“工程測量學(xué)”實踐課程建設(shè)的若干思考

摘 要：“工程測量學(xué)”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，該課程主要講授測量技術(shù)在各類工程建設(shè)中的應(yīng)用，以培養(yǎng)學(xué)生掌握實際工程建設(shè)中的測量技術(shù)為主導(dǎo)思想。文章主要結(jié)合“工程測量學(xué)”課程建設(shè)情況，探討了工程測量學(xué)開設(shè)實踐課程的必要性以及實踐課程的開設(shè)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：測繪工程專業(yè) 工程測量學(xué) 實踐課程課程建設(shè)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

“工程測量學(xué)”是測繪工程本科專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，是測繪科學(xué)與技術(shù)的二級學(xué)科，也是一門技術(shù)性、應(yīng)用型很強(qiáng)的學(xué)科。工程測量學(xué)以大地測量的基本理論為基礎(chǔ)，并將其相關(guān)理論延伸到工程建設(shè)領(lǐng)域，該課程更注重學(xué)科的基本理論與方法的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域涉及工程建筑物的設(shè)計、施工放樣、變形監(jiān)測以及工業(yè)測量、精密工程測量等。隨著社會的快速發(fā)展，工程測量學(xué)的涵義及應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。在這樣的大背景下，工程測量學(xué)的教學(xué)，尤其實踐課程的建設(shè)顯得更為重要。

本文結(jié)合廣東工業(yè)大學(xué)“工程測量學(xué)”課程的建設(shè)情況，重點探討“工程測量學(xué)”實踐課程開設(shè)的必要性及開設(shè)的內(nèi)容，以達(dá)到將工程測量學(xué)的基本理論、方法與實際應(yīng)用相結(jié)合，鍛煉學(xué)生獨立工作和分析問題的能力，以勝任工程建設(shè)不同階段測量工作的目的。

一、“工程測量學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容

“工程測量學(xué)”是我校測繪工程本科專業(yè)的主干專業(yè)課程之一。目前，該課程的結(jié)構(gòu)主要分為三大部分：工程測量學(xué)理論課、工程測量學(xué)實驗課以及工程測量課程設(shè)計。其中，理論課程50學(xué)時，實驗課程10個學(xué)時，課程設(shè)計時間為1周。

結(jié)合我校測繪工程專業(yè)課程開設(shè)情況，工程測量學(xué)理論課程的主要教學(xué)內(nèi)容有：第一，工程測量學(xué)的三種定義，工程測量學(xué)的發(fā)展歷史及與其它學(xué)科的關(guān)系；第二，工程建設(shè)的三個階段及相應(yīng)的測量工作，工程建設(shè)中的測量信息管理系統(tǒng)。第三，工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法。重點在于工程控制網(wǎng)的基準(zhǔn)，不同的網(wǎng)型，不同的觀測類型，所對應(yīng)的基準(zhǔn)參數(shù)的個數(shù)與含義是不相同的。這部分內(nèi)容是從事工程測量及對測量成果進(jìn)行科學(xué)解釋及分析的重要的理論基礎(chǔ)之一；精密工程測量中控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，重點在于優(yōu)化設(shè)計的基本理論和過程的理解；第四，工程測量的儀器與方法。這部分內(nèi)容較為簡單；第五，工程建設(shè)中的地形圖的繪制與應(yīng)用。重點在于工程建設(shè)中不同階段對地形圖比例尺的需求，根據(jù)現(xiàn)有的地形圖計算土方量的方法與過程；第六，工程建筑物的施工放樣，建筑限差和精度的分配的理解與掌握，重點在于常用建筑物的施工放樣方法以及曲線測設(shè)的基本理論與過程；第七，工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量。重點在于精密微型控制網(wǎng)的類型與建立方法，精密定線、短邊方位傳遞方法，尤其是影響短邊方位傳遞的誤差源；第八，典型工程的測量工作。這部分內(nèi)容主要包括：線狀工程測量、橋梁工程測量、工業(yè)與民用建筑測量、地下工程測量。鐵路和公路工程建設(shè)中不同階段對測量工程的要求以及相應(yīng)的測量內(nèi)容，尤其目前主流的線路中線定測的方法與技術(shù)；橋梁工程中橋梁施工控制網(wǎng)的特點及布設(shè)方法，不同階段的施工放樣的內(nèi)容與方法。工業(yè)與民用建筑測量部分主要涉及高層和高聳建筑物測量的施工測量以及大型工業(yè)廠區(qū)的施工測量。地下工程部分重點在于隧道與地鐵工程中橫向貫通誤差的預(yù)計方法以及聯(lián)系測量的方法與具體實施的過程。由于測繪工程專業(yè)設(shè)置了變形監(jiān)測課程，因此工程測量學(xué)中的變形監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理將不在單獨安排時間進(jìn)行講授。通過工程測量學(xué)理論課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握工程測量的基本理論與方法，熟悉各種工程建設(shè)中不同階段工程測量的內(nèi)容以及相應(yīng)工程控制網(wǎng)的建立方法。

