非測繪專業數字化測圖實踐教學平臺建設研究

楊曉云+梁鑫+吳輝琴+馬正才+白軍委

摘要：大比例尺地形圖測繪是“工程測量”教學重要的實踐環節之一，隨著計算機和測繪技術的發展，測圖所采用的儀器設備和成圖方式均發生了巨大變化。本文在闡述傳統大比例尺地形圖測繪的基礎上，論述了非測繪專業數字化測圖實踐教學平臺建設的必要性和可行性。

關鍵詞：工程測量；數字化測圖；實踐教學平臺

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）19-0111-02

一、引言

實踐教學是“工程測量”教學體系中的一個重要環節，又分為測量實驗和測量實習兩部分內容，前者主要是為理論教學服務，側重于測繪儀器的操作和使用；后者則以大比例尺的地形圖測繪為主，旨在提高學生解決實際測繪問題的能力。實踐教學的有效開展不僅有利于學生掌握測繪基本技能，還可以培養學生創新意識的發展，對于創新人才培養起到重要的作用。

目前，我校涉及“工程測量”實踐教學的專業均為非測繪專業，不同專業分別設有1—2周的測繪實習，內容仍以傳統的大比例尺地形圖測繪為主。隨著科技的發展和大型工程項目的需要，快速高效的作業方式成為一種需要和趨勢，以全站儀和GPS-RTK為主導的數字化測圖系統已在實際的生產中得到廣泛應用。因此，“工程測量”實踐教學亟待進行深層次的改革，在滿足教學需求的同時，還應使學生與社會接軌，達到知識與技能的共同發展。

二、非測繪專業數字化測圖實踐教學平臺建設

（一）數字化測圖實踐教學平臺

傳統的大比例尺地形圖測繪多采用圖解法，即利用光學測量儀器對各種地物、地貌進行野外測量，并通過刺點方式在白紙或聚酯薄膜上繪制地形圖。這種測圖方式精度低、工序多，勞動強度大，質量管理難，承載地形信息少，更新極為不便。隨著計算機技術和測繪儀器的發展，以全站儀和GPS-RTK為主導的野外數據采集系統，與內業計算機制圖系統結合，形成了一套從野外數據采集到內業制圖、全過程實現數字化和自動化的測量制圖系統，通常稱為數字化測圖，簡稱數字測圖。與傳統測圖相比較，數字測圖自動化程度高，成果全數字化，便于更新且具有較高精度。

數字化測圖實習教學平臺對硬件及軟件的要求均較高，一方面需要配置以全站儀和GPS-RTK為主導的野外數據采集系統，另一方面還需要提供數據存儲和傳輸設備，將外業采集的測量數據導入到計算機內，并利用專業的繪圖軟件完成內業的制圖。近兩年，我校土木建筑工程學院工程測量實驗室投入了大量的資金，購置了數十臺全站儀、電子水準儀、RTK等先進儀器，并計劃引進三維激光掃描儀和測繪無人機等最新儀器，同時建立了完善的實習（實踐）基地，計算機輔助實驗室等，這些基礎建設工作都為數字化測圖實習教學平臺的建立提供了必要的基礎。

（二）數字化測圖實習教學平臺對學生團隊意識的培養

在數字化測圖教學環節中，通常以班級為單位分若干小組，每組3—5人，設小組長1人，由組長負責全組的實習安排及儀器管理工作。數字化測圖實習的組織及實施過程如下：（1）實習動員，由有關領導或指導教師講明實習的重要性，介紹實習場地情況，提出實習任務和計劃，宣布實習組織機構、分組名單、實習紀律，提出實習注意事項等；（2）學習相關《測量規范》，分發儀器設備，說明儀器工具借領辦法和損耗賠償規定；（3）圖根控制測量，包括圖根導線測量和水準測量，并完成控制數據的平差處理，保證圖根數據達到規范要求的精度；（4）全站儀和GPS-RTK為主導野外數據采集；（5）傳輸碎部點數據到計算機，并利用專業的地形地籍成圖軟件——南方CASS進行數字成圖；（6）實習報告及工作總結，儀器的考查。

