張興福，趙滔滔，王國輝，余 旭

（廣東工業(yè)大學(xué) 測繪工程系，廣東 廣州 510006）

“工程測量學(xué)”是測繪工程本科專業(yè)的核心課程之一，也是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。我?！肮こ虦y量學(xué)”與“測量學(xué)與數(shù)字測圖”、“控制測量學(xué)”、“誤差理論與測量平差”、“攝影測量學(xué)”以及“GPS測量原理及應(yīng)用”等課程的基本理論緊密聯(lián)系，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)域以各類工程建設(shè)3個階段所涉及到的測量工作為主線，包括工程控制網(wǎng)的建立、工程建設(shè)中各類比例尺地形圖的獲取與應(yīng)用、工程建筑物的施工放樣、變形監(jiān)測、典型工程建設(shè)測量工作以及工業(yè)測量等。隨著社會經(jīng)濟(jì)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［1－3］，測量新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用及高難度工程建設(shè)項(xiàng)目對高精度測量的需求也極大地推動了工程測量學(xué)科的發(fā)展。在這樣的大背景下，“工程測量學(xué)”課程體系的構(gòu)建、教學(xué)手段、考核方式等方面的科學(xué)性和合理性都將影響“工程測量學(xué)”的教學(xué)質(zhì)量。許多專家和學(xué)者對“工程測量學(xué)”課程建設(shè)進(jìn)行了深入探討和研究，并提出許多有建設(shè)性的建議［4－8］。

本文結(jié)合我校測繪工程專業(yè)2010版培養(yǎng)方案中有關(guān)“工程測量學(xué)”課程計(jì)劃，探討“工程測量學(xué)”課程體系的合理構(gòu)建，以達(dá)到將“工程測量學(xué)”的基本理論、方法、測量新技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，逐步加強(qiáng)測繪工程專業(yè)本科生理論教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)合，鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作和分析問題的能力，使其能夠勝任新形勢下工程建設(shè)不同階段的測量工作。

1 “工程測量學(xué)”課程體系構(gòu)建

任何一門課程都應(yīng)當(dāng)具有完整的知識結(jié)構(gòu)、靈活的教學(xué)手段、合理的考核方式、科學(xué)有效的教學(xué)評價方法，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量?！肮こ虦y量學(xué)”是測繪工程本科專業(yè)的核心課程之一，“工程測量學(xué)”教學(xué)課題組經(jīng)過4年的摸索和研究，目前已基本建立起較為完善的課程體系，其主要由4大部分構(gòu)成：理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)以及實(shí)習(xí)（實(shí)踐）教學(xué)（2010版培養(yǎng)計(jì)劃），課程體系具體內(nèi)容見圖1。其中，理論課程安排56學(xué)時，實(shí)驗(yàn)課程安排8學(xué)時，課程設(shè)計(jì)時間為1周，教學(xué)實(shí)習(xí)安排2周。

圖1 工程測量學(xué)課程體系

1.1 “工程測量學(xué)”理論課程及實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

“工程測量學(xué)”經(jīng)過長期的發(fā)展和完善，已經(jīng)形成了較為完善的理論體系。從我系4年測繪工程本科專業(yè)就業(yè)去向看，工程測量是需求畢業(yè)生量最大的技術(shù)工種之一，如各類比例尺地形圖的獲取、道路和橋梁勘測、建筑工程測量及與工程建設(shè)有關(guān)的各類監(jiān)測等。結(jié)合我系測繪工程專業(yè)特色、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)生的去向以及新形勢下工程測量的特點(diǎn)，“工程測量學(xué)”的理論教學(xué)主要包括以下幾個部分［9］：

1）工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法，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)解釋與分析的重要理論基礎(chǔ)之一。精密工程測量中控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于利用現(xiàn)有的軟件對控制網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法與步驟。

2）工程測量的專用儀器與使用方法，重點(diǎn)介紹針對工程測量的專用儀器。

3）工程建設(shè)中各類大比例尺地形圖的獲取方法與技術(shù)及其應(yīng)用。重點(diǎn)在于工程建設(shè)中不同階段對各類比例尺地形圖的需求，掌握根據(jù)現(xiàn)有的地形圖計(jì)算土方量的方法與過程，突出GPS－RTK技術(shù)在局部大比例尺地形圖獲取中的應(yīng)用。

4）工程建筑物的施工放樣。建筑限差和精度分配的理解與掌握，重點(diǎn)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。

5）工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量。重點(diǎn)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。

6）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)，如GPSRTK技術(shù)等；橋梁工程中橋梁施工控制網(wǎng)的特點(diǎn)及布設(shè)方法，不同階段施工放樣的內(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的施工測量以及大型工業(yè)廠區(qū)的施工測量，特別是高聳建筑物基準(zhǔn)的豎向傳遞方法與垂直度監(jiān)測技術(shù)。地下工程部分重點(diǎn)在于隧道與地鐵工程中橫向貫通誤差的預(yù)計(jì)方法以及聯(lián)系測量的方法與具體實(shí)施的過程。

