張興福，魏德宏，余 旭，王宇會，趙滔滔

(廣東工業(yè)大學(xué)測繪工程系，廣東 廣州 510006)

工程測量實習(xí)教學(xué)模式改革與實踐

張興福，魏德宏，余 旭，王宇會，趙滔滔

(廣東工業(yè)大學(xué)測繪工程系，廣東 廣州 510006)

工程測量是一門應(yīng)用性很強的課程，主要涉及理論課程、試驗及實習(xí)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而實習(xí)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新精神的重要手段，是衡量學(xué)生對工程測量知識掌握程度的標(biāo)尺之一。本文結(jié)合當(dāng)前工程測量的特點和工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)，在筆者所在院校建立了一個多功能工程測量實習(xí)基地，按照生產(chǎn)模式開展工程測量實習(xí)，構(gòu)建了較為完善的實習(xí)內(nèi)容、成績考核體系及實習(xí)跟蹤機制，有利于激發(fā)學(xué)生實習(xí)興趣，合理評價學(xué)生能力，跟蹤實習(xí)表現(xiàn)。

工程測量實習(xí)基地；實習(xí)內(nèi)容；考核體系；跟蹤機制

工程測量是測繪工程專業(yè)和土建類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，測繪工程專業(yè)一般在大四上學(xué)期開設(shè)工程測量學(xué)，主要講授工程控制網(wǎng)的布設(shè)原理與方法、工程測量數(shù)據(jù)理論與方法、施工放樣方法與技術(shù)、工程變形監(jiān)測的理論與方法、工民建工程測量、線形工程測量技術(shù)與方法(公路、鐵路、橋梁等)、地下工程測量等[1]。而土建類專業(yè)一般在大二下學(xué)期開設(shè)工程測量，主要講授工程測量的定義、工程測量的三大基本任務(wù)、誤差理論、地形圖的獲取與應(yīng)用及工程施工放樣等[2]。工程測量理論課由于教學(xué)場地固定、學(xué)生相對集中等原因，教學(xué)過程相對較容易控制，講授內(nèi)容可根據(jù)本專業(yè)定位與特色和培養(yǎng)目標(biāo)確定，通過借助多媒體等工具，采用啟發(fā)式或項目式等教學(xué)方法均可獲得較好的教學(xué)效果[1-2]。而測繪工程專業(yè)的工程測量實習(xí)一般可采用去校外生產(chǎn)單位參觀學(xué)習(xí)或在校內(nèi)外實習(xí)基地進行模擬生產(chǎn)實習(xí)。去校外生產(chǎn)單位參觀學(xué)習(xí)可讓學(xué)生了解更多典型工程中的工程測量工作流程與技術(shù)及質(zhì)量控制方法等，這種方式只能采用“看”和“聽”進行學(xué)習(xí)，而基本無法“動手”，但通過一線技術(shù)人員的講解和演示可以更逼真地還原生產(chǎn)實際。在校內(nèi)外實習(xí)基地進行模擬生產(chǎn)實習(xí)可更方便地進行“動手”練習(xí)，以實際生產(chǎn)管理模式進行模擬生產(chǎn)實習(xí)，可根據(jù)需要對學(xué)生進行針對性的訓(xùn)練，從中讓學(xué)生掌握工程建設(shè)階段大部分或某一階段中工程測量內(nèi)容，模擬生產(chǎn)實習(xí)對教師要求較高，需要有較好的工程實踐背景和經(jīng)驗積累。土建類的工程測量實習(xí)一般在校內(nèi)進行，以鍛煉學(xué)生儀器操作及地形圖測繪為主。工程測量實習(xí)由于實習(xí)場地較大、人數(shù)較多、學(xué)生相對分散、指導(dǎo)教師數(shù)量有限、實習(xí)方法及評價機制等原因，整個實習(xí)過程質(zhì)量控制與跟蹤相對較難，需要有完善的工程測量實習(xí)基地、合理的實習(xí)內(nèi)容及成績考核體系、實習(xí)(過程跟蹤)監(jiān)督制度等教學(xué)資源與制度支撐。

