土木工程测量的教学研究与实践

叶巧云

(湖南城市学院城市建设系，湖南益阳413000)

土木工程测量是我校土木工程 (包括房屋建筑工程、道路与桥梁工程、地下工程三个方向)、交通工程、工程管理、城市规划、建筑学、给水排水工程等专业的一门重要专业技术基础课程，该课程采用的教材是覃辉主编，同济大学出版，“十一五”国家级规划教材《土木工程测量》。随着计算机技术和测绘高新技术的发展，传统的教学内容和方法不能适应当前工程建设快速发展的需要，课程的教学研究与改革需与时俱进。针对土木工程测量教学，怎样提高教学质量，培养合格的土木工程技术人才，对课程的教学研究改革提出了新的更高要求［1］。

1 注重绪论课程讲授

教材第一章绪论介绍了土木工程测量的基本概念、基本原理和地面点的三维坐标 (X，Y，H)的概念等，绪论的一些基本原理来源于假设，概念抽象，学生难理解;本课程一般是在一年级或二年级开设，学生缺乏工程知识。怎样讲好绪论课的内容，把学生引领入门，将原理深入浅出，是课程教学研究的重点。

1.1 从校园地形图开始讲授绪论

学生对校园很熟悉，了解校园的地形分布情况，把校园的数字化地形图 (如图1所示)和校园的Google Earth图片 (如图2所示)用ppt展现在学生面前，开始讲授测量学的基本概念，使学生对地物、地貌、地形以及地形图的概念一目了然;结合学校整体规划图 (如图3所示)以及学校在建工程，介绍测定与测设的基本概念以及该课程在土木工程建设中任务和作用。要求学生通过本课程的学习，能够掌握地形图的测绘和应用，工程的施工放样，变形观测，竣工测量等基本内容。

图1 校园的数字化地形图Fig.1 Digital topographic map of campus

图2 校园的Google Earth图片Fig.2 Google Earth image of campus

图3 学校整体规划图Fig.3 Overall campus planning

1.2 对绪论内容系统概括

测量工作在地球表面上进行，从地球的形状、大小开始，介绍重力与铅垂线，水准面、水平面、大地水准面、参考椭球的概念及关系，由此引入测量基准线和基准面的概念。抓住重点与难点，绪论的重点内容是确定地面点位 (X，Y，H)的概念，难点是高斯坐标系的建立过程，要求学生掌握三维坐标的概念:

X=地面点到地球赤道的铅垂距离;

Y=带号 (前二位)+500km+地面点到所处带中央子午线的垂直距离;

H=地面点到大地水准面的铅垂距离。

1.3 总结绪论内容提示后续章节内容

总结绪论内容并讲授与后续章节内容的关系，起到承前启后的作用。本课程的基本问题是确定地面点的三维坐标 (X，Y，H)，这三个量不能直接测出，要通过测量高差、角度、距离间接求得。后续章节内容是三项基本工作的测量原理，仪器的构造，仪器的使用，测量方法，计算方法，误差的基本知识等。课程的主线表示为“绪论——测量基本工作——控制与测绘——土木工程测量技术”。

2 精心备课优化理论教学内容

备课教案是衡量教学质量的基本内容，是课堂教学效果的基本保证，是调动学生听课兴趣的基本保障。以确定地面点位 (X，Y，H)为中心，测量的三项基本工作为主线，通领全教材。正确处理传统理论知识与现代测量技术之间的关系，既要考虑传统教学方法，又要考虑现代教学方法，从而调动学生的学习兴趣，保证学生学到与时代相应的测绘科学知识［2］。

2.1 优化整合传统测量内容

打破各章节的顺序和界限，合理地安排授课内容。例如将水准测量、角度测量、距离测量有机地联系在一起，重点讲授原理、仪器操作、观测计算方法;简单介绍仪器内部结构，仪器的检验与校正，误差来源等。一些内容可以不讲或让学生自学，本教材附有光盘，方便学生自学拓展知识面。

讲授误差基本知识时，分析三项测量基本工作的误差来源及误差分类，要求学生重点掌握偶然误差的特性及衡量精度的指标等内容。

控制测量是本课程的难点，是三项基本测量工作的综合运用。在讲授本章节前，先回顾绪论中的测量工作概述，使学生对测量工作的原则有初步认识。在控制测量概述中，讲清楚什么叫控制测量?为什么要作控制测量?怎么作控制测量?再对照校园数字化地形图，把校园看成一个测区，讲授控制测量方法，控制点选点的要求，求控制点 (X，Y，H)的方法，然后讲授具体的导线测量、三角测量方法，三四等水准测量、三角高程测量方法。控制测量的实质是求地面点的 (X，Y，H)，测区大小不同，精度等级不同;把全国范围当测区，在全国范围内作控制测量，让学生进一步理解全国坐标系统和高程系统的概念。

