建设数字矿山形势下的矿山测量人才培养

赵威成 祁向前 马福义

(黑龙江科技大学矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

建设数字矿山形势下的矿山测量人才培养

赵威成 祁向前 马福义

(黑龙江科技大学矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

在建设数字矿山的形势下，矿山测量工作的内容有所变化，这就对矿山测量从业人员的素质、能力提出了更高的要求，高校对矿山测量人才培养模式也要做出适应的调整。为此，在分析数字矿山建设中矿山测量的任务、矿山测量人才应当具备的能力素质要求后，明确了矿山测量人才培养目标，据此提出普通矿业类高校在现今的教学环境、条件下，为了培养合格的矿山测量人才必须构建新的矿山测量教学体系，从教学内容、教学方式、教学过程、课程设计、实践教学等几个环节进行教学改革，为矿山测量人才培养模式探索贡献一份力量。

建设数字矿山 矿山测量 构建教学体系 人才培养

数字矿山(Digital Mine，简称DM),是“在统一的时空框架下，对真实矿山整体及其相关现象的统一理解、表达与数字化再现，是数字矿区的一个重要组成部分”。数字矿山不仅仅是矿山数据在GIS下的表达，而是一个多学科交叉产生的涵盖矿山建设、生产、管理、经营等内容的综合系统。

显而易见，在矿山建设和生产中起着重要作用的矿山测量在数字矿山建设中同样举足轻重。那么在数字矿山建设中矿山测量的任务是什么；对普通矿业类高校来说，培养具有什么能力的人才能满足数字矿山建设的需求；以及在目前的课程设置条件下，如何培养出合格的数字矿山建设人才？笔者就以上几点内容进行论述，目的是构建新的矿山测量教学体系，培养出合格的数字矿山建设需要的人才。

1 建设数字矿山中矿山测量的任务及人才素质要求

1.1 建设数字矿山中矿山测量的任务

矿山测量在建设数字矿山中除了测绘和编制矿区控制网、矿区地形图、矿图、采矿工程图、矿体几何图，进行矿区地面与井下施工测量、岩移观测、储量管理及开采监督等常规任务外，还应该特别注重以下任务和研究。

(1)将各种先进的数字化测量技术引入矿山测量工作中来。随着矿山行业的发展，矿山生产中对矿山测量技术的相关要求不断提升。将先进的数字化测量技术引入到常规的矿山测量任务中来，大大减轻了测量人员的工作负荷，提高了工作效率，进一步提高了测量结果的正确性、时效性，确保矿山企业科学、合理、安全的组织生产，提升矿山企业竞争力。例如GNSS技术在矿区控制网建立中的应用，RTK技术在矿图测绘和矿区施工测量中的应用，数字化测图技术制作地表地下对照图，INSAR数据融合技术与GNSS技术相结合在矿山开采变形监测中的应用等数字化测量技术在矿山生产实践中的应用都取得了良好的效果，确保了矿山测量工作的高效性、精确性和及时性，进一步为矿山生产顺利进行保驾护航。

(2)矿图资料数字化。很长一段时间以来，矿区大部分测绘成果都采用纸质图纸，积累了大量的资料。如果能将这些矿图资料数字化，不但能够简化储存形式，保证资料的安全性，而且进一步将数字化成果都放入一个数据库中进行统一管理和数据处理，大大加强了数据共享、传输，数据处理、分析也更加迅捷、科学、合理。矿图数字化的最终理想目标是结合并借助模式识别、专家系统等理论知识，建立起矿山矿图专家系统，实现矿图数据采集、成图和处理的人工交互乃至自动化。

(3)建立矿山环境评价系统。理想的矿山环境评价系统应该包含两方面的内容：矿山开采环境评价和对周边环境影响评价。矿山开采环境评价包括开采沉陷预计、开采方案评估、矿区及井下三维模型等内容。对周边环境影响评价包括空气环境评价，水环境评价，土壤环境评价，开采沉陷区模拟等内容。建立矿山环境评价的主要目的是实现矿区生产管理的动态模拟，同时实现矿区环境的自动化管理，为矿区开采沉陷综合评价和矿区土地复垦提供依据。