筆者所在院校測繪工程專業(yè)在大四開設(shè)畢業(yè)實習(xí)，主要結(jié)合畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容安排學(xué)生到生產(chǎn)單位進行為期5周的實習(xí)，為避免重復(fù)，測繪工程專業(yè)的工程測量實習(xí)以模擬生產(chǎn)實習(xí)方式進行。此外，《工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)(2015版)》和《全國高等學(xué)校土木工程專業(yè)評估(認證)文件(2015版)》均指出：對學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)進行跟蹤與評估，以證明學(xué)生能力的達成，保證畢業(yè)時達到畢業(yè)要求，畢業(yè)后具有社會適應(yīng)能力與就業(yè)競爭力，進而達到培養(yǎng)目標(biāo)的要求[3-6]。由此可見學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的跟蹤與評估非常重要，同樣工程測量作為一門基礎(chǔ)應(yīng)用型專業(yè)課程，對學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)進行跟蹤與評估也具有非常重要的意義，而作為工程測量課程中非常關(guān)鍵的工程測量實習(xí)是開展實踐教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要手段，是學(xué)生接觸生產(chǎn)實踐的紐帶。鑒于工程測量實習(xí)在工程測量教學(xué)中的地位和作用，本文結(jié)合當(dāng)前工程測量的特點和工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)，采用現(xiàn)代測量技術(shù)，在筆者所在院校建立了一個多功能工程測量實習(xí)基地，以滿足測繪工程專業(yè)的工程測量實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐課程及土建類專業(yè)的工程測量實習(xí)的需求，同時探討工程測量實習(xí)內(nèi)容、成績考核體系及監(jiān)督制度等教學(xué)機制，力求構(gòu)建以生產(chǎn)實踐和學(xué)生為中心的工程測量實習(xí)教學(xué)體系，并配有完善的跟蹤監(jiān)督機制以提高實習(xí)效果，增強學(xué)生動手能力及獨立思考問題能力，畢業(yè)后能更快地融入實際生產(chǎn)。

一、工程測量實習(xí)體系構(gòu)建

工程測量實習(xí)可以幫助學(xué)生加深理解所學(xué)理論知識、鍛煉測量儀器的操作能力、熟悉測繪軟件的使用方法、掌握測量內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理等工程實踐，以培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。完整的工程測量實習(xí)體系一般可由工程測量實習(xí)基地、實習(xí)內(nèi)容、成績考核體系、實習(xí)(過程跟蹤)監(jiān)督制度等幾部分組成。

1. 多功能工程測量實習(xí)基地建設(shè)

為了滿足測繪工程專業(yè)的工程測量學(xué)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐課程需求，土建類專業(yè)的工程測量實習(xí)及道路勘測實習(xí)的需求，筆者采用GNSS、電子水準(zhǔn)儀及全站儀等測量儀器在廣州大學(xué)城建立了一個多功能的工程測量實習(xí)基地，主要用于測量實習(xí)及畢業(yè)設(shè)計等有關(guān)實習(xí)中的工程控制測量、地形資料獲取、工程獨立坐標(biāo)系建立及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、區(qū)域似大地水準(zhǔn)面確定或GNSS高程轉(zhuǎn)換及成果質(zhì)量檢核等。實習(xí)基地由四等GNSS控制網(wǎng)、一級導(dǎo)線、二等高程控制網(wǎng)、區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型及廣東工業(yè)大學(xué)CORS單基站系統(tǒng)等幾部分組成。

(1) 四等GNSS控制網(wǎng)

實習(xí)基地共布設(shè)了16個四等GNSS控制點(包括1個連續(xù)運行CORS單基站)，作為首級控制，結(jié)合《工程測量規(guī)范》(GB 50026—2007)及廣州地區(qū)GNSS測量的影響因素等確定了本次測量所采用的技術(shù)指標(biāo)，主要要求見表1[7]，控制網(wǎng)圖如圖1所示，其中G00點為廣東工業(yè)大學(xué)CORS基站(如圖2所示)，控制區(qū)域長度約3 km，寬度約1.5 km，其中帶“W”的點是在校外沿外環(huán)路布設(shè)，主要滿足線形工程勘測實習(xí)需要，帶“G”的點是在校內(nèi)布設(shè)，主要滿足面狀工程的工程測量實習(xí)需要。采用5臺ZHD V30和2臺Trimble 5700 GNSS接收機進行外業(yè)觀測,重復(fù)設(shè)站數(shù)大于2，觀測時間為2 h。測量成果基準(zhǔn)分別為ITRF97框架，2000歷元，控制點坐標(biāo)包括GZCORS WGS-84坐標(biāo)、廣州獨立坐標(biāo)和1980西安坐標(biāo)。

