土木工程測量的教學研究與實踐

葉巧云

(湖南城市學院城市建設系，湖南益陽413000)

土木工程測量是我校土木工程 (包括房屋建筑工程、道路與橋梁工程、地下工程三個方向)、交通工程、工程管理、城市規劃、建筑學、給水排水工程等專業的一門重要專業技術基礎課程，該課程采用的教材是覃輝主編，同濟大學出版，“十一五”國家級規劃教材《土木工程測量》。隨著計算機技術和測繪高新技術的發展，傳統的教學內容和方法不能適應當前工程建設快速發展的需要，課程的教學研究與改革需與時俱進。針對土木工程測量教學，怎樣提高教學質量，培養合格的土木工程技術人才，對課程的教學研究改革提出了新的更高要求［1］。

1 注重緒論課程講授

教材第一章緒論介紹了土木工程測量的基本概念、基本原理和地面點的三維坐標 (X，Y，H)的概念等，緒論的一些基本原理來源于假設，概念抽象，學生難理解;本課程一般是在一年級或二年級開設，學生缺乏工程知識。怎樣講好緒論課的內容，把學生引領入門，將原理深入淺出，是課程教學研究的重點。

1.1 從校園地形圖開始講授緒論

學生對校園很熟悉，了解校園的地形分布情況，把校園的數字化地形圖 (如圖1所示)和校園的Google Earth圖片 (如圖2所示)用ppt展現在學生面前，開始講授測量學的基本概念，使學生對地物、地貌、地形以及地形圖的概念一目了然;結合學校整體規劃圖 (如圖3所示)以及學校在建工程，介紹測定與測設的基本概念以及該課程在土木工程建設中任務和作用。要求學生通過本課程的學習，能夠掌握地形圖的測繪和應用，工程的施工放樣，變形觀測，竣工測量等基本內容。

圖1 校園的數字化地形圖Fig.1 Digital topographic map of campus

圖2 校園的Google Earth圖片Fig.2 Google Earth image of campus

圖3 學校整體規劃圖Fig.3 Overall campus planning

1.2 對緒論內容系統概括

測量工作在地球表面上進行，從地球的形狀、大小開始，介紹重力與鉛垂線，水準面、水平面、大地水準面、參考橢球的概念及關系，由此引入測量基準線和基準面的概念。抓住重點與難點，緒論的重點內容是確定地面點位 (X，Y，H)的概念，難點是高斯坐標系的建立過程，要求學生掌握三維坐標的概念:

X=地面點到地球赤道的鉛垂距離;

Y=帶號 (前二位)+500km+地面點到所處帶中央子午線的垂直距離;

H=地面點到大地水準面的鉛垂距離。

1.3 總結緒論內容提示后續章節內容

總結緒論內容并講授與后續章節內容的關系，起到承前啟后的作用。本課程的基本問題是確定地面點的三維坐標 (X，Y，H)，這三個量不能直接測出，要通過測量高差、角度、距離間接求得。后續章節內容是三項基本工作的測量原理，儀器的構造，儀器的使用，測量方法，計算方法，誤差的基本知識等。課程的主線表示為“緒論——測量基本工作——控制與測繪——土木工程測量技術”。

2 精心備課優化理論教學內容

備課教案是衡量教學質量的基本內容，是課堂教學效果的基本保證，是調動學生聽課興趣的基本保障。以確定地面點位 (X，Y，H)為中心，測量的三項基本工作為主線，通領全教材。正確處理傳統理論知識與現代測量技術之間的關系，既要考慮傳統教學方法，又要考慮現代教學方法，從而調動學生的學習興趣，保證學生學到與時代相應的測繪科學知識［2］。

2.1 優化整合傳統測量內容

打破各章節的順序和界限，合理地安排授課內容。例如將水準測量、角度測量、距離測量有機地聯系在一起，重點講授原理、儀器操作、觀測計算方法;簡單介紹儀器內部結構，儀器的檢驗與校正，誤差來源等。一些內容可以不講或讓學生自學，本教材附有光盤，方便學生自學拓展知識面。

講授誤差基本知識時，分析三項測量基本工作的誤差來源及誤差分類，要求學生重點掌握偶然誤差的特性及衡量精度的指標等內容。

控制測量是本課程的難點，是三項基本測量工作的綜合運用。在講授本章節前，先回顧緒論中的測量工作概述，使學生對測量工作的原則有初步認識。在控制測量概述中，講清楚什么叫控制測量?為什么要作控制測量?怎么作控制測量?再對照校園數字化地形圖，把校園看成一個測區，講授控制測量方法，控制點選點的要求，求控制點 (X，Y，H)的方法，然后講授具體的導線測量、三角測量方法，三四等水準測量、三角高程測量方法。控制測量的實質是求地面點的 (X，Y，H)，測區大小不同，精度等級不同;把全國范圍當測區，在全國范圍內作控制測量，讓學生進一步理解全國坐標系統和高程系統的概念。

