“互联网+”背景下测量室外实习智能化管理的探索与实践

蒲朝旭，余代俊，朱逍贤

(1.成都理工大学地球科学学院测绘工程系，四川 成都 610059； 2.四川水利职业技术学院，四川 成都 611231)

1 引 言

测绘工程是一个实践性非常强的专业，而测量实习尤其是室外实习是测绘工程专业教学过程中必不可少的一个实践环节。以本校测绘工程专业室外实习课程为例[1]，主要包括数字地形测量实习、GNSS测量实习、摄影测量与遥感综合实习、测绘生产综合实习等。这些实践课程时长从2周至5周不等，人数均在100人左右，实习场地从几十亩至几千亩不等，场地中常常包含建筑物、道路、河流等，人员较为分散。这就为室外实习的管理带来了不小的麻烦，指导教师或实习队长无法实时了解学生的实习动态、实习情况、所在位置等，同时也存在较大的安全隐患。因此，如何能够实时高效获取学生实习信息，同时能够将学生室外实习情况进行实时考评并记录成绩，成为教学改革的重点内容。

近年来，诸多学者针对测量相关课程进行了许多改革设想，包括教学[2]、学生培养、室内实习、室外实习[3，4]、教学场地建设[5，6]等等，这为广大教育工作者的教学提供了非常大的帮助。但纵观各种教改[7～8]，对于利用现有“互联网+”[9]的优势，实时高效掌握学生动态和进行室外实践成绩评定等[10，11]方便的研究还有说欠缺。鉴于此，结合成都理工大学测绘工程系实践课程的实际情况，对学生室外实习实践进行教学改革，提出结合“互联网+”、人脸识别等技术，以智能手机为载体，利用云端/本地数据库、实时聊天SDK、百度地图API、开源库等，建立了一个测量室外实习的智能化管理系统，并以此对测量室外实习的智能化管理进行了探索和实践。

2 系统设计

室外实习智能化管理系统以Android为基础开发平台[12]，利用Java编程语言，基于百度地图API，结合数据库管理技术、GNSS导航定位技术和人脸识别技术等编制而成，系统能够使教师与学生的实习互动更加方便快捷，克服了传统模式下室外实习存在的诸如控制点信息不全、实习过程中交流不便、实习出勤率不明、实习管理困难等弊端[13～15]。该App具有账号分类、电子地图、信息管理、交流互动、线上评分等几大功能[16]，详细的系统功能模块如图1所示。

图1 室外实习智能化管理系统功能模块图

2.1 系统功能模块介绍

(1)账号分类：本系统账号类型主要分为实习队(组)长、指导教师和学生三类。在开始实习之前，实习队(组)长应根据教学任务，收集准备好实习分组、指导教师名单和学生名册等基本信息，交由后台数据库管理员创建登录账号。登录实习队(组)长账号，可以加载与本次实习相关的测区已有地形图、影像图及控制点坐标等信息，并可管理本次实习中的相关事务。登录指导教师账号可根据实习分组情况，添加仅本指导教师所带学生可见的其他相关实习资料，亦可对本组学生信息进行管理，实时了解学生的实习情况，为学生进行在线答疑、在线考勤、在线评分等。登录学生账号仅限查看各项地理信息数据、在线求助等。

(2)电子地图：本系统以百度地图作为基础底图，实习过程中可根据不同实习地点和实习项目另行叠加测区已有的地形图、影像图和控制点坐标等信息[17]，从而方便实习过程中学生能够快速获得控制点相关信息，如点号、三维坐标、点位置等。利用GNSS导航定位技术，实习队长或指导教师可实时查看学生的出勤情况和作业地点，方便教师实时了解学生的作业动态，及时跟进指导，实现教学过程信息化。

(3)信息管理：本系统使用Android平台集成的嵌入式关系型数据库——SQLite数据库作为本地数据库，使用Bmob后端云作为在线数据库，为软件正常运行提供基础数据服务。实习区的基础地理信息(如地形图、影像图、控制点信息等)可以采用加密之后存储于在线数据库中，亦可进行本地存储于叠加。学生基础信息(如学号、姓名、班级、指导教师等)可以存储于在线数据库中，方便不同账号用户获取信息。学生人脸识别信息及实习情况(如出勤情况、实习表现等)则保存在本地数据库中。所获信息皆进行加密处理，保证数据的安全性，对信息进行合理的采集、存储、管理，从而实现了教学实习的数字化。

(4)交流互动：本系统以已有基础聊天SDK作为后台聊天平台，能够实现双向的文字及语音聊天，亦可实现在线视频功能。方便指导教师与学生进行在线互动及答疑等。

(5)线上评分：本系统以SQLite数据库为基础建立指导教师指导学生实习信息库，在此基础上结合人脸识别技术，便于老师在与学生短暂的实习接触过程中，确认学生身份或身份查找，根据现场表现即时给予成绩评定，进行在线评分，为最终评定实习总成绩提供可靠依据。

