非測(cè)繪專業(yè)數(shù)字化測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)研究

楊曉云+梁鑫+吳輝琴+馬正才+白軍委

摘要：大比例尺地形圖測(cè)繪是“工程測(cè)量”教學(xué)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，隨著計(jì)算機(jī)和測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，測(cè)圖所采用的儀器設(shè)備和成圖方式均發(fā)生了巨大變化。本文在闡述傳統(tǒng)大比例尺地形圖測(cè)繪的基礎(chǔ)上，論述了非測(cè)繪專業(yè)數(shù)字化測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的必要性和可行性。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；數(shù)字化測(cè)圖；實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）19-0111-02

一、引言

實(shí)踐教學(xué)是“工程測(cè)量”教學(xué)體系中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，又分為測(cè)量實(shí)驗(yàn)和測(cè)量實(shí)習(xí)兩部分內(nèi)容，前者主要是為理論教學(xué)服務(wù)，側(cè)重于測(cè)繪儀器的操作和使用；后者則以大比例尺的地形圖測(cè)繪為主，旨在提高學(xué)生解決實(shí)際測(cè)繪問題的能力。實(shí)踐教學(xué)的有效開展不僅有利于學(xué)生掌握測(cè)繪基本技能，還可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展，對(duì)于創(chuàng)新人才培養(yǎng)起到重要的作用。

目前，我校涉及“工程測(cè)量”實(shí)踐教學(xué)的專業(yè)均為非測(cè)繪專業(yè)，不同專業(yè)分別設(shè)有1—2周的測(cè)繪實(shí)習(xí)，內(nèi)容仍以傳統(tǒng)的大比例尺地形圖測(cè)繪為主。隨著科技的發(fā)展和大型工程項(xiàng)目的需要，快速高效的作業(yè)方式成為一種需要和趨勢(shì)，以全站儀和GPS-RTK為主導(dǎo)的數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)已在實(shí)際的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。因此，“工程測(cè)量”實(shí)踐教學(xué)亟待進(jìn)行深層次的改革，在滿足教學(xué)需求的同時(shí)，還應(yīng)使學(xué)生與社會(huì)接軌，達(dá)到知識(shí)與技能的共同發(fā)展。

二、非測(cè)繪專業(yè)數(shù)字化測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

（一）數(shù)字化測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

傳統(tǒng)的大比例尺地形圖測(cè)繪多采用圖解法，即利用光學(xué)測(cè)量?jī)x器對(duì)各種地物、地貌進(jìn)行野外測(cè)量，并通過刺點(diǎn)方式在白紙或聚酯薄膜上繪制地形圖。這種測(cè)圖方式精度低、工序多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量管理難，承載地形信息少，更新極為不便。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)繪儀器的發(fā)展，以全站儀和GPS-RTK為主導(dǎo)的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，與內(nèi)業(yè)計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)結(jié)合，形成了一套從野外數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)制圖、全過程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和自動(dòng)化的測(cè)量制圖系統(tǒng)，通常稱為數(shù)字化測(cè)圖，簡(jiǎn)稱數(shù)字測(cè)圖。與傳統(tǒng)測(cè)圖相比較，數(shù)字測(cè)圖自動(dòng)化程度高，成果全數(shù)字化，便于更新且具有較高精度。

數(shù)字化測(cè)圖實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái)對(duì)硬件及軟件的要求均較高，一方面需要配置以全站儀和GPS-RTK為主導(dǎo)的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一方面還需要提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸設(shè)備，將外業(yè)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，并利用專業(yè)的繪圖軟件完成內(nèi)業(yè)的制圖。近兩年，我校土木建筑工程學(xué)院工程測(cè)量實(shí)驗(yàn)室投入了大量的資金，購(gòu)置了數(shù)十臺(tái)全站儀、電子水準(zhǔn)儀、RTK等先進(jìn)儀器，并計(jì)劃引進(jìn)三維激光掃描儀和測(cè)繪無人機(jī)等最新儀器，同時(shí)建立了完善的實(shí)習(xí)（實(shí)踐）基地，計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)室等，這些基礎(chǔ)建設(shè)工作都為數(shù)字化測(cè)圖實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái)的建立提供了必要的基礎(chǔ)。

（二）數(shù)字化測(cè)圖實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái)對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)

在數(shù)字化測(cè)圖教學(xué)環(huán)節(jié)中，通常以班級(jí)為單位分若干小組，每組3—5人，設(shè)小組長(zhǎng)1人，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)全組的實(shí)習(xí)安排及儀器管理工作。數(shù)字化測(cè)圖實(shí)習(xí)的組織及實(shí)施過程如下：（1）實(shí)習(xí)動(dòng)員，由有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或指導(dǎo)教師講明實(shí)習(xí)的重要性，介紹實(shí)習(xí)場(chǎng)地情況，提出實(shí)習(xí)任務(wù)和計(jì)劃，宣布實(shí)習(xí)組織機(jī)構(gòu)、分組名單、實(shí)習(xí)紀(jì)律，提出實(shí)習(xí)注意事項(xiàng)等；（2）學(xué)習(xí)相關(guān)《測(cè)量規(guī)范》，分發(fā)儀器設(shè)備，說明儀器工具借領(lǐng)辦法和損耗賠償規(guī)定；（3）圖根控制測(cè)量，包括圖根導(dǎo)線測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量，并完成控制數(shù)據(jù)的平差處理，保證圖根數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)范要求的精度；（4）全站儀和GPS-RTK為主導(dǎo)野外數(shù)據(jù)采集；（5）傳輸碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，并利用專業(yè)的地形地籍成圖軟件——南方CASS進(jìn)行數(shù)字成圖；（6）實(shí)習(xí)報(bào)告及工作總結(jié)，儀器的考查。

