《測量學》與《道路勘測設計》課程實習一體化

孔艷冬，謝曉莉，沈照慶

（1.長安大學 公路學院，陜西 西安 710064）

對于道路橋梁與渡河工程專業、交通工程專業以及土木工程專業（公路與城市道路方向）的學生來說，一般分別在第五和第六兩個連續的學期內先后學習《測量學》（下文簡稱《測量》）和《道路勘測設計》（下文簡稱《道勘》）這兩門課程，并分別在第五學期和第七學期進行相應的課程實習?！稖y量》這門課程是《道勘》課程學習的前期基礎，《道勘》實習環節是《測量》課程學習內容的后期運用。目前《測量》與《道勘》這兩門課程的實踐教學環節是完全獨立開的，即在安排實習教學內容時并不對兩門課進行統籌考慮。對于仍采用傳統手工方法測圖的多數高校，這兩門課程實踐教學的孤立造成實習內容在很大程度上相互重復，主要體現在地形圖繪制的有關部分。內容上的重復固然有利于鞏固學生的基礎知識和技能，但是卻容易造成教學內容重點不突出、教學資源浪費的問題。這是因為采用傳統手工測圖方法繪制地形圖工作量大、需要花費大量的時間[1]，讓學生誤以為學會測圖是《道勘》實習的主要目的，不但導致教學資源的浪費，更不利于學生對主要知識的總體把握。這一問題對于《測量》和《道勘》實習采用同一地形圖的高校來說更加突出。

為了解決由于實踐環節孤立引起的教學內容重復的問題，本文提出一體化《測量》和《道勘》這兩門課程實踐教學的思路，通過調整和更新兩門課程的部分實習內容，加強兩門課程之間的教學聯系，達到強調核心教學內容、提高教學質量的目的。

1 一體化的必要性

1.1 實踐教學內容的重復

《測量》和《道勘》這兩門課程都是實踐性很強的課程，需要通過野外實習的教學環節培養學生對基本理論和方法的掌握以及動手操作相關儀器的技能。“勘測”在《道勘》這門課程中占有重要地位，是進行后續道路設計的基礎?？睖y的任務就是快速、準確、有效地獲取道路設計所需的各種地形原始數據[2]。而《測量》就是系統介紹測量基本概念和理論、測量儀器的操作技能，以及工程應用的一門課程[3]。兩門課程實踐教學的主要內容如下：

1）《道勘》實踐教學內容。野外道路勘測設計實習這一教學環節對學生綜合掌握設計和勘測的方法、加深對理論的理解有著非常重要的作用[4]。實習外業的主要內容是：學習現場選線和定線方法、中線測量、橫斷面測量并繪制路線地形圖。在室內進行的實習內業是外業工作的繼續與深化，是《道勘》實習的另一個重要組成部分，不在本文的討論范圍。

2）《測量》實踐教學內容。對于非測繪專業，由于受到教育教學條件的限制，不少高校的測量學綜合實習仍一直圍繞著大比例尺白紙測圖這個總中心來組織展開[5]，主要培養學生建立控制測量和地形圖測繪的完整概念，綜合訓練學生的測量基本功，對其全面了解測圖過程、掌握工程測量基本理論知識和方法起著重要的作用[6,7]。野外測量學綜合實習的主要內容是：控制網布設、量距、測角、水準測量、內業計算、展點和繪圖。

可以看出，兩門課程的實踐教學中都存在繪圖的部分。在采用傳統手工方法測圖時，這一教學內容的重復會耗費教師和學生大量的時間和精力。

1.2 學生未來的工作需求

隨著現代工程建設和測繪技術的發展，目前我國道路設計、施工單位基本均引進了國內外先進的測設儀器設備和軟件等，并已投入使用。利用全站儀或GPS采集地形原始數據，再利用計算機繪制大比例尺電子地形圖，建立數字地面模型（DTM），然后采用路線CAD集成系統完成路線設計的方法，已經在全國范圍內全面應用[2,8]。

這一現狀意味著當學生畢業后從事道路工程設計和施工的相關工作時，大多是從當地測繪部門直接取得所需測繪資料及地形圖的電子文件，基本不會采用傳統手工方法測繪地形圖。未來工作的需求從工程應用上對學生的能力提出了新的培養要求，因此有必要將兩門課程實踐教學中大量重復的手工繪圖環節弱化，將節省的時間和精力用于加強學生對計算機輔助制圖軟件的使用、新型測量儀器的使用等實踐能力方面的培養。

