谈建筑工程施工测量虚拟演示软件系统建设

作者简介：刘晓燕（1966-），女，广州市建筑工程职业学校高级讲师，工程测量高级技师，工程硕士。研究方向：建筑职业教育教学。

摘要：建筑工程施工测量虚拟演示软件系统是建筑工程施工工序虚拟演示软件系统的一个重要组成部分。该文探讨了建筑工程施工测量虚拟演示软件系统建设的相关内容。

关键词：建筑工程；施工测量；软件

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号：1005-1422（2014）06-0138-03一、软件建设背景

建筑工程施工测量虚拟演示软件系统是建筑工程施工工序虚拟演示软件系统的一个重要组成部分。该系统是我校自己研发的一个可用于职业教育和生产单位专业人才培训的虚拟操作系统，其学习功能强大，涵盖了整个建筑工程施工的全过程，从建筑物的图纸阅读、建筑物定位放线、基础施工、场地平整、主体施工到装饰工程。每个模块都能以虚拟的三维空间场景提供给学习者学习，教师可以根据学习者的情况，导入相关的内容让学习者学习。该系统的建设主要基于以下几个原因：

1.职业教育对学生技能培养的要求高

技能型人才的培养是职业教育的重要目标，技能培养需要大量的与产业现场相符合的实验实训场地，对设备和实训的要求高，基于建筑业的特点，实训场建设占地大，耗材多，不可重复使用而导致教育成本升高，虚拟演示软件的建设可满足学生职业技能的学习，也可降低教学成本。

2.学习者对职业技能学习的需求

现场学习的极限性大，通过虚拟演示软件系统，教师可以根据需要导入各种有代表性的工程实例，让学生根据自身的情况有选择地进行学习，不受时间的限制。

3.学习者自主学习的要求

系统提供大量的学习资源和检测方法，学生可根据自己的情况来选择学习内容和学习进度，例如学习者在学习测量放线时，选择了放线方法和仪器设备，若对该仪器设备不熟悉，可点击仪器使用对话框选择仪器操作录像来学习，若学习者对自己的放线方案存在疑问，可通过虚拟系统进行模拟放线，并检查放线结果，以便于到现场放线时少出错误，节省现场放线时间，学习的灵活性更大，个体教育的特性更明显。

基于以上原因，学校投入了大量的资金，开发虚拟软件系统，笔者是该系统建设的主要成员之一，并承担工程测量部分的需求设计和建设。

二、建筑工程测量虚拟演示软件需求设计

建筑工程测量虚拟演示软件设计总需求是：虚拟的场景有建筑物建筑场地控制测量，GPS测量、数字地形图测绘、轴线与标高引测、建筑物施工定位放线、建筑物位移观测，有交互的界面，在界面能模拟施工现场工作，调出施工图纸进行定位测量放线及复核工作。包括：建筑物标高控制点的确定；轴线控制桩的测设；楼层轴线和标高的引测；轴线、标高、尺寸、预埋件位置的复核等。能显示测绘的计算过程，显示的测绘界面有平面和各剖面。具体如下:

1.可显示/隐藏基准点

能通过输入基准点坐标，在施工工地场景中以明显的指示符号在场景中展现，并且标绘出其三维坐标。

2.使用测量工具测量

让学生在虚拟施工场景中能进行测量。可在界面中选择使用GPS、全站仪、经纬仪、测距仪作为测量工具进行测量。

测量过程中可能会出现测量视线被障碍物遮挡的情况，此时弹出决策框，进行决策选择（决策框的内容来自教学模块库，弹出时机来自预设的教学设定），学生做出正确的处理，决策框消失，流程继续；否则停留在决策框。

在使用测量工具时，提供媒体播放功能（在虚拟施工教学过程中，弹出视频等媒体播放，用于演示施工工艺等教学内容，媒体播放完成，回到相应的施工工序），用于播放测量仪器的使用要领和测量方法。（支持视频、图片、音频的播放或显示）

