仿真软件辅助下的测量学实习改革与实践

【摘 要】测量学是测绘科学与技术学科及相关工程学科的重要专业基础课程，但测量学实践教学通常受到仪器数量、实习场地环境和气象条件等因素的影响与制约。针对该问题，本文提出了采用数字测量仿真软件来辅助测量学实习的方法。通过实践证明，将数字测量仿真软件引入测量学实习中，可以有效地应对仪器数量短缺、克服气象条件的困难、弥补实习场地的不足、完善实习评定的方法，使学生有更多机会练习掌握先进的数据采集和数字成图技术，从而达到提高实践教学质量的目的。同时，借助软件全程记录实习日志，也使得实习成绩的评定更加科学。

【关键词】测量学 实践教学 教学改革 仿真软件

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）12-0010-02

测量学是测绘工程、地理信息科学、水利水电工程、环境工程、给排水工程、水文与水资源工程、交通工程等专业的一门非常重要的专业基础课程，该课程教学效果的好坏将直接影响到后续课程的教学。测量学又是一门实践性很强的课程，在实践教学环节中，只有运用先进的教学方法、教学手段，才能使学生领会、理解、巩固所学知识，提高学生的动手操作能力，也才能收到良好的教学效果。然而，在测量学课程实践教学中，一直存在数字测绘仪器资源不足，实习易受场地及气象条件限制等问题，致使教学效果不尽如人意。为了使学生有更多的机会练习与掌握先进的数字测绘技术，我们经过探索与实践，将测量实习仿真软件引入测量学课程的实践教学中，并收到了良好的效果。

一 传统实践教学存在的问题

1.测绘仪器资源有限

随着测量技术与设备的快速发展，数字测绘已成为测绘的主流技术与方法，电子经纬仪、全站仪成为野外空间数据采集的主要仪器，计算机辅助数字成图技术在生产单位广泛普及。但是，由于目前学生规模不断扩大，受数字测绘仪器数量的限制，测量学实践教学中通常小组人数偏多，学生动手操作仪器的时间非常有限，这就制约了学生提高操作技能的空间。

2.实习易受场地及气象条件的限制

测量实习工作大部分需要在室外进行，受场地环境的限制，有时仪器很难摆开。另外，测量实习受气象条件的影响较大，遇到大风、起雾、雨雪、雷电天气，测量外业实习常常被迫中断，严重影响了实习计划的正常实施。

3.教学实习成绩的评定方法不科学

学生的实习成绩对学生来说具有重要的意义，不仅是对所实习内容掌握程度的考核，也是将来求职时用人单位很重视的评价指标。传统的测量实习成绩主要采用两种方法进行评定：一是教师依据学生在实习中的表现，考虑各组完成的情况确定；二是根据学生实习成果及报告确定。这两种评分方式在实践中存在很大的弊端，第一种方式只有在学生人数较少，教师对每个学生实习表现能够全面掌握时，才能反映出学生的实习情况。实际上，每次测量实习人数都较多，教师很难对每一位学生的实习情况有一个准确的判定，这种方式缺少对每个学生具体实习操作内容的跟踪与考核，并且带有很大的主观性。第二种方式侧重实习结果，易导致为追求高分而作弊的情况发生。

二 仿真软件辅助下的测量学实习改革与实践

1.仿真软件及仿真测量学实习

为了改进测量学实习，我们自主开发了一款适合郑州大学实习场地特点的测量实习仿真软件Survey_YCD，并采集存贮全部郑州大学新校区范围内的实习控制点数据。该软件既可以用于室内仿真，又可用于实习外业数据记录，并可全程记录实习操作日志。经过两年的应用测试，收到了良好的实习效果。