7）水利工程測量。主要是熟悉水利工程不同階段的測量工作內(nèi)容，掌握水下地形測量的方法與過程，特別是基于GPS－RTK技術(shù)的無驗(yàn)潮水下地形測量方法。

8）各類工程建設(shè)中的變形監(jiān)測。這部分內(nèi)容不安排專門的時間進(jìn)行講授，而是穿插在各個有關(guān)部分進(jìn)行講解。每一部分內(nèi)容都有可能涉及其它專業(yè)課程的理論與方法，如工程控制網(wǎng)建立過程中涉及控制測量與GPS技術(shù)等，課程都會有針對性的講解。

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、相應(yīng)工程控制網(wǎng)的建立方法以及特定工程的誤差估計(jì)理論，同時將其它相關(guān)專業(yè)課的有關(guān)知識融入工程測量學(xué)，如GPS、控制測量、測量平差等，為實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)以及實(shí)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

“工程測量學(xué)”實(shí)驗(yàn)課安排了4次共8個學(xué)時，包括建筑施工放樣方法、曲線測設(shè)、線路縱橫斷面測量以及一井定向，主要涉及較為常用的建筑施工測量、道路勘測以及地下工程基準(zhǔn)傳遞，更多、更系統(tǒng)的實(shí)踐將安排在工程測量實(shí)習(xí)部分。

1.2 “工程測量學(xué)”課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

“工程測量學(xué)”課程設(shè)計(jì)時間為1周，課程設(shè)計(jì)由5個獨(dú)立的專題組成：

1）曲線測設(shè)計(jì)算。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(jì)算、曲線主點(diǎn)的里程計(jì)算以及中線與邊樁任意點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算，并根據(jù)相應(yīng)的算法編制曲線測設(shè)數(shù)據(jù)的計(jì)算程序。

2）利用GPS－RTK技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形圖測繪時，地形點(diǎn)的平面位置和高程同步測定的有關(guān)計(jì)算及程序設(shè)計(jì)。

3）土方量計(jì)算。根據(jù)給定的兩期DEM數(shù)據(jù)計(jì)算施工土方量，編寫相應(yīng)的程序并完成有關(guān)計(jì)算。

4）建筑施工測量、復(fù)測中有關(guān)計(jì)算及程序設(shè)計(jì)，特別是復(fù)雜建筑物軸線復(fù)測技術(shù)及數(shù)據(jù)處理。

5）隧道施工控制網(wǎng)的布設(shè)方法及貫通誤差估計(jì)，也需編寫相應(yīng)的計(jì)算程序。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣，任意選擇一個專題或多個專題進(jìn)行課程設(shè)計(jì)（可根據(jù)自己的能力及時間），完成相應(yīng)工作。

每一個專題均需要完成一定的程序設(shè)計(jì)，對于編程語言不做強(qiáng)制要求，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇，建議優(yōu)先選擇主流程序設(shè)計(jì)語言，選擇5個專題作為“工程測量學(xué)”課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，原因有：①有多個專題，學(xué)生選擇余地大，可根據(jù)自己興趣選擇。②5個專題均在工程測量中較為常用，難易度適中，能鍛煉學(xué)生動手能力。③每一部分內(nèi)容工作量適中，均需要從公式推導(dǎo)與整理，到根據(jù)自己的理解用程序?qū)崿F(xiàn)該計(jì)算過程，是一個循序漸進(jìn)且曲折的過程，需要一定的耐心。④注重“學(xué)以致用”思想的推廣。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，測量領(lǐng)域的眾多計(jì)算已經(jīng)脫離了計(jì)算器，基本上都用相應(yīng)的軟件在PC或PDA上實(shí)現(xiàn)相關(guān)的計(jì)算，而測繪工程本科專業(yè)開設(shè)了很多計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方面的課程，如VB、C＋＋、測量程序設(shè)計(jì)等，在這樣的背景下，將程序設(shè)計(jì)引入“工程測量學(xué)”課程設(shè)計(jì)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義，即可培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力，緊跟時代發(fā)展的步伐，使得各門課程緊密聯(lián)系，又可促進(jìn)學(xué)生對相關(guān)基本理論的理解與認(rèn)識。從近幾年課程設(shè)計(jì)反饋結(jié)果看，效果很好。