3.标高引测

根据施工图纸在虚拟场景中进行标高和轴线的上下引测，学生使用GPS或者水准仪，模拟高层建筑的主体垂直度测量过程。

4.测量数据处理

学生将模拟测量的结果，记录在数据处理表格中，进行平差等数据处理。平差的工作学生在系统外使用平差软件或者人工计算完成，填写至数据处理表格中。

•问题探讨•谈建筑工程施工测量虚拟演示软件系统建设5.标记工程控制点/控制网

根据施工图纸在虚拟场景中布置施工控制点，并组建控制网。在虚拟场景中输入控制点，界面输出工程控制点列表并在场景中显示根据工程控制点建立工程控制网，包括平面控制网和高程控制网。要求控制网在施工工地场景中展现，控制点以明显的指示符号在场景中标绘，并且显示其三维坐标。

6.施工定位放线

根据控制网进行施工测量放线，在场景中输入点的坐标，要求：实现使用龙门板的放线方法；实现坐标定位放线方法；定位放线在施工工地场景中展现，并显示龙门板等放线工具和定位放线成果模拟图。

7.位移观测

模拟建筑的沉降观测过程，根据提供的位移变化曲线，反映在学生观测的结果中。

使用表格进行位移观测数据的记录，当位移出现异常时弹出决策框进行决策处理。该功能实现在场景中进行沉降、倾斜及平面位移观测，学生输入观测点，系统能输出测量结果、位移变化图，要求测量的结果可以由给定的建筑物位移变化曲线或模拟偏差值得出；位移变化图在虚拟场景中用虚框表现建筑物位移的情况。

8.地形图绘制

提供地形图测量的环境，学习者使用各种测量仪器，对竣工的建筑进行测量，完成地形图的绘制，并更新至地形图中。竣工图绘制过程在系统外通过其他绘图软件实现。

三、建筑工程测量软件功能分析及教学应用效果

（一）软件平台功能分析

1.在虚拟场景中载入施工工地的地形图及其周边环境；在场景中标绘出规划局给出的基准点，并指示其三维坐标（见图1）。

图1场景载入及测量

这个功能将平时学生学习时的抽象图纸形象化，在三维场景中显示现场的情况，直观易懂，对空间想象力较弱的中职学生起到很好的辅助教学的作用。

2.在虚拟场景浏览过程中可随时调出工程施工的CAD图纸（见图2），教学过程中随时让学生阅读施工图，在图中获取工作需要的数据并对数据等进行复核工作。

图2场景中调出CAD图

按施工图纸施工是每个工程技术人员的天职，这个软件让学生有亲临其境按图施工的教学效果，实现教学与真实工作的对接。

3.在虚拟施工教学环境中填写测量数据，进行必要的计算（见图3）。

图3测量记录计算表

这个功能满足了学生在虚拟软件中进行测量各项操作的学习要求，反映了具体工作内容和方式。

4.在虚拟施工测量教学中，可随时在相应的知识点弹出视频等媒体播放，用于在教学过程中需要演示但又比较难使用三维平台虚拟实现的内容。

5.在虚拟施工教学中，在设定的施工工序流程中弹出决策框，模拟施工过程中的突发事件。学生在选择正确的处理方式后，继续施工工序。

这个功能实现了工学结合教学中的“综合职业能力”的培养目标，提高在真实工作情境中整体化地解决综合性的专业问题的能力。

6.在虚拟施工教学过程中，场景演示施工的现场状况，以及施工测量的作业面。场景包括施工护墙、堆料、施工机械、临时房屋等，作业面实现空间虚拟，含平面和标高。

这个功能实现了“学习情境的一体化”，工学结合课程的学习环境是理论学习和实践学习相结合的“一体化”环境，既有实际工作场景，同时又具备教学特有功能。

（二）建筑工程施工测量与放线工序功能分析

操作内容：

1.让学生在虚拟施工场景中能进行测量。可在界面中选择使用GPS、全站仪、经纬仪、测距仪作为测量工具进行测量。首先调出施工场境地形图基准点和放样轴线及相关放样数据计算，采用教师准备的各种计算的程序计算放样数据，复核基准点坐标，虚拟出基准点位置；进行控制测量，虚拟出控制网并进行平差（见图4）；进行定位放样检校工作（见图5、图6）。

