虛擬仿真技術與在獨立學院工程測量實習中的應用

王小平 吳炎 韓麗蓉

基金項目：教育部產學合作協同育人項目（202101116014）、教育部產學合作協同育人項目（202102175027）

摘要：工程測量實習是土木工程實踐環境的重要組成部分，虛擬仿真技術則為工程測量實習打開了新的大門。本文通過對虛擬仿真技術在工程測量實習中的優勢進行介紹，從多個方面突出新的發展形勢下工程測量實習中采用虛擬仿真技術的必要性，結合虛擬仿真技術在常州大學懷德學院工程測量實習中應用，為工程測量實習課程的改革提出參考。

關鍵字：獨立學院;虛擬仿真技術;工程測量實習

引言

隨著城市的快速發展，施工場地周邊環境的復雜度不斷增加，施工環境惡劣，這就對工程施工人員的水平有了更高的要求。測量是施工的前驅工作，是保證工程質量的重中之重，因此，施工人員工程測量水平的高低直接影響到整個項目的成敗。

工程測量課程是土木工程專業的主干課程之一，測量實習也在實踐課程中具有舉足輕重的地位。獨立學院位于職業技術學院與公辦本科之間，其最主要的職能是培養具有創新能力的實踐性人才，測量實習對于獨立學院的學生們是必備技能。但是由于獨立學院場地和經費的限制，學生們正常的測量實習只能進行普通的水準測量。從2020年年初至今，很多課程都實行了線上教授，工程測量也不例外，很多實習項目都已經取消。尋找一種更為契合現階段獨立學院工程測量實習的模式成為課程改革的重點。

常州大學懷德學院土木工程與工程管理專業共有5個班的學生，一起進行實習的時儀器捉襟見肘，同時實習項目也局限于普通的水準測量，較為單一。每位學生的實習效率較低。以教育部的協同育人項目為契機，結合虛擬仿真技術，對其在工程測量實習的應用進行探討

1虛擬仿真技術簡介

虛擬仿真又稱模擬技術或虛擬現實技術，其本質就是用一個虛擬的系統來模擬另一個真實系統的技術[1]。虛擬仿真技術是由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的高度仿真三維信息人工虛擬環境，可以逼真地模擬現實世界存在的事物，或創造不存在的事物和環境[2]。土木工程已經有很多專業在教學中引入了虛擬仿真技術，如土木工程施工、施工組織設計、BIM技術等，但是在測量實習中引入虛擬仿真技術還較少。

2工程測量實習虛擬仿真的優勢[3，4]

（1）擺脫自然條件的影響

普通的測量實習往往在工程測量課程上完之后，無論是上半年還是下半年，溫度或很高或很低，極大降低了學生的實習積極性。天氣因素對測量實習有較大影響，往往使測量實習不能按時完成。而虛擬仿真技術在網絡上實現，只需要一臺電腦，在教室內即可進行實習，無需考慮天氣因素。

（2）不受時間和空間的限制

測量實習的時間都很固定，如果有小組測量的結果出現較大誤差，就需要重新測量，這就導致學生不能按時歸還儀器，影響下一組的使用。同時，小組重新測量時會占據測量的點位，也會打亂下一組的測量次序。很多學校的測量實習都是選擇校內進行道路的閉合水準測量，但是實際工程中還需要對建筑物進行放樣。然而建筑物的點位由于高度的關系，進行更高精度的測量會威脅學生的安全，所以測量實習中也缺少了對建筑物的三維測量。虛擬仿真技術在電腦上使用時可以進行無數次重復測量，無需為時間不夠而擔心。

（3）與時俱進，提升測量技術

社會的發展也會帶來測量技術的進度，測量的范圍越來越廣，涉及的專業越來越多，不僅僅是從事土木工程的施工技術，還有3D建模、污水管道排查等。測量的精度越來越高，從原來的厘米級到現在的毫米級。測量的電子化、自動化越來越普及，云端技術不斷增強，測量的儀器之間的協作以及信息化道路越來越寬。然而儀器的更新、知會測量課程的建設都需要大量的經費，在原有儀器的基礎上再次購買新版儀器一方面會造成資源的浪費，另一方面也有較大的資金壓力。因此，通過虛擬仿真實驗室的建設，可以幫助同學們認識新的測量儀器，接觸全新的測量技術。

3懷德學院虛擬仿真技術在工程測量實習的應用

懷德學院有四個專業進行工程測量實習，土木工程與工程管理的測量實習相比于環境工程與給排水工程要求較高，同時不同專業的測量實習特點有較大區別。土木工程要求較高，要達到二等水準測量要求，其他三個專業只需要三等水準測量要求。同時土木工程專業需要應對復雜的野外環境，因此虛擬仿真實驗室的建設后，在進行常規校園實地水準測量后花費8個學時開始RTK的測量，保證學生常規測量工具的全面掌握。

4結論

虛擬仿真技術在工程測量實習中的應用越來越廣泛，取得的效果也越來越顯著。在國家大力發展數字化、信息化教學今天，虛擬仿真技術對工程測量實習的推動作用將更為強勁，其發展前景也將更為明朗。獨立學院作為實踐與創新融合培養目標的排頭兵，將虛擬仿真技術在實踐課程中的應用探索將具有示范作用。

參考文獻

[1] 劉倩宏. 虛擬仿真技術的應用[J]. 黑龍江科學，2017，8（21）：124-125

[2] 王衛國. 虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J]. 實驗室研究與探索，2013，32（12）：5-8.

[3] 張和鵬. 虛擬仿真技術在建筑工程測量中的應用研究[J].中國建筑金屬結構，2021（5）：104-105.

[4] 鄧建俊. 基于虛擬仿真技術的土木工程測量實踐教學改革[J].磚瓦，2021（5）：192+194.D50C5FCD-961F-4E80-A689-35F2419DADFD