地質工程專業測量實習教學改革研究

余芳芳+魏中舉

摘要：為應對新形勢下的工程實踐要求，改變地質工程專業的測量實習傳統模式，將為期兩周的測量實習分為五個階段，著重讓學生使用目前廣泛應用于工程建設中的新型測繪儀器，達到為學生將來進入社會進行工程實踐打下好基礎的目的。

關鍵詞：地質工程；測量實習；外業；內業

基金項目：采礦工程省級特色重點學科，黔學位合字ZDXK[2015]9號，貴州省教育廳基金項目G642；TU42-4

我校地質工程專業設立在礦業工程系地質工程教研室，本專業旨在培養德、智、體、美全面發展的，掌握地質學與地質工程領域的基本理論，具備較強的地球科學思維和實踐能力的，能在地礦系統、礦山企業、國土、市政、水利、交通等部門，從事工程勘察、煤田地質勘探、水文地質勘探、地質災害評估及治理施工等工作的高級應用型工程技術人才。通過本專業的學習，學生須具備的專業基礎能力：①礦物巖石理論及手標本鑒定能力；②構造地質學理論及野外地質構造分析能力；③巖土力學理論及巖土體受力分析能力；④測繪基本理論及測量儀器的操作技能；⑤工程制圖理論及手工繪圖能力。其中，學生具備的“測繪基本理論及測量儀器的操作技能”的能力，是學生在第四學期學習3學分、54學時的《工程測量》課程后，并在學期末進行2周的測量實習后所具備的。

目前，我校不僅地質工程專業開設有測量學課程，還有土木工程專業、采礦工程專業、安全工程專業、風景園林專業、城鄉規劃專業等開設有與專業相關的測量學課程，并設置有測量實習實踐環節。

因此，在新的就業形勢下，我們不能仍按照數十年前的模式指導學生進行測量實習。我們急需拓展新的教學模式，深入研究測量實習的實習方式，培養學生與時俱進的實踐能力及扎實的專業能力，以適應新形式，把握新機遇。

一、測量實習基本要求

我校地質工程專業的測量實習，一般安排在相應課程的開設學期的學期末，為期2周，2個學分。通過2周的測量實習分組進行測量，學生應達到以下要求：

（1）具備能夠使用基本的測量儀器（卷尺、羅盤、水準儀、經緯儀等）進行相應項目測量的能力，如：①使用卷尺進行距離丈量；②使用羅盤進行定向；③使用水準儀進行四等、等外水準測量及水準路線的測量；④使用經緯儀進行導線測量、三角高程測量、視距測量。

（2）具備使用新型測量儀器（全站儀、GPS）進行測量的能力：①能夠使用全站儀進行大比例尺地形圖測繪、施工放樣、放線；②能夠使用GPS進行連續點測量、面積測量。

（3）具備測量時邊測量、邊計算、邊繪圖的能力，測量時的基本計算、繪圖及內業數據處理和繪圖的能力。

（4）新形勢下，對學生必然有新的要求，學生還應具備外業測量完成后內業使用成圖軟件進行數字化成圖的能力。

（5）除了專業內容方面的能力，通過測量實習學生還應具備吃苦耐勞的精神、與同組同學進行團結協作的能力。

二、測量實習主要內容

測量實習為期2周，共14天。針對新形勢下對學生實踐能力的要求，將測量實習設置為五個階段的內容，見下表。

1.第一階段，水準測量階段

水準測量階段，主要是使用水準儀進行四等、等外水準測量及水準路線測量工作，為期2天，設置3～4個測量項目，主要是通過本階段的實習考查學生對書本關于水準測量這內容的掌握情況以及相應的實踐操作能力，水準路線測量同時還要使用卷尺進行距離測量，對于困難測距的地區，可使用水準儀進行視距測量的工作，測量項目難度不大，主要考查學生遇到問題、解決問題的綜合能力。

2.第二階段，經緯儀測量階段

經緯儀測量階段，主要是使用光學經緯儀、電子經緯儀進行導線測量、三角高程測量、視距測量工作，為期2天，設置2～3個測量項目，主要是通過實習考查學生對于書本這一章的掌握情況，用實踐檢驗理論。

導線測量外業測量有四個步驟：①踏勘選點，②測角度，③測邊長，④測定起始邊坐標方位角；內業計算、數據處理有五個步驟：①角度閉合差的計算與調整；②坐標方位角的推算；③坐標增量計算；④坐標增量閉合差計算和調整；⑤坐標計算。這個測量項目包括了角度測量和距離測量，還有復雜的數據計算。學生若熟練掌握了這個項目，計算能力也會得到提升。

三角高程測量，主要是使用經緯儀測量未知點的高程，因此經緯儀也是一個可以集測角度、測距離、測高程與一身的儀器，通過導線測量和三角高程測量這2個項目的實踐，學生的綜合解決問題的能力會得到提升。