图4组建测量控制网

图5施工测量放线

图6虚拟的龙门板测量

2.根据施工图纸在虚拟场景中进行标高和轴线的上下引测，学生可自由选择使用GPS或者全站仪、垂球、铅垂仪等，模拟高层建筑的主体垂直度测量过程。

3.学生将模拟测量的结果，记录在数据处理表格中，进行平差等数据处理。平差工作学生在系统外使用平差软件或者人工计算完成，填写至数据处理表格中。

4.模拟建筑的沉降观测过程，根据提供的位移变化曲线，反映在学生观测的结果中。

5.提供地形图测量的环境，学生使用各种测量仪器，对竣工的建筑进行测量，完成地形图的绘制，并更新至地形图中。

工学结合课程环境的分析：建筑物定位放线是建筑工程测量的重要内容，定位放线方案的设计对测量的精度起着决定性的作用。但在教学过程中，由于学生工程实践经验缺乏，难以形成整体的空间概念。这套系统给学生一个整体的虚拟施工现场，有利于增强学生施工现场的整体空间感觉，也可以反复进行工序实践，不断地对设计方案进行检验与优化，实现工学结合，在做中学，学中做的过程。

四、软件应用效果分析

通过三轮的教学实验，得到如下结果：

1.学生学习积极性有提高

因三维虚拟软件系统给予学生很大的学习自由度，模虚场境类似于游戏系统，真实性好，问题的设置引导学生一步一步深入学习，促使学生主动学习。

2.学生学习的选择性大

学生可以根据自己的学习能力为基础选择学习内容，点击自己想学的内容，提供各种仪器设备，让学生对各种设备的应用有全面的了解，也能根据使用工具的不同设计不同的方案。

3.自主创新能力有所提高

测量方案的自主设计，仪器设备的自由选择能发挥学生的主观能动性，创新自己的设计方案，引导学生的思考，对学生综合能力的培养起到一定的促进作用。

4.缩短现场操作时间，提高准确度，节约教学资源

学生在虚拟演示软件系统中已模拟的成果使学生到直实现场后，心中有数，进行现场工作时，准确度会提高，时间也会缩短。

5.在虚拟系统中扮演不同的角色

在虚拟演示系统中，学生可以以不同身份出现，例如以质安员的身份出现会弹出质安员的工作和职责等，这有利于学生学习施工现场各工种人员的技能，提高学生的综合职业能力。责任编辑 朱守锂

作者简介：刘晓燕（1966-），女，广州市建筑工程职业学校高级讲师，工程测量高级技师，工程硕士。研究方向：建筑职业教育教学。

摘要：建筑工程施工测量虚拟演示软件系统是建筑工程施工工序虚拟演示软件系统的一个重要组成部分。该文探讨了建筑工程施工测量虚拟演示软件系统建设的相关内容。

关键词：建筑工程；施工测量；软件

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号：1005-1422（2014）06-0138-03一、软件建设背景

建筑工程施工测量虚拟演示软件系统是建筑工程施工工序虚拟演示软件系统的一个重要组成部分。该系统是我校自己研发的一个可用于职业教育和生产单位专业人才培训的虚拟操作系统，其学习功能强大，涵盖了整个建筑工程施工的全过程，从建筑物的图纸阅读、建筑物定位放线、基础施工、场地平整、主体施工到装饰工程。每个模块都能以虚拟的三维空间场景提供给学习者学习，教师可以根据学习者的情况，导入相关的内容让学习者学习。该系统的建设主要基于以下几个原因：

1.职业教育对学生技能培养的要求高

技能型人才的培养是职业教育的重要目标，技能培养需要大量的与产业现场相符合的实验实训场地，对设备和实训的要求高，基于建筑业的特点，实训场建设占地大，耗材多，不可重复使用而导致教育成本升高，虚拟演示软件的建设可满足学生职业技能的学习，也可降低教学成本。

