建筑施工測量仿真實訓考核系統開發的研究

王亮 威海職業學院

建筑施工測量仿真實訓考核系統開發的研究

王亮 威海職業學院

本項目圍繞建筑工程測量員崗位的工作任務進行開發，分為三大模塊：分別是山東省春季高考測量技能考核、全國測量技能大賽仿真實訓、建筑施工測量配套教材虛擬資源庫。

建筑施工測量 仿真實訓 合作開發研究

一、開發項目概述

本招標項目為建筑施工測量仿真實訓考核系統聯合開發項目，由學院與中標單位聯合開發，學院負責提出教學應用要求和開發方向，中標單位負責腳本編寫、微課錄制、軟件制作和市場推廣等，本次招標費用為系統前期費用，學院負責提供，并于后期軟件銷售中回收費用，中標單位負責后期推廣。軟件版權由雙方共有。

本項目圍繞建筑工程測量員崗位的工作任務進行開發，分為三大模塊：分別是山東省春季高考測量技能考核、全國測量技能大賽仿真實訓、建筑施工測量配套教材虛擬資源庫。

教師可以使用仿真軟件進行教學演示，在課堂上就可以模擬戶外作業。包括儀器的零部件說明，儀器在使用過程中的實際操作流程，儀器使用過程中的注意事項，測量之后的數據記錄與分析，觀測讀數的方法，理論與實際相結合，一些重要的環節會提供實際應用中的一些操作經驗；模擬考試過程中的技能考核與理論知識考核。沒有教師幫助下也可以用于學生自主學習，隨時隨地使用。

二、項目技術要求

1.采用Unity3D引擎進行開發，構建三維虛擬環境及高仿真設備，可在虛擬環境中實現自主操控、按任意路徑漫游，運行流暢。2.須按學校正在使用的教學儀器型號進行開發，具體為：北京博飛儀器有限公司AL1032水準儀，南方測繪DT-02電子經緯儀等。3.UI移動技術，用戶可以在使用過程中任意擺放UI位置，方便觀察操作。4.需提供pad版本，可在安卓系統環境下流暢運行，以便于移動教學應用。5.每種測量儀器需包含儀器識讀、操作訓練、技能考核、理論測驗4個方面，以滿足教學需要。6.鼠標點擊儀器部件或部件名稱，顯示對應的功能說明。支持從名稱到部件，從部件到名稱的雙向識讀。7.軟件內部配置了高度和角度的算法，能夠分毫不差的計算出儀器所觀察到的高度，與水準尺精確對位。8.采用多屏顯示技術+三維模型操控技術，觀測視角顯示測量員所看到的場景，儀器窗口顯示三維可交互測量儀器，使得觀測視角和儀器視角可以同時觀看并操作，最大程度模擬出真實世界中的儀器觀測與儀器部件調節同時進行的操作。9.實時動態測距技術，能夠實時展現當前測量員所在位置與各個測站點的距離，考查學生對測量選址的知識。10.含方案信息、任務提示、操作幫助等，可按操作提示，進行腳架打開/收攏、調平、瞄準、改變測量高度、遷站等操作。內置記錄板以及計算表，能保存錄入的數據以及調出計算器，對整個測量過程進行記錄、計算。11.瞄準時提供“粗瞄準視角”和“目鏡視角”，儀器的每個旋鈕都可操作，調節旋鈕時，目鏡看到的物體變化要與真實測量看到的一致。提供目鏡對光、粗略找準、物鏡調焦、精確找準等說明。12.包含行為檢測功能：如儀器無人看管、測量是否觸碰儀器、遷站前是否收攏腳架等，當有錯誤及不規范操作時，有相應的提示。13.技能考核時，學生需自主使用儀器進行測量操作，無任何文字語音操作提示，不提示測量步驟。若操作錯誤，系統會按錯誤的操作顯示實際觀測到的現象和數據，并在后臺自動判別記錄，進行相應扣分；技能操作要點的考核題穿插于相關的操作步驟中。14.考核模式從儀器操作，記錄計算，成果精度三方面給出測量評分表，指出錯誤之處及扣分點。15.采用外部文件調入技術，無需另外部署及登陸后臺，即可新增、編輯軟件內題庫，使教師能夠方便快捷地增加、修改軟件中的試題庫和試題解析。16.支持按姓名、考號登陸理論知識考試；17.答題頁面提供題目列表，可按順序答題也可快速點擊指定題目進入答題。并具有未答題目、已答題目、當前題目自動標記，倒計時功能。18.交卷后可自動生成分數，可查看試題正確答案及考生自選答案對比，并提供試題解析。

案例設計：水準儀閉合水準路線測量技術要求

采用Unity3D引擎進行開發，構建三維虛擬環境及高仿真設備，設置豐富的人機交互，實現在虛擬環境下的自主模擬測量。制作質量不低于演示demo標準。

儀器識讀：包括儀器介紹、使用方法等教學資源。

操作訓練：提供模擬實操練習，通過豐富的提示和技巧、經驗說明，引導學生操作儀器進行觀測，并記錄到軟件自帶記錄板中，并可以調用出計算器計算測量結果。

模擬練習要求具有行為檢測功能（如儀器無人看管、測量是觸碰儀器、遷站前是否收攏腳架等，當有錯誤及不規范操作時，有相應的提示。）只有操作符合要求才能進入下一步。

技能考核：學生在虛擬環境中完成給定的測量任務，過程無操作提示說明，并跟蹤記錄操作不當之處，參考山東省春季高考測量項目評分標準，對操作的正確性和規范性進行考核，得出成績。

并從儀器操作，記錄計算，成果精度三方面給出測量評分表，指出錯誤之處及扣分點。

理論測驗：提供理論題考試答題系統，支持按姓名、考號登陸理論知識考試；答題頁面提供題目列表，可按順序答題也可快速點擊指定題目進入答題。并具有未答題目、已答題目、當前題目自動標記，倒計時功能

三、結束語

1.投標單位必須按技術要求制作“水準儀閉合水準路線測量”及“經緯儀測回法角度測量”兩個樣例，并在投標現場進行演示，帶參數需逐條演示。

2.投標文件中必須提供“水準儀閉合水準路線測量”及“經緯儀測回法角度測量”兩個模塊的操作說明手冊（帶功能截圖），在投標文件中進行技術響應。無操作說明手冊，視為不滿足招標文件，即為廢標。

[1]徐明,劉艷,陸金鈺,徐照,熊宏齊,吳剛.土木工程虛擬仿真實驗教學資源的建設[J].實驗技術與管理.2015(12)

[2]杜月林,黃剛,王峰,高翔.建設虛擬仿真實驗平臺探索創新人才培養模式[J].實驗技術與管理.2015(12)

[3]畢曉茜.虛擬仿真技術在土木工程類本科實驗教學中的應用[J].當代教育實踐與教學研究.2015(07)