新工科背景下虛擬仿真技術在測繪工程實踐教學中的應用

馬洋洋　韓月嬌　王亞軍

摘 要：新工科背景下對工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求在不斷更新，培養(yǎng)標準在不斷提升，注重人才培養(yǎng)與時代和社會發(fā)展的結合，與信息化技術和高新技術背景下的人才培養(yǎng)理念相協(xié)調(diào)。測繪工程專業(yè)人才作為重要的應用型人才之一，在實際對人才進行專業(yè)培養(yǎng)過程中，對新工科背景下虛擬仿真技術如何應用于測繪工程實踐教學中探究分析，對于實際測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)有著非常重要的意義。

關鍵詞：新工科;虛擬仿真技術;測繪工程;實踐教學

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.180

在新工科背景下，高新技術和各種信息化技術在測繪工程中的應用成為必然，對測繪人才的培養(yǎng)注重高新技術和信息化技術基礎上各種測繪儀器設備使用無疑也是必然的。虛擬仿真技術在測繪工程中的應用是信息化技術創(chuàng)新應用的結果，測繪人員掌握虛擬仿真技術應用的方法和技巧，是培養(yǎng)現(xiàn)代化測繪人員的重要目標，為我國實際測繪工程工作水平提升奠定基礎。

1 新工科背景下測繪工程虛擬仿真技術應用類型分析

新工科背景下測繪工程對于虛擬仿真技術的應用重點體現(xiàn)在各種高新技術、信息化技術的結合使用，創(chuàng)新改進測繪儀器設備，對測繪環(huán)境實現(xiàn)虛擬仿真，便于測繪工作有效進行，提升測繪效率。當前測繪工程中具體的虛擬仿真技術如下：

（1）虛擬儀器技術。虛擬仿真技術在當前測繪工程中的應用首先為虛擬儀器技術的使用。虛擬儀器技術是通過軟件編程方法，對測繪儀器的功能進行模擬，在圖像界面操作互動基礎上，測繪人員便可以字計算機上操作。當前，虛擬儀器平臺有LabWindows/CVI，Labview和HP VEE。

（2）虛擬現(xiàn)實技術。虛擬現(xiàn)實技術在當前測繪工程中的應用作為一種關鍵的技術，其能夠在虛擬世界構建和創(chuàng)建基礎上，通過計算機實現(xiàn)仿真模擬。測繪人員通過計算機形成的三維立體虛擬環(huán)境，借助交互設備與計算機實現(xiàn)互動，讓測繪人員有一種身臨其境的狀態(tài)，進行測繪。虛擬現(xiàn)實技術能夠?qū)y繪地理環(huán)境進行三維模擬，這樣測繪人員便可以在計算機界面上相應的測繪操作，是與傳統(tǒng)測繪極不相同的一種測繪技術。

2 新工科背景下虛擬仿真技術在測繪工程實踐教學中的應用

（1）掌握虛擬仿真測繪設備儀器操作方法。新工科背景下，各種虛擬仿真技術在測繪工程實踐教學中的應用需要學生對虛擬仿真測繪儀器設備掌握，基礎了解基礎上，為后期虛擬仿真技術應用和操作奠定基礎。在使用虛擬仿真技術中，能夠使用技術對各種儀器設備進行模擬仿真，學生通過計算機實現(xiàn)操作。學生借助虛擬技術在對各種仿真儀器設備前期操作應用基礎上，降低了實際使用出現(xiàn)的失誤，避免對儀器設備產(chǎn)生損害。教師在對學生進行虛擬儀器設備制作中，可以通過Unity3D三維建模軟件對實體測繪儀器進行模型構建，并且模擬儀器的語音播報等功能;通過使用Labview虛擬儀器開發(fā)平臺對測繪儀器進行虛擬仿真;在虛擬設備使用基礎上，對整個測繪儀器操作過程實現(xiàn)全過程模擬，將測繪儀器功能全部呈現(xiàn)出來，能夠帶給學生最為真實的測繪應用體驗。

