建設數字礦山形勢下的礦山測量人才培養

趙威成 祁向前 馬福義

(黑龍江科技大學礦業工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

建設數字礦山形勢下的礦山測量人才培養

趙威成 祁向前 馬福義

(黑龍江科技大學礦業工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

在建設數字礦山的形勢下，礦山測量工作的內容有所變化，這就對礦山測量從業人員的素質、能力提出了更高的要求，高校對礦山測量人才培養模式也要做出適應的調整。為此，在分析數字礦山建設中礦山測量的任務、礦山測量人才應當具備的能力素質要求后，明確了礦山測量人才培養目標，據此提出普通礦業類高校在現今的教學環境、條件下，為了培養合格的礦山測量人才必須構建新的礦山測量教學體系，從教學內容、教學方式、教學過程、課程設計、實踐教學等幾個環節進行教學改革，為礦山測量人才培養模式探索貢獻一份力量。

建設數字礦山 礦山測量 構建教學體系 人才培養

數字礦山(Digital Mine，簡稱DM),是“在統一的時空框架下，對真實礦山整體及其相關現象的統一理解、表達與數字化再現，是數字礦區的一個重要組成部分”。數字礦山不僅僅是礦山數據在GIS下的表達，而是一個多學科交叉產生的涵蓋礦山建設、生產、管理、經營等內容的綜合系統。

顯而易見，在礦山建設和生產中起著重要作用的礦山測量在數字礦山建設中同樣舉足輕重。那么在數字礦山建設中礦山測量的任務是什么；對普通礦業類高校來說，培養具有什么能力的人才能滿足數字礦山建設的需求；以及在目前的課程設置條件下，如何培養出合格的數字礦山建設人才？筆者就以上幾點內容進行論述，目的是構建新的礦山測量教學體系，培養出合格的數字礦山建設需要的人才。

1 建設數字礦山中礦山測量的任務及人才素質要求

1.1 建設數字礦山中礦山測量的任務

礦山測量在建設數字礦山中除了測繪和編制礦區控制網、礦區地形圖、礦圖、采礦工程圖、礦體幾何圖，進行礦區地面與井下施工測量、巖移觀測、儲量管理及開采監督等常規任務外，還應該特別注重以下任務和研究。

(1)將各種先進的數字化測量技術引入礦山測量工作中來。隨著礦山行業的發展，礦山生產中對礦山測量技術的相關要求不斷提升。將先進的數字化測量技術引入到常規的礦山測量任務中來，大大減輕了測量人員的工作負荷，提高了工作效率，進一步提高了測量結果的正確性、時效性，確保礦山企業科學、合理、安全的組織生產，提升礦山企業競爭力。例如GNSS技術在礦區控制網建立中的應用，RTK技術在礦圖測繪和礦區施工測量中的應用，數字化測圖技術制作地表地下對照圖，INSAR數據融合技術與GNSS技術相結合在礦山開采變形監測中的應用等數字化測量技術在礦山生產實踐中的應用都取得了良好的效果，確保了礦山測量工作的高效性、精確性和及時性，進一步為礦山生產順利進行保駕護航。

(2)礦圖資料數字化。很長一段時間以來，礦區大部分測繪成果都采用紙質圖紙，積累了大量的資料。如果能將這些礦圖資料數字化，不但能夠簡化儲存形式，保證資料的安全性，而且進一步將數字化成果都放入一個數據庫中進行統一管理和數據處理，大大加強了數據共享、傳輸，數據處理、分析也更加迅捷、科學、合理。礦圖數字化的最終理想目標是結合并借助模式識別、專家系統等理論知識，建立起礦山礦圖專家系統，實現礦圖數據采集、成圖和處理的人工交互乃至自動化。

(3)建立礦山環境評價系統。理想的礦山環境評價系統應該包含兩方面的內容：礦山開采環境評價和對周邊環境影響評價。礦山開采環境評價包括開采沉陷預計、開采方案評估、礦區及井下三維模型等內容。對周邊環境影響評價包括空氣環境評價，水環境評價，土壤環境評價，開采沉陷區模擬等內容。建立礦山環境評價的主要目的是實現礦區生產管理的動態模擬，同時實現礦區環境的自動化管理，為礦區開采沉陷綜合評價和礦區土地復墾提供依據。

1.2 建設數字礦山對礦山測量人才專業能力、綜合素質的要求

要實現建設數字礦山中礦山測量負擔的任務，就要對礦山測量人才提出新的更高的要求：必須具備數學、英語、物理、力學和計算機等基礎知識和軟件開發能力；必須具備扎實的測繪知識技能(儀器操作、數據采集、數據處理、識圖、繪圖、用圖以及工程組織管理能力)和學習、應用測繪高、新技能的能力；必須具備采煤概論、開采沉陷、礦井地質、礦體幾何知識和應用能力；必須具備一定的土地復墾、環境工程等知識。要成為一個合格的礦山測量人才，不僅要具備豐富的理論知識，更要學以致用，具備應用理論解決實際問題的能力，同時也要具備團隊協作、認真嚴謹的測繪職業素質。

