時間：2022-04-19 05:10:50
序論：在您撰寫工程測量學論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要：本文對工程測量學重新進行了定義，指出了該學科的地位和研究應用領域；闡述了工程測量學領域通用和專用儀器的發(fā)展；在理論方法發(fā)展方面，重點對平差理論、工程網(wǎng)優(yōu)化設計、變形觀測數(shù)據(jù)處理方法進行了歸納和總結。扼要地敘述了大型特種精密工程測量在國內外的發(fā)展情況。結合科研和開發(fā)實踐，簡介了地面控制與施工測量工程內外業(yè)數(shù)據(jù)處理一體化自動化系統(tǒng)——科傻系統(tǒng)。最后展望了21世紀工程測量學若干發(fā)展方向。
關鍵詞：工程測量工業(yè)測量精密工程測量測量機器人工程網(wǎng)優(yōu)化設計
一、學科地位和研究應用領域
1.學科定義
工程測量學是研究地球空間(地面、地下、水下、空中)中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現(xiàn)的理論方法和技術的一門應用性學科。它主要以建筑工程、機器和設備為研究服務對象。
2.學科地位
測繪科學和技術(或稱測繪學)是一門具有悠久歷史和現(xiàn)展的一級學科。該學科無論怎樣發(fā)展，服務領域無論怎樣拓寬，與其他學科的交叉無論怎樣增多或加強，學科無論出現(xiàn)怎樣的綜合和細分，學科名稱無論怎樣改變，學科的本質和特點都不會改變?？偟膩碚f，整個學科的二級學科仍應作如下劃分：
——大地測量學(包括天文、幾何、物理、衛(wèi)星和海洋大地測量)；
——工程測量學(含近景攝影測量和礦山測量)；
——航空攝影測量與遙感學；
——地圖制圖學；
——不動產(chǎn)地籍與土地整理。
3.研究應用領域
目前國內把工程建設有關的工程測量按勘測設計、施工建設和運行管理三個階段劃分；也有按行業(yè)劃分成：線路(鐵路、公路等)工程測量、水利工程測量、橋隧工程測量、建筑工程測量、礦山測量、海洋工程測量、軍事工程測量、3維工業(yè)測量等，幾乎每一行業(yè)和工程測量都有相應的著書或教材。
由Hennecke,Mueller,Werner3個德國人所編著的工程測量學，主要按下述內容進行劃分和編寫：①測量儀器和方法；②線路、鐵路、公路建設測量；③高層建筑測量；④地下建筑測量；⑤安全監(jiān)測；⑥機器和設備測量。
由于工程測量的研究應用領域非常廣泛，發(fā)展變化也很快，因此寫書十分困難。目前國內外沒有一本全面涉及工程測量學理論、技術、方法和實際應用的現(xiàn)代專著或教材。
國際測量師聯(lián)合會(FIG)的第六委員會稱作工程測量委員會，過去它下設4個工作組：測量方法和限差；土石方計算；變形測量；地下工程測量。此外還設了一個特別組：變形分析與解釋?，F(xiàn)在，下設了6個工作組和2個專題組。6個工作組是：大型科學設備的高精度測量技術與方法；線路工程測量與優(yōu)化；變形測量；工程測量信息系統(tǒng)；激光技術在工程測量中的應用；電子科技文獻和網(wǎng)絡。2個專題組是：工程和工業(yè)中的特殊測量儀器；工程測量標準。
德國、瑞士、奧地利3個德語語系國家自50年起組織每3～4年舉行一次的“工程測量國際學術討論會”。過去把工程測量劃分為以下幾個專題：測量儀器和數(shù)據(jù)獲??；數(shù)據(jù)解釋、處理和應用；高層建筑和設備安裝測量；地下和深層建筑測量；環(huán)境和工程建筑物變形監(jiān)測。
1992年第11屆討論會的專題是：測量理論與測量方案；測量技術和測量系統(tǒng)；信息系統(tǒng)和CAD；在建筑工程和工業(yè)中的應用。
1996年的第12屆討論會的專題是：測量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；監(jiān)測和控制；在工業(yè)和建筑工程中的質量問題；數(shù)據(jù)模型和信息系統(tǒng)；交叉學科的大型工程項目。
從以上可見，工程測量學的研究領域既有相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。筆者認為，工程測量學主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供測繪保障，滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發(fā)展的動力。
二、工程測量儀器的發(fā)展
工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。通用儀器中常規(guī)的光學經(jīng)緯儀、光學水準儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的軟件，向全能型和智能化方向發(fā)展。帶電動馬達驅動和程序控制的全站儀結合激光、通訊及CCD技術，可實現(xiàn)測量的全自動化，被稱作測量機器人。測量機器人可自動尋找并精確照準目標，在1s內完成一目標點的觀測，像機器人一樣對成百上千個目標作持續(xù)和重復觀測，可廣泛用于變形監(jiān)測和施工測量。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應用。將GPS接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起，稱超全站儀或超測量機器人。它將GPS的實時動態(tài)定位技術與全站儀靈活的3維極坐標測量技術完美結合，可實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。
專用儀器是工程測量學儀器發(fā)展最活躍的，主要應用在精密工程測量領域。其中，包括機械式、光電式及光機電(子)結合式的儀器或測量系統(tǒng)。主要特點是：高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測。