從數(shù)字化測(cè)圖實(shí)習(xí)的整個(gè)流程可以看出，這是一項(xiàng)內(nèi)容綜合性強(qiáng)、專業(yè)素養(yǎng)要求高，并要求團(tuán)隊(duì)配合協(xié)作的作業(yè)項(xiàng)目。在數(shù)字測(cè)繪作業(yè)項(xiàng)目實(shí)施中，以小組為單位的團(tuán)隊(duì)中每位同學(xué)都具有相互牽制、相互影響及相互制約的特點(diǎn)。協(xié)作良好、專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備較高的團(tuán)隊(duì)往往能夠較好、較早地完成數(shù)字化測(cè)繪的任務(wù)，并提交出精度較好的測(cè)繪數(shù)據(jù)及圖紙。因此，利用“數(shù)字測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”，不僅可以強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，還對(duì)深化課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)高素質(zhì)人才具有重要意義。

（三）數(shù)字化測(cè)圖實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升

一個(gè)完整的數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)是由野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及傳輸設(shè)備、內(nèi)業(yè)成圖系統(tǒng)共同構(gòu)成。為了完成整個(gè)數(shù)字化測(cè)圖的流程，需要學(xué)生具備全面的知識(shí)體系和多方面的技能。

首先，學(xué)生必須掌握野外數(shù)據(jù)設(shè)備全站儀或RTK的基本操作和內(nèi)置功能菜單的使用。在日常的教學(xué)中，由于受課時(shí)數(shù)較少的限制，僅側(cè)重于儀器的基本操作，許多實(shí)用的功能菜單無法詳細(xì)介紹，學(xué)生需要根據(jù)說明書不斷摸索和熟悉儀器的各項(xiàng)功能，這對(duì)提升他們自主學(xué)習(xí)的能力無疑是大有裨益的。

其次，內(nèi)業(yè)計(jì)算機(jī)成圖需要使用專業(yè)的地形地籍成圖軟件——南方CASS，它是南方公司基于繪圖軟件AUTOCAD平臺(tái)技術(shù)的GIS前端開發(fā)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于地形及地籍成圖、空間數(shù)據(jù)建庫、市政監(jiān)管等領(lǐng)域。目前，數(shù)字化測(cè)圖主要采用數(shù)據(jù)編碼模式，這種方式數(shù)字制圖的效率較高，但需要學(xué)生非常熟悉南方CASS提供的數(shù)據(jù)編碼格式和使用方法，并對(duì)數(shù)據(jù)的歸檔整理、傳輸、查錯(cuò)提出了更高的要求。通過對(duì)專業(yè)成圖軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，不僅大大提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)信息處理能力，還可以不斷鞭策他們探索新的更為便捷的測(cè)圖方法，激發(fā)他們創(chuàng)新活動(dòng)的源動(dòng)力。

（四）建設(shè)效果

“數(shù)字化測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”已在我校工程測(cè)量實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行推廣和使用，對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升成果顯著。通過對(duì)近兩年學(xué)生數(shù)字化測(cè)圖的實(shí)習(xí)成果和總結(jié)進(jìn)行跟蹤歸納，教學(xué)組對(duì)“數(shù)字化測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”的建設(shè)效果得到以下結(jié)論：（1）進(jìn)一步加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)，使同學(xué)們意識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性；（2）在鞏固課程專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐生產(chǎn)相結(jié)合，真正做到學(xué)以致用；（3）新技術(shù)和新方法的應(yīng)用，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣增強(qiáng)，為了解決實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，促使他們不斷探索新的知識(shí)和理論，同時(shí)也使其自信心得到大大的提升；（4）增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，使學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)與生產(chǎn)單位的實(shí)際需求更加緊密結(jié)合。

三、結(jié)束語

隨著地球科學(xué)和空間信息技術(shù)的發(fā)展，地形圖測(cè)繪從野外的數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)處理和傳輸，以及成圖均發(fā)生了翻天覆地的變化，傳統(tǒng)的測(cè)圖技術(shù)已不能滿足現(xiàn)有大型工程的需要?！皵?shù)字化測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”的建設(shè)不但滿足了社會(huì)對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪人才的培養(yǎng)需求，使學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容與工程實(shí)踐接軌，達(dá)到知識(shí)與技能的共同發(fā)展，另一方面，還可以有效提高“工程測(cè)量”的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

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Study of Digital Mapping Practical Teaching Platform Construction for Non-Surveying Major

YANG Xiao-yun，LIANG Xin，WU Hui-qin，MA Zheng-cai，BAI Jun-wei

（Faculty of Civil Engineering，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou，Guangxi 545006，China）

Abstract：Large scale topographic mapping is an important part of engineering survey measurement. With the development of computation and survey technology，the equipment and methods of mapping have changed a lot. Based on the theory of traditional mapping，this article proposed the necessity and feasibility of digital mapping practical teaching platform construction for non-surveying major.

Key words：engineering survey；digital mapping；practical teaching platform