講授地形圖部分時，對著校園數字化地形圖，講授地形圖的基本知識、地形圖的測繪方法和地形圖在工程建設中的應用。

2.2 增加現代測量技術內容

通過對傳統內容的優化整合，能節省較多的課時用于現代測量技術的講授，內容包括全站儀和數字化測圖技術，GPS原理與方法，GIS的基本知識，先進儀器的的原理復雜，但操作簡單，采用現場示范或參觀教學等方法。引導學生理解現代測繪技術的發展方向:自動化、數字化、統一化和高精度化，讓學生了解測繪新技術及其應用，培養學生的想象力和創造力。

2.3 結合工程實例講授施工測量

施工測量是測量的三項基本工作的原理與方法在工程建設中的應用。結合學校在建工程項目，講授施工測量內容。首先要學生建立工程意識，強調測量技術原理在土木工程測量中的應用，測量技術方法與土木工程施工的密切關系，注重吸取土木工程學科的成果，使土木測量技術更好地為土木工程服務。施工測量按技術應用分為:工程用圖、測設方法、工程測量、變形測量和儀器檢校;按工程類型分為:建筑工程、道路工程、橋梁工程、隧道工程及路線工程等五種類型［3］。

3 重視實踐優化實踐教學內容

土木工程測量實踐教學由課間實驗和綜合實習兩部分組成。本校土木工程測量的教學時數為56學時，其中理論教學為40學時，課間實驗為16學時 (8個實驗項目)，綜合實習為2周。為了提高實踐教學質量，在有限的學時情況下，必須優化實踐教學內容。

3.1 明確實驗內容精選實驗項目

課間實驗內容分三部分:水準儀的認識與水準測量;經緯儀的認識與角度測量;全站儀的認識與距離測量。刪掉了一些過時的，或工程實際中很少使用的項目，如鋼尺量距、羅盤儀的使用等。水準儀測量部分開設了:①DS3水準儀的認識與使用;②普通水準測量。經緯儀測量部分開設了:①DJ6經緯儀的認識與使用;②測回法測水平角;③豎直角測量;④視距測量。全站儀測量部分開設了:①TOPCON全站儀的認識與使用及距離測量;②全站儀三維坐標測量，測量儀器的檢校列入看錄像課程。調整了一些實驗項目到綜合實習中，如DJ2儀器的使用、四等水準測量、導線測量等。每次實驗對儀器性能的介紹、操作都在課堂內進行演示和講解，采用教師手把手的演示和錄像片、多媒體課件播放相結合的方式，可以將復雜、繁瑣的文字敘述變為容易接受的感性操作，縮短學生對知識的理解過程，提高學生的學習積極性［4］。

3.2 根據專業特色安排實習內容

土木工程測量的綜合實習是2周的停課實習，在校園內進行。實習內容分兩部分進行，一部分是控制測量和地形圖測繪，是每個專業必作內容。控制測量——平面控制采用閉合導線，設6～7個點，角度用DJ6經緯儀觀測二測回，全站儀測距，給定已知點坐標，按圖根導線精度要求，計算各導線點坐標;高程控制測量采用四等水準測量按閉合路線求各點的高程。地形圖測繪——在控制點上用經緯儀測繪1∶500地形圖，每個小組應完成16個方格的地形測繪任務。另一部分是與土木各專業方向相結合的施工測量實習。施工測量實習分以下幾個方面:①建筑工程方向要求學生在已完成的地形圖上作斷面圖、求土石方量、設計坡度線，簡單房屋的基礎平面圖放樣。②道路橋梁方向要求學生在已完成的地形圖上作曲線設計和放樣，縱橫斷面圖測繪等。③規劃建筑各專業要求學生能應用地形圖作規劃設計等內容［5－6］。

4 結束語

測繪科學高速發展，測繪高新技術在土木工程建設中的應用不斷擴大，土木工程測量教學要緊貼土木工程建設所必需。為此，教學工作者要不斷總結教學改革經驗，深入教學研究，提高教學水平，適應社會的發展，為社會培養綜合素質高的土木工程技術人才。

［1］李海峰，徐榮林，李 軍，等.面向現代測繪技術《土木工程測量》教學體系改革方法探討［J］.廣西輕工業，2011，8(8):177－178.

［2］花向紅，鄒進貴，許才軍，等.測繪工程專業教學質量評價體系的建立與實踐［J］.測繪工程，2005，12(4):71 －74.

［3］張坤宜，陳舒懷.土木測量課程的體系探討［J］.中國高校研究，2000，8(8):87 －88.

［4］彭普儀，李 軍.土木工程測量課程實驗教學和實習指導研究［J］.長沙鐵道學院學報(社會科學版)，2007，6(2):123 －124.

［5］劉 星.土木工程專業測量實踐性課程教學內容的研究［J］.實驗室研究與探索，2011，7(7):342 －344.

［6］史玉峰，隋銘明，史曉云.測量學課程建設與改革探討［J］.森林工程，2010，26(5):46 －48.