用于建立水平的或豎直的基準線或基準面，測量目標點相對于基準線(或基準面)的偏距(垂距)，稱為基準線測量或準直測量。這方面的儀器有正、倒錘與垂線觀測儀，金屬絲引張線，各種激光準直儀、鉛直儀(向下、向上)、自準直儀，以及尼龍絲或金屬絲準直測量系統(tǒng)等。
在距離測量方面，包括中長距離(數(shù)十米至數(shù)公里)、短距離(數(shù)米至數(shù)十米)和微距離(毫米至數(shù)米)及其變化量的精密測量。以ME5000為代表的精密激光測距儀和TERRAMETERLDM2雙頻激光測距儀，中長距離測量精度可達亞毫米級；可喜的是，許多短距離、微距離測量都實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)采集的自動化，其中最典型的代表是銦瓦線尺測距儀DISTINVAR，應變儀DISTERMETERISETH，石英伸縮儀，各種光學應變計，位移與振動激光快速遙測儀等。采用多譜勒效應的雙頻激光干涉儀，能在數(shù)十米范圍內達到0.01μm的計量精度，成為重要的長度檢校和精密測量設備；采用CCD線列傳感器測量微距離可達到百分之幾微米的精度，它們使距離測量精度從毫米、微米級進入到納米級世界。
高程測量方面，最顯著的發(fā)展應數(shù)液體靜力水準測量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。兩容器間的距離可達數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。
與高程測量有關的是傾斜測量(又稱撓度曲線測量)，即確定被測對象(如橋、塔)在豎直平面內相對于水平或鉛直基準線的撓度曲線。各種機械式測斜(傾)儀、電子測傾儀都向著數(shù)字顯示、自動記錄和靈活移動等方向發(fā)展，其精度達微米級。
具有多種功能的混合測量系統(tǒng)是工程測量專用儀器發(fā)展的顯著特點，采用多傳感器的高速鐵路軌道測量系統(tǒng)，用測量機器人自動跟蹤沿鐵路軌道前進的測量車，測量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機，可用于測量軌道的3維坐標、軌道的寬度和傾角。液體靜力水準測量與金屬絲準直集成的混合測量系統(tǒng)在數(shù)百米長的基準線上可精確測量測點的高程和偏距。
綜上所述，工程測量專用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點，可作精密定位和準直測量，可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。
三、工程測量理論方法的發(fā)展
1.測量平差理論
最小二乘法廣泛應用于測量平差。最小二乘配置包括了平差、濾波和推估。附有限制條件的條件平差模型被稱為概括平差模型，它是各種經(jīng)典的和現(xiàn)代平差模型的統(tǒng)一模型。測量誤差理論主要表現(xiàn)在對模型誤差的研究上，主要包括：平差中函數(shù)模型誤差、隨機模型誤差的鑒別或診斷；模型誤差對參數(shù)估計的影響，對參數(shù)和殘差統(tǒng)計性質的影響；病態(tài)方程與控制網(wǎng)及其觀測方案設計的關系。由于變形監(jiān)測網(wǎng)參考點穩(wěn)定性檢驗的需要，導致了自由網(wǎng)平差和擬穩(wěn)平差的出現(xiàn)和發(fā)展。觀測值粗差的研究促進了控制網(wǎng)可靠性理論，以及變形監(jiān)測網(wǎng)變形和觀測值粗差的可區(qū)分性理論的研究和發(fā)展。針對觀測值存在粗差的客觀實際，出現(xiàn)了穩(wěn)健估計(或稱抗差估計)；針對法方程系數(shù)陣存在病態(tài)的可能，發(fā)展了有偏估計。與最小二乘估計相區(qū)別，穩(wěn)健估計和有偏估計稱為非最小二乘估計。
巴爾達的數(shù)據(jù)探測法對觀測值中只存在一個粗差時有效，穩(wěn)健估計法具有抵抗多個粗差影響的優(yōu)點。建立改正數(shù)向量與觀測值真誤差向量之間的函數(shù)關系，可對多個粗差同時進行定位和定值，這種方法已在通用平差軟件包中得到算法實現(xiàn)和應用。
方差和協(xié)方差分量估計實質上是精化平差的隨機模型，過去一直僅停留在理論的研究上。實際中，要求對多種觀測量進行綜合處理，因此，方差分量估計已成為測量平差的必備內容了。目前，通用平差軟件包中已增加了該功能，但還需要在測量規(guī)范中明確提出來。
需要指出的是：許多測量作業(yè)單位喜歡采用附合導線進行逐級加密，主要依據(jù)目前規(guī)范中有關一、二、三級導線和圖根導線的規(guī)定。無疑附合導線具有許多優(yōu)點，但由于多余觀測少，發(fā)現(xiàn)和抵抗粗差的能力較弱，不宜濫用。建立一個區(qū)域的控制，首級網(wǎng)點采用GPS測量，下面最好用一個等級的導線網(wǎng)作全面加密。從測量平差理論來看，全面布設的導線網(wǎng)具有更好的圖形強度，精密較均勻，可靠性也較高。
2.工程控制網(wǎng)優(yōu)化設計理論和方法
網(wǎng)的優(yōu)化設計方法有解析法和模擬法兩種。解析法是基于優(yōu)化設計理論構造目標函數(shù)和約束條件，解求目標函數(shù)的極大值或極小值。一般將網(wǎng)的質量指標作為目標函數(shù)或約束條件。網(wǎng)的質量指標主要有精度、可靠性和建網(wǎng)費用，對于變形監(jiān)測網(wǎng)還包括網(wǎng)的靈敏度或可區(qū)分性。對于網(wǎng)的平差模型而言，按固定參數(shù)和待定參數(shù)的不同，網(wǎng)的優(yōu)化設計又分為零類、一類、二類和三類優(yōu)化設計，涉及到網(wǎng)的基準設計，網(wǎng)形、觀測值精度以及觀測方案的設計。在工程測量中，施工控制網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)都需要作優(yōu)化設計。由于采用GPS定位技術和電磁波測距，網(wǎng)的幾何圖形概念與傳統(tǒng)的測角網(wǎng)有很大的區(qū)別。