shè)計(jì)教學(xué)情境，在教學(xué)過程中以模擬生產(chǎn)實(shí)際的形式不斷提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2 課程內(nèi)容設(shè)置

2.1 控制測量

控制測量模塊的內(nèi)容包括平面和高程控制測量。平面控制測量部分開展兩類測量任務(wù)，分別是：①首級(jí)控制網(wǎng)建立，采用GPS靜態(tài)相對(duì)測量方法，在指定區(qū)域?yàn)榈匦螆D測繪布設(shè)四等控制網(wǎng)；②圖根控制測量，采用GPS RTK測量方法，在首級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)圖根控制點(diǎn)；高程控制測量部分同樣需要開展兩類測量任務(wù)：①首級(jí)控制網(wǎng)建立，采用水準(zhǔn)測量方法，在指定區(qū)域?qū)κ准?jí)平面控制網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行四等水準(zhǔn)測量；②圖根控制測量，采用GPS RTK測量方法，在首級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上測量圖根控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。

2.2 攝影測量

攝影測量模塊利用傾斜攝影測量方法，采用各類測量儀器和軟件（GPS RTK、無人機(jī)、Context Capture軟件、EPS軟件、CASS軟件）測繪指定區(qū)域的1∶1000比例尺地形圖。

2.3 地圖制圖

地圖制圖模塊利用大地控制測量、攝影測量的測繪成果建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，并利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)制作4D產(chǎn)品，包括數(shù)字線劃圖（Digital Line Graphic，DLG）、數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）、數(shù)字正射影像（Digital Orthophoto Map，DOM）、數(shù)字柵格圖（Digital Raster Graphic，DRG）。

3 結(jié)語

專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)是偏向于實(shí)際應(yīng)用的課程，開課時(shí)間安排于大四上學(xué)期。課程的開設(shè)起到了承上啟下的作用，既有利于前期知識(shí)的回顧，又能夠幫助學(xué)生適應(yīng)工作崗位。本文以無人機(jī)測圖為主線，凝練貫穿工程始終的流程化模塊，并對(duì)流程環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討。由于測繪技術(shù)的飛速發(fā)展，仍需要教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷思考，舉一反三，提出更多更好的方向。