仿真軟件輔助下的測量學實習改革與實踐

【摘 要】測量學是測繪科學與技術學科及相關工程學科的重要專業基礎課程，但測量學實踐教學通常受到儀器數量、實習場地環境和氣象條件等因素的影響與制約。針對該問題，本文提出了采用數字測量仿真軟件來輔助測量學實習的方法。通過實踐證明，將數字測量仿真軟件引入測量學實習中，可以有效地應對儀器數量短缺、克服氣象條件的困難、彌補實習場地的不足、完善實習評定的方法，使學生有更多機會練習掌握先進的數據采集和數字成圖技術，從而達到提高實踐教學質量的目的。同時，借助軟件全程記錄實習日志，也使得實習成績的評定更加科學。

【關鍵詞】測量學 實踐教學 教學改革 仿真軟件

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）12-0010-02

測量學是測繪工程、地理信息科學、水利水電工程、環境工程、給排水工程、水文與水資源工程、交通工程等專業的一門非常重要的專業基礎課程，該課程教學效果的好壞將直接影響到后續課程的教學。測量學又是一門實踐性很強的課程，在實踐教學環節中，只有運用先進的教學方法、教學手段，才能使學生領會、理解、鞏固所學知識，提高學生的動手操作能力，也才能收到良好的教學效果。然而，在測量學課程實踐教學中，一直存在數字測繪儀器資源不足，實習易受場地及氣象條件限制等問題，致使教學效果不盡如人意。為了使學生有更多的機會練習與掌握先進的數字測繪技術，我們經過探索與實踐，將測量實習仿真軟件引入測量學課程的實踐教學中，并收到了良好的效果。

一 傳統實踐教學存在的問題

1.測繪儀器資源有限

隨著測量技術與設備的快速發展，數字測繪已成為測繪的主流技術與方法，電子經緯儀、全站儀成為野外空間數據采集的主要儀器，計算機輔助數字成圖技術在生產單位廣泛普及。但是，由于目前學生規模不斷擴大，受數字測繪儀器數量的限制，測量學實踐教學中通常小組人數偏多，學生動手操作儀器的時間非常有限，這就制約了學生提高操作技能的空間。

2.實習易受場地及氣象條件的限制

測量實習工作大部分需要在室外進行，受場地環境的限制，有時儀器很難擺開。另外，測量實習受氣象條件的影響較大，遇到大風、起霧、雨雪、雷電天氣，測量外業實習常常被迫中斷，嚴重影響了實習計劃的正常實施。

3.教學實習成績的評定方法不科學

學生的實習成績對學生來說具有重要的意義，不僅是對所實習內容掌握程度的考核，也是將來求職時用人單位很重視的評價指標。傳統的測量實習成績主要采用兩種方法進行評定：一是教師依據學生在實習中的表現，考慮各組完成的情況確定；二是根據學生實習成果及報告確定。這兩種評分方式在實踐中存在很大的弊端，第一種方式只有在學生人數較少，教師對每個學生實習表現能夠全面掌握時，才能反映出學生的實習情況。實際上，每次測量實習人數都較多，教師很難對每一位學生的實習情況有一個準確的判定，這種方式缺少對每個學生具體實習操作內容的跟蹤與考核，并且帶有很大的主觀性。第二種方式側重實習結果，易導致為追求高分而作弊的情況發生。

二 仿真軟件輔助下的測量學實習改革與實踐

1.仿真軟件及仿真測量學實習

為了改進測量學實習，我們自主開發了一款適合鄭州大學實習場地特點的測量實習仿真軟件Survey_YCD，并采集存貯全部鄭州大學新校區范圍內的實習控制點數據。該軟件既可以用于室內仿真，又可用于實習外業數據記錄，并可全程記錄實習操作日志。經過兩年的應用測試，收到了良好的實習效果。

測量學課程的實踐性很強，實踐教學環節的教學應引起高度重視。應用Survey_YCD仿真軟件克服了實踐教學中測繪儀器資源的限制，提高了實踐教學的教學質量。該仿真軟件不僅具備計算機輔助成圖的功能，還可以進行野外空間數據的采集，可以滿足測量學實習中內業和外業實習內容的全部要求，達到了實習仿真的目的。在該軟件的輔助下，學生可以利用有限的教學儀器設備，循序漸進、先仿真后實戰，最終達到熟練掌握更多的數字測繪技術的目的。仿真軟件可以選擇光學經緯儀和全站儀兩種測圖模式，觀測數據記錄模式可以選擇CASS格式或MapGIS格式。上圖是模擬光學經緯儀的空間數據的采集仿真界面。學生操作前需要輸入自己的學號與姓名數據方可開始練習操作。首先，選擇“數據格式”與“測距模式”，從已知控制點數據庫中選擇測站并輸入儀器高，從已知控制點數據庫中選擇定向點，并輸入定向數據（定向水平度盤讀數）。其次，輸入檢核點和觀測碎部點的觀測數據，包括視距、水平度盤讀數、豎盤讀數和照準高。最后，計算碎部點數據，點擊“計算”按鈕，軟件自動計算碎部點的三維坐標。點擊“記錄”按鈕，記錄碎部點的信息，并自動累加碎部點號。軟件啟動后自動對操作進行日志記錄（加密不可更改），并可統計用戶的操作時間、觀測次數等基本數據。

2.仿真軟件輔助下的測量學實習方式的改革與實踐

傳統的測量實習外業工作必須在室外進行，受雷雨、大風等天氣的影響，測量工作常常被迫停止，嚴重影響了教學秩序的正常進行。同時惡劣艱苦的自然環境也使參與實習的老師和學生備受苦楚，極大地打擊了學生學習本課程的積極性與對本課程的熱愛之情。Survey_YCD仿真軟件可以克服不利的自然條件對測量實習的影響，在惡劣氣象條件下實習由室外轉至室內，保證了實習的正常進行。同時，該軟件可以讓學生在一個舒適的環境中參與實習，先在室內仿真演習，再到室外實際操作，縮短在野外工作的時間，提高了野外空間數據采集的效率。

3.仿真軟件輔助下的測量學實習成績評定方式的改革與實踐

傳統測量學實習成績評定方式存在不嚴密、不科學的問題，Survey_YCD仿真軟件可以記錄所有學生練習的內容、時間、成果質量等情況，形成實習電子日志。學生成績評定在原來的兩種方法的基礎上，結合實習軟件記錄的實習電子日志，這樣保證了評定方式的客觀、公平、公正，避免片面性、主觀性過強的現象出現，使實習成績考核遵循一種準確、全面、客觀的原則，從而更加科學、合理。

三 結論

實踐證明，通過開發仿真測量實習軟件，并將其用來輔助完成測量學課程實習，可以使學生有更多的機會鍛煉實踐操作，可以更快地熟練掌握數據采集與數字成圖技術。通過仿真軟件的使用，不僅克服了測繪儀器資源短缺、場地環境以及氣象條件對實習的影響，而且通過仿真軟件實時跟蹤同學的實習時間與成果，也使學生成績的評定更加準確、科學。

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〔責任編輯：高照〕