除特別的精密控制網(wǎng)可考慮用專門編寫的解析法優(yōu)化設計程序作網(wǎng)的優(yōu)化設計外，其他的網(wǎng)都可用模擬法進行設計。模擬法優(yōu)化設計的軟件功能和進行優(yōu)化設計的步驟主要是：根據(jù)設計資料和地圖資料在圖上選點布網(wǎng)，獲取網(wǎng)點近似坐標(最好將資料作數(shù)字化掃描并在微機上進行)。模擬觀測方案，根據(jù)儀器確定觀測值精度，可進一步模擬觀測值。計算網(wǎng)的各種質量指標如精度、可靠性、靈敏度。精度應包括點位精度、相鄰點位精度、任意兩點間的相對精度、最弱點和最弱邊精度、邊長和方位角精度。進一步可計算坐標未知數(shù)的協(xié)方差陣或部分點坐標的協(xié)方差陣，協(xié)方差陣的主成份計算，特征值計算，點位誤差橢圓、置信橢圓的計算等?？煽啃园總€觀測值的多余觀測分量(內部可靠性)和某一觀測值的粗差界限值對平差坐標的影響(外部可靠性)。靈敏度包括靈敏度橢圓、在給定變形向量下的靈敏度指標以及觀測值的靈敏度影響系數(shù)。將計算出的各質量指標與設計要求的指標比較，使之既滿足設計要求，又不致于有太大的富余。通過改變觀測值的精度或改變觀測方案(增加或減少觀測值)或局部改變網(wǎng)形(增加或減少網(wǎng)點)等方法重新作上述設計計算，直到獲取一個較好的結果。
在實踐中，總結出了下述優(yōu)化設計策略：先固定觀測值的精度，對選取的網(wǎng)點，觀測所有可能的邊和方向，計算網(wǎng)的質量的指標，若質量偏低，則必須提高觀測值的精度。在某一組先驗精度下，若網(wǎng)的質量指標偏高了，這時可按觀測值的內部可靠性指標ri，刪減觀測值。ri太大，說明該觀測值顯得多余，應刪去；若ri很小，則該觀測值的精度不宜增加。這種根據(jù)ri大小來刪除觀測值的方法稱為從“密”到“疏”，從“肥”到“瘦”的優(yōu)化策略。
從模擬法優(yōu)化設計的整個過程來看，它是一種試算法，需要有一個好的軟件。該軟件除具有通用平差軟件的功能外，在成果輸出的多樣性、直觀性，在可視化以及人機交互界面設計方面都有更高要求。同時也要求設計者具有堅實的專業(yè)知識和豐富的經(jīng)驗。
用模擬法可獲得一個相對較優(yōu)且切實可行的方案，可進一步用模擬觀測值作網(wǎng)的平差計算，同時可模擬觀測值粗差并計算對結果的影響。這種方法稱為數(shù)學扭曲法或蒙特卡洛法。對于一個精度、可靠性以及靈敏度要求極高的監(jiān)測網(wǎng)或精密控制網(wǎng)，作上述優(yōu)化設計和精細計算是十分必要的。國內在這方面的應用報道較少。多是為了安全起見，有較大的質量富余，建網(wǎng)費用偏高。網(wǎng)優(yōu)化設計費用很少，所帶來的效益較大，凡是較重要的工程控制網(wǎng)，都應作優(yōu)化設計。
3.變形觀測數(shù)據(jù)處理
工程建筑物及與工程有關的變形的監(jiān)測、分析及預報是工程測量學的重要研究內容。其中的變形分析和預報涉及到變形觀測數(shù)據(jù)處理。但變形分析和預報的范疇更廣，屬于多學科的交叉。
(1)變形觀測數(shù)據(jù)處理的幾種典型方法
根據(jù)變形觀測數(shù)據(jù)繪制變形過程曲線是一種最簡單而有效的數(shù)據(jù)處理方法，由過程曲線可作趨勢分析。如果將變形觀測數(shù)據(jù)與影響因子進行多元回歸分析和逐步回歸計算，可得到變形與顯著性因子間的函數(shù)關系，除作物理解釋外，也可用于變形預報。多元回歸分析需要較長的一致性好的多組時間序列數(shù)據(jù)。
若僅對變形觀測數(shù)據(jù)，可采用灰色系統(tǒng)理論或時間序列分析理論建模，前者可針對小數(shù)據(jù)量的時間序列，對原始數(shù)列采用累加生成法變?yōu)樯蓴?shù)列，因此有減弱隨機性、增加規(guī)律性的作用。如果對一個變形觀測量(如位移)的時間序列，通過建立一階或二階灰微分方程提取變形的趨勢項，然后再采用時序分析中的自回歸滑動平均模型ARMA，這種組合建模的方法，可分性好且具有以下顯著優(yōu)點：將非平穩(wěn)相關時序轉化為獨立的平衡時序；具有同時進行平滑、濾波和推估的作用；模型參數(shù)聚集了系統(tǒng)輸出的特征和狀態(tài)；這種組合模型是基于輸出的等價系統(tǒng)的理想動態(tài)模型。
把變形體視為一個動態(tài)系統(tǒng)，將一組觀測值作為系統(tǒng)的輸出，可以用卡爾曼濾波模型來描述系統(tǒng)的狀態(tài)。動態(tài)系統(tǒng)由狀態(tài)方程和觀測方程描述，以監(jiān)測點的位置、速率和加速率參數(shù)為狀態(tài)向量，可構造一個典型的運動模型。狀態(tài)方程中要加進系統(tǒng)的動態(tài)噪聲。卡爾曼濾波的優(yōu)點是勿需保留用過的觀測值序列，按照一套遞推算法，把參數(shù)估計和預報有機地結合起來。除觀測值的隨機模型外，動態(tài)噪聲向量的協(xié)方差陣估計和初始周期狀態(tài)向量及其協(xié)方差陣的確定值得注意。采用自適應卡爾曼濾波可較好地解決動態(tài)噪聲協(xié)方差的實時估計問題?？柭鼮V波特別適合滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)處理；也可用于靜態(tài)點場、似靜態(tài)點場在周期的觀測中顯著性變化點的檢驗識別。
對于具有周期性變化的變形觀測時間序列，通過Fourier變換，可將時域內的信息轉變到頻域內分析，例如大壩的水平位移、橋梁的垂直位移都具有明顯的周期性。在某一觀測時刻的觀測值數(shù)字信號可表示為許多個不同頻率的諧波分量之和，通過計算各諧波頻率的振幅，最大振幅以及所對應的主頻率等，可揭示變形的周期變化規(guī)律。若將變形體視為動態(tài)系統(tǒng)，變形視為輸出，各種影響因子視為輸入，并假設系統(tǒng)是線性的，輸入輸出信號是平穩(wěn)的，則通過頻譜分析中的相干函數(shù)、頻響函數(shù)和響應譜函數(shù)估計，可以分析輸入輸出信號之間的相干性，輸入對系統(tǒng)的貢獻(即影響變形的主要因素及其頻譜特性)。
(2)變形的幾何分析與物理解釋
