测绘工程专业“工程测量学”课程体系建设探讨

张兴福，赵滔滔，王国辉，余 旭

（广东工业大学 测绘工程系，广东 广州 510006）

“工程测量学”是测绘工程本科专业的核心课程之一，也是一门技术性、应用性很强的学科。我校“工程测量学”与“测量学与数字测图”、“控制测量学”、“误差理论与测量平差”、“摄影测量学”以及“GPS测量原理及应用”等课程的基本理论紧密联系，并将其相关理论延伸到工程建设领域，该课程更注重学科的基本理论与方法的应用，应用领域以各类工程建设3个阶段所涉及到的测量工作为主线，包括工程控制网的建立、工程建设中各类比例尺地形图的获取与应用、工程建筑物的施工放样、变形监测、典型工程建设测量工作以及工业测量等。随着社会经济的快速发展，“工程测量学”的涵义及应用领域越来越广泛［1－3］，测量新技术在工程建设中的应用及高难度工程建设项目对高精度测量的需求也极大地推动了工程测量学科的发展。在这样的大背景下，“工程测量学”课程体系的构建、教学手段、考核方式等方面的科学性和合理性都将影响“工程测量学”的教学质量。许多专家和学者对“工程测量学”课程建设进行了深入探讨和研究，并提出许多有建设性的建议［4－8］。

本文结合我校测绘工程专业2010版培养方案中有关“工程测量学”课程计划，探讨“工程测量学”课程体系的合理构建，以达到将“工程测量学”的基本理论、方法、测量新技术与实际应用相结合，逐步加强测绘工程专业本科生理论教学与实际生产的结合，锻炼学生独立工作和分析问题的能力，使其能够胜任新形势下工程建设不同阶段的测量工作。

1 “工程测量学”课程体系构建

任何一门课程都应当具有完整的知识结构、灵活的教学手段、合理的考核方式、科学有效的教学评价方法，以激发学生学习的兴趣，增强学生学习的主动性，进而提高教学质量。“工程测量学”是测绘工程本科专业的核心课程之一，“工程测量学”教学课题组经过4年的摸索和研究，目前已基本建立起较为完善的课程体系，其主要由4大部分构成：理论教学、实验教学、课程设计以及实习（实践）教学（2010版培养计划），课程体系具体内容见图1。其中，理论课程安排56学时，实验课程安排8学时，课程设计时间为1周，教学实习安排2周。

图1 工程测量学课程体系

1.1 “工程测量学”理论课程及实验课程内容

“工程测量学”经过长期的发展和完善，已经形成了较为完善的理论体系。从我系4年测绘工程本科专业就业去向看，工程测量是需求毕业生量最大的技术工种之一，如各类比例尺地形图的获取、道路和桥梁勘测、建筑工程测量及与工程建设有关的各类监测等。结合我系测绘工程专业特色、培养目标、毕业生的去向以及新形势下工程测量的特点，“工程测量学”的理论教学主要包括以下几个部分［9］：

1）工程控制网布设的理论与方法，这部分内容是从事工程测量及对测量成果进行科学解释与分析的重要理论基础之一。精密工程测量中控制网的优化设计，重点在于利用现有的软件对控制网进行优化设计的方法与步骤。

2）工程测量的专用仪器与使用方法，重点介绍针对工程测量的专用仪器。

3）工程建设中各类大比例尺地形图的获取方法与技术及其应用。重点在于工程建设中不同阶段对各类比例尺地形图的需求，掌握根据现有的地形图计算土方量的方法与过程，突出GPS－RTK技术在局部大比例尺地形图获取中的应用。

4）工程建筑物的施工放样。建筑限差和精度分配的理解与掌握，重点在于常用建筑物的施工放样方法以及曲线测设的基本理论与过程。

5）工业设备的安装和检校测量。重点在于精密微型控制网的类型与建立方法，精密定线、短边方位传递方法，尤其是影响短边方位传递的误差源。

6）典型工程的测量工作。这部分内容主要包括：线状工程测量、桥梁工程测量、工业与民用建筑测量、地下工程测量。铁路和公路工程建设中不同阶段对测量工程的要求以及相应的测量内容，尤其目前主流的线路中线定测的方法与技术，如GPSRTK技术等；桥梁工程中桥梁施工控制网的特点及布设方法，不同阶段施工放样的内容与方法。工业与民用建筑测量部分主要涉及高层和高耸建筑物的施工测量以及大型工业厂区的施工测量，特别是高耸建筑物基准的竖向传递方法与垂直度监测技术。地下工程部分重点在于隧道与地铁工程中横向贯通误差的预计方法以及联系测量的方法与具体实施的过程。

7）水利工程测量。主要是熟悉水利工程不同阶段的测量工作内容，掌握水下地形测量的方法与过程，特别是基于GPS－RTK技术的无验潮水下地形测量方法。

8）各类工程建设中的变形监测。这部分内容不安排专门的时间进行讲授，而是穿插在各个有关部分进行讲解。每一部分内容都有可能涉及其它专业课程的理论与方法，如工程控制网建立过程中涉及控制测量与GPS技术等，课程都会有针对性的讲解。

