工程测量教学模拟装置研制

邓绍云 邱清华 陈少军 郭明红

摘 要：文章指出了现有的教学辅助性器具和仪器设备工具等存在着大型化、大重量型、不便变迁和耗材耗资较大等缺陷，并提出批评。在此基础上呼吁广大高校教师应根据自己的多年教学实践开发应用小型轻巧便携的教学辅助性仪器设备和工具，以提高教学效果和实践能力。阐述了开发研制简便高效工程测设放样教学工具的原因和意义，陈述了研究目标和研究内容，详述了研究方法和研究方案，制订了研究计划，指出了关键技术和拟定了技术路线，阐述了研究价值，为广大教学科研工作者做出榜样和提供借鉴。

关键词：工程建设；测设放样；教辅工具器件；开发应用

中图分类号：TU198 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）24-0025-02

Abstract： The author points out that the existing teaching aids and instruments have some defects， such as large scale， heavy weight， inconvenience and high cost of consumable materials and so on， and puts forward some criticism. On this basis， it calls on the majority of teachers in colleges and universities to develop and apply small， light and portable teaching aids， equipment and tools according to their own teaching practice for many years， so as to improve teaching effect and practical ability. This paper expounds the reasons and significance of the development of a simple and efficient teaching tool for setting out the engineering survey， states the research objectives and contents， expounds the research methods and schemes， and formulates the research plan. This paper points out the key technology and draws up the technical route， expounds the research value， and and provides a reference for the teachers and scientific researchers.

Keywords： engineering construction； surveying and setting out； teaching assistant tools and devices； development and application

引言

“十年树木，百年树人”谚语指出了人才的重要和培养人才的艰辛，高校是高层次人才培养的重要场所，高校的教学质量是人才培养的关键，教学是个复杂而又必不可少的人才培养的重要环节过程，如何增进教学质量，改革教学方法和教学方式，倡导性地采用简便高效实用的模拟将复杂的工程建设过程简单明了化传授给相关专业的大学生，是高校相关专业教师的根本职责和使命。

1 必要性和紧迫性

工程测量是所有的土木工程建设中最为关键和基本的工作之一，故《工程测量》课程是土木建筑类最基本的专业基础课程之一，对于高职土木建筑类专业的学生培养占据非常重要的地位。故对于高职《工程测量》课程的教学在土木建筑类高职学生的人才培养计划中占据很大的比例，其理论教学和实践教学的方法、方式和课时都应花大力气，优先考虑。其传统的灌入式的教学方法、方式必须加以改进，改革，革新，课时数应该适度的增加，实训实习的时间应该增长。创新设计研制出簡便有效的工程测量教学模拟装置来加强教学力度，增进教学效果，提升教学质量。对高职教育，人才的培养有重要意义。

针对物理和数学教具目前已有一些，但针对工程测量教学工具还是极为稀少，甚至空白。故对于这种教学模拟装置的开发研制具有很强的创新性和开拓性，应该予以大力地支持和帮撑。

2 目标与内容

2.1 研究目标

探究研究出一整套简单有效的工程测量测设放样教学工具，内容包括：（1）平面线路工程测设放样模拟教具；（2）平面建筑物测设放样模拟教具；（3）带缓和曲线的圆曲线测设放样模拟教具；（4）规则几何三维空间建筑物测设

放样模拟教具。

2.2 研究思路

查询资料→分析已有的教学工具仪器→比较各种学工具仪器的优缺点→实验分析工程测量测设放样的特性和特征→研制开发出简单、有效的工程测量测设放样的教学工具。

2.3 实施方案

研制开发工程测量测设放样教学工具，依据以下：（1）直角坐标放样法；（2）极坐标放样法；（3）曲线坐标放样法。（4）综合直角坐标放样法与极坐标放样法；（5）综合极坐标放样法与曲线坐标放样法；（6）综合直角坐标放样法与曲线坐标放样法；（7）综合直角坐标放样法和极坐标放样法