傳統(tǒng)的方法將變形觀測數(shù)據(jù)處理分為變形的幾何分析和物理解釋。幾何分析在于描述變形的空間及時間特性，主要包括模型初步鑒別、模型參數(shù)估計和模擬統(tǒng)計檢驗及最佳模型選取3個步驟。變形監(jiān)測網(wǎng)的參考網(wǎng)、相對網(wǎng)在周期觀測下，參考點的穩(wěn)定性檢驗和目標點和位移值計算是建立變形模型的基礎。變形模型既可根據(jù)變形體的物理力學性質和地質信息選取，也可根據(jù)點場的位移矢量和變形過程曲線選取。此外，前述的時間序列分析，灰色理論建模、卡爾曼濾波以及時間序列頻域法分析中的主頻率和振幅計算等也可看作變形的幾何分析。
變形的物理解釋在于確定變形與引起變形的原因之間的關系，通常采用統(tǒng)計分析法和確定函數(shù)法。統(tǒng)計分析法包括多元回歸分析、灰色系統(tǒng)理論中的關聯(lián)度分析以及時間序列頻域法分析中的動態(tài)響應分析等。統(tǒng)計分析法以實測資料為基礎，觀測資料愈豐富、質量愈高，其結果愈可靠，且具有“后驗”性質，它與變形的幾何分析具有密切的關系，是測量工作者最熟悉和樂于采用的方法。確定函數(shù)法是根據(jù)變形體的物理力學參數(shù)，建立力(荷載)和變形之間的函數(shù)關系如位移場的微分方程，在邊界條件已知時，采用有限元法解微分方程，可得到變形體有限元結點上的變形。采用有限元法，可以計算混凝土大壩、礦山地表以及滑坡在外力(表面力和體力)作用下的位移值。這種方法不需要監(jiān)測數(shù)據(jù)(監(jiān)測數(shù)據(jù)僅作檢驗用)，具有“先驗”性質。只要有限元劃分得當，變形體的物理力學參數(shù)(如楊氏彈性模量，泊松比，內摩擦角、內聚力以及容重等)選取得較好，該法無疑是一種多快好省的方法，目前有許多有限元計算軟件如COSMOS/M供用。但變形體的物理力學參數(shù)的確定和所建立的微分方程都帶有一定的假設，有時用有限元法計算的值與實測值有較大的差異，這就導致了將兩種方法相結合的綜合分析法，以及根據(jù)實測值按一定理論反求變形體物理力學參數(shù)的反演分析法，通過反演解算，重新用有限元法作修正計算。相對于有限元法，條分法用于邊坡穩(wěn)定性分析、計算和評價更為簡單，其中薩爾碼(SARMA)法應用最普遍，根據(jù)力學模型、幾何條件和靜力平衡方程，對平衡條件作迭代計算，可定量的得到邊坡穩(wěn)定性評價指標——穩(wěn)定安全系統(tǒng)。一般要求對條分法和有限元法同時使用。上述方法對大多數(shù)測量工作者來說較為陌生，用確定函數(shù)法進行地變形的物理解釋和預測屬于學科交叉領域，需要與地質和工程結構方面的人員合作。
(3)變形分析與預報的系統(tǒng)論方法
用現(xiàn)代系統(tǒng)論為指導進行變形分析與預報是目前研究的一個方向。變形體是一個復雜的系統(tǒng)，它具有多層次高維的灰箱或黑箱式結構，是非線性的，開放性(耗散)的，它還具有隨機性，這種隨機性除包括外界干擾的不確定性外，還表現(xiàn)在對初始狀態(tài)的敏感性和系統(tǒng)長期行為的混沌性。此外，還具有自相似性、突變性、自組織性和動態(tài)性等特征。
按系統(tǒng)論方法，對變形體系統(tǒng)一般采用輸入—輸出模型和動力學方程兩種建模方法進行研究，前者系針對黑箱或灰箱系統(tǒng)建模，前述的時序分析、卡爾曼濾波、灰色系統(tǒng)建模、神經(jīng)網(wǎng)絡模型乃至多元回歸分析法都可以視為輸入—輸出建模法。采用動力學方程建模與變形物理解釋中的確定函數(shù)法相似，系根據(jù)系統(tǒng)運動的物理規(guī)律建立確定的微分方程來描述系統(tǒng)的運動演化。但對動力學方程不是通過有限元法求解，而是在對系統(tǒng)受力和變形認識的基礎上，用低階的簡化的在數(shù)學上可解和可分析的模型來模擬變形過程，模型解算的結果基本符合客觀事實。例如用彈簧滑塊模型模擬地震過程的混沌狀態(tài)和高邊坡的粘滑過程，用單滑塊模型模擬大壩的變形過程，用尖點突變模型解釋大壩失穩(wěn)的機理。對動力學方程的解的研究是系統(tǒng)論分析方法的核心，為此引入了許多與動力系統(tǒng)有關的基本概念，這些概念與變形分析和預報密切相關，它們是：狀態(tài)空間或相空間(稱解空間)、相軌線、吸引子、相體積、李亞普諾夫指數(shù)和柯爾莫哥洛夫熵等。例如相軌線代表相點運動的跡線，每一個相點代表狀態(tài)向量(變形、速率或影響因子)在某一時刻的解；吸引子代表系統(tǒng)的一種穩(wěn)定的運動狀態(tài)，它可以是一個穩(wěn)定的相點位，環(huán)或環(huán)面，也可以是相空間的一個有限區(qū)域，對于局部不穩(wěn)定的非線性系統(tǒng)，將出現(xiàn)分數(shù)維的奇怪吸引子，表示系統(tǒng)將出現(xiàn)混沌狀態(tài)。李亞普諾夫指數(shù)描述系統(tǒng)對于初始條件的敏感特征，根據(jù)其符號可以判斷吸引子的類型以及軌線是發(fā)散的還是吸引(收斂)的?？聽柲缏宸蜢貏t是系統(tǒng)不確定性的量度，由它可導出系統(tǒng)變形平均可預報的時間尺度。對變形觀測的時間序列(如位移量)進行相空間重構，并按一定的算法計算吸引子的關聯(lián)維數(shù)，柯爾莫哥洛夫熵和李亞普諾夫指數(shù)等，可在整體上定性地認識變形的規(guī)律。另外，也可根據(jù)監(jiān)測資料，反演變形體系統(tǒng)的非線性動力學方程。
系統(tǒng)論方法還涉及變形體運動穩(wěn)定性研究，這種穩(wěn)定性在數(shù)學上可轉化為微分方程穩(wěn)定性的研究，主要采用李亞普諾夫提出的判別方法。
系統(tǒng)論方法涉及到許多非線性科學學科的知識，如系統(tǒng)論、控制論、信息論、突變論、協(xié)同論、分形、混沌理論、耗散結構等。上述理論遠不是工程測量工作者所能掌握的，將系統(tǒng)論方法與變形分析與預報相結合的研究只是初步的，希望有更多的青年學者加入到這一研究領域來。
四、大型特種精密工程測量