2.2 系统操作步骤

(1)资料准备——在实习之前，由实习队(组)长或指导教师准备相关资料，如测区地形图、测区影像图、测区控制点、实习分组名单、学生名册等资料。

(2)创建账号——由数据库后台管理员根据相关资料创建登录账号并分发至每个人，同时将基础信息导入在线数据库中。后续实习队(组)长、指导教师及学生只需登录各自账号即可完成相关信息查看或数据管理等操作。

(3)室外实习——实习期间，指导教师可以根据实时显示的学生作业位置及时到达现场进行指导，师生亦可远程在线互动，解答学生所提相关问题，并进行实时考勤、考核及评分等。

(4)实习结束——实习结束后，指导教师可将所有学生在线评分成绩导出，以作为实习总成绩的评定依据之一。若不再使用本系统可自行卸载，或留待其他实习继续使用。

3 系统测试

为验证实习系统的有效性，录入了一些试验数据进行了系统测试，模拟了真实环境下的室外实习，图2～图10为系统的部分功能展示，由于学生互动和个人信息管理较为简单，故未做展示。登录指导教师账号之后，可以看到当前实习组所在的位置，如图2所示。图中显示了当前共有两个实习组，分别是001组张三和002组李明。学生位置在位置服务打开的情况下默认设置为 10 s发送一次位置信息至在线数据库，同时更新对应指导教师中该组的位置。若登录学生账号，则主界面中不会出现其他实习组位置，同时也不会显示评分页等。图2展示的是百度地图上叠加影像图的效果，图3展示的是百度地图上叠加地形图的效果。图4则展示的是进行路线规划的效果，路线规划可以计算从当前位置至某个实习组位置的路径，亦可计算从当前位置至某个控制点的路径，路径规划默认采用步行导航模式。

图2 影像图显示效果 图3 地形图显示效果 图4 路线规划效果

系统默认集成了校园中已有的测量控制点信息，同时亦可在实习开始前根据实际情况新增控制点信息。如图5所示，展示了点击地图中的控制点图标之后所显示的控制点信息，不仅可以复制该控制点的信息，而且能够从当前位置导航至该控制点。图6展示的是点击某个实习组图标时所显示的信息，同样可以复制本实习组的相关信息，亦可从当前位置导航至该实习组。图7展示的是指导教师可以对所带学生进行野外实时考评，对所带学生的评分情况有一个概括展示，且能够将所有学生的评分导出成Excel文件并发送至电脑端，便于后续总评成绩时作为依据。利用人脸识别，可以在识别成功之后直接跳转至该生的评分界面，方便评分。

图5 控制点信息显示效果 图6 实习组情况 图7 实习过程考评记录

图8展示的是某学生具体的考核记录，能够显示具体的成绩构成。同时能够录入该生的人脸识别信息，亦可删除。图9展示的是对于某学生进行实习过程考核记录录入的效果。图10展示的是学生的详细信息，可以方便地查看该生的基本信息及所在的实习组、指导教师、实习队编号等信息。

图8 个人考核记录效果 图9 个人考核成绩录入 图10 学生详细信息

4 结 语

本系统在平时的课间实习和集中实习中均可使用，部分同学测试反馈较好，在自己的课程中也逐步推广使用，经过测试和同学们反馈，比利用以往的纸质版地图找点提高很大，并且减少了实习时所带的物品。教师使用时发现，能够较为的方便的记录下各种信息，方便进行平时成绩的考核与记录，但仍然存在较大的改进空间，如系统有时不稳定、功能还有待扩展、部分库可以使用更优的选择等，需要在后期进一步的提高修改。

本文根据本校实际的测量室外实习情况及相关实习课程，提出了结合互联网技术和人脸识别技术，以Android为平台，构建的一款智能化、信息化室外测量实习管理系统，对测量室外实习的智能化管理进行了有益的探索并进行了实践。经测试，该系统能够显著的提高室外实习的效果，不仅能够提高学生实习的作业效率，如便于查看相关地理信息数据、能够实时与指导老师在线互动等，而且能够便于指导教师对所指导学生进行管理，如可实时查看学生实习情况、室外及时在线评分等。本系统是成都理工大学测量室外教学实习改革重要内容，不仅适用于测绘工程专业的室外实习，而且稍做修改或不做修改同样可以适用于其他专业的室外教学实习，如普通地质学认识实习等。虽然本文所提系统能够大大提高测量野外实习的实习效果，但也不能完全替代指导教师的现场指导，二者紧密结合方能保证室外实习的质量。在将来，应该根据实习内容或作业方式等的变化，实时调整本系统，以期能够尽最大能力为提高学生的实习效果而作出应有的贡献。