1.2 建设数字矿山对矿山测量人才专业能力、综合素质的要求

要实现建设数字矿山中矿山测量负担的任务，就要对矿山测量人才提出新的更高的要求：必须具备数学、英语、物理、力学和计算机等基础知识和软件开发能力；必须具备扎实的测绘知识技能(仪器操作、数据采集、数据处理、识图、绘图、用图以及工程组织管理能力)和学习、应用测绘高、新技能的能力；必须具备采煤概论、开采沉陷、矿井地质、矿体几何知识和应用能力；必须具备一定的土地复垦、环境工程等知识。要成为一个合格的矿山测量人才，不仅要具备丰富的理论知识，更要学以致用，具备应用理论解决实际问题的能力，同时也要具备团队协作、认真严谨的测绘职业素质。

只有明确了对矿山测量人才的要求，所需具备的的能力体系，社会和高校才能做到有的放矢，选拔和培养出矿山测量需要的专业能力强、综合素质高的专门人才。

2 构建新的矿山测量教学体系，培养合格矿山测量人才

为建设数字矿山，急需一大批合格的矿山测量人才，作为人才培养的高等学校来说，这是不可推卸的社会责任。以黑龙江科技大学为例，作为传统的矿业类院校，关于矿山测量人才培养的现状是：首先没有专门的矿山测量专业；其次，矿山测量相关课程开设门数(我校开设的有地下工程测量、开采沉陷与综合治理)、学时均被压缩。这种情形下，只有对课程进行改革，构建新的教学体系，包括教学内容设计、教学方法、过程设计、实践教学设计、教学结果评价等，突出基本理论、基本方法、基本技能培养,强化实践环节,培养学生的创新能力和综合素质。

2.1 教学内容设计

在教学内容设计的时候要把握基础性与前沿性相统一的原则。课本上有的基本理论、方法、仪器操作等一定要学扎实，课本上没有的前沿性的知识就要靠教师去收集资料，组织教学内容。例如在讲授矿山开采沉陷地表移动变形监测观测时，可以多种方法并举，GNSS法、RTK法、三维激光扫描仪法、INSAR数据融合技术等，让学生有更清晰的理解和直观的认识。

在教学内容设计时一定注意不要被课本局限授课内容，要在教材的基础上，删除陈旧的内容，增加新的前沿的元素进去，比如矿山测量新的仪器、新技术、新方法。

2.2 教学方法、过程设计

一个合格的矿山测量人才要具备多方面的综合能力，如果要培养这种能力，全靠教师讲授，手把手的来教，按现在投入的课时来说是不可能实现的，所以一定要改革教学方法，充分调动、发挥学生的主观能动性。

(1)问题研讨式教学法。学生在学习矿山测量学课程时，测绘工程专业大部分的专业课程都学习完毕，教师应在授课时充分利用这一有利条件，引入实际问题，培养学生使用专业知识解决问题的能力。教师课上提出问题，学生课下分组讨论解决问题，下次课由学生讲解讨论内容，再由教师总结点评，每次课拿出10～20 min完成这项内容。表面上看占用了课堂时间，但实际上大部分内容是学生在课下完成的，节省了教师对相应内容的讲解时间，可以更灵活地安排教学内容。例如在讲授井下平面控制测量时，这部分内容比较容易理解，与地表导线有相似性，教师完全可以在课上给出一部分矿图，让学生课下在图上设计布设导线，并说明测量方法，由教师点评。采取这种教学方法后，学生对井下平面控制导线布设原则、导线分级、观测方法掌握扎实，能活学活用，而且节省了大量的课堂讲授时间，教学效果良好。

(2)减少课后习题，增加大作业。在采取问题研讨式教学法后，学生对基本的概念、方法等掌握较清楚了，可以适当减少课后习题作业，增加大作业。所谓大作业是指针对某一个具体问题进行的解决方案设计或问题探讨，题目范围的大小介于与前面教学法中教师提出的问题和课程设计之间，可以称为小设计。大作业的目的，不仅是为了提高学生学以致用，解决实际问题的能力，更重要的是要让学生将矿山测量内容和其他课程所学知识联系起来，增加矿山测量学内容的宽度、广度和深度，打破课程束缚，使学生将各个课程内容有机地结合起来，培养学生综合应用所学解决问题的能力。