2 一體化的實施

基于前文的分析，本文以地形數據的采集與處理為核心，以增加課程實用性、先進性和連續性為目標，統一設計《測量》和《道勘》這兩門課程的實踐教學內容。

2.1 《測量》實踐教學的改革內容

測量學綜合實習前半部分的控制測量實習內容保持不變，將后半部分的經緯儀白紙測圖改為全站儀電子數字測圖。采用全站儀或GPS進行電子數字測圖是目前普遍采用的方法[1]。通過電子數字測圖將野外實習場地數字化，為后續采用CAD集成軟件系統進行道路設計打下基礎。全站儀電子數字測圖的具體內容如下：

1）外業數據采集。這一部分與道路勘測設計實習中白紙測圖的數據采集方法一樣，采用全站儀或GPS進行外業數據采集[9]。測量時，要求用全站儀或GPS（包括存儲器）直接記錄所有碎部點的點號和三維坐標。同時，人工繪制草圖記錄碎部點的連接關系和實體的地理屬性等繪圖信息。這樣改革既更新了測圖時的數據采集方法，也將道路勘測設計實習的測圖內容提前學習，在保證教學內容的前提下為后續道路勘測設計實習改革提供了空間。

2）內業地圖繪制。這一部分與傳統的白紙測圖不同，不是直接在現場手工繪制地圖，而是在室內根據外業采集的數據和繪制的草圖用電子數字制圖軟件利用計算機成圖。繪圖時，將碎部點坐標直接從全站儀或GPS傳入計算機，然后根據草圖按照測圖要求采用人機交互編輯成圖。這樣既節省了手工繪制地圖的時間和精力，又能保證學生對繪圖步驟和方法的理解。另外，數字化測圖的成果可以分層存放，從而有利于道路勘測設計實習對成果的深加工利用。

2.2 《道勘》實踐教學的改革內容

道路勘測設計實習的內容將進行比較大的變動，核心是將傳統的現場定線改為在室內進行紙上定線。傳統的現場定線是設計人員在實地現場確定道路中線位置的方法，這種定線方法在設計單位目前已經基本不用，現在普遍采用的定線方法是紙上定線。紙上定線之后進行實地放線，然后現場核對并測量中樁地面高程和橫斷面地面線，再重新設計縱斷面和橫斷面。這樣，整個實習流程符合目前道路勘察設計單位普遍采用的勘測設計流程。因此，對道路勘測設計實習的內容進行改革是非常必要的，滿足學生未來的工作需求。改革后的實習內容如下：

1）內業紙上定線。將電子地圖導入路線CAD集成系統中，建立數字地面模型。運用路線CAD集成設計軟件進行路線平面、縱斷面和橫斷面的設計。由于學生在測量學綜合實習時通過繪制電子地圖已經充分了解實習場地的情況，有利于紙上定線的順利完成。而利用電子地圖建立的數字地面模型更為直觀，可以三維展示所設計的路線，使復雜條件下的多方案比選輕而易舉，使路線設計的合理性和效率顯著提高[8]。

2）外業實地放線。紙上定線后需將道路中線在地面上標定，供落實核對以及詳細測量和施工之用。實地放線就是將紙上定線定好的路線敷設到地面上。具體做法是以設計路線的中樁為待放樣點，采用全站儀或GPS根據放樣點坐標在實地標出放樣點的平面位置。這一部分內容基本與傳統的實習內容一致。

3）外業數據測量。實地放線之后，采用水準儀或GPS測量中樁地面高程，采用花桿皮尺法測量中樁處橫斷面地面線數據。這一部分內容與傳統的道路勘測設計實習內容基本一致，但改革后的重點在于現場落實核對紙上定線階段所設計的路線。

4）內業路線調整。由于紙上定線時所用的中樁地面高程和橫斷面地面線數據是直接由數字地面模型獲得的，受電子地圖精度的影響，需要根據實地測量的數據重新設計路線的縱斷面和橫斷面。對于路線線位設計不當的情況，還需根據現場實際情況對路線進行局部修改。

3 一體化后的實踐教學流程

一體化后的實踐教學流程如圖1所示。

圖1 《測量》和《道勘》課程實習一體化流程圖（深色底紋圖框為改革的內容）

4 結 語

通過對《測量》和《道勘》兩門課程實踐教學內容的合理選擇和優化，將兩門課程的實習內容一體化，以期實現教學內容的先進性、實用性和連續性。

1）將測量學綜合實習以采用的白紙測圖為中心改革為數字測圖以用圖和測設為中心；將道路勘測設計實習的焦點從勘測儀器的使用轉移到設計技術的學習上。這種以學生未來工作需求為導向的改革有助于提高學生的就業競爭力。

2）通過測繪電子地圖將兩門課程的實踐教學內容聯系起來，增加了學生對實習場地的熟悉程度，有利于教師在《道勘》實習中依托場地的情況開展選線部分的深入教學。

3）本文所提出的一體化改革思路適用于測量學綜合實習和道路勘測設計實習場地一致的情況，符合未來高校的建設趨勢。