如何對現代工程測量學課程進行改革

摘要：測繪類高職高專現代工程測量課程改革，既要體現測繪類高職高專教學特點、滿足社會對工程測量學的要求，又要緊跟測繪市場發展的需要，以培養既有測繪專業知識又能熟練運用專業技能的測繪人才為目標，提高學生的整體素質和綜合能力。

關鍵詞：現代工程測量學；發展趨勢；課程內容改革

20世紀末，人類科學技術不斷向著宏觀宇宙和微觀粒子世界延伸，測量對象不僅限于地面而且深入地下、水域、空間和宇宙，包括核電站、海底隧道、跨海大橋、電子對撞機工程等?，F代工程測量已經遠遠突破了為工程建設服務的狹窄概念，而向“廣義工程測量學”發展，這使得工程測量學發展成了一門研究地球空間（包括地面、地下、水下、空中）具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現的理論、方法和技術的應用性學科。一方面，隨著人類文明程度的提高，社會對工程測量學的要求越來越高，工程測量學的服務范圍不斷擴大；另一方面，現代科技新成就為工程測量學提供了新的工具和手段，推動了工程測量學的不斷發展，而工程測量學的發展又將對改善人們的生活環境、提高人們的生活質量起到重要作用。因此，必須對測繪類高職高專工程測量學課程進行改革。

一、工程測量學的發展趨勢

現代工程測量學的發展趨勢和特點可以概括為“六化”和“十六字”?！傲卑ㄒ韵铝鶎雍x：一是測量內、外業的一體化，是指測量內業和外業已無明確的界線，如測圖時可在野外編輯修改圖形，控制測量時可在測站上平差和得到坐標，施工放樣數據可在放樣過程中隨時計算等；二是數據獲取及處理的自動化，主要指數據的自動化流程；三是測量過程控制和系統行為的智能化，主要指通過程序實現對自動化觀測儀器的智能化控制、管理，能模擬人腦的思維方式判斷和處理測量過程中遇到的各種問題；四是測量成果和產品的數字化，是指成果的形式和提交方式，只有數字化才能實現計算機處理、管理以及與后續系統、用戶之間的數據無縫銜接；五是測量信息管理的可視化，包含圖形可視化、三維可視化和虛擬現實等；六是信息共享和傳播的網絡化，是指在數字化基礎上進一步錦上添花，包括在局域網和國際互聯網上實現?！笆帧本褪蔷_、可靠、快速、簡便、實時、持續、動態、遙測。

二、現代工程測量學發展的特點

現代工程測量學一個顯著的特點就是朝快速、動態方向發展，精密工程測量的理論技術與方法、工程的形變監測分析與災害預報、工程信息系統的建立與應用將是今后一段時間內工程測量學研究的主要方向。

測量機器人將作為多傳感器集成系統在人工智能方面得到進一步發展，其應用范圍將進一步擴大，影像、圖形和數據處理方面的能力將進一步增強。

在變形觀測數據處理和大型工程建設中，基于知識的信息系統將得到充分發展，并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質、土木建筑等學科相結合，解決工程建設中以及運行期間諸如安全監測、災害防治和環境保護之類的問題。

工程測量將從土木工程測量、三維工業測量擴展到人體科學測量，如人體各器官或各部位的顯微測量和顯微圖像處理。

多傳感器的混合測量系統將得到迅速發展和廣泛應用，如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成可在大區域乃至國家范圍內進行無控制網的各種測量和定位工作，經緯儀、激光跟蹤測量儀和攝影測量系統的集成可在小尺度范圍內用于機器人的動態檢校和設備在線檢測等。

GPS、GIS技術將緊密結合工程項目，在勘測、設計、施工管理一體化方面發揮重大作用。

大型和復雜結構建筑、設備的三維測量、幾何重構以及質量控制將是工程測量學發展的一個熱點。固定式、移動式、車載、機載三維激光掃描儀將成為快速獲取被測物體乃至地面建筑物、構筑物及地形信息的重要儀器。用精密工程測量的設備和方法進行工業測量、大型設備的安裝、在線檢測和質量控制，將成為設計制造的重要組成部分，甚至成為制造系統不可分割的一個單元。