2.学习者对职业技能学习的需求

现场学习的极限性大，通过虚拟演示软件系统，教师可以根据需要导入各种有代表性的工程实例，让学生根据自身的情况有选择地进行学习，不受时间的限制。

3.学习者自主学习的要求

系统提供大量的学习资源和检测方法，学生可根据自己的情况来选择学习内容和学习进度，例如学习者在学习测量放线时，选择了放线方法和仪器设备，若对该仪器设备不熟悉，可点击仪器使用对话框选择仪器操作录像来学习，若学习者对自己的放线方案存在疑问，可通过虚拟系统进行模拟放线，并检查放线结果，以便于到现场放线时少出错误，节省现场放线时间，学习的灵活性更大，个体教育的特性更明显。

基于以上原因，学校投入了大量的资金，开发虚拟软件系统，笔者是该系统建设的主要成员之一，并承担工程测量部分的需求设计和建设。

二、建筑工程测量虚拟演示软件需求设计

建筑工程测量虚拟演示软件设计总需求是：虚拟的场景有建筑物建筑场地控制测量，GPS测量、数字地形图测绘、轴线与标高引测、建筑物施工定位放线、建筑物位移观测，有交互的界面，在界面能模拟施工现场工作，调出施工图纸进行定位测量放线及复核工作。包括：建筑物标高控制点的确定；轴线控制桩的测设；楼层轴线和标高的引测；轴线、标高、尺寸、预埋件位置的复核等。能显示测绘的计算过程，显示的测绘界面有平面和各剖面。具体如下:

1.可显示/隐藏基准点

能通过输入基准点坐标，在施工工地场景中以明显的指示符号在场景中展现，并且标绘出其三维坐标。

2.使用测量工具测量

让学生在虚拟施工场景中能进行测量。可在界面中选择使用GPS、全站仪、经纬仪、测距仪作为测量工具进行测量。

测量过程中可能会出现测量视线被障碍物遮挡的情况，此时弹出决策框，进行决策选择（决策框的内容来自教学模块库，弹出时机来自预设的教学设定），学生做出正确的处理，决策框消失，流程继续；否则停留在决策框。

在使用测量工具时，提供媒体播放功能（在虚拟施工教学过程中，弹出视频等媒体播放，用于演示施工工艺等教学内容，媒体播放完成，回到相应的施工工序），用于播放测量仪器的使用要领和测量方法。（支持视频、图片、音频的播放或显示）

3.标高引测

根据施工图纸在虚拟场景中进行标高和轴线的上下引测，学生使用GPS或者水准仪，模拟高层建筑的主体垂直度测量过程。

4.测量数据处理

学生将模拟测量的结果，记录在数据处理表格中，进行平差等数据处理。平差的工作学生在系统外使用平差软件或者人工计算完成，填写至数据处理表格中。

•问题探讨•谈建筑工程施工测量虚拟演示软件系统建设5.标记工程控制点/控制网

根据施工图纸在虚拟场景中布置施工控制点，并组建控制网。在虚拟场景中输入控制点，界面输出工程控制点列表并在场景中显示根据工程控制点建立工程控制网，包括平面控制网和高程控制网。要求控制网在施工工地场景中展现，控制点以明显的指示符号在场景中标绘，并且显示其三维坐标。

6.施工定位放线

根据控制网进行施工测量放线，在场景中输入点的坐标，要求：实现使用龙门板的放线方法；实现坐标定位放线方法；定位放线在施工工地场景中展现，并显示龙门板等放线工具和定位放线成果模拟图。

7.位移观测

模拟建筑的沉降观测过程，根据提供的位移变化曲线，反映在学生观测的结果中。

使用表格进行位移观测数据的记录，当位移出现异常时弹出决策框进行决策处理。该功能实现在场景中进行沉降、倾斜及平面位移观测，学生输入观测点，系统能输出测量结果、位移变化图，要求测量的结果可以由给定的建筑物位移变化曲线或模拟偏差值得出；位移变化图在虚拟场景中用虚框表现建筑物位移的情况。