3.第三階段，全站儀大比例尺地形圖測繪階段

地形圖測繪是對地物、地貌的碎部點進行測繪，是測定出各碎部點的平面位置和高程并按照比例尺縮小繪制與圖紙上的過程，包括測量和繪圖兩個步驟。

我們的實習應與工程實際相結合，而全站儀作為一種現在工程建設中使用比較廣泛的發展迅速的新型儀器，使用全站儀進行大比例尺地形圖測繪應作為測量實習的重點。

全站儀是近代科技發展的產物，是一種將電子經緯儀與電子測距技術、測距儀相結合產生的既能測量水平角、豎直角又能測量傾斜距離、水平距離的新型測量儀器。另外，全站儀內有數據存儲系統，可通過傳輸端口，將野外測量得到的數據直接導出到電腦上，配以成圖軟件的使用，可進行數字化成圖。

本階段的實習，包括外業大比例尺地形圖測繪和內業數字化成圖兩方面的內容。

使用全站儀進行大比例尺地形圖測繪的步驟是：先進行控制測量，2天；再進行碎部測量，3天，邊測邊繪，完成地形圖。在這個階段，學生們在校園內進行分組測量，不同的小組測繪學校不同的區域，最后所有小組的地形圖拼接到一起，形成一幅完整的學校地形圖。

測量時，每個小組選定自己的測區，在測區內選定控制點。先進行控制測量，平面控制測量1天，高程控制測量1天，測量的同時，將控制點展繪在圖紙上。然后進行碎部測量，共3天，以已經測好的控制點為依據作為測站點，測量出測區內所有地物、地貌的碎部點，邊測邊記錄數據邊繪制地形圖，最后完成地形圖的整飾與檢查工作。該階段實習時間為5天。

4. 第四階段，GPS測量階段

GPS（全球定位系統）是通過利用分布在太空中的GPS衛星達到測量定位地面點位置的一種新型定位系統，具有高精度、高靈活度、高效率的特點。GPS作為一種新型儀器，在目前的工程實踐中應用比較廣泛。

通過第四階段的實習，學生學會使用GPS測量系統，熟悉GPS系統組成，熟悉GPS實驗物品及各部件作用，掌握各部件連接方法，理解GPS工作原理，握電子手簿無線藍牙連接方法。實驗步驟為：①架設基站，打開基站GPS接收機和電臺。②配置手簿。③配置流動站。④點校正。⑤進行連續點測量。⑥面積測量。⑦數字化成圖。共3天。

5. 第五階段，內業工作階段

實習的前四個階段為外業測量階段，每個階段都有相對應的內業工作。第一階段水準測量的內業工作主要是通過水準路線閉合差的計算和分配，最終計算得到未知點的高程；第二階段經緯儀測量階段，導線測量主要是計算導線點的坐標，三角高程測量主要是運用高差公式、三角函數公式計算未知點的高程，視距測量是通過豎直角和上絲、下絲讀數計算兩點間的水平距離；第三階段，全站儀大比例尺地形圖測繪階段，第一部分的內業工作與外業工作相結合，實行邊測邊繪，第二部分內業工作是回到室內的工作，就是使用成圖軟件進行數字化成圖；第四階段，GPS測量階段內業工作主要是將測量數據導入電腦，進行數字化成圖。

三、結束語

新的就業形勢下、新的工程實踐中，對以高等教育為核心的人才培養提出了新的要求，要求學生具備綜合實踐能力與綜合素質，我們應該對傳統的測量實習的實習項目進行改變，加入新的內容。將為期兩周的測量實習分為五個階段：第一階段，水準測量階段，2天；第二階段，經緯儀測量階段，2天；第三階段，全站儀大比例尺地形圖測繪階段，5天；第四階段，GPS測量階段，3天；第五階段，內業工作階段，2天。

新設計的這五個階段中，傳統儀器傳統項目的實習壓縮到4天（前兩個階段），著重訓練學生使用新型測量儀器進行實用性強的測量項目，加重全站儀和GPS這些新型測量儀器的使用，運用成圖軟件進行數字化成圖，達到提高學生的綜合實踐能力，達到與時俱進、與生產實踐接軌的目的。

參考文獻：

[1] 高井祥.測量學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007：99-103.

[2] 白成軍，吳蔥，張海伶.本科非測繪專業測量實習科研化教學改革的研究與實踐[J].測繪通報，2012（4）：103-106.

[3] 袁修孝.問題教學法在攝影測量學中的嘗試[J].測繪通報，2010（10）：75-77.

[4] 王旭華，孫義友，杭宇等.Matlab在測量實習教學中的應用[J].測繪通報，2009（12）：71-73.

[5] 秦菊芳.測量實習中的學生素質教育[J].實驗技術與管理，2000，17（2）：110-111.

[6] 周德輝.在測量實習中培養學生的計算分析能力[J].實驗科學與技術，2005（2）：87-89.

作者簡介：

余芳芳（1987—），女，碩士，講師，六盤水師范學院礦業工程系從事工程測量學、礦山測量學的教學與研究工作。

魏中舉（1985-），男，山東菏澤人，碩士，講師，礦業工程系實驗中心主任，主要研究方向是開采損害與環境保護、礦山壓力與巖層控制。