大型特種精密工程建設和對測繪的要求是工程測量學發(fā)展的動力。這里僅簡單介紹國內外有關情況。
1.國內覽勝
三峽水利樞紐工程變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，其規(guī)模之大，監(jiān)測項目之多，都堪稱世界之最。不僅采用目前國內外最成熟最先進的儀器、技術，在實踐中也在不斷發(fā)展新的技術和方法，如對滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能仿真系統(tǒng)；擬進行研究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預報的3S工程等，都涉及到精密工程測量。隔河巖大壩外部變形觀測的GPS實時持續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米。該工程用地面方法建立的變形監(jiān)測網(wǎng)，其最弱點精度優(yōu)于±1.5mm。
北京正負電子對撞機的精密控制網(wǎng)，精度達±0.3mm。設備定位精度優(yōu)于±0.2mm，200m直線段漂移管直線精度達±0.1mm。大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達±2mm，秦山核電站的環(huán)型安裝測量控制網(wǎng)精度達±0.1mm。
上海楊浦大橋控制網(wǎng)的最弱點精度達±0.2mm，橋墩點位標定精度達±0.1mm；武漢長江二橋全橋的貫通精度(跨距和墩中心偏差)達毫米級。高454m的東方明珠電視塔對于長114m、重300t的鋼桅桿天線，安裝的垂準誤差僅±9mm。
長18.4km的秦嶺隧道，洞外GPS網(wǎng)的平均點位精度優(yōu)于±3mm，一等精密水準線路長120多公里。目前輔助隧道已貫通，僅一個貫通面的情況下，橫向貫通誤差為12mm，高程方向的貫通誤差只有3mm。
2.國外簡述
國外的大型特種精密工程更不勝枚舉。以大型粒子加速器為例，德國漢堡的粒子加速器研究中心，堪稱特種精密工程測量的歷史博物館。1959年建的同步加速器，直徑僅100m，1978年的正負電子儲存環(huán)，直徑743m，1990年的電子質子儲存環(huán)，直徑2000m。為了減少能量損失，改用直線加速器代替環(huán)形加速器，正在建的直線加速器長達30km，100～300m的磁件相鄰精度要求優(yōu)于±0.1mm,磁件的精密定位精度僅幾個微米，并能以納米級的精度確定直線度。整個測量過程都是無接觸自動化的。用精密激光測距儀TC2002K距離測量，其測距精度與ME5000相當，對平均邊長為50m的3800條邊，改正數(shù)小于0.1mm的占95%。美國的超導超級對撞機，其直徑達27km，為保證橢圓軌道上的投影變形最小且位于一平面上，利用了一種雙重正形投影。所作的各種精密測量，均考慮了重力和潮汐的影響。主網(wǎng)和加密網(wǎng)采用GPS測量，精度優(yōu)于1×10-6D。
露天煤礦的大型挖煤機開挖量的動態(tài)測量計算系統(tǒng)(德國)。大型挖煤機長140m，高65m,自重8000t，其挖斗輪的直徑17.8m，每天挖煤量可達10多萬噸。為了實時動態(tài)地得到挖煤機的采煤量，在其上安置了3臺GPS接收機，與參考站無線電實時數(shù)據(jù)傳輸和差分動態(tài)定位，挖煤機上兩點間距離的精度可達±1.5cm。根據(jù)3臺接收機的坐標，按一定幾何模型可計算出挖煤機挖斗輪的位置及采煤層截曲面，可計算出采煤量，經(jīng)對比試驗，其精度達7%～4%。這是GPS，GIS技術相結合在大型特種工程中應用的一個典型例子。
核電站冷卻塔的施工測量系統(tǒng)。南非某一核電站的冷卻塔高165m，直徑163m。在整個施工過程中，要求每一高程面上塔壁中心線與設計的限差小于±50mm，在塔高方向上每10m的相鄰精度優(yōu)于10mm。由于在建造過程中發(fā)現(xiàn)地基地質構造不良，出現(xiàn)不均勻沉陷，使塔身產(chǎn)生變形。為此，要根據(jù)精密測量資料擬合出實際的塔壁中心線作為修改設計的依據(jù)。采用測量機器人用極坐標法作3維測量，對每一施工層，沿塔外壁設置了1600多個目標點，在夜間可完成全部測量工作。對大量的測量資料通過恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理模型使精度提高了一至數(shù)倍，所達到的相鄰精度遠遠超過了設計要求。精密測量不僅是施工的質量保證，也為整治工程病害提供了可靠的資料，同時也能對整治效果作出精確評價。
瑞士阿爾卑斯山的特長雙線鐵路隧道哥特哈德長達57km，為該工程特地重新作了國家大地測量(LV95)，采用GPS技術施測的控制網(wǎng)，平面精度達±7mm，高程精度約±2cm。以厘米級的精度確定出了整個地區(qū)的大地水準面。為加快進度和避開不良地質段，中間設了3個豎井，共4個貫通面，橫向貫通誤差允許值為69～92mm(較只設一個貫通面可縮短工期11年)。整個隧道的工程投資預計約15億瑞士法朗，計劃于2004年全線貫通。
高聳建筑物方面，有人設想，在21世紀將建造2000m乃至4000m的摩天大廈，這不僅是建筑師的夢想，也是對測量工程師的挑戰(zhàn)。
五、科技研究開發(fā)實踐
將科研成果轉化為生產(chǎn)力是科研的最終目的，作為一門應用性學科，這種轉化尤為重要。它主要表現(xiàn)在軟硬件的開發(fā)研制上。