8.地形图绘制

提供地形图测量的环境，学习者使用各种测量仪器，对竣工的建筑进行测量，完成地形图的绘制，并更新至地形图中。竣工图绘制过程在系统外通过其他绘图软件实现。

三、建筑工程测量软件功能分析及教学应用效果

（一）软件平台功能分析

1.在虚拟场景中载入施工工地的地形图及其周边环境；在场景中标绘出规划局给出的基准点，并指示其三维坐标（见图1）。

图1场景载入及测量

这个功能将平时学生学习时的抽象图纸形象化，在三维场景中显示现场的情况，直观易懂，对空间想象力较弱的中职学生起到很好的辅助教学的作用。

2.在虚拟场景浏览过程中可随时调出工程施工的CAD图纸（见图2），教学过程中随时让学生阅读施工图，在图中获取工作需要的数据并对数据等进行复核工作。

图2场景中调出CAD图

按施工图纸施工是每个工程技术人员的天职，这个软件让学生有亲临其境按图施工的教学效果，实现教学与真实工作的对接。

3.在虚拟施工教学环境中填写测量数据，进行必要的计算（见图3）。

图3测量记录计算表

这个功能满足了学生在虚拟软件中进行测量各项操作的学习要求，反映了具体工作内容和方式。

4.在虚拟施工测量教学中，可随时在相应的知识点弹出视频等媒体播放，用于在教学过程中需要演示但又比较难使用三维平台虚拟实现的内容。

5.在虚拟施工教学中，在设定的施工工序流程中弹出决策框，模拟施工过程中的突发事件。学生在选择正确的处理方式后，继续施工工序。

这个功能实现了工学结合教学中的“综合职业能力”的培养目标，提高在真实工作情境中整体化地解决综合性的专业问题的能力。

6.在虚拟施工教学过程中，场景演示施工的现场状况，以及施工测量的作业面。场景包括施工护墙、堆料、施工机械、临时房屋等，作业面实现空间虚拟，含平面和标高。

这个功能实现了“学习情境的一体化”，工学结合课程的学习环境是理论学习和实践学习相结合的“一体化”环境，既有实际工作场景，同时又具备教学特有功能。

（二）建筑工程施工测量与放线工序功能分析

操作内容：

1.让学生在虚拟施工场景中能进行测量。可在界面中选择使用GPS、全站仪、经纬仪、测距仪作为测量工具进行测量。首先调出施工场境地形图基准点和放样轴线及相关放样数据计算，采用教师准备的各种计算的程序计算放样数据，复核基准点坐标，虚拟出基准点位置；进行控制测量，虚拟出控制网并进行平差（见图4）；进行定位放样检校工作（见图5、图6）。

图4组建测量控制网

图5施工测量放线

图6虚拟的龙门板测量

2.根据施工图纸在虚拟场景中进行标高和轴线的上下引测，学生可自由选择使用GPS或者全站仪、垂球、铅垂仪等，模拟高层建筑的主体垂直度测量过程。

3.学生将模拟测量的结果，记录在数据处理表格中，进行平差等数据处理。平差工作学生在系统外使用平差软件或者人工计算完成，填写至数据处理表格中。

4.模拟建筑的沉降观测过程，根据提供的位移变化曲线，反映在学生观测的结果中。

5.提供地形图测量的环境，学生使用各种测量仪器，对竣工的建筑进行测量，完成地形图的绘制，并更新至地形图中。

工学结合课程环境的分析：建筑物定位放线是建筑工程测量的重要内容，定位放线方案的设计对测量的精度起着决定性的作用。但在教学过程中，由于学生工程实践经验缺乏，难以形成整体的空间概念。这套系统给学生一个整体的虚拟施工现场，有利于增强学生施工现场的整体空间感觉，也可以反复进行工序实践，不断地对设计方案进行检验与优化，实现工学结合，在做中学，学中做的过程。