工程測量學(xué)實驗課安排了建筑施工放樣方法、曲線測設(shè)、線路縱橫斷面測量以及一井定向。而課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容主要完成曲線測設(shè)中有關(guān)公式的推導(dǎo)與整理，包括：曲線要素的計算、曲線主點的里程計算以及中線與邊樁任意點坐標(biāo)的計算，然后根據(jù)相應(yīng)的算法編制曲線測設(shè)數(shù)據(jù)的計算程序，對于編程語言不做任何要求，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況選擇，如matlab、VC、VB、Java以及c#等。之所以選擇曲線測設(shè)作為工程測量課程設(shè)計的內(nèi)容，原因有三：第一，曲線測設(shè)是線路工程測量中最為常用，且相對較為復(fù)雜的一部分，難易度適中，能鍛煉學(xué)生動手能力；第二，該部分內(nèi)容工作量適中，從公式推導(dǎo)與理解，到根據(jù)自己的理解用程序?qū)崿F(xiàn)該計算過程，是一個循序漸進(jìn)且曲折的過程，需要一定的耐心；第三，注重“學(xué)以致用”思想的推廣。目前隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，測量領(lǐng)域的眾多計算已經(jīng)脫離了計算器，基本上都用PC或PDA軟件進(jìn)行計算，而測繪工程本科專業(yè)開設(shè)了很多計算機(jī)程序設(shè)計方面的課程，如VB、C++等，在這樣的背景下，將程序設(shè)計引入工程測量課程設(shè)計具有很重要的現(xiàn)實意義，既可培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力，緊跟時代發(fā)展的步伐，又可促進(jìn)學(xué)生對相關(guān)基本理論的理解與認(rèn)識。從2007年課程設(shè)計反饋結(jié)果看，效果相當(dāng)理想。

二、開設(shè)實踐課程的必要性及內(nèi)容

工程測量學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容與安排基本上能達(dá)到對若干工程測量學(xué)的基本理論與方法進(jìn)行實驗這一目標(biāo)。但是，由于實驗課程一般安排為2～3學(xué)時，時間比較緊，在這么短的時間內(nèi)學(xué)生很難系統(tǒng)地對工程測量相關(guān)的理論與方法進(jìn)行驗證，而本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后，所從事的測量工作基本上都是工程測量。因此有必要專門設(shè)立工程測量實踐(實習(xí))課程，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生在工程測量領(lǐng)域?qū)嶋H動手與分析問題的能力，提高學(xué)生就業(yè)和適應(yīng)相關(guān)工程測量工作的競爭力，時間大致為3周。鑒于線狀工程(鐵路、公路等)和地下工程(地鐵、隧道等)建設(shè)在國家基礎(chǔ)建設(shè)中占有很大的份額，因此工程測量學(xué)實踐(實習(xí))課程主要內(nèi)容安排如下：202

1，線路控制測量及中線定測

眾所周知，線路中線定測中曲線段的測設(shè)最為復(fù)雜，常規(guī)的方法有偏角法、切線支距法以及任意設(shè)站極坐標(biāo)法等，這些常規(guī)的測設(shè)方法都具有一個共同點那就是設(shè)站點與測設(shè)點之間必須要通視且距離不應(yīng)當(dāng)太遠(yuǎn)，否則將影響曲線測設(shè)的效率與精度。而利用GPS—RTK技術(shù)測設(shè)曲線的方法可克服以上方法的缺點，點間無需通視且誤差不累積，利用該方法進(jìn)行中線定測方便、實用。目前GPS—RTK技術(shù)在工程建設(shè)尤其線路中線定測中的應(yīng)用越來越廣泛，學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位肯定會接觸到相關(guān)的工作內(nèi)容，而實驗課程由于時間原因很難全面開展這方面的教學(xué)工作，因此有必要單獨開設(shè)該方面的實踐(實習(xí))課程。