通过“工程测量学”理论课程的学习，让学生掌握工程测量的基本理论与方法，熟悉各种工程建设中不同阶段工程测量的内容、相应工程控制网的建立方法以及特定工程的误差估计理论，同时将其它相关专业课的有关知识融入工程测量学，如GPS、控制测量、测量平差等，为实验课、课程设计以及实习打下良好的基础。

“工程测量学”实验课安排了4次共8个学时，包括建筑施工放样方法、曲线测设、线路纵横断面测量以及一井定向，主要涉及较为常用的建筑施工测量、道路勘测以及地下工程基准传递，更多、更系统的实践将安排在工程测量实习部分。

1.2 “工程测量学”课程设计内容

“工程测量学”课程设计时间为1周，课程设计由5个独立的专题组成：

1）曲线测设计算。完成曲线测设中有关公式的推导与整理，包括：曲线要素的计算、曲线主点的里程计算以及中线与边桩任意点坐标的计算，并根据相应的算法编制曲线测设数据的计算程序。

2）利用GPS－RTK技术进行大比例尺地形图测绘时，地形点的平面位置和高程同步测定的有关计算及程序设计。

3）土方量计算。根据给定的两期DEM数据计算施工土方量，编写相应的程序并完成有关计算。

4）建筑施工测量、复测中有关计算及程序设计，特别是复杂建筑物轴线复测技术及数据处理。

5）隧道施工控制网的布设方法及贯通误差估计，也需编写相应的计算程序。学生可根据自己的兴趣，任意选择一个专题或多个专题进行课程设计（可根据自己的能力及时间），完成相应工作。

每一个专题均需要完成一定的程序设计，对于编程语言不做强制要求，学生可以根据自己的实际情况选择，建议优先选择主流程序设计语言，选择5个专题作为“工程测量学”课程设计的内容，原因有：①有多个专题，学生选择余地大，可根据自己兴趣选择。②5个专题均在工程测量中较为常用，难易度适中，能锻炼学生动手能力。③每一部分内容工作量适中，均需要从公式推导与整理，到根据自己的理解用程序实现该计算过程，是一个循序渐进且曲折的过程，需要一定的耐心。④注重“学以致用”思想的推广。目前，随着计算机技术的发展，测量领域的众多计算已经脱离了计算器，基本上都用相应的软件在PC或PDA上实现相关的计算，而测绘工程本科专业开设了很多计算机程序设计方面的课程，如VB、C＋＋、测量程序设计等，在这样的背景下，将程序设计引入“工程测量学”课程设计具有很重要的现实意义，即可培养学生程序设计能力，紧跟时代发展的步伐，使得各门课程紧密联系，又可促进学生对相关基本理论的理解与认识。从近几年课程设计反馈结果看，效果很好。

1.3 “工程测量学”实习内容及方式

“工程测量学”实验课程的教学内容与安排基本上能满足对若干工程测量的基本方法进行实验这一目标，但是由于每次实验课一般安排为2～3学时，时间比较紧，在这么短的时间内学生很难系统地对工程测量相关的理论与方法进行验证，而本专业学生毕业后，所从事的测量工作中工程测量所占的比重最大，因此有必要专门设立工程测量实习课程，进一步加强学生在工程测量领域实际动手与分析问题的能力，提高学生就业和适应相关工程测量工作的竞争力。经过课题组仔细讨论并不断完善，在2010版培养计划中增加了工程测量学实习课程，时间为2周。鉴于工程控制网的建立方法与技术、大比例尺地形图的获取、施工放样等在工程测量中占有很大的份额，并结合我校测绘工程专业特点，“工程测量学”课程实习以线型工程测量为主线，将控制网的建立、大比例尺地形图获取、施工放样等内容融入“工程测量学”实习中。由于本次实习是安排在数字测图实习、控制测量实习以及GPS实习之后，学生已具备较强的实践操作能力，故本次实习更注重锻炼学生完成实际生产任务的能力，实习以生产任务书的形式下达，学生需要完成技术方案设计、外业观测、数据处理、技术总结报告以及各类成果提交，所有过程均按照实际生产方式进行管理和考核。具体内容安排如下：

1）工程控制网的建立。鉴于目前大部分工程平面控制网的建立均采用了GPS技术，结合我校所拥有的测绘仪器情况，本次实习采用GPS网和附和导线相结合的方式。整个控制网采用两级控制，首级控制网采用GPS技术（实验室有6台GPS接收机），控制点间距控制在1～2km，线路总长度不超过3km，然后在首级控制网下利用全站仪进行加密测量，点间距为首级控制网的1/5～1/4。高程控制网采用水准测量方式。GPS测量等级为D级，导线为二级，水准测量为四等。该部分计划2d完成。