四、软件应用效果分析

通过三轮的教学实验，得到如下结果：

1.学生学习积极性有提高

因三维虚拟软件系统给予学生很大的学习自由度，模虚场境类似于游戏系统，真实性好，问题的设置引导学生一步一步深入学习，促使学生主动学习。

2.学生学习的选择性大

学生可以根据自己的学习能力为基础选择学习内容，点击自己想学的内容，提供各种仪器设备，让学生对各种设备的应用有全面的了解，也能根据使用工具的不同设计不同的方案。

3.自主创新能力有所提高

测量方案的自主设计，仪器设备的自由选择能发挥学生的主观能动性，创新自己的设计方案，引导学生的思考，对学生综合能力的培养起到一定的促进作用。

4.缩短现场操作时间，提高准确度，节约教学资源

学生在虚拟演示软件系统中已模拟的成果使学生到直实现场后，心中有数，进行现场工作时，准确度会提高，时间也会缩短。

5.在虚拟系统中扮演不同的角色

在虚拟演示系统中，学生可以以不同身份出现，例如以质安员的身份出现会弹出质安员的工作和职责等，这有利于学生学习施工现场各工种人员的技能，提高学生的综合职业能力。责任编辑 朱守锂

作者简介：刘晓燕（1966-），女，广州市建筑工程职业学校高级讲师，工程测量高级技师，工程硕士。研究方向：建筑职业教育教学。

摘要：建筑工程施工测量虚拟演示软件系统是建筑工程施工工序虚拟演示软件系统的一个重要组成部分。该文探讨了建筑工程施工测量虚拟演示软件系统建设的相关内容。

关键词：建筑工程；施工测量；软件

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号：1005-1422（2014）06-0138-03一、软件建设背景

建筑工程施工测量虚拟演示软件系统是建筑工程施工工序虚拟演示软件系统的一个重要组成部分。该系统是我校自己研发的一个可用于职业教育和生产单位专业人才培训的虚拟操作系统，其学习功能强大，涵盖了整个建筑工程施工的全过程，从建筑物的图纸阅读、建筑物定位放线、基础施工、场地平整、主体施工到装饰工程。每个模块都能以虚拟的三维空间场景提供给学习者学习，教师可以根据学习者的情况，导入相关的内容让学习者学习。该系统的建设主要基于以下几个原因：

1.职业教育对学生技能培养的要求高

技能型人才的培养是职业教育的重要目标，技能培养需要大量的与产业现场相符合的实验实训场地，对设备和实训的要求高，基于建筑业的特点，实训场建设占地大，耗材多，不可重复使用而导致教育成本升高，虚拟演示软件的建设可满足学生职业技能的学习，也可降低教学成本。

2.学习者对职业技能学习的需求

现场学习的极限性大，通过虚拟演示软件系统，教师可以根据需要导入各种有代表性的工程实例，让学生根据自身的情况有选择地进行学习，不受时间的限制。

3.学习者自主学习的要求

系统提供大量的学习资源和检测方法，学生可根据自己的情况来选择学习内容和学习进度，例如学习者在学习测量放线时，选择了放线方法和仪器设备，若对该仪器设备不熟悉，可点击仪器使用对话框选择仪器操作录像来学习，若学习者对自己的放线方案存在疑问，可通过虚拟系统进行模拟放线，并检查放线结果，以便于到现场放线时少出错误，节省现场放线时间，学习的灵活性更大，个体教育的特性更明显。

基于以上原因，学校投入了大量的资金，开发虚拟软件系统，笔者是该系统建设的主要成员之一，并承担工程测量部分的需求设计和建设。

二、建筑工程测量虚拟演示软件需求设计

建筑工程测量虚拟演示软件设计总需求是：虚拟的场景有建筑物建筑场地控制测量，GPS测量、数字地形图测绘、轴线与标高引测、建筑物施工定位放线、建筑物位移观测，有交互的界面，在界面能模拟施工现场工作，调出施工图纸进行定位测量放线及复核工作。包括：建筑物标高控制点的确定；轴线控制桩的测设；楼层轴线和标高的引测；轴线、标高、尺寸、预埋件位置的复核等。能显示测绘的计算过程，显示的测绘界面有平面和各剖面。具体如下:

1.可显示/隐藏基准点

能通过输入基准点坐标，在施工工地场景中以明显的指示符号在场景中展现，并且标绘出其三维坐标。

2.使用测量工具测量

让学生在虚拟施工场景中能进行测量。可在界面中选择使用GPS、全站仪、经纬仪、测距仪作为测量工具进行测量。

测量过程中可能会出现测量视线被障碍物遮挡的情况，此时弹出决策框，进行决策选择（决策框的内容来自教学模块库，弹出时机来自预设的教学设定），学生做出正确的处理，决策框消失，流程继续；否则停留在决策框。

在使用测量工具时，提供媒体播放功能（在虚拟施工教学过程中，弹出视频等媒体播放，用于演示施工工艺等教学内容，媒体播放完成，回到相应的施工工序），用于播放测量仪器的使用要领和测量方法。（支持视频、图片、音频的播放或显示）

3.标高引测

根据施工图纸在虚拟场景中进行标高和轴线的上下引测，学生使用GPS或者水准仪，模拟高层建筑的主体垂直度测量过程。

4.测量数据处理

学生将模拟测量的结果，记录在数据处理表格中，进行平差等数据处理。平差的工作学生在系统外使用平差软件或者人工计算完成，填写至数据处理表格中。

•问题探讨•谈建筑工程施工测量虚拟演示软件系统建设5.标记工程控制点/控制网

根据施工图纸在虚拟场景中布置施工控制点，并组建控制网。在虚拟场景中输入控制点，界面输出工程控制点列表并在场景中显示根据工程控制点建立工程控制网，包括平面控制网和高程控制网。要求控制网在施工工地场景中展现，控制点以明显的指示符号在场景中标绘，并且显示其三维坐标。

6.施工定位放线

根据控制网进行施工测量放线，在场景中输入点的坐标，要求：实现使用龙门板的放线方法；实现坐标定位放线方法；定位放线在施工工地场景中展现，并显示龙门板等放线工具和定位放线成果模拟图。

7.位移观测

模拟建筑的沉降观测过程，根据提供的位移变化曲线，反映在学生观测的结果中。

使用表格进行位移观测数据的记录，当位移出现异常时弹出决策框进行决策处理。该功能实现在场景中进行沉降、倾斜及平面位移观测，学生输入观测点，系统能输出测量结果、位移变化图，要求测量的结果可以由给定的建筑物位移变化曲线或模拟偏差值得出；位移变化图在虚拟场景中用虚框表现建筑物位移的情况。