基于掌上電腦的地面控制與施工測量工程內外業(yè)數(shù)據(jù)處理一體化自動化系統(tǒng)(簡稱科傻系統(tǒng))是我們近年來所作的一項科技研究開發(fā)實踐。科傻系統(tǒng)是對電子全站儀實現(xiàn)在線控制數(shù)據(jù)采集。掌上電腦上可固化兩個軟件包，一個用于地面控制測量數(shù)據(jù)采集、檢查、預處理、概算以及網(wǎng)平差等(稱科傻一)；一個用于工程放樣、道路測量以及碎部點數(shù)據(jù)采集(稱科傻三)。另外，在微機上研制了一個“現(xiàn)代測量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理通用軟件包”(稱科傻二)。上述3個軟件包既可獨立使用，又有密切的聯(lián)系(特別是科傻一與科傻二之間)。科傻一可用于任意2、3維工程控制網(wǎng)，國家及城市等級網(wǎng)，一、二、三級導線網(wǎng)以及圖根加密網(wǎng)的在線或離線數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)平差，實現(xiàn)了內外業(yè)數(shù)據(jù)處理的一體化。同時也可作一、二、三、四等和等外水準測量從數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)平差的數(shù)據(jù)處理?？粕刀哂腥我饩W(wǎng)形、任意規(guī)模的地面平面、高程控制網(wǎng)的平差功能外，還包含近似坐標計算，稀疏矩陣壓縮存貯，網(wǎng)點優(yōu)化排序，閉合差自動計算，概算，粗差定值計算和改正，方差分量估計，貫通誤差影響值估算，工程控制網(wǎng)模擬法優(yōu)化設計，控制網(wǎng)數(shù)據(jù)管理，網(wǎng)圖顯繪，成果報表輸出，以及與掌上電腦、全站儀的數(shù)據(jù)通訊等功能。
科傻系統(tǒng)集成了測量學、控制測量學、工程測量學、測量平差等課程的有關專業(yè)知識和長期科研成果，可廣泛應用于生產(chǎn)、教學及科技開發(fā)活動。
基于科傻系統(tǒng)的主要功能，在索佳Powerset2000電腦型全站儀上，已成功地開發(fā)了全中文版軟件包，這種全站儀通過軟件開發(fā)，功能得到大大增強，故稱為全能型全站儀。結合專業(yè)測量特點，我們在科傻系統(tǒng)的基礎上還研制開發(fā)了“鐵路施工測量數(shù)據(jù)自動化處理系統(tǒng)”。該軟件包也通過了鐵道部的鑒定，將在整個鐵路系統(tǒng)的測量單位推廣應用。對于城市工程測量、地籍測量、水利工程測量等各種測量，只要對科傻系統(tǒng)稍加修改，都可以滿足測量工程數(shù)據(jù)采集和處理的一體化自動化要求。同時，可將科傻系統(tǒng)移植應用到不同型號的電腦型全站儀上和商品化掌上電腦上，進一步擴大用戶。如果移植到測量機器人上，并進一步開發(fā)各種智能化應用程序，可應用到滑坡監(jiān)測、施工測量中以及工業(yè)測量。若再開發(fā)與GPS網(wǎng)平差和實時動態(tài)定位軟件的集成軟件包，并研制開發(fā)相應的軟件，可望大大改變目前工程測量領域的面貌。
通過科技研究開發(fā)實踐，我們深刻體會到科技是第一生產(chǎn)力的科學論斷，感受到了為社會作貢獻的人生價值的樂趣?？萍奸_發(fā)和成果轉化必須有具備以下特點：是真正的轉化而不是抄襲，必須有自己的研究成果；有一定特色；既要有通用性也要專業(yè)化；易于擴展和維護，要不斷完善并推陳出新；要有市場觀念、競爭意識和為用戶服務的態(tài)度。
六、工程測量學的發(fā)展展望
展望21世紀，工程測量學在以下方面將得到顯著發(fā)展：
1.測量機器人將作為多傳感器集成系統(tǒng)在人工智能方面得到進一步發(fā)展，其應用范圍將進一步擴大，影像、圖形和數(shù)據(jù)處理方面的能力進一步增強；
2.在變形觀測數(shù)據(jù)處理和大型工程建設中，將發(fā)展基于知識的信息系統(tǒng)，并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建筑等學科相結合，解決工程建設中以及運行期間的安全監(jiān)測、災害防治和環(huán)境保護的各種問題。
3.工程測量將從土木工程測量、3維工業(yè)測量擴展到人體科學測量，如人體各器官或部位的顯微測量和顯微圖像處理；
4.多傳感器的混合測量系統(tǒng)將得到迅速發(fā)展和廣泛應用，如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成，可在大區(qū)域乃至國家范圍內進行無控制網(wǎng)的各種測量工作。
5.GPS、GIS技術將緊密結合工程項目，在勘測、設計、施工管理一體化方面發(fā)揮重大作用。
6.大型和復雜結構建筑、設備的3維測量、幾何重構以及質量控制將是工程測量學發(fā)展的一個特點。
7.數(shù)據(jù)處理中數(shù)學物理模型的建立、分析和辨識將成為工程測量學專業(yè)教育的重要內容。
綜上所述，工程測量學的發(fā)展，主要表現(xiàn)在從1維、2維到3維、4維，從點信息到面信息獲取，從靜態(tài)到動態(tài)，從后處理到實時處理，從人眼觀測操作到機器人自動尋標觀測，從大型特種工程到人體測量工程，從高空到地面、地下以及水下，從人工量測到無接觸遙測，從周期觀測到持續(xù)測量。測量精度從毫米級到微米乃至納米級。工程測量學的上述發(fā)展將直接對改善人們的生活環(huán)境，提高人們的生活質量起重要作用。
【摘要】隨著測繪學科的發(fā)展，非測繪專業(yè)原有的知識系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代測繪的需要，作者通過分析測量教學中所存在的問題，提出了有針對性的改進措施，并通過教學實踐的驗證，得出其可行性與必要性，為今后測量學教學的改革提供了依據(jù)。
【關鍵詞】工程測量；教學改革；課程建設
1.引言
《工程測量學》是土木工程、建筑工程技術、工程概預算等專業(yè)的技術性、專業(yè)性、實踐性很強的專業(yè)基礎課。一方面，隨著社會的發(fā)展和科學技術的進步，老的知識體系和教學方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工程建設對測量人員"懂測繪、會應用、能測繪"的要求；另一方面隨著高等學校教學改革的進行，課時壓縮得越來越少[1]，如何在有限的課時內保證教學質量的同時兼顧教學內容的實用性，成為每一名測量教師急需解決的問題。目前市面上幾乎所有非測繪類《工程測量學》教材的安排都按照：緒論、水準測量、角度測量、距離測量、小區(qū)域控制測量、地形圖的測繪與應用、施工測量的基本工作、民用建筑工程測量、工業(yè)建筑施工測量、線路測量與橋梁施工測量、建筑物變形監(jiān)測和竣工圖的編繪等來編排。