1.3 “工程測量學(xué)”實(shí)習(xí)內(nèi)容及方式

“工程測量學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容與安排基本上能滿足對若干工程測量的基本方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)這一目標(biāo)，但是由于每次實(shí)驗(yàn)課一般安排為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(yàn)證，而本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后，所從事的測量工作中工程測量所占的比重最大，因此有必要專門設(shè)立工程測量實(shí)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。經(jīng)過課題組仔細(xì)討論并不斷完善，在2010版培養(yǎng)計(jì)劃中增加了工程測量學(xué)實(shí)習(xí)課程，時間為2周。鑒于工程控制網(wǎng)的建立方法與技術(shù)、大比例尺地形圖的獲取、施工放樣等在工程測量中占有很大的份額，并結(jié)合我校測繪工程專業(yè)特點(diǎn)，“工程測量學(xué)”課程實(shí)習(xí)以線型工程測量為主線，將控制網(wǎng)的建立、大比例尺地形圖獲取、施工放樣等內(nèi)容融入“工程測量學(xué)”實(shí)習(xí)中。由于本次實(shí)習(xí)是安排在數(shù)字測圖實(shí)習(xí)、控制測量實(shí)習(xí)以及GPS實(shí)習(xí)之后，學(xué)生已具備較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力，故本次實(shí)習(xí)更注重鍛煉學(xué)生完成實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)的能力，實(shí)習(xí)以生產(chǎn)任務(wù)書的形式下達(dá)，學(xué)生需要完成技術(shù)方案設(shè)計(jì)、外業(yè)觀測、數(shù)據(jù)處理、技術(shù)總結(jié)報(bào)告以及各類成果提交，所有過程均按照實(shí)際生產(chǎn)方式進(jìn)行管理和考核。具體內(nèi)容安排如下：

1）工程控制網(wǎng)的建立。鑒于目前大部分工程平面控制網(wǎng)的建立均采用了GPS技術(shù)，結(jié)合我校所擁有的測繪儀器情況，本次實(shí)習(xí)采用GPS網(wǎng)和附和導(dǎo)線相結(jié)合的方式。整個控制網(wǎng)采用兩級控制，首級控制網(wǎng)采用GPS技術(shù)（實(shí)驗(yàn)室有6臺GPS接收機(jī)），控制點(diǎn)間距控制在1～2km，線路總長度不超過3km，然后在首級控制網(wǎng)下利用全站儀進(jìn)行加密測量，點(diǎn)間距為首級控制網(wǎng)的1/5～1/4。高程控制網(wǎng)采用水準(zhǔn)測量方式。GPS測量等級為D級，導(dǎo)線為二級，水準(zhǔn)測量為四等。該部分計(jì)劃2d完成。

2）帶狀大比例尺地形圖的獲取。采用GPSRTK（1＋2）技術(shù)和全站儀進(jìn)行線路帶狀1∶1 000地形圖數(shù)據(jù)采集，并利用數(shù)字化成圖軟件成圖，寬度為線路兩側(cè)各50m。該部分計(jì)劃3d完成。

3）線路設(shè)計(jì)。在獲取的大比例尺地形圖上自行設(shè)計(jì)一簡單線路，該線路要包括直線段和曲線段，并在地形圖上獲取該線路的線形要素。該部分計(jì)劃0.5d完成。

4）線路中線定測及縱橫斷面獲取。將自行設(shè)計(jì)的簡單線路在實(shí)地進(jìn)行定測，并進(jìn)行縱橫斷面數(shù)據(jù)獲取，儀器采用GPS－RTK和全站儀，定測中曲線段的測設(shè)比較復(fù)雜，全站儀定測方法有偏角法、切線支距法以及任意設(shè)站極坐標(biāo)法等。而利用GPSRTK技術(shù)具有點(diǎn)間無需通視且誤差不累積等優(yōu)點(diǎn)，利用該方法進(jìn)行中線定測方便、實(shí)用。目前，GPSRTK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)后走上工作崗位將接觸到相關(guān)的工作內(nèi)容，而實(shí)驗(yàn)課程及GPS實(shí)習(xí)并未開展這方面的教學(xué)工作。該部分計(jì)劃3.5d完成，其余時間用于各類資料整理和實(shí)習(xí)考核。

1.4 “工程測量學(xué)”教學(xué)手段及考核方式

1.4.1 教學(xué)手段

教學(xué)手段是聯(lián)系老師與學(xué)生的紐帶，任何一門課程的合理的教學(xué)手段都是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在?！肮こ虦y量學(xué)”理論部分教學(xué)以多媒體為主，并配合一定的板書，整個教學(xué)過程由理論講授、案例分析與討論、課堂作業(yè)、課后作業(yè)、作業(yè)點(diǎn)評以及答疑等部分組成。在課堂教學(xué)中注重老師與學(xué)生的互動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，并采用啟發(fā)式和聯(lián)系式教學(xué)，將問題、生產(chǎn)案例與基本理論緊密聯(lián)系，逐步縮短教學(xué)與生產(chǎn)的距離，任課老師注重收集有關(guān)的生產(chǎn)案例，并將其引入課堂，盡量做到理論與生產(chǎn)的無縫連接。而在課程設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)階段，以任務(wù)書為中心，以計(jì)算機(jī)及各種儀器設(shè)備為工具，以測量規(guī)范為依據(jù)，以老師的指導(dǎo)和答疑為輔助手段，自己動手完成相應(yīng)的工作，突出學(xué)生在教學(xué)活動中的主體作用，為培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事工程測量打下良好基礎(chǔ)。