测量学课程的实践性很强，实践教学环节的教学应引起高度重视。应用Survey_YCD仿真软件克服了实践教学中测绘仪器资源的限制，提高了实践教学的教学质量。该仿真软件不仅具备计算机辅助成图的功能，还可以进行野外空间数据的采集，可以满足测量学实习中内业和外业实习内容的全部要求，达到了实习仿真的目的。在该软件的辅助下，学生可以利用有限的教学仪器设备，循序渐进、先仿真后实战，最终达到熟练掌握更多的数字测绘技术的目的。仿真软件可以选择光学经纬仪和全站仪两种测图模式，观测数据记录模式可以选择CASS格式或MapGIS格式。上图是模拟光学经纬仪的空间数据的采集仿真界面。学生操作前需要输入自己的学号与姓名数据方可开始练习操作。首先，选择“数据格式”与“测距模式”，从已知控制点数据库中选择测站并输入仪器高，从已知控制点数据库中选择定向点，并输入定向数据（定向水平度盘读数）。其次，输入检核点和观测碎部点的观测数据，包括视距、水平度盘读数、竖盘读数和照准高。最后，计算碎部点数据，点击“计算”按钮，软件自动计算碎部点的三维坐标。点击“记录”按钮，记录碎部点的信息，并自动累加碎部点号。软件启动后自动对操作进行日志记录（加密不可更改），并可统计用户的操作时间、观测次数等基本数据。

2.仿真软件辅助下的测量学实习方式的改革与实践

传统的测量实习外业工作必须在室外进行，受雷雨、大风等天气的影响，测量工作常常被迫停止，严重影响了教学秩序的正常进行。同时恶劣艰苦的自然环境也使参与实习的老师和学生备受苦楚，极大地打击了学生学习本课程的积极性与对本课程的热爱之情。Survey_YCD仿真软件可以克服不利的自然条件对测量实习的影响，在恶劣气象条件下实习由室外转至室内，保证了实习的正常进行。同时，该软件可以让学生在一个舒适的环境中参与实习，先在室内仿真演习，再到室外实际操作，缩短在野外工作的时间，提高了野外空间数据采集的效率。

3.仿真软件辅助下的测量学实习成绩评定方式的改革与实践

传统测量学实习成绩评定方式存在不严密、不科学的问题，Survey_YCD仿真软件可以记录所有学生练习的内容、时间、成果质量等情况，形成实习电子日志。学生成绩评定在原来的两种方法的基础上，结合实习软件记录的实习电子日志，这样保证了评定方式的客观、公平、公正，避免片面性、主观性过强的现象出现，使实习成绩考核遵循一种准确、全面、客观的原则，从而更加科学、合理。

三 结论

实践证明，通过开发仿真测量实习软件，并将其用来辅助完成测量学课程实习，可以使学生有更多的机会锻炼实践操作，可以更快地熟练掌握数据采集与数字成图技术。通过仿真软件的使用，不仅克服了测绘仪器资源短缺、场地环境以及气象条件对实习的影响，而且通过仿真软件实时跟踪同学的实习时间与成果，也使学生成绩的评定更加准确、科学。

参考文献

[1]潘正风.数字测图原理与方法[M].武汉：武汉大学出版社，2004：2～3、120、181～187

[2]张家平、董胜利、孙凌.基于现代技术条件下测量学课程改革的新探索[J].测绘工程，2007（3）：76～78

[3]王庆国、邹进贵.信息化背景下提高测量学教学质量的几点思考[J].武汉化工学院学报，2006（5）：117～119

[4]梁新美、胡友健、陈刚.非测绘类专业测量学教学改革探讨[J].地理空间信息，2008（4）：141～143

[5]王广军、高荣久.新技术条件下非测绘专业测量学教学改革研究[J].矿山测量，2007（03）：80～82

[6]高井祥.测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007：14～18、35～36、61～70

[7]王庆国、邹进贵、杨华.提高测量学教学效果的几点体会[J].测绘工程，2007（2）：76～78

[8]张钰玲、甘昕艳.Proteus仿真在数字电子技术课程中的应用[J].桂林电子科技大学学报，2008（6）：530～532

[9]苏变玲、朱志平、袁卫.基于Proteus的单片机仿真教学的研究[J].实验室研究与探索，2009（4）：74～80