高職工程測量專業計算機課程體系的構建

張 恒 劉 群

摘要:分析了高職工程測量專業計算機課程體系的特點及教學目標,闡述了工程測量專業計算機課程的主要內容,以“數字化測圖”、“測量平差”、“GIS設計與開發”三種實訓為例,詳細介紹了實訓教學中專業軟件的應用方式及教學目標。

關鍵詞:高職;工程測量專業;計算機;課程體系

隨著工程測量技術在各行業的廣泛應用,工程測量專業人才需求不斷增長,許多高職高專院校開設了工程測量專業。計算機及測量專業軟件的應用能力作為該專業的核心培養目標,要求教師不僅要講解基礎理論知識,更要注重實踐教學,只有將理論知識與專業軟件實踐操作技能結合起來,才能使學生真正掌握工程測量專業軟件體系,為今后就業奠定堅實的基礎。

高職工程測量專業計算機課程的特點與教學目標

高職工程測量專業涉及的計算機課程具有以下特點:(1)交叉性強。涉及計算機軟硬件、數學、程序設計、圖像處理、信息科學、測繪、遙感、管理科學等眾多領域,知識點繁多,軟件平臺及內容更新速度快。(2)實踐性強。學生只有通過實踐才能更好地掌握軟件的基本操作和功能,并對軟件所反映的理論知識有更深刻的認識和理解,教學內容的設計應以具體的科研、生產項目為背景,注重實用性。(3)靈活性強。應根據學生對計算機基礎知識的掌握程度、理解能力和實際動手能力因材施教,綜合運用啟發式、講授式、研究式、情境式等教學手段,分階段、分層次、分難度地設計多種計算機實訓模塊,及時評價教學效果并逐步完善教學模塊,充分調動學生學習的自主性和積極性。

高職工程測量專業計算機課程的總體教學目標是:(1)熟悉計算機硬件,熟練掌握常見應用軟件(如Word、Excel等)的基本操作;(2)熟悉外業數據采集軟件的基本操作流程;(3)熟練掌握內業數據處理軟件、成果發布軟件的基本操作方法;(4)通過對內、外業軟件應用的綜合練習,培養學生的基本操作技能、邏輯思維能力、文檔編寫能力和軟件設計能力,使學生逐步掌握系統化的工程測量軟件體系,通過對實訓模塊的思考、理解、設計及創作,培養學生解決實際問題的能力。

高職工程測量專業計算機課程體系的內容與教學設計

計算機課程體系的主要內容高職工程測量專業計算機課程的主要內容有:(1)計算機基礎知識,包括計算機軟件、硬件,操作系統,計算機網絡基礎知識,Word、Excel等基礎軟件的使用,抓圖軟件,Adobe Reader、CAJ Viewer等閱讀軟件的使用;(2)野外數據采集軟件,如全站儀操作、數字水準儀操作、GPS手簿操作等;(3)內業數據處理軟件,包括計算機與全站儀、數字水準儀及GPS之間數據通信軟件的使用,AutoCAD,地形地籍測繪軟件CASS,平差軟件,CASIO計算器的使用,GPS靜態數據處理軟件,GIS軟件(如ArcGIS、SuperMap),RS軟件(如ERDAS),圖形圖像處理軟件(如PhotoShop、CorelDraw),MATLAB軟件,數據庫管理系統(如SQL Server、Access等),編程語言(如VB.Net、C#)等;(4)成果數據發布軟件,如GIS制圖功能的使用(如專題符號的制作、地圖色彩搭配等),應用系統打包工具(如Install Shield),文檔制作軟件,空間數據Web發布軟件(如ArcIMS、SuperMap IS.Net)等。

計算機課程教學設計高職工程測量專業計算機課程的教學應強調學生的實踐操作,著重考察學生的軟件應用能力。教師需要精心設計各實踐環節,認真布置實訓任務,對于每一次實訓,都要講清實訓的內容、方法和要求。同時,應及時總結、評價實訓效果,逐步改進和完善實踐教學內容。下面對主要的實訓模塊進行說明。

1.“數字化測圖”實訓模塊。數字化測圖的流程可抽象為以下幾個實訓模塊:(1)前期資料準備,外業踏勘,選點埋石,編制技術設計書;(2)控制測量,可采用導線或靜態GPS采集控制點坐標并進行平差處理;(3)碎部測量,采用全站儀或動態GPS進行外業數據采集,內業通過全站儀或GPS與計算機之間的數據通信軟件導出數據,并采用CASS軟件繪制地形圖;(4)地形圖的拼接、整飾和檢查。通過本實訓,使學生初步掌握全站儀、數字水準儀、GPS手簿等測量儀器的基本操作方法,熟悉平差軟件、GPS靜態數據處理軟件、CASS軟件的功能及基本操作方法,對數字化測圖的步驟有深刻的體會和認識。其中,培養學生對相關儀器和CASS軟件的實際操作能力、團隊合作及協調能力是實訓的重點。