与曲线坐标放样法，共7种方法，7个实施方案。最后选择出最优的方案同时考虑最为方便实施的方案来研制开发。

2.4 技术关键

小型化、便携化和精确化的实现。

2.5 技术路线

查询资料→分析已有的教学工具仪器→比较各种学工具仪器的优缺点→实验分析工程测量测设放样的特性和特征→实施比较各种设计方案：（1）直角坐标放样法→（2）极坐标放样法→（3）曲线坐标放样法→（4）综合直角坐标放样法与极坐标放样法→（5）综合极坐标放样法与曲线坐标放样法→（6）綜合直角坐标放样法与曲线坐标放样法→（7）综合直角坐标放样法和极坐标放样法与曲线坐标放样法→研制开发出简单、有效的工程测量测设放样的教学工具。

3 原理与方法

平面点构成平面曲线，所有的点集合组成任意曲线，在直角坐标系或极坐标系下都可以归结为曲线，如图1。

设该曲线上任意一点M，该点的轨迹即为整体平面任意曲线，在测量直角坐标系中，该点横Ym、纵坐标Xm之间的关系即该平面任意曲线的数学方程表达式为：Y=f（X）。

同样在极坐标系下，该曲线上的任一点M的极角θm、极径ρm之间的关系即该平面任意曲线的数学方程表达式为：ρ=ρ（？兹）。

测设放样过程中只需要将坐标系的原点（即该装置中的原点）设置放样在工程设计图纸中所给定确切坐标（一般工程设计中给定的是测量直角坐标，在我国普遍采用北京54直角坐标系）的已知点位，并始终以正北方向作为测量直角坐标系的X轴正向，或测量极坐标系的极径正向则可。

通过直角坐标和极坐标之间的换算关系计算来确定该任意点M的极角θm、极径ρm，计算方法如下。

测设过程中正北方向可以通过设计图纸告知确定，这样只需将该测设放样模拟装置中的放样笔在各个点M（θm，ρm），测设放样中关键点和特征点必须测设放样图，中间点最好是加密，最后将这些点用光滑曲线加以连接就成所要测设放样的平面曲线。而平面曲线组成平面几何面，面组成三维物体（即建筑物），从而整个建筑物就这样测设放样出来了，非常简便可靠又原理清晰。

4 研制成果

本着上文所述目标和内容，并依据上述原理与方法，笔者研制成功以下一些相关工程测设放样研究专利，或有关工程测设放样教学模拟装置专利：

（1）简便高效平面任意线路工程测设装置[1]。

（2）简便高效平面任意线路工程测设装置及方法[2]。

（3）建筑物测设放样平移旋转模拟教学演示装置[3]。

（4）简便实用高效平面线路测设放样教学模拟装置[4]。

5 作用与意义

这些专利都来源于笔者多年工程测设放样教学和实践的总结和开发推广，对教学起到很大的帮助作用。这些成果具有一定的创新程度和创新价值；具有一定的学术价值，能丰富工程测量的科研成果，同时更能丰富工程测量教学研究成果，辅助对工程测量学生的理论知识的传授和实践实习实训能力和水平的提高和提高教学效果，提升人才培养的质量，从而间接地促进工程建设的质量和效益，促进区域经济的繁荣和社会和谐，增进区域甚至是国家的安定和长治久安。

6 结束语

目前，有很多公司在制做一些教辅工具，但一般都具有尺寸的大型性，重量的教大型，搬迁的困难性，这些公司一般为了谋取较高利润，不在乎或不着眼于小型教辅工具的开发和制做及销售，从而造成教学成本的提高，而这些研究就是刺激和鼓励在教学岗位多年的教师根据自己的实践，着眼于解决教学的实际问题，而努力开发各种轻巧便携式、低成本高效实用的教学模拟工具和器具等，为提升教学质量和方便教学降低教学管理和教学运行成本而多做贡献。

参考文献：

[1]邓绍云.简便高效平面任意线路工程测设装置：中国，201520547612.2[P].2016-01-20.

[2]邓绍云.简便高效平面任意线路工程测设装置及方法：中国，201510444741.3[P].2015-11-11.

[3]邓绍云.建筑物测设放样平移旋转模拟教学演示装置：中国，201620061994.2[P].2016-08-31.

[4]邓绍云.简便实用高效平面线路测设放样教学模拟装置：中国，201620095214.6[P].2016-07-13.