這部分實踐課程大致安排2周時間，其中0.5周時間用于線路控制測量，1.5周時間用于線路中線定測，線路控制測量采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)，而線路中線定測采用GPS—RTK技術(shù)，實習(xí)場地為大學(xué)城外環(huán)西路本校附近。實習(xí)線路長度約2km，要求沿線路兩側(cè)每1km做一對GPS控制點，共6個GPS控制點，測量等級為D級，每個控制點均要求聯(lián)測四等水準(zhǔn)，用于將GPS大地高轉(zhuǎn)換為正常高。在中線定測的同時要測量中線地面點高程，用于線路縱斷面圖的繪制。要求每一組同學(xué)均能獨立完成線路GPS外業(yè)觀測，并進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，在獲得滿意的結(jié)果后才能根據(jù)實習(xí)指導(dǎo)書提供的線路資料進(jìn)行線路中線定測工作。中線定測中要求直線段每40m定測一點，而曲線段要求每20m定測一點，曲線主點必須要定測，公里樁必須要定測，所有的定測點都要用木樁在實地標(biāo)定出來，并將里程標(biāo)在木樁上。

2 隧道工程控制網(wǎng)的建立與精度分析

目前大型地下工程地面控制網(wǎng)均采用GPS技術(shù)建立，隧道工程就是一個典型的例子，其它地下工程如地鐵工程等都大同小異。本部分實踐內(nèi)容主要在校內(nèi)模擬一個直線型隧道控制網(wǎng)的測量任務(wù)，長度約2公里，中間要做一個豎井，大致要做10—12個GPS控制點，要求控制網(wǎng)等級為二等，入洞口點和出洞口點必須作為地面控制網(wǎng)的組成部分，且采用獨立坐標(biāo)系，以入洞口為坐標(biāo)原點，入洞口到出洞口的連線為橫坐標(biāo)軸，而過入洞口且垂直于橫軸方向為縱坐標(biāo)軸，時間跨度約1周。每一組均要獨立完成控制點的選點、GPS星歷的預(yù)報、GPS外業(yè)觀測方案的設(shè)計、GPS外業(yè)觀測的實施、GPS內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及技術(shù)報告的撰寫。在完成GPS數(shù)據(jù)處理后，要求每一個組根據(jù)各自GPS控制點的測量精度估計隧道橫向貫通誤差大小，計算軟件可以利用老師提供的軟件，也可以自己編制相應(yīng)的橫向貫通誤差的估計程序，鼓勵采用后一種方式。

三、工程測量學(xué)實踐(實習(xí))課程考核指標(biāo)

對于工程測量學(xué)實踐(實習(xí))課程成績的考核指標(biāo)由三部分組成：第一，實習(xí)過程中學(xué)生的出勤情況以及在整個實習(xí)過程中的表現(xiàn)，該部分約占實習(xí)總成績的20％；第二，實習(xí)成果的可靠性與精度。衡量測量成果好壞的一個重要指標(biāo)就是成果的精度是否滿足設(shè)計要求以及相應(yīng)的規(guī)范要求。在此，我們也將這一指標(biāo)應(yīng)用到工程測量實踐課程的教學(xué)中，若滿足不了要求則成果作廢需要重新進(jìn)行測量，直到滿足要求為止。在滿足設(shè)計精度要求后，精度高低不作為考核的標(biāo)準(zhǔn)，該部分約占實習(xí)總成績的30％；第三，提交資料和報告的完整性。工程測量實習(xí)結(jié)束后，必須在規(guī)定的時間內(nèi)提交相應(yīng)的測量資料及實習(xí)報告，測量成果資料必須要完整，包括：原始的觀測記錄、外業(yè)觀測計劃、外業(yè)觀測數(shù)據(jù)以及控制點和中線點成果。實習(xí)報告要按照要求格式撰寫，在報告中要對本次測量精度進(jìn)行分析與統(tǒng)計，最后要對本次實習(xí)的得與過進(jìn)行總結(jié)，該部分約占實習(xí)總成績的50％。

四、結(jié)束語

本文介紹了我校測繪工程專業(yè)現(xiàn)有工程測量課程教學(xué)體系的現(xiàn)狀，結(jié)合測繪工程專業(yè)特色以及工程測量發(fā)展的趨勢和應(yīng)用領(lǐng)域，重點探討了開設(shè)工程測量學(xué)實踐(實習(xí))課程的必要性以及開設(shè)的內(nèi)容。相信實踐課程的開設(shè)能進(jìn)一步提高我系測繪本科生的競爭力以及獨立從事工程測量工作的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]肖 鸞，陳鳳年，陳海勝，工程測量教學(xué)改革：問題與對策[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008(3)：110-112

(文字編輯、責(zé)任校對：王香麗)