地質(zhì)工程專業(yè)測(cè)量實(shí)習(xí)教學(xué)改革研究

余芳芳+魏中舉

摘要：為應(yīng)對(duì)新形勢(shì)下的工程實(shí)踐要求，改變地質(zhì)工程專業(yè)的測(cè)量實(shí)習(xí)傳統(tǒng)模式，將為期兩周的測(cè)量實(shí)習(xí)分為五個(gè)階段，著重讓學(xué)生使用目前廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中的新型測(cè)繪儀器，達(dá)到為學(xué)生將來(lái)進(jìn)入社會(huì)進(jìn)行工程實(shí)踐打下好基礎(chǔ)的目的。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程；測(cè)量實(shí)習(xí)；外業(yè)；內(nèi)業(yè)

基金項(xiàng)目：采礦工程省級(jí)特色重點(diǎn)學(xué)科，黔學(xué)位合字ZDXK[2015]9號(hào)，貴州省教育廳基金項(xiàng)目G642；TU42-4

我校地質(zhì)工程專業(yè)設(shè)立在礦業(yè)工程系地質(zhì)工程教研室，本專業(yè)旨在培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展的，掌握地質(zhì)學(xué)與地質(zhì)工程領(lǐng)域的基本理論，具備較強(qiáng)的地球科學(xué)思維和實(shí)踐能力的，能在地礦系統(tǒng)、礦山企業(yè)、國(guó)土、市政、水利、交通等部門，從事工程勘察、煤田地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)勘探、地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估及治理施工等工作的高級(jí)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。通過(guò)本專業(yè)的學(xué)習(xí)，學(xué)生須具備的專業(yè)基礎(chǔ)能力：①礦物巖石理論及手標(biāo)本鑒定能力；②構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論及野外地質(zhì)構(gòu)造分析能力；③巖土力學(xué)理論及巖土體受力分析能力；④測(cè)繪基本理論及測(cè)量?jī)x器的操作技能；⑤工程制圖理論及手工繪圖能力。其中，學(xué)生具備的“測(cè)繪基本理論及測(cè)量?jī)x器的操作技能”的能力，是學(xué)生在第四學(xué)期學(xué)習(xí)3學(xué)分、54學(xué)時(shí)的《工程測(cè)量》課程后，并在學(xué)期末進(jìn)行2周的測(cè)量實(shí)習(xí)后所具備的。

目前，我校不僅地質(zhì)工程專業(yè)開設(shè)有測(cè)量學(xué)課程，還有土木工程專業(yè)、采礦工程專業(yè)、安全工程專業(yè)、風(fēng)景園林專業(yè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)等開設(shè)有與專業(yè)相關(guān)的測(cè)量學(xué)課程，并設(shè)置有測(cè)量實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

因此，在新的就業(yè)形勢(shì)下，我們不能仍按照數(shù)十年前的模式指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行測(cè)量實(shí)習(xí)。我們急需拓展新的教學(xué)模式，深入研究測(cè)量實(shí)習(xí)的實(shí)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生與時(shí)俱進(jìn)的實(shí)踐能力及扎實(shí)的專業(yè)能力，以適應(yīng)新形式，把握新機(jī)遇。

一、測(cè)量實(shí)習(xí)基本要求

我校地質(zhì)工程專業(yè)的測(cè)量實(shí)習(xí)，一般安排在相應(yīng)課程的開設(shè)學(xué)期的學(xué)期末，為期2周，2個(gè)學(xué)分。通過(guò)2周的測(cè)量實(shí)習(xí)分組進(jìn)行測(cè)量，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下要求：

（1）具備能夠使用基本的測(cè)量?jī)x器（卷尺、羅盤、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等）進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目測(cè)量的能力，如：①使用卷尺進(jìn)行距離丈量；②使用羅盤進(jìn)行定向；③使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等、等外水準(zhǔn)測(cè)量及水準(zhǔn)路線的測(cè)量；④使用經(jīng)緯儀進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量、三角高程測(cè)量、視距測(cè)量。

（2）具備使用新型測(cè)量?jī)x器（全站儀、GPS）進(jìn)行測(cè)量的能力：①能夠使用全站儀進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪、施工放樣、放線；②能夠使用GPS進(jìn)行連續(xù)點(diǎn)測(cè)量、面積測(cè)量。

（3）具備測(cè)量時(shí)邊測(cè)量、邊計(jì)算、邊繪圖的能力，測(cè)量時(shí)的基本計(jì)算、繪圖及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖的能力。

（4）新形勢(shì)下，對(duì)學(xué)生必然有新的要求，學(xué)生還應(yīng)具備外業(yè)測(cè)量完成后內(nèi)業(yè)使用成圖軟件進(jìn)行數(shù)字化成圖的能力。

（5）除了專業(yè)內(nèi)容方面的能力，通過(guò)測(cè)量實(shí)習(xí)學(xué)生還應(yīng)具備吃苦耐勞的精神、與同組同學(xué)進(jìn)行團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。