只有明確了對礦山測量人才的要求，所需具備的的能力體系，社會和高校才能做到有的放矢，選拔和培養出礦山測量需要的專業能力強、綜合素質高的專門人才。

2 構建新的礦山測量教學體系，培養合格礦山測量人才

為建設數字礦山，急需一大批合格的礦山測量人才，作為人才培養的高等學校來說，這是不可推卸的社會責任。以黑龍江科技大學為例，作為傳統的礦業類院校，關于礦山測量人才培養的現狀是：首先沒有專門的礦山測量專業；其次，礦山測量相關課程開設門數(我校開設的有地下工程測量、開采沉陷與綜合治理)、學時均被壓縮。這種情形下，只有對課程進行改革，構建新的教學體系，包括教學內容設計、教學方法、過程設計、實踐教學設計、教學結果評價等，突出基本理論、基本方法、基本技能培養,強化實踐環節,培養學生的創新能力和綜合素質。

2.1 教學內容設計

在教學內容設計的時候要把握基礎性與前沿性相統一的原則。課本上有的基本理論、方法、儀器操作等一定要學扎實，課本上沒有的前沿性的知識就要靠教師去收集資料，組織教學內容。例如在講授礦山開采沉陷地表移動變形監測觀測時，可以多種方法并舉，GNSS法、RTK法、三維激光掃描儀法、INSAR數據融合技術等，讓學生有更清晰的理解和直觀的認識。

在教學內容設計時一定注意不要被課本局限授課內容，要在教材的基礎上，刪除陳舊的內容，增加新的前沿的元素進去，比如礦山測量新的儀器、新技術、新方法。

2.2 教學方法、過程設計

一個合格的礦山測量人才要具備多方面的綜合能力，如果要培養這種能力，全靠教師講授，手把手的來教，按現在投入的課時來說是不可能實現的，所以一定要改革教學方法，充分調動、發揮學生的主觀能動性。

(1)問題研討式教學法。學生在學習礦山測量學課程時，測繪工程專業大部分的專業課程都學習完畢，教師應在授課時充分利用這一有利條件，引入實際問題，培養學生使用專業知識解決問題的能力。教師課上提出問題，學生課下分組討論解決問題，下次課由學生講解討論內容，再由教師總結點評，每次課拿出10～20 min完成這項內容。表面上看占用了課堂時間，但實際上大部分內容是學生在課下完成的，節省了教師對相應內容的講解時間，可以更靈活地安排教學內容。例如在講授井下平面控制測量時，這部分內容比較容易理解，與地表導線有相似性，教師完全可以在課上給出一部分礦圖，讓學生課下在圖上設計布設導線，并說明測量方法，由教師點評。采取這種教學方法后，學生對井下平面控制導線布設原則、導線分級、觀測方法掌握扎實，能活學活用，而且節省了大量的課堂講授時間，教學效果良好。

(2)減少課后習題，增加大作業。在采取問題研討式教學法后，學生對基本的概念、方法等掌握較清楚了，可以適當減少課后習題作業，增加大作業。所謂大作業是指針對某一個具體問題進行的解決方案設計或問題探討，題目范圍的大小介于與前面教學法中教師提出的問題和課程設計之間，可以稱為小設計。大作業的目的，不僅是為了提高學生學以致用，解決實際問題的能力，更重要的是要讓學生將礦山測量內容和其他課程所學知識聯系起來，增加礦山測量學內容的寬度、廣度和深度，打破課程束縛，使學生將各個課程內容有機地結合起來，培養學生綜合應用所學解決問題的能力。

2.3 課程設計改革

課程設計是一門課程必不可少的組成部分，它有利于學生對基礎知識的理解，有利于工程素質、邏輯思維的鍛煉，有利于多學科間的整合，有利于嚴謹的治學態度的培養。因此，課程設計的效果直接影響整門課程的教學效果。為了提高課程設計的教學效果，從以下三個方面對課程設計內容進行了改革。

(1)增加各采礦、地質工程相關專業配合，做綜合課程設計。為了使學生對將來工作的環境、流程更加熟悉，了解各工種間的配合，可與采礦工程和地質工程這兩個專業相協調，共同完成一個綜合的大課程設計。例如采礦工程和測繪工程的綜合課程設計：采礦可以根據某地區的地質測量數據和資料進行井巷工程布局，準備健全的生產系統；測繪可以在采礦的設計基礎上進行礦山建設施工設計、巷道貫通設計等內容。

(2)學生自己收集資料，根據實際情況進行課程設計。根據實際情況的需要，變更實習和課程設計的順序，由原來的先設計后實習變為先實習后設計。由學生自己在實習現場收集生產礦井實際資料，返校后進行課程設計，更加貼近實際，增加了學生的責任感和興趣，在設計時更加認真、嚴謹。