畢業(yè)生就業(yè)崗位分析表明，80% 以上學生在施工企業(yè)從事施工技術工作，它要求學生具有 "放線""抄平"及地形測量等職業(yè)能力[2-3]。但是由于課時量的壓縮導致與土建類專業(yè)結合緊密的測設（放樣）部分，只有極少課時甚至課時為零，造成"學"與"用"的脫節(jié)。因此，對工程測量學課程教學進行改革，勢在必行。
2.非測繪專業(yè)《工程測量學》教學實踐過程中存在的問題
2.1 測繪知識增加而課時減少的矛盾
工程測量課程教學一般包括理論課教學（含課內實驗）與測量實習兩部分，課程內容基本兼顧了傳統(tǒng)與現(xiàn)代測繪的基本原理和方法。隨著測繪"新理論""新儀器"、"新技術"的不斷發(fā)展，工程測量的信息量也越來越大，但是隨著高等學校課程的改革，在非測繪專業(yè)工程測量教學的教學課時不斷被壓縮，比如按照學科設置工程測量學的理論課時應該安排在60個學時才算合理[4]，但是多數(shù)高校在課程改革后課時數(shù)都減少了不少，以WF科技學院為例，目前建筑工技術和工程概預算專業(yè)課時只有48個，刨除因法定節(jié)假日而減少的課時，實際上課時長還達不到48學時。
2.2 教學內容陳舊，與生產(chǎn)脫節(jié)
在工程測量學的理論教學中，部分教學內容陳舊，嚴重滯后于實際測量工作的需要：如在生產(chǎn)中已普遍采用全站儀進行角度測量、距離測量和測設工作，而在教學中仍以介紹光學經(jīng)緯儀、鋼尺量距等內容，明顯滯后于生產(chǎn)實際，導致工程測量課程的"學"與"用"之間存在一定的脫節(jié)。此外，測量實習內容以測繪地形圖為主，而實際上，非測繪專業(yè)學生畢業(yè)后大部分接觸到的是施工測設工作，很少專門從事測圖工作，而在校學習過程中對測設和施工測量的鍛煉則明顯不足！
2.3儀器設備老化，跟不上科技的進步
測量儀器是工程測量學教學必不可少的設備，它的數(shù)量和先進性直接影響《工程測量學》實踐環(huán)節(jié)的教學效果，此外工程測量教學中許多儀器比較貴重如陀螺全站儀、超站儀、三維激光掃描儀等，許多學校經(jīng)費投入不足，尤其是民辦院校甚至不愿意投入這么多資金，造成儀器落后，品種不全，教師上課時只能簡單地用圖片介紹，從而影響到實踐教學效果。
另外，隨著高考擴招，班級逐年增多，儀器由于常年使用經(jīng)常損壞，卻得不到及時修理，存在誤差較大的嚴重問題，有些甚至已經(jīng)沒法使用，造成學生實驗結果不準確，以至于迷惑不解，甚至對測量方法產(chǎn)生懷疑。以WF為例：13級土木有18個本科班，建筑工程技術專業(yè)21個專科班，都需要用到測量儀器，儀器的使用率較高，維修效率跟不上。
2.4考核形式單一，不能完全反映出學生的水平
傳統(tǒng)的工程測量考核方案是平時成績+課內實驗成績+期末考試成績，這樣的考核方法不利于考查學生的實踐技能，比如實習過程中同組的6-8個人有些同學能夠按照課前要求進行實驗，還有部分同學沒有實訓只是借用同組其他人的測量成果，不能反映出實習的真實效果，同組實習數(shù)據(jù)都是一樣的，這會造成吃大鍋飯的情況，成績好壞與學生在操作過程中的表現(xiàn)影響不大，打擊了好學生的積極性。
3.《工程測量學》教學實踐改革的措施
為了解決以上矛盾，擬從以下各方面著手，采取措施：
3.1整合教學內容，優(yōu)化教學體系
為了解決內容多課時少和教學內容陳舊，與生產(chǎn)脫節(jié)的矛盾，專業(yè)教師應結合各專業(yè)的特點合理取舍有關內容，確定授課的重點、次重點、選學內容，對教材上已經(jīng)過時的內容，予以刪減。對于新的測量理論和測量技術屬于了解和選學的內容，比如GPS測量技術、遙感技術、攝影測量技術等采取專題講座的形式進行，這樣不僅可以讓非測繪專業(yè)同學對測量的前沿知識有一定的認知，也可以節(jié)省課時學習與生產(chǎn)實際結合緊密的知識。
3.2加強實驗室建設，加強校企合作力度
對于儀器不足的問題，學校層面上要加大資金的投入力度，通過深入生產(chǎn)企業(yè)調研，準確定位生產(chǎn)中常用儀器的型號和種類，充分利用有限資金購置與生產(chǎn)對接急需的儀器。對于部分特別貴重的儀器，比如超站儀、測量機器人、垂準儀等，可以同儀器的生產(chǎn)企業(yè)合作，采取展銷會的形式，由校方提供場地，儀器生產(chǎn)商展擺儀器，并委派技術人員，進行現(xiàn)場講解。這對雙方來講都是一個雙贏的事情，儀器生產(chǎn)商通過展銷調高了自己的知名度，學校不僅節(jié)省了資金，同時也達到了讓同學們認識了解先進儀器的目的。
3.3多途徑考核，避免一考定"生死"
鑒于傳統(tǒng)考核采用平時+實習+期末成績的局限性，對此進行細化：平時成績以課堂出勤情況作為考核指標；實習成績?yōu)楸苊馔M人員吃大鍋飯的現(xiàn)象，采取教師與組內成員打分相結合的方法，即專業(yè)老師針對實習的結果的正確性給出相應分數(shù)，同組人員根據(jù)操作過程付出工作量的大小，給出一個階梯化的分數(shù)，二者所占權重各占50%；對于期末成績可以采用試卷的形式，或者其他能反映專業(yè)能力的方法。例如，WF科技學院，鼓勵在校?？粕鷪竺麉⒓訙y量員考試，凡是取得測量員證書者，提出申請可以不參加最終的結課考試，期末成績按照優(yōu)秀對待。此外還鼓勵學生參加學習舉行的測繪技能大賽，凡是能夠取得三等獎以上者，同樣可以不進行期末考試，成績依然按照優(yōu)秀處理。
4.教學改革的成果
從2013年開始進行的教學實驗以來，共經(jīng)歷了12級建筑工程技術，12級工程概預算，12級工程測量與監(jiān)理及12級土木工程（還未畢業(yè)），這幾個專業(yè)學生已經(jīng)參加工作或者正在工作單位進行頂崗實習，從用人單位反饋的情況來講看，現(xiàn)在的學生要比改革之前從事測量工作時，上手更快，經(jīng)過簡單的培訓即可獨立從事測量工作。由于實行以證代考，多數(shù)的?？茖W生在畢業(yè)之前已經(jīng)拿到測量員證書，通過頂崗實習，使所學知識有一更大的提升。部分同學因為在頂崗過程中的優(yōu)異表現(xiàn)，同用人單位達成協(xié)議，畢業(yè)之后只要愿意就可以到單位上班，稱為一名正式員工。