數(shù)據(jù)處理流程和精度指標(biāo)評價：①利用G00站的觀測數(shù)據(jù)和精密星歷，采用精密單點定位技術(shù)確定G00點在ITRF97框架，2000歷元三維坐標(biāo)(取3天計算結(jié)果的平均值)，精度優(yōu)于1 cm；②利用G00點1天觀測數(shù)據(jù)與GZCORS聯(lián)測獲得G00點WGS-84坐標(biāo)(相對于GZCORS基準(zhǔn))；③采用LGO軟件進行基線解算，TGPPS網(wǎng)平差軟件進行平差計算，閉合環(huán)(含重復(fù)基線)平均閉合差為9 mm(絕對值)，將G00點作為固定點進行無約束平差，坐標(biāo)?、俸廷谟嬎憬Y(jié)果，基線最大改正數(shù)和最小改正數(shù)分別為18和-13 mm，大地高精度優(yōu)于10 mm；④將W48和G00點GZCORS WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為廣州獨立坐標(biāo)和1980西安坐標(biāo)，然后將其作為已知點，利用同濟大學(xué)TGPPS軟件進行約束平差，平差后的點位中誤差優(yōu)于10 mm，最弱邊相對中誤差小于1/40 000，所有指標(biāo)均滿足工程測量規(guī)范要求。

表1 GNSS網(wǎng)主要技術(shù)要求

圖1 四等GNSS控制網(wǎng)

圖2 CORS單基站

(2) 一級導(dǎo)線控制網(wǎng)

一級導(dǎo)線點共布設(shè)了27個，均布設(shè)在校內(nèi)，導(dǎo)線點標(biāo)志如圖3所示(GNSS控制點標(biāo)志與導(dǎo)線點標(biāo)志相同)，控制網(wǎng)如圖4所示。其中，導(dǎo)線點2、21和22與GNSS控制點G2、G21和G22重合，采用的主要技術(shù)指標(biāo)見表2[7]，測量成果基準(zhǔn)為廣州獨立坐標(biāo)，采用南方NTS312全站儀進行外業(yè)觀測。

表2 一級導(dǎo)線主要技術(shù)要求

數(shù)據(jù)處理流程和精度指標(biāo)評價：將G2、G21和G22點作為起算點，采用南方平差易進行數(shù)據(jù)處理，角度環(huán)閉合差最大為6″，最小為-13″，全長相對閉合差為1/29 000～1/107 000，均滿足規(guī)范要求。

(3) 二等水準(zhǔn)測量

二等水準(zhǔn)點共布設(shè)了30個，施測線路總長約14.7 km，高程起算點位于廣州大學(xué)城穗石村附近，高程基準(zhǔn)為1985國家高程基準(zhǔn)，主要技術(shù)要求見表3[7]。本高程控制網(wǎng)采用Leica DNA03電子水準(zhǔn)儀觀測，觀測質(zhì)量統(tǒng)計結(jié)果見表4。平差后，每千米高差全中誤差和每千米高差偶然均為0.11 mm，滿足工程測量規(guī)范要求。

圖3 控制點標(biāo)志

圖4 一級導(dǎo)線控制網(wǎng)

每千米高差全中誤差/mm觀測次數(shù)視線長度/m前后視距差/m視距累積差/m閉合差2往返各1次50134L

表4 閉合環(huán)閉合差統(tǒng)計結(jié)果

(4) 實習(xí)區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型確定

利用2160階的EIGEN-6c4地球重力場模型和GNSS+水準(zhǔn)數(shù)據(jù)(選擇W47、W48、G26、GM和G21五點為已知點)，利用最小二乘配置法(LSC)建立了實習(xí)區(qū)域7.5″(約250 m)分辨率的似大地水準(zhǔn)面模型[8-9]，似大地水準(zhǔn)面模型如圖5所示，利用其余GNSS+水準(zhǔn)點作為檢核點，進行精度檢核，所有檢核點的高程異常殘差均小于15 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為8 mm，可作為GNSS快速高程測量的高程基準(zhǔn)模型。似大地水準(zhǔn)面模型精度較好的原因為：①GNSS測量的時間較長(2 h)，平差后大地高精度較高，優(yōu)于10 mm,GNSS點聯(lián)測了二等水準(zhǔn)，從而保證了GNSS水準(zhǔn)點高程異常的精度；②整個控制網(wǎng)范圍較小，且高程異常變化較平滑，選擇5個GNSS+水準(zhǔn)點作為已知點即可。但需要注意一點，給出的似大地水準(zhǔn)面模型的西北部分無控制點(如圖1所示)，因此后續(xù)還需要進一步增加GNSS水準(zhǔn)點，以保證覆蓋整個似大地水準(zhǔn)面模型區(qū)域。