二、測(cè)量實(shí)習(xí)主要內(nèi)容

測(cè)量實(shí)習(xí)為期2周，共14天。針對(duì)新形勢(shì)下對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的要求，將測(cè)量實(shí)習(xí)設(shè)置為五個(gè)階段的內(nèi)容，見下表。

1.第一階段，水準(zhǔn)測(cè)量階段

水準(zhǔn)測(cè)量階段，主要是使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等、等外水準(zhǔn)測(cè)量及水準(zhǔn)路線測(cè)量工作，為期2天，設(shè)置3～4個(gè)測(cè)量項(xiàng)目，主要是通過(guò)本階段的實(shí)習(xí)考查學(xué)生對(duì)書本關(guān)于水準(zhǔn)測(cè)量這內(nèi)容的掌握情況以及相應(yīng)的實(shí)踐操作能力，水準(zhǔn)路線測(cè)量同時(shí)還要使用卷尺進(jìn)行距離測(cè)量，對(duì)于困難測(cè)距的地區(qū)，可使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行視距測(cè)量的工作，測(cè)量項(xiàng)目難度不大，主要考查學(xué)生遇到問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。

2.第二階段，經(jīng)緯儀測(cè)量階段

經(jīng)緯儀測(cè)量階段，主要是使用光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量、三角高程測(cè)量、視距測(cè)量工作，為期2天，設(shè)置2～3個(gè)測(cè)量項(xiàng)目，主要是通過(guò)實(shí)習(xí)考查學(xué)生對(duì)于書本這一章的掌握情況，用實(shí)踐檢驗(yàn)理論。

導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)測(cè)量有四個(gè)步驟：①踏勘選點(diǎn)，②測(cè)角度，③測(cè)邊長(zhǎng)，④測(cè)定起始邊坐標(biāo)方位角；內(nèi)業(yè)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理有五個(gè)步驟：①角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整；②坐標(biāo)方位角的推算；③坐標(biāo)增量計(jì)算；④坐標(biāo)增量閉合差計(jì)算和調(diào)整；⑤坐標(biāo)計(jì)算。這個(gè)測(cè)量項(xiàng)目包括了角度測(cè)量和距離測(cè)量，還有復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算。學(xué)生若熟練掌握了這個(gè)項(xiàng)目，計(jì)算能力也會(huì)得到提升。

三角高程測(cè)量，主要是使用經(jīng)緯儀測(cè)量未知點(diǎn)的高程，因此經(jīng)緯儀也是一個(gè)可以集測(cè)角度、測(cè)距離、測(cè)高程與一身的儀器，通過(guò)導(dǎo)線測(cè)量和三角高程測(cè)量這2個(gè)項(xiàng)目的實(shí)踐，學(xué)生的綜合解決問(wèn)題的能力會(huì)得到提升。

3.第三階段，全站儀大比例尺地形圖測(cè)繪階段

地形圖測(cè)繪是對(duì)地物、地貌的碎部點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪，是測(cè)定出各碎部點(diǎn)的平面位置和高程并按照比例尺縮小繪制與圖紙上的過(guò)程，包括測(cè)量和繪圖兩個(gè)步驟。

我們的實(shí)習(xí)應(yīng)與工程實(shí)際相結(jié)合，而全站儀作為一種現(xiàn)在工程建設(shè)中使用比較廣泛的發(fā)展迅速的新型儀器，使用全站儀進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪應(yīng)作為測(cè)量實(shí)習(xí)的重點(diǎn)。

全站儀是近代科技發(fā)展的產(chǎn)物，是一種將電子經(jīng)緯儀與電子測(cè)距技術(shù)、測(cè)距儀相結(jié)合產(chǎn)生的既能測(cè)量水平角、豎直角又能測(cè)量?jī)A斜距離、水平距離的新型測(cè)量?jī)x器。另外，全站儀內(nèi)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，可通過(guò)傳輸端口，將野外測(cè)量得到的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)出到電腦上，配以成圖軟件的使用，可進(jìn)行數(shù)字化成圖。

本階段的實(shí)習(xí)，包括外業(yè)大比例尺地形圖測(cè)繪和內(nèi)業(yè)數(shù)字化成圖兩方面的內(nèi)容。

使用全站儀進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪的步驟是：先進(jìn)行控制測(cè)量，2天；再進(jìn)行碎部測(cè)量，3天，邊測(cè)邊繪，完成地形圖。在這個(gè)階段，學(xué)生們?cè)谛@內(nèi)進(jìn)行分組測(cè)量，不同的小組測(cè)繪學(xué)校不同的區(qū)域，最后所有小組的地形圖拼接到一起，形成一幅完整的學(xué)校地形圖。