（2）深入虛擬實習環(huán)境中，真知感受。新工科背景下，工程類人員培養(yǎng)格外注重應用型人才的培養(yǎng)。在應用型人才培養(yǎng)中，實踐教學要求學生能夠切實參與到不同實踐情景中將理論與技術實現(xiàn)結合，提升實踐操作技能。基于以上分析，虛擬仿真技術在測繪工程實踐教學中的應用，能夠為學生虛擬各種不同的實習環(huán)境。教師等相關人員通過虛擬仿真技術構建三維工作場所和三維工作環(huán)境，迎合測繪工程不同類型的自然地理環(huán)境，將測繪工程的復雜性和困難性體現(xiàn)出來，讓學生能夠在畢業(yè)之前領會到不同測繪類環(huán)境的難易性，對各種測繪工程有一個基礎了解。

（3）虛擬仿真實驗室建立。在測繪工程實踐教學中，在條件充足的情境下，可以通過虛擬仿真實驗室的建設從根本上改變測繪工程實踐教學模式。虛擬仿真技術在測繪工程實驗室中的應用是借助虛擬技術開發(fā)專門的測繪工程項目實踐模擬系統(tǒng)，且該系統(tǒng)應包含應用開發(fā)平臺、圖像生成和處理系統(tǒng)、三維虛擬系統(tǒng)、虛擬和現(xiàn)實交互系統(tǒng)、集成應用控制系統(tǒng)等。以上系統(tǒng)中對現(xiàn)實各種儀器設備操作也應實現(xiàn)模擬呈現(xiàn)，學生參與到虛擬仿真實驗室中，對不同的工程項目使用不同的測繪儀器設備實現(xiàn)模擬操作。

3 虛擬仿真技術在測繪工程專業(yè)教學模式創(chuàng)新構建中的應用

虛擬仿真技術在策劃工程專業(yè)教學模式中的創(chuàng)新應用能夠切實圍繞“實踐”展開一系列的教學工作，有效符合了當前新工科背景下對測繪應用型人才培養(yǎng)需求。測繪工程實踐教學，要基于理論圍繞實踐教學而展開，積極構建虛擬教學+實踐教學的創(chuàng)新模式，課堂教學上，教師能夠積極借助虛擬仿真技術向?qū)W生講授測繪的工作步驟、儀器設備操作方法，在教學中便實現(xiàn)理論與實踐的結合，且學生在課堂上可以借助虛擬仿真技術實現(xiàn)模擬操作，提升了實際技能和專業(yè)方法獲得效率。

虛擬仿真技術在測繪工程專業(yè)實踐教學中改變了傳統(tǒng)測繪實踐教學存在的弊端，在各種虛擬仿真技術應用基礎上，沖破了實踐教學時間和空間的阻礙，學生能夠接觸到不同的測繪情景，在情景深入中領會到不同虛擬測繪技術應用的關鍵，在不同情景中提升實現(xiàn)測繪技術的高效實用。實踐證明，虛擬仿真技術在測繪工程專業(yè)教學中的應用提升了學生學習積極性，激發(fā)了而學生的學習熱情，極大提升了測繪教學效率，人才真正掌握了測繪實踐技能，對于培養(yǎng)“應用型”測繪專業(yè)人才發(fā)揮了重要的促進作用。

4 小結

綜上所述，新工科背景下虛擬仿真技術在測繪工程專業(yè)教學中的應用主要通過虛擬儀器設備、虛擬現(xiàn)實環(huán)境以及虛擬實驗室等方面展開，在真實模擬操作基礎上，學生能夠深入到不同的測繪情景中，領會和掌握測繪儀器設備和測繪技術應用的真諦，促使測繪專業(yè)人員理論與實踐相結合，提升了測繪工程專業(yè)教學效率。

參考文獻：

[1]周靜，劉全菊，張青.新工科背景下實踐教學模式的改革與構建[J].實驗技術與管理，2018.

[2]梁月吉.基于虛擬仿真技術的工程測量實驗教學初探[J].中國教育技術裝備，2017.

項目來源：黑龍江省教育科學規(guī)劃，省青年專項課題

課題編號：GBD1317093