數據處理中數學物理模型的建立、分析和辨識將成為工程測量學專業教育的重要內容，數據處理由側重網的平差計算、點的坐標計算、幾何元素計算發展到高密度空間三維點、“點云”數據處理、被測物的三維重建、可視化分析、“逆向工程”以及與實體模型的比較分析、測量數據和各種設計數據庫的無縫銜接等。

綜上所述，工程測量學的發展主要表現在從一維、二維到三維乃至四維，從點信息到面信息獲取，從靜態到動態，從后處理到實時處理，從人眼觀測操作到機器人自動尋標觀測，從大型特種工程到人體測量工程，從高空到地面、地下以及水下，從人工量測到無接觸遙測，從周期觀測到持續測量，測量精度從毫米級到微米級乃至納米級。

三、有必要對現代工程測量學課程進行改革

從上面所分析的現代工程測量學發展趨勢及特點可以看出，目前的工程測量學課程內容已無法滿足現代測繪工程的需求，因此有必要對其進行改革，改革的方向是：必須體現現代工程測量學的發展趨勢；拓寬測繪知識面，涵蓋絕大多數工程測繪知識，體現最新測繪技術標準；盡可能包含新的測繪儀器的使用、測繪技術的介紹、測繪方法等內容；緊密聯系相關專業學科，使學生能將所學知識融會貫通、綜合應用；注重理論聯系實際，在課程中引入大量生產實例，融入大量工程測繪中的經驗、方法和技術，使之具有實用性、先進性和指導性?，F代工程測量學課程內容改革的重點有以下幾個方面。

1．工程測量中的地形圖測繪

大比例尺地形圖和工程圖的測繪是工程測量的重要內容和任務。在施工建設和運營管理階段，往往需要用數字成圖法測繪1：1000、l：500乃至更大比例尺的地形圖或專題圖，各種比例尺的地形圖是工程信息系統的基礎地理信息。

2．工程控制網布設及優化設計

工程控制網分為測圖控制網、施工控制網、變形監測網和安裝控制網。目前，除特高精度的工程專用網和設備安裝控制網外，絕大多數首級工程控制網都采用GPS定位技術來建立，因此，如何將現代衛星測量技術與地面測量技術相互結合、取長補短就顯得非常重要。對于各種精密工程中的施工控制網、變形監測網以及安裝控制網，都應該或者說都必須進行網的優化設計。

3．施工放樣的技術和方法

將設計的抽象的幾何實體放樣（或稱測設）到實地上，使之成為具體幾何實體的測量方法和技術稱為施工放樣。放樣可歸納為點、線、面、體的放樣，一般采用方向交會法、距離交會法、方向距離交會法、極坐標法、坐標法、偏角法、偏距法、投點法等。由于施工放樣的工作量很大，因此施工放樣一體化、自動化就顯得特別重要。

4．工程的變形監測、分析和預報

工程建筑物的變形及與工程有關的災害監測、分析和預報是工程測量學的重要研究內容。變形分析和預報都需要對變形觀測數據進行處理，它涉及工程、地質、水文、應用數學、系統論和控制論等學科，屬于多學科的交叉領域。變形監測、分析與預報是工程或設備安全運營的基本保障，變形分析結果是對設計正確性的檢驗，是修改設計或類似工程新設計的依據。

5．工程測量的通用和專用儀器

經緯儀、水準儀、全站儀、GPS接收機是工程測量的通用儀器，這些儀器可測方向、角度、距離、高差、坐標差等幾何量。專用儀器是工程測量學儀器發展最活躍的領域，主要應用在精密工程測量領域，包括機械式、光電式及光機電（子）多傳感器集成式儀器或測量系統。

6．工程測量學中的誤差及測量平差理論

最小二乘法廣泛應用于測量平差。變形監測網參考點穩定性檢驗的需要，導致了自由網平差和擬穩平差的出現和發展，觀測值粗差的研究促進了控制網可靠性理論以及變形監測網網點變形之間、變形與觀測值粗差之間的可區別性理論的研究和發展。

參考文獻：

[1]張正祿主編.工程測量學[M].武漢:武漢大學出版社，2005.

[2]王軍德，郭紅霞等.工程測量學[Z].鄭州:鄭州測繪學校內部教材，2006.

責編：一木