測(cè)量時(shí)，每個(gè)小組選定自己的測(cè)區(qū)，在測(cè)區(qū)內(nèi)選定控制點(diǎn)。先進(jìn)行控制測(cè)量，平面控制測(cè)量1天，高程控制測(cè)量1天，測(cè)量的同時(shí)，將控制點(diǎn)展繪在圖紙上。然后進(jìn)行碎部測(cè)量，共3天，以已經(jīng)測(cè)好的控制點(diǎn)為依據(jù)作為測(cè)站點(diǎn)，測(cè)量出測(cè)區(qū)內(nèi)所有地物、地貌的碎部點(diǎn)，邊測(cè)邊記錄數(shù)據(jù)邊繪制地形圖，最后完成地形圖的整飾與檢查工作。該階段實(shí)習(xí)時(shí)間為5天。

4. 第四階段，GPS測(cè)量階段

GPS（全球定位系統(tǒng)）是通過(guò)利用分布在太空中的GPS衛(wèi)星達(dá)到測(cè)量定位地面點(diǎn)位置的一種新型定位系統(tǒng)，具有高精度、高靈活度、高效率的特點(diǎn)。GPS作為一種新型儀器，在目前的工程實(shí)踐中應(yīng)用比較廣泛。

通過(guò)第四階段的實(shí)習(xí)，學(xué)生學(xué)會(huì)使用GPS測(cè)量系統(tǒng)，熟悉GPS系統(tǒng)組成，熟悉GPS實(shí)驗(yàn)物品及各部件作用，掌握各部件連接方法，理解GPS工作原理，握電子手簿無(wú)線藍(lán)牙連接方法。實(shí)驗(yàn)步驟為：①架設(shè)基站，打開基站GPS接收機(jī)和電臺(tái)。②配置手簿。③配置流動(dòng)站。④點(diǎn)校正。⑤進(jìn)行連續(xù)點(diǎn)測(cè)量。⑥面積測(cè)量。⑦數(shù)字化成圖。共3天。

5. 第五階段，內(nèi)業(yè)工作階段

實(shí)習(xí)的前四個(gè)階段為外業(yè)測(cè)量階段，每個(gè)階段都有相對(duì)應(yīng)的內(nèi)業(yè)工作。第一階段水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)工作主要是通過(guò)水準(zhǔn)路線閉合差的計(jì)算和分配，最終計(jì)算得到未知點(diǎn)的高程；第二階段經(jīng)緯儀測(cè)量階段，導(dǎo)線測(cè)量主要是計(jì)算導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)，三角高程測(cè)量主要是運(yùn)用高差公式、三角函數(shù)公式計(jì)算未知點(diǎn)的高程，視距測(cè)量是通過(guò)豎直角和上絲、下絲讀數(shù)計(jì)算兩點(diǎn)間的水平距離；第三階段，全站儀大比例尺地形圖測(cè)繪階段，第一部分的內(nèi)業(yè)工作與外業(yè)工作相結(jié)合，實(shí)行邊測(cè)邊繪，第二部分內(nèi)業(yè)工作是回到室內(nèi)的工作，就是使用成圖軟件進(jìn)行數(shù)字化成圖；第四階段，GPS測(cè)量階段內(nèi)業(yè)工作主要是將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，進(jìn)行數(shù)字化成圖。

三、結(jié)束語(yǔ)

新的就業(yè)形勢(shì)下、新的工程實(shí)踐中，對(duì)以高等教育為核心的人才培養(yǎng)提出了新的要求，要求學(xué)生具備綜合實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)，我們應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)量實(shí)習(xí)的實(shí)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行改變，加入新的內(nèi)容。將為期兩周的測(cè)量實(shí)習(xí)分為五個(gè)階段：第一階段，水準(zhǔn)測(cè)量階段，2天；第二階段，經(jīng)緯儀測(cè)量階段，2天；第三階段，全站儀大比例尺地形圖測(cè)繪階段，5天；第四階段，GPS測(cè)量階段，3天；第五階段，內(nèi)業(yè)工作階段，2天。

新設(shè)計(jì)的這五個(gè)階段中，傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)習(xí)壓縮到4天（前兩個(gè)階段），著重訓(xùn)練學(xué)生使用新型測(cè)量?jī)x器進(jìn)行實(shí)用性強(qiáng)的測(cè)量項(xiàng)目，加重全站儀和GPS這些新型測(cè)量?jī)x器的使用，運(yùn)用成圖軟件進(jìn)行數(shù)字化成圖，達(dá)到提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，達(dá)到與時(shí)俱進(jìn)、與生產(chǎn)實(shí)踐接軌的目的。

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作者簡(jiǎn)介：

余芳芳（1987—），女，碩士，講師，六盤水師范學(xué)院礦業(yè)工程系從事工程測(cè)量學(xué)、礦山測(cè)量學(xué)的教學(xué)與研究工作。

魏中舉（1985-），男，山東菏澤人，碩士，講師，礦業(yè)工程系實(shí)驗(yàn)中心主任，主要研究方向是開采損害與環(huán)境保護(hù)、礦山壓力與巖層控制。