2.3 课程设计改革

课程设计是一门课程必不可少的组成部分，它有利于学生对基础知识的理解，有利于工程素质、逻辑思维的锻炼，有利于多学科间的整合，有利于严谨的治学态度的培养。因此，课程设计的效果直接影响整门课程的教学效果。为了提高课程设计的教学效果，从以下三个方面对课程设计内容进行了改革。

(1)增加各采矿、地质工程相关专业配合，做综合课程设计。为了使学生对将来工作的环境、流程更加熟悉，了解各工种间的配合，可与采矿工程和地质工程这两个专业相协调，共同完成一个综合的大课程设计。例如采矿工程和测绘工程的综合课程设计：采矿可以根据某地区的地质测量数据和资料进行井巷工程布局，准备健全的生产系统；测绘可以在采矿的设计基础上进行矿山建设施工设计、巷道贯通设计等内容。

(2)学生自己收集资料，根据实际情况进行课程设计。根据实际情况的需要，变更实习和课程设计的顺序，由原来的先设计后实习变为先实习后设计。由学生自己在实习现场收集生产矿井实际资料，返校后进行课程设计，更加贴近实际，增加了学生的责任感和兴趣，在设计时更加认真、严谨。

(3)减少传统设计内容，增加计算机应用相关设计。随着矿山测量人员工作能力的要求提升，计算机技术在矿山测量中的应用也得到了普及，为了增强学生掌握和理解用计算机技术解决矿山实际生产问题的能力，应当适当地减少传统的矿山测量设计题目数目，例如井上下的联系测量设计、巷道贯通设计等内容，增加计算机应用相关设计题目，例如矿山测量信息系统设计，可分为几个模块做，最后整合成一个完整的系统设计，如果学生有精力和兴趣的话可以在毕业设计时编程实现。

2.4 实践教学设计

矿山测量的实践教学，包括实验教学和实习，由于有特殊的场地要求，在校内实习达不到锻炼学生的效果，到生产现场去，生产单位出于对学生、仪器设备的安全性问题考虑，要求少下井甚至不安排下井实习，因此一直是各高校的难题。为了解决这个问题，采矿工程、地质工程和测绘工程几个矿山类相关专业抓住黑龙江科技大学新建综合楼的契机，申请了模拟矿井建设，建成后将对矿山测量实践教学提供有力的基础设施保障，可在校内完成大部分的实践教学任务。

在实验项目设计时，在注重仪器操作、数据记录和数据处理等基本功训练的同时，注重学生能力锻炼，增加设计性、综合性实验项目。例如综合性实验项目，巷道开切位置及开切方向的标定，在条件允许的情况下(模拟矿井建成)，可以按实地情况给出数据，由学生自己设计、计算、实地操作最后检查测设精度。理论联系实际，培养学生分析问题解决问题的能力。

3 结 论

矿山测量人才的培养是一项复杂的系统工程，需要根据社会需求调节培养模式，在教学环节中，扎实基础知识，引导学生扩展知识的宽度、深度，引导学生进行多课程间的知识整合，培养学生专业素养、计算机能力、工程素质等综合能力。经过实践，课程教学与实际工作结合紧密，培养的学生工作能力突出，适应工作环境快，效果较好。矿山测量的人才培养需要在实践中不断的探索前进、总结经验，力争为建设数字矿山贡献优秀的人才。

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(责任编辑 石海林)

Mine Surveying Talents Training under the Construction of Digital Mines

Zhao Weicheng Qi Xiangqian Ma Fuyi

(CollegeofMiningEngineering，HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology，Harbin150022，China)

Under the construction of digital mines，mine surveying work changes a lot，so high quality and ability of mine surveying workers are required.Simultaneously，colleges and universities are supposed to make adjustments towards mine surveying personnel training modes so as to adapt the overall trend.Based on the analysis of mine surveying task in the construction of digital mine and competence request of mine surveying talents，talents training goal is clarified.Accordingly，general mining colleges or universities need to construct a new training system for mining surveying in nowadays teaching circumstances in order to cultivate qualified talents of mine surveying，through teaching reform from several links：teaching content，teaching methods，teaching process，curriculum design，and practice，etc.It makes a contribution to the exploration about mine surveying personnel training modes.

Construction of digital mines，Mine survey，Constructing teaching system，Talent training

2015-02-03

赵威成(1981—)，男，讲师，硕士研究生。

TD17

A

1001-1250(2015)-04-238-04