圖5 似大地水準(zhǔn)面模型

2. 工程測量實習(xí)內(nèi)容、成績考核標(biāo)準(zhǔn)及過程跟蹤

測繪工程專業(yè)的工程測量實習(xí)內(nèi)容為線形(公路、鐵路等)工程勘測，主要包括工程控制測量、帶狀地形圖測量、線路設(shè)計(中線設(shè)計)、中線定測及線路縱橫斷面圖測繪等[10]。土建類專業(yè)的工程測量實習(xí)內(nèi)容為大比例尺數(shù)字地形圖測繪(土木工程等專業(yè))或管道勘測(城水科學(xué)等專業(yè))，主要包括圖根控制測量、地形圖測繪及施工放樣等。

工程測量實習(xí)內(nèi)容和流程如圖6所示。由于大四學(xué)生已經(jīng)完成了數(shù)字測圖實習(xí)、大地測量實習(xí)、GPS測量實習(xí)等主要課程的實習(xí)，故本實習(xí)目的的核心是全面培養(yǎng)學(xué)生動手能力、獨立思考問題的能力及團隊協(xié)作能力，從任務(wù)書的發(fā)放開始，所有工作均需團隊配合。整個實習(xí)按照生產(chǎn)單位的生產(chǎn)任務(wù)模式進行管理：①各小組根據(jù)發(fā)放的任務(wù)書進行技術(shù)方案設(shè)計，評分標(biāo)準(zhǔn)重點看任務(wù)概括、成果坐標(biāo)及高程基準(zhǔn)、采用的規(guī)范、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)處理軟件、實施方案及質(zhì)量控制措施等；②以小組為單位進行方案設(shè)計答辯，取指導(dǎo)教師及各組獨立打分的平均值作為該項最終成績，答辯未通過者必須整改，重新答辯，累計2次答辯不通過者，整個小組成績判為不及格；③按照技術(shù)方案進行選點、埋石、外業(yè)觀測(GNSS、導(dǎo)線及水準(zhǔn)等)、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及控制網(wǎng)技術(shù)方案總結(jié)；④1∶1000帶狀地形圖測繪、中線設(shè)計、中線定測、縱橫斷面圖測繪等，測量手段可以采用廣東工業(yè)大學(xué)CORS系統(tǒng)、RTK、全站儀或組合方式等；⑤成果質(zhì)量抽查，抽查10%左右的控制點、中線點及地形點，地形圖主要看是否有主要地物遺漏等；⑥實習(xí)內(nèi)容考核，采用單獨抽題考核方式，每個學(xué)生抽1～2題，重點考核學(xué)生對生產(chǎn)項目流程的把握及重點內(nèi)容的掌握情況?？倢嵙?xí)成績由出勤、技術(shù)方案設(shè)計、考核、報告及成果質(zhì)量等幾部分組成，具體比例和要求見表5。

圖6 工程測量學(xué)實習(xí)流程

項目比例內(nèi)容備注出勤10%保證每天的實習(xí)時間,曠課1次扣5分請假累計超過20%,則成績判為不及格技術(shù)設(shè)計方案20%確保技術(shù)方案可行2次答辯不通過者成績判為不及格考核25%實習(xí)內(nèi)容考核,含技術(shù)總結(jié)等不熟悉整個實習(xí)流程的判為不及格報告20%撰寫的實習(xí)報告質(zhì)量若有抄襲可判為不及格成果及質(zhì)量25%實習(xí)成果質(zhì)量抽查若有實習(xí)成果造假,成績直接判為不及格;若抽查不合格,則需要整改

土建類的工程測量實習(xí)內(nèi)容和流程如圖7所示。實習(xí)目的的核心是加強學(xué)生對工程測量基本理論理解，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，從任務(wù)書和指導(dǎo)書的發(fā)放開始，所有工作均需團隊配合。具體內(nèi)容和流程：①各小組根據(jù)發(fā)放的任務(wù)書進行技術(shù)方案的設(shè)計；②按照技術(shù)方案進行選點、埋石、外業(yè)觀測(導(dǎo)線及水準(zhǔn)等)、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及控制網(wǎng)技術(shù)方案總結(jié)；③1∶500地形圖測繪、施工放樣等，采用全站儀；④成果質(zhì)量抽查，抽查10%左右的控制點和地形圖典型地物點；⑤考核，考查學(xué)生操作儀器熟練程度，主要利用經(jīng)緯儀或全站儀進行對中整平考核，時間超過10 min的同學(xué)成績判為不及格，給予補考機會1次，累計2次不及格成績判為不及格。對于非測繪工程專業(yè)的工程測量實習(xí)，總實習(xí)成績由出勤、考核、報告及成果質(zhì)量等幾部分組成，具體比例和要求見表6。