2.“測量平差”實訓模塊。分別練習平面網平差和高程網平差。平面網平差可安排以下實驗模塊:(1)閉合或附合導線測量數據平差;(2)GPS靜態采集的控制點數據平差。高程網平差主要練習二、三等水準測量數據的平差和三角高程測量數據的平差方法。實訓完成后應提交平差計算結果(包括閉合差評價、各項限差要求、控制網圖形、平差報告等)。平差可使用CASIO計算器、Excel VBA程序、平差軟件(如COSA系統)、MATLAB編程、可視化編程語言開發等多種方式實現。本實訓的目標是讓學生更好、更透徹地掌握測量平差的基礎理論和方法,理解平差的任務、內容和實現過程,通過平差理論與實際算例的結合,培養學生將實際測量問題轉換為平差問題的邏輯思維能力,通過將專業知識與軟件處理流程的結合,提高學生的計算機應用技能和編程水平。

3.“GIS設計與開發”實訓模塊。本實訓模塊包括矢量化和COMGIS開發綜合實例兩部分。矢量化的流程可抽象為以下幾個實驗模塊:(1)紙質圖紙掃描和圖像預處理(如圖像的去噪、調色等);(2)圖像配準;(3)圖層設計,包括圖層類型、自定義屬性字段、字段類型、長度等信息;(4)圖層矢量化,包括對點、線、面、拓撲圖層的矢量化操作,圖形錯誤信息的查找,拓撲關系的建立及相關技巧;(5)屬性數據錄入,通過人工交互錄入每個圖元的屬性信息。對矢量化重點練習原始數據采集、編輯、處理的流程及技巧,使學生初步掌握掃描儀、圖像處理軟件(如PhotoShop)、桌面版GIS軟件的功能及基本操作方法,對地圖掃描矢量化的步驟有直觀的認識,培養學生對相關設備和軟件的實際操作能力。

4.COMGIS開發綜合實訓。主要指導學生設計GIS主界面,編程實現基本的GIS功能。通常系統主界面由標題欄、菜單欄、工具按鈕、圖形顯示窗口、圖例窗口、鷹眼導航圖及狀態欄等組成,如圖1所示。其中,菜單欄應根據行業的需求進行設計,通常包括系統管理、數據維護(包括對空間數據和屬性數據的增加、修改和刪除操作)、數據查詢(可根據屬性信息查詢,也可按照空間信息查詢)等功能;工具按鈕主要是對地圖窗口中的圖形進行基本操作,如選擇、縮放、全局顯示等操作。在圖1中,1所在的區域為地圖窗口,用于可視化地顯示GIS要素的空間分布;2為圖例顯示區域,提供專題符號顯示、圖層控制等功能;3為鷹眼導航圖,用于快速定位目標區域。標題欄和狀態欄提供系統描述信息,如系統名稱、地圖比例尺、坐標、日期及時間等。COMGIS開發綜合實訓的目的是使學生掌握采用COMGIS、編程語言、數據庫等工具開發應用系統的基本方法,提高編程水平,培養學生的邏輯思維能力和興趣。本實驗的重點是主界面的布局、COMGIS常用組件的功能及使用方法、應用程序訪問數據庫的方法。該實訓模塊可采用項目、案例與課堂討論相結合的教學方法,即根據某行業真實的需求或模擬的項目開發情境,讓學生按照GIS企業項目模塊化開發的方式分組,并采用角色扮演的方式對GIS系統開發進行現代化管理、系統設計、數據處理、功能模塊開發和成果編制。在實訓過程中,教師可按學生的開發能力適當地進行宏觀調控。考核主要依據學生設計和開發的進度、質量和最終成果,主要檢查需求分析、開發技術方案、系統實現功能等內容。

高職工程測量專業計算機課程具有交叉性強、實踐性強和靈活性強等特點,實踐教學對提高學生專業軟件的應用能力起著至關重要的作用。筆者設計了“數字化測圖”、“測量平差”和“GIS設計與開發”三個綜合實訓模塊,并將專業軟件的使用穿插其中,通過教學實踐,取得了較好的教學效果。在今后的教學中,還應逐步設置新的綜合實訓模塊,提高實訓課程的設計性與創新性,以培養更多的具有創新能力的綜合型專業人才。

參考文獻:

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[3]羅德安,寥麗瓊.“GIS軟件應用”課程的綜合性實踐教學體系建設[J].四川測繪,2006,29(4).

作者簡介:

張恒(1980—),男,甘肅靖遠人,碩士,四川建筑職業技術學院講師,主要從事工程測量專業的教學與科研工作。