讲授地形图部分时，对着校园数字化地形图，讲授地形图的基本知识、地形图的测绘方法和地形图在工程建设中的应用。

2.2 增加现代测量技术内容

通过对传统内容的优化整合，能节省较多的课时用于现代测量技术的讲授，内容包括全站仪和数字化测图技术，GPS原理与方法，GIS的基本知识，先进仪器的的原理复杂，但操作简单，采用现场示范或参观教学等方法。引导学生理解现代测绘技术的发展方向:自动化、数字化、统一化和高精度化，让学生了解测绘新技术及其应用，培养学生的想象力和创造力。

2.3 结合工程实例讲授施工测量

施工测量是测量的三项基本工作的原理与方法在工程建设中的应用。结合学校在建工程项目，讲授施工测量内容。首先要学生建立工程意识，强调测量技术原理在土木工程测量中的应用，测量技术方法与土木工程施工的密切关系，注重吸取土木工程学科的成果，使土木测量技术更好地为土木工程服务。施工测量按技术应用分为:工程用图、测设方法、工程测量、变形测量和仪器检校;按工程类型分为:建筑工程、道路工程、桥梁工程、隧道工程及路线工程等五种类型［3］。

3 重视实践优化实践教学内容

土木工程测量实践教学由课间实验和综合实习两部分组成。本校土木工程测量的教学时数为56学时，其中理论教学为40学时，课间实验为16学时 (8个实验项目)，综合实习为2周。为了提高实践教学质量，在有限的学时情况下，必须优化实践教学内容。

3.1 明确实验内容精选实验项目

课间实验内容分三部分:水准仪的认识与水准测量;经纬仪的认识与角度测量;全站仪的认识与距离测量。删掉了一些过时的，或工程实际中很少使用的项目，如钢尺量距、罗盘仪的使用等。水准仪测量部分开设了:①DS3水准仪的认识与使用;②普通水准测量。经纬仪测量部分开设了:①DJ6经纬仪的认识与使用;②测回法测水平角;③竖直角测量;④视距测量。全站仪测量部分开设了:①TOPCON全站仪的认识与使用及距离测量;②全站仪三维坐标测量，测量仪器的检校列入看录像课程。调整了一些实验项目到综合实习中，如DJ2仪器的使用、四等水准测量、导线测量等。每次实验对仪器性能的介绍、操作都在课堂内进行演示和讲解，采用教师手把手的演示和录像片、多媒体课件播放相结合的方式，可以将复杂、繁琐的文字叙述变为容易接受的感性操作，缩短学生对知识的理解过程，提高学生的学习积极性［4］。

3.2 根据专业特色安排实习内容

土木工程测量的综合实习是2周的停课实习，在校园内进行。实习内容分两部分进行，一部分是控制测量和地形图测绘，是每个专业必作内容。控制测量——平面控制采用闭合导线，设6～7个点，角度用DJ6经纬仪观测二测回，全站仪测距，给定已知点坐标，按图根导线精度要求，计算各导线点坐标;高程控制测量采用四等水准测量按闭合路线求各点的高程。地形图测绘——在控制点上用经纬仪测绘1∶500地形图，每个小组应完成16个方格的地形测绘任务。另一部分是与土木各专业方向相结合的施工测量实习。施工测量实习分以下几个方面:①建筑工程方向要求学生在已完成的地形图上作断面图、求土石方量、设计坡度线，简单房屋的基础平面图放样。②道路桥梁方向要求学生在已完成的地形图上作曲线设计和放样，纵横断面图测绘等。③规划建筑各专业要求学生能应用地形图作规划设计等内容［5－6］。

4 结束语

测绘科学高速发展，测绘高新技术在土木工程建设中的应用不断扩大，土木工程测量教学要紧贴土木工程建设所必需。为此，教学工作者要不断总结教学改革经验，深入教学研究，提高教学水平，适应社会的发展，为社会培养综合素质高的土木工程技术人才。

［1］李海峰，徐荣林，李 军，等.面向现代测绘技术《土木工程测量》教学体系改革方法探讨［J］.广西轻工业，2011，8(8):177－178.

［2］花向红，邹进贵，许才军，等.测绘工程专业教学质量评价体系的建立与实践［J］.测绘工程，2005，12(4):71 －74.

［3］张坤宜，陈舒怀.土木测量课程的体系探讨［J］.中国高校研究，2000，8(8):87 －88.

［4］彭普仪，李 军.土木工程测量课程实验教学和实习指导研究［J］.长沙铁道学院学报(社会科学版)，2007，6(2):123 －124.

［5］刘 星.土木工程专业测量实践性课程教学内容的研究［J］.实验室研究与探索，2011，7(7):342 －344.

［6］史玉峰，隋铭明，史晓云.测量学课程建设与改革探讨［J］.森林工程，2010，26(5):46 －48.