1.4.2 考核方式

“工程測量學(xué)”理論部分考試方式為閉卷考試，題型為名詞解釋（10分）、簡答題（60分）、案例分析題（10分）以及計(jì)算與論述題（20分），其中案例分析題是為考查學(xué)生獨(dú)立分析問題能力，這和目前的注冊測繪師考試中的案例分析類似，難度簡單稍許，理論課總成績＝考試成績（70%）＋作業(yè)成績（20%）＋考勤（10%）。“工程測量學(xué)”課程設(shè)計(jì)考核內(nèi)容為提交的課程設(shè)計(jì)材料及答辯，其中課程設(shè)計(jì)材料有所完成的軟件以及課程設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯為每個同學(xué)對自己的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容講解3～5min（用PPT講解），指導(dǎo)老師提問2min，視講解情況和回答問題情況現(xiàn)場評分，課程設(shè)計(jì)總成績＝課程設(shè)計(jì)報(bào)告（含軟件，70%）＋答辯（30%）?！肮こ虦y量學(xué)”實(shí)習(xí)成績評定內(nèi)容為實(shí)習(xí)技術(shù)方案設(shè)計(jì)、出勤情況以及平時表現(xiàn)、外業(yè)觀測成果及質(zhì)量、技術(shù)總結(jié)報(bào)告（實(shí)習(xí)報(bào)告）以及實(shí)習(xí)考核，實(shí)習(xí)考核是指導(dǎo)老師針對實(shí)習(xí)過程及各小組實(shí)習(xí)過程中可能存在的問題對各個小組成員進(jìn)行提問和質(zhì)詢，實(shí)習(xí)總成績＝技術(shù)方案設(shè)計(jì)（20%）＋出勤及平時（15%）＋外業(yè)觀測成果及質(zhì)量（30%）＋技術(shù)總結(jié)報(bào)告（25%）＋實(shí)習(xí)考核（10%）。

1.5 “工程測量學(xué)”教學(xué)質(zhì)量評價及改革

對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動進(jìn)行合理、科學(xué)的評價是推動“工程測量學(xué)”課程改革，完善“工程測量學(xué)”課程體系的前提和基礎(chǔ)。本課程教學(xué)質(zhì)量評價主要依靠學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)中的“教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)”完成，每次課程結(jié)束后，學(xué)生都要登陸教務(wù)系統(tǒng)對本課程進(jìn)行評價，主要涉及課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、作業(yè)布置情況、教師和學(xué)生的溝通情況，教師備課情況以及學(xué)生對教學(xué)提出的具體要求和建議等，由任課教師對每次課程教學(xué)評價情況進(jìn)行匯總，課題組對意見逐條進(jìn)行討論，并確定課程具體改革內(nèi)容及實(shí)施辦法。另外課題組還對部分往屆畢業(yè)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，評價教學(xué)內(nèi)容是否合理，課程內(nèi)容是否滿足其所從事的工程測量工作等。

隨著社會的發(fā)展，對工程測量的精度和應(yīng)用范圍都提出了新的要求，為適應(yīng)社會的發(fā)展，及時培養(yǎng)社會所需要的工程測量技術(shù)人員，“工程測量學(xué)”教學(xué)課題組計(jì)劃每年都召開教學(xué)討論會，并到一些生產(chǎn)單位和儀器生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，從而及時更新教學(xué)內(nèi)容，緊跟社會發(fā)展步伐。

2 結(jié)束語

“工程測量學(xué)”是測繪工程本科專業(yè)的核心課程之一，也是與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系最緊密的一門課程，科學(xué)、合理的“工程測量學(xué)”課程體系將是學(xué)生最大限度地獲取相關(guān)理論與技能的重要保證。結(jié)合我校測繪工程專業(yè)的特點(diǎn)，探討該課程體系中的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、課程考核方式及教學(xué)質(zhì)量評價等各個方面，每一部分內(nèi)容都緊密聯(lián)系，并承前啟后，為提高教學(xué)質(zhì)量，縮短理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐距離，培養(yǎng)實(shí)用型工程測量技術(shù)人才，提供重要保證。本課程在整個教學(xué)過程中都特別突出培養(yǎng)學(xué)生動手能力的重要性以及主流測繪技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用。

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