(3)減少傳統設計內容，增加計算機應用相關設計。隨著礦山測量人員工作能力的要求提升，計算機技術在礦山測量中的應用也得到了普及，為了增強學生掌握和理解用計算機技術解決礦山實際生產問題的能力，應當適當地減少傳統的礦山測量設計題目數目，例如井上下的聯系測量設計、巷道貫通設計等內容，增加計算機應用相關設計題目，例如礦山測量信息系統設計，可分為幾個模塊做，最后整合成一個完整的系統設計，如果學生有精力和興趣的話可以在畢業設計時編程實現。

2.4 實踐教學設計

礦山測量的實踐教學，包括實驗教學和實習，由于有特殊的場地要求，在校內實習達不到鍛煉學生的效果，到生產現場去，生產單位出于對學生、儀器設備的安全性問題考慮，要求少下井甚至不安排下井實習，因此一直是各高校的難題。為了解決這個問題，采礦工程、地質工程和測繪工程幾個礦山類相關專業抓住黑龍江科技大學新建綜合樓的契機，申請了模擬礦井建設，建成后將對礦山測量實踐教學提供有力的基礎設施保障，可在校內完成大部分的實踐教學任務。

在實驗項目設計時，在注重儀器操作、數據記錄和數據處理等基本功訓練的同時，注重學生能力鍛煉，增加設計性、綜合性實驗項目。例如綜合性實驗項目，巷道開切位置及開切方向的標定，在條件允許的情況下(模擬礦井建成)，可以按實地情況給出數據，由學生自己設計、計算、實地操作最后檢查測設精度。理論聯系實際，培養學生分析問題解決問題的能力。

3 結 論

礦山測量人才的培養是一項復雜的系統工程，需要根據社會需求調節培養模式，在教學環節中，扎實基礎知識，引導學生擴展知識的寬度、深度，引導學生進行多課程間的知識整合，培養學生專業素養、計算機能力、工程素質等綜合能力。經過實踐，課程教學與實際工作結合緊密，培養的學生工作能力突出，適應工作環境快，效果較好。礦山測量的人才培養需要在實踐中不斷的探索前進、總結經驗，力爭為建設數字礦山貢獻優秀的人才。

[1] 陳國良，等.礦山測量應用型人才培養的實踐與思考[J].測繪工程，2008，17(1)：78-80. Chen Guoliang，et al.Practice and consideration for the applied talents cultivation in mining survey[J].Engineering of Surveying and Mapping,2008,17(1):78-80.

[2] 趙威成，等.應用型人才培養模式下《控制測量學》課程建設研究[J].礦山測量，2014(4)：98-100. Zhao Weicheng，et al.Research on “Control Survey” course construction of fostering applicative talents[J].Mine Surveying,2014(4):98-100.

[3] 汪云甲，郭達志，鄧喀中，等.我國礦山測量學科的發展與創新[J].測繪通報，2005(2):1-6. Wang Yunjia，Guo Dazhi，Deng Kazhong，et al.The development and innovation of mine surveying in China[J].Bulletin of Surveying and Mapping,2005(2):1-6.

[4] 蔡先孌，等.礦山測量模擬實習場地建設實踐[J].實驗科學與技術，2013，11(3)：119-121. Cai Xianluan，et al.Practice of construction of mine-surveying simulation practice sites[J].Experiment Science and Technology,2013,11(3):119-121.

[5] 王進選.數字礦山建設中的礦山測量[J].技術與創新管理，2009，30(5)：659-662. Wang Jinxuan.A study of the tasks fo mine surveying in the construction of digital mines[J].Technology and Innovation Management,2009,30(5):659-662.

[6] 吳立新，殷作如，鄧智毅，等.論21世紀的礦山——數字礦山[J].煤炭學報，2000，25(4):337-342. Wu Lixin，Yin Zuoru，Deng Zhiyi，et al.Research to the mine in the 21st century：digital mine[J].Journal of China Coal Society,2000,25(4):337-342.

[7] 江宏勇.數字化測量技術在礦山測量的應用[J].工程與設備，2014，69(6):34-36. Jiang Hongyong.Application of digital measurement technology in Mine Surveying[J].Engineering and Equipment,2014,69(6):34-36.

(責任編輯 石海林)

Mine Surveying Talents Training under the Construction of Digital Mines

Zhao Weicheng Qi Xiangqian Ma Fuyi

(CollegeofMiningEngineering，HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology，Harbin150022，China)

Under the construction of digital mines，mine surveying work changes a lot，so high quality and ability of mine surveying workers are required.Simultaneously，colleges and universities are supposed to make adjustments towards mine surveying personnel training modes so as to adapt the overall trend.Based on the analysis of mine surveying task in the construction of digital mine and competence request of mine surveying talents，talents training goal is clarified.Accordingly，general mining colleges or universities need to construct a new training system for mining surveying in nowadays teaching circumstances in order to cultivate qualified talents of mine surveying，through teaching reform from several links：teaching content，teaching methods，teaching process，curriculum design，and practice，etc.It makes a contribution to the exploration about mine surveying personnel training modes.

Construction of digital mines，Mine survey，Constructing teaching system，Talent training

2015-02-03

趙威成(1981—)，男，講師，碩士研究生。

TD17

A

1001-1250(2015)-04-238-04