2）带状大比例尺地形图的获取。采用GPSRTK（1＋2）技术和全站仪进行线路带状1∶1 000地形图数据采集，并利用数字化成图软件成图，宽度为线路两侧各50m。该部分计划3d完成。

3）线路设计。在获取的大比例尺地形图上自行设计一简单线路，该线路要包括直线段和曲线段，并在地形图上获取该线路的线形要素。该部分计划0.5d完成。

4）线路中线定测及纵横断面获取。将自行设计的简单线路在实地进行定测，并进行纵横断面数据获取，仪器采用GPS－RTK和全站仪，定测中曲线段的测设比较复杂，全站仪定测方法有偏角法、切线支距法以及任意设站极坐标法等。而利用GPSRTK技术具有点间无需通视且误差不累积等优点，利用该方法进行中线定测方便、实用。目前，GPSRTK技术在工程建设尤其线路中线定测中的应用越来越广泛，学生毕业后走上工作岗位将接触到相关的工作内容，而实验课程及GPS实习并未开展这方面的教学工作。该部分计划3.5d完成，其余时间用于各类资料整理和实习考核。

1.4 “工程测量学”教学手段及考核方式

1.4.1 教学手段

教学手段是联系老师与学生的纽带，任何一门课程的合理的教学手段都是保证教学质量的关键所在。“工程测量学”理论部分教学以多媒体为主，并配合一定的板书，整个教学过程由理论讲授、案例分析与讨论、课堂作业、课后作业、作业点评以及答疑等部分组成。在课堂教学中注重老师与学生的互动，激发学生学习的主动性，并采用启发式和联系式教学，将问题、生产案例与基本理论紧密联系，逐步缩短教学与生产的距离，任课老师注重收集有关的生产案例，并将其引入课堂，尽量做到理论与生产的无缝连接。而在课程设计与实习阶段，以任务书为中心，以计算机及各种仪器设备为工具，以测量规范为依据，以老师的指导和答疑为辅助手段，自己动手完成相应的工作，突出学生在教学活动中的主体作用，为培养学生独立从事工程测量打下良好基础。

1.4.2 考核方式

“工程测量学”理论部分考试方式为闭卷考试，题型为名词解释（10分）、简答题（60分）、案例分析题（10分）以及计算与论述题（20分），其中案例分析题是为考查学生独立分析问题能力，这和目前的注册测绘师考试中的案例分析类似，难度简单稍许，理论课总成绩＝考试成绩（70%）＋作业成绩（20%）＋考勤（10%）。“工程测量学”课程设计考核内容为提交的课程设计材料及答辩，其中课程设计材料有所完成的软件以及课程设计报告，答辩为每个同学对自己的课程设计内容讲解3～5min（用PPT讲解），指导老师提问2min，视讲解情况和回答问题情况现场评分，课程设计总成绩＝课程设计报告（含软件，70%）＋答辩（30%）。“工程测量学”实习成绩评定内容为实习技术方案设计、出勤情况以及平时表现、外业观测成果及质量、技术总结报告（实习报告）以及实习考核，实习考核是指导老师针对实习过程及各小组实习过程中可能存在的问题对各个小组成员进行提问和质询，实习总成绩＝技术方案设计（20%）＋出勤及平时（15%）＋外业观测成果及质量（30%）＋技术总结报告（25%）＋实习考核（10%）。

1.5 “工程测量学”教学质量评价及改革

对教学内容和教学活动进行合理、科学的评价是推动“工程测量学”课程改革，完善“工程测量学”课程体系的前提和基础。本课程教学质量评价主要依靠学校教务系统中的“教学质量评价系统”完成，每次课程结束后，学生都要登陆教务系统对本课程进行评价，主要涉及课程的教学内容、教学手段、作业布置情况、教师和学生的沟通情况，教师备课情况以及学生对教学提出的具体要求和建议等，由任课教师对每次课程教学评价情况进行汇总，课题组对意见逐条进行讨论，并确定课程具体改革内容及实施办法。另外课题组还对部分往届毕业学生进行调查，评价教学内容是否合理，课程内容是否满足其所从事的工程测量工作等。

随着社会的发展，对工程测量的精度和应用范围都提出了新的要求，为适应社会的发展，及时培养社会所需要的工程测量技术人员，“工程测量学”教学课题组计划每年都召开教学讨论会，并到一些生产单位和仪器生产企业进行调研，从而及时更新教学内容，紧跟社会发展步伐。

2 结束语

“工程测量学”是测绘工程本科专业的核心课程之一，也是与实际生产联系最紧密的一门课程，科学、合理的“工程测量学”课程体系将是学生最大限度地获取相关理论与技能的重要保证。结合我校测绘工程专业的特点，探讨该课程体系中的教学内容、教学手段、课程考核方式及教学质量评价等各个方面，每一部分内容都紧密联系，并承前启后，为提高教学质量，缩短理论教学与生产实践距离，培养实用型工程测量技术人才，提供重要保证。本课程在整个教学过程中都特别突出培养学生动手能力的重要性以及主流测绘技术在工程建设中的应用。

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