8.地形图绘制

提供地形图测量的环境，学习者使用各种测量仪器，对竣工的建筑进行测量，完成地形图的绘制，并更新至地形图中。竣工图绘制过程在系统外通过其他绘图软件实现。

三、建筑工程测量软件功能分析及教学应用效果

（一）软件平台功能分析

1.在虚拟场景中载入施工工地的地形图及其周边环境；在场景中标绘出规划局给出的基准点，并指示其三维坐标（见图1）。

图1场景载入及测量

这个功能将平时学生学习时的抽象图纸形象化，在三维场景中显示现场的情况，直观易懂，对空间想象力较弱的中职学生起到很好的辅助教学的作用。

2.在虚拟场景浏览过程中可随时调出工程施工的CAD图纸（见图2），教学过程中随时让学生阅读施工图，在图中获取工作需要的数据并对数据等进行复核工作。

图2场景中调出CAD图

按施工图纸施工是每个工程技术人员的天职，这个软件让学生有亲临其境按图施工的教学效果，实现教学与真实工作的对接。

3.在虚拟施工教学环境中填写测量数据，进行必要的计算（见图3）。

图3测量记录计算表

这个功能满足了学生在虚拟软件中进行测量各项操作的学习要求，反映了具体工作内容和方式。

4.在虚拟施工测量教学中，可随时在相应的知识点弹出视频等媒体播放，用于在教学过程中需要演示但又比较难使用三维平台虚拟实现的内容。

5.在虚拟施工教学中，在设定的施工工序流程中弹出决策框，模拟施工过程中的突发事件。学生在选择正确的处理方式后，继续施工工序。

这个功能实现了工学结合教学中的“综合职业能力”的培养目标，提高在真实工作情境中整体化地解决综合性的专业问题的能力。

6.在虚拟施工教学过程中，场景演示施工的现场状况，以及施工测量的作业面。场景包括施工护墙、堆料、施工机械、临时房屋等，作业面实现空间虚拟，含平面和标高。

这个功能实现了“学习情境的一体化”，工学结合课程的学习环境是理论学习和实践学习相结合的“一体化”环境，既有实际工作场景，同时又具备教学特有功能。

（二）建筑工程施工测量与放线工序功能分析

操作内容：

1.让学生在虚拟施工场景中能进行测量。可在界面中选择使用GPS、全站仪、经纬仪、测距仪作为测量工具进行测量。首先调出施工场境地形图基准点和放样轴线及相关放样数据计算，采用教师准备的各种计算的程序计算放样数据，复核基准点坐标，虚拟出基准点位置；进行控制测量，虚拟出控制网并进行平差（见图4）；进行定位放样检校工作（见图5、图6）。

图4组建测量控制网

图5施工测量放线

图6虚拟的龙门板测量

2.根据施工图纸在虚拟场景中进行标高和轴线的上下引测，学生可自由选择使用GPS或者全站仪、垂球、铅垂仪等，模拟高层建筑的主体垂直度测量过程。

3.学生将模拟测量的结果，记录在数据处理表格中，进行平差等数据处理。平差工作学生在系统外使用平差软件或者人工计算完成，填写至数据处理表格中。

4.模拟建筑的沉降观测过程，根据提供的位移变化曲线，反映在学生观测的结果中。

5.提供地形图测量的环境，学生使用各种测量仪器，对竣工的建筑进行测量，完成地形图的绘制，并更新至地形图中。

工学结合课程环境的分析：建筑物定位放线是建筑工程测量的重要内容，定位放线方案的设计对测量的精度起着决定性的作用。但在教学过程中，由于学生工程实践经验缺乏，难以形成整体的空间概念。这套系统给学生一个整体的虚拟施工现场，有利于增强学生施工现场的整体空间感觉，也可以反复进行工序实践，不断地对设计方案进行检验与优化，实现工学结合，在做中学，学中做的过程。

四、软件应用效果分析

通过三轮的教学实验，得到如下结果：

1.学生学习积极性有提高

因三维虚拟软件系统给予学生很大的学习自由度，模虚场境类似于游戏系统，真实性好，问题的设置引导学生一步一步深入学习，促使学生主动学习。

2.学生学习的选择性大

学生可以根据自己的学习能力为基础选择学习内容，点击自己想学的内容，提供各种仪器设备，让学生对各种设备的应用有全面的了解，也能根据使用工具的不同设计不同的方案。

3.自主创新能力有所提高

测量方案的自主设计，仪器设备的自由选择能发挥学生的主观能动性，创新自己的设计方案，引导学生的思考，对学生综合能力的培养起到一定的促进作用。

4.缩短现场操作时间，提高准确度，节约教学资源

学生在虚拟演示软件系统中已模拟的成果使学生到直实现场后，心中有数，进行现场工作时，准确度会提高，时间也会缩短。

5.在虚拟系统中扮演不同的角色

在虚拟演示系统中，学生可以以不同身份出现，例如以质安员的身份出现会弹出质安员的工作和职责等，这有利于学生学习施工现场各工种人员的技能，提高学生的综合职业能力。责任编辑 朱守锂