圖7 工程測量實習(xí)流程

項目比例內(nèi)容備注出勤10%保證每天的實習(xí)時間,曠課1次扣5分請假累計超過20%,則成績判為不及格考核30%儀器操作考核超過10分鐘判為不及格報告30%撰寫的實習(xí)報告質(zhì)量若有抄襲可判為不及格成果及質(zhì)量30%實習(xí)成果質(zhì)量抽查若有實習(xí)成果造假,成績直接判為不及格;若抽查不合格,則需要整改

工程測量實習(xí)過程跟蹤及監(jiān)督非常重要，目的是及時跟蹤學(xué)生在整個實習(xí)過程中的表現(xiàn)，督促與監(jiān)督表現(xiàn)欠佳的學(xué)生，嚴格要求學(xué)生按照有關(guān)測量規(guī)范的要求進行實習(xí)及成果質(zhì)量控制。跟蹤及監(jiān)督的手段：①以實習(xí)小組為管理單元，組長每天需要填寫考勤表及每位同學(xué)的實習(xí)工作內(nèi)容(如導(dǎo)線測量中的觀測、安置棱鏡等)；②指導(dǎo)教師每天(除上課時間外)上下午需要到現(xiàn)場(至少各1次)巡查及答疑；③通過QQ群或微信群進行答疑與問題討論；④實習(xí)結(jié)束后，每組長需對本組成員的整體表現(xiàn)打分，可推薦1～2名表現(xiàn)優(yōu)秀的同學(xué)作為實習(xí)成績優(yōu)秀候選人；⑤通過實操考核，可判定學(xué)生在實習(xí)過程中操作儀器的時間；⑥實習(xí)成果考核采用廣東工業(yè)大學(xué)CORS單基站，結(jié)合區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型，可快速地測量控制點或地形點的三維坐標(biāo)。

本文工程測量實習(xí)教學(xué)模式已用于測繪工程專業(yè)2011級工程測量學(xué)實習(xí)，本班級共有51人，分為10個實習(xí)小組，其中有1組技術(shù)方案設(shè)計答辯未通過，通過整改最終通過，絕大多數(shù)同學(xué)在整個實習(xí)過程中表現(xiàn)良好，技術(shù)總結(jié)報告完整、實習(xí)報告撰寫得較為詳細、成果質(zhì)量抽查良好，利用廣東工業(yè)大學(xué)CORS單基站系統(tǒng)并配合似大地水準(zhǔn)面模型抽查了105個導(dǎo)線控制點、地形地物點及中線點，90%抽查點的平面和高程結(jié)果小于5 cm，有極個別點的高程超過了10 cm(比例約5%)，經(jīng)過進一步分析發(fā)現(xiàn)，情況有兩種：①這些點雖然CORS測量結(jié)果為固定解，但受樹木遮擋等情況影響，檢核結(jié)果可靠性較差；②有一部分點確實是粗差，原因不明。本次工程測量實習(xí)整體效果較好，但是跟蹤監(jiān)督的效果需要進一步加強，有時組長礙于面子對小組成員的每天表現(xiàn)評價不到位。

二、結(jié)束語

工程測量實習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新精神的重要手段，是衡量學(xué)生對工程測量知識掌握程度的標(biāo)尺之一。本文結(jié)合當(dāng)前工程測量的特點和工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)，探討了工程測量實習(xí)教學(xué)模式，重點從工程測量實習(xí)體系的一般組成，即工程測量實習(xí)基地、實習(xí)內(nèi)容、成績考核體系、實習(xí)(過程跟蹤)監(jiān)督制度等幾部分展開討論，建立了多功能工程測量實習(xí)基地，較為完善的實習(xí)內(nèi)容及成績考核體系，并將其用于測繪工程專業(yè)2011級的工程測量學(xué)實習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生實習(xí)興趣、合理評價學(xué)生能力。

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TeachingReformandPracticeofEngineeringSurveyingPractice

ZHANG Xingfu,WEI Dehong,YU Xu,WANG Yuhui,ZHAO Taotao

張興福，魏德宏，余旭，等.工程測量實習(xí)教學(xué)模式改革與實踐[J].測繪通報，2016(9)：137-142.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0314.

G64

B

0494-0911(2016)09-0137-06

2015-09-17

省級精品資源共享課工程測量(升級)(粵教高(2013)113號)；廣東工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革工程項目(2013ZY025)

張興福(1977—)，男，博士，副教授，主要從事大地測量學(xué)與測量工程等方面的科研和教學(xué)工作。E-mail：xfzhang77@163.com