從數字化測圖實習的整個流程可以看出，這是一項內容綜合性強、專業素養要求高，并要求團隊配合協作的作業項目。在數字測繪作業項目實施中，以小組為單位的團隊中每位同學都具有相互牽制、相互影響及相互制約的特點。協作良好、專業知識儲備較高的團隊往往能夠較好、較早地完成數字化測繪的任務，并提交出精度較好的測繪數據及圖紙。因此，利用“數字測繪實踐教學平臺”，不僅可以強化學生的團隊意識，還對深化課堂教學內容、培養高素質人才具有重要意義。

（三）數字化測圖實習教學平臺對學生創新能力的提升

一個完整的數字化測圖系統是由野外數據采集系統、數據處理系統及傳輸設備、內業成圖系統共同構成。為了完成整個數字化測圖的流程，需要學生具備全面的知識體系和多方面的技能。

首先，學生必須掌握野外數據設備全站儀或RTK的基本操作和內置功能菜單的使用。在日常的教學中，由于受課時數較少的限制，僅側重于儀器的基本操作，許多實用的功能菜單無法詳細介紹，學生需要根據說明書不斷摸索和熟悉儀器的各項功能，這對提升他們自主學習的能力無疑是大有裨益的。

其次，內業計算機成圖需要使用專業的地形地籍成圖軟件——南方CASS，它是南方公司基于繪圖軟件AUTOCAD平臺技術的GIS前端開發的數據處理系統，被廣泛應用于地形及地籍成圖、空間數據建庫、市政監管等領域。目前，數字化測圖主要采用數據編碼模式，這種方式數字制圖的效率較高，但需要學生非常熟悉南方CASS提供的數據編碼格式和使用方法，并對數據的歸檔整理、傳輸、查錯提出了更高的要求。通過對專業成圖軟件的學習和應用，不僅大大提高學生的計算機信息處理能力，還可以不斷鞭策他們探索新的更為便捷的測圖方法，激發他們創新活動的源動力。

（四）建設效果

“數字化測圖實踐教學平臺”已在我校工程測量實踐教學環節進行推廣和使用，對學生團隊意識的培養和創新能力的提升成果顯著。通過對近兩年學生數字化測圖的實習成果和總結進行跟蹤歸納，教學組對“數字化測圖實踐教學平臺”的建設效果得到以下結論：（1）進一步加強團隊意識的培養，使同學們意識到團隊合作的重要性；（2）在鞏固課程專業知識的同時，促進學生將所學知識與實踐生產相結合，真正做到學以致用；（3）新技術和新方法的應用，使學生自主學習的興趣增強，為了解決實踐中出現的問題，促使他們不斷探索新的知識和理論，同時也使其自信心得到大大的提升；（4）增強學生的動手能力和實踐能力，使學校人才培養目標與生產單位的實際需求更加緊密結合。

三、結束語

隨著地球科學和空間信息技術的發展，地形圖測繪從野外的數據采集、內業的數據處理和傳輸，以及成圖均發生了翻天覆地的變化，傳統的測圖技術已不能滿足現有大型工程的需要。“數字化測圖實踐教學平臺”的建設不但滿足了社會對現代測繪人才的培養需求，使學生的專業學習內容與工程實踐接軌，達到知識與技能的共同發展，另一方面，還可以有效提高“工程測量”的教學質量，激發學生的自主學習能力。

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Study of Digital Mapping Practical Teaching Platform Construction for Non-Surveying Major

YANG Xiao-yun，LIANG Xin，WU Hui-qin，MA Zheng-cai，BAI Jun-wei

（Faculty of Civil Engineering，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou，Guangxi 545006，China）

Abstract：Large scale topographic mapping is an important part of engineering survey measurement. With the development of computation and survey technology，the equipment and methods of mapping have changed a lot. Based on the theory of traditional mapping，this article proposed the necessity and feasibility of digital mapping practical teaching platform construction for non-surveying major.

Key words：engineering survey；digital mapping；practical teaching platform