5.結束語
實踐證明，WF科技學院根據(jù)自身實際，進行的非測繪專業(yè)《工程測量學》教學內容、教學體系、實踐教學的改革，是成功的。在改革后的教學體系下，能使學生更容易接受測繪理論，增加測繪技能，培養(yǎng)的學生更符合生產(chǎn)實際的需要，適應市場對人才的要求。同時也符合WF科技學院"素質教育五項工程"----思想品德提升工程、書香校園工程、應用文寫作與口才鍛煉工程、社會實踐工程、身心素質訓練工程中，要培養(yǎng)"坐下來能寫，站起來能講，走出去能干"的"三能人才"的要求。
[摘 要]本文主要針對當前工程測量學課程已經(jīng)不能適應測繪技術的應用發(fā)展趨勢現(xiàn)象所進行了“工程測量學”這門課程的教學方法的改革探究，從而對“工程測量學”課程的教材編寫、教學內容以及教學方法上的改革提出了研究對策，希望工程測量學課程教法能適應實際工程建設需求，提升學生的專業(yè)技能與綜合能力。
[關鍵詞]工程測量學 教材 事例型教學方法
引言
對于測繪工程專業(yè)的學生來講，工程測量學是一門必修的專業(yè)主課。當前測繪技術得到了發(fā)展，測繪技術及其實際的生產(chǎn)作業(yè)設備都已經(jīng)得到了改變，使得工程測量學這門教學滯后于現(xiàn)代測繪，需要測繪專業(yè)教學進行相應的教學改革，通過教學內容和方法上的革新來適應現(xiàn)代測繪技術的發(fā)展進步，從而培養(yǎng)出優(yōu)秀的適應社會需求的測繪專業(yè)人才。改革“測量工程學”這門課程，就需要對其教材、教學內容以及教學方法等都進行改革，補充先進的測繪技術，適當增加測量工程學的教學課時，這是“測量工程學”改革的必然趨勢。
一、教材編寫改革
工程方面的教材種類不多，很多高校所用的工程教材基本是《工程測量學》（武漢大學出版），這是由于這本教材具有全面、科學、先進的優(yōu)點，具有編排特色;然而這本教材內容上有一些重疊的地方，整體內容篇幅過大。由此，需要在此基礎上編訂新的工程測量學的教材。
在編訂新的工程測量學教材時，必須要根據(jù)時代要求將新的測繪技術與測量儀器編入教材中，并作為重點的教材內容進行簡紹，對那些過時的測繪技術與儀器，只作概略介紹就可以。其次，對于測繪設備和方法的編制必須要符合實際工作，是實際工作中用到的，要從基本原理、工作步驟、方法、注意問題、適用場合等都進行詳細的介紹，要求學生能夠通過學習達到會用、管用和夠用的目的。第三，針對前面教材篇幅過大問題，新教材的編訂要求精簡，要讓學生容易掌握到教材中的重難點知識和技術，適當縮減重疊的篇幅內容，并上調學生學習該門課程的學分。第四，教材內容編訂要體現(xiàn)出綜合性，反應出工程領域中普遍的測繪技術，并能對特殊的測繪理論技術進行介紹，將工程主要類型得到全面覆蓋。第五，對于應用性極強的工程測量學課程來講，必須要使得教材內容要以實踐為基礎，描寫總結實踐，并提升為理論、原理以及工作流程。第六，對于內容編排上要顯示教材的特色，以凸顯出教材的鮮明個性。
二、教學內容分析
“工程測量學”這門課程根據(jù)工程建設過程主要分為三部分的教學內容，分別是規(guī)劃設計中的測量工作、施工中的測量工作和運營管理中的測量工作。以工程進度作為工程測量學教材的編排內容，其出發(fā)點在于考慮到將工程過程中所有的測量內容都能全面、有條理地反應出來。然而這就使得教材內容不能突出工程測量的重點和要點，并且對于這三個過程中的工作內在聯(lián)系沒有得到明顯的闡述。
規(guī)劃設計階段。由于其他課程已經(jīng)專門介紹了數(shù)字化測圖知識點，該階段的測量工作重點則只是對各種比例尺的地形圖進行測繪，由此，只需簡要介紹此階段的測量內容與方法，對另外的測量要求做好概述即可。
施工階段。此階段的測量重點是施工放樣，由此，需要對施工控制網(wǎng)的建立理論和方法、放樣原理和方法、特殊測量方法進行介紹。基于當前測繪技術的發(fā)展，有一部分過時的內容可以省去，只作大概介紹，但要補充一些新工程類型的相關內容。
運營管理階段。變形監(jiān)測是該階段的重點內容，這個知識點在不同版本的教材中有不同的詳略介紹，這主要是基于學時設置考慮的，學時較少，那么教材將重點集中在施工測量內容的講解介紹上。運營管理中的變形監(jiān)測內容與施工測量有著同等重要的作用，由此，必須要加強該教學內容的詳細講解學習，這部分內容的學習有助于增強學生的工作適應能力。然而事實是過去的教材對這部分內容的介紹比重較小，所闡述的知識點不夠全面完整。
在工程建設中，必須要對工程的各個環(huán)節(jié)都做好建設服務，即從勘測設計、施工建設到運營管理等階段都需要做好相關準備接洽的工作，使得每一個階段的工作都能得到有機聯(lián)系，從而服務好工程建設，做到一致的工作內容和工作標準，能夠在工程始終都能將資料進行共享利用，加強工程測量的信息化管理，教材內容與授課需要體現(xiàn)出這樣的內容。同時，還需要注意學生在測量中的責任心的培養(yǎng)，確保其在施工放樣中做到數(shù)據(jù)結果的正確性和準確性。
三、教學方法探討
（一）專業(yè)素質和生活理念的并重教育
在校大學生一般是年輕的90后甚至00后，他們有自己的個性特征，優(yōu)點與缺點并存，例如較為靈活、變通，但缺乏吃苦精神。所以測量工程學的授課需要采取一些特殊的教學方法，根據(jù)該課程的內容、教學進程以及實際工作特征來進行介紹，讓這些學生們做好對學習本專業(yè)課程和未來本專業(yè)工作的心理準備。該課程的應用性極強，要求教師要多對測繪工作的特點、勝任本專業(yè)工作的業(yè)務能力和必備的素質進行介紹，使得學生能夠了解現(xiàn)代測繪技術人員必備的專業(yè)技能和其它綜合能力，讓學生能有有一個明確的學習目標和現(xiàn)代生活理念。
（二）創(chuàng)建輕松活潑的課堂教學氛圍
針對實踐性極強的技術學科而言，采用傳統(tǒng)教法來教授學生工程測量學很難讓學生產(chǎn)生學習共鳴意識，由此，必須采取啟發(fā)式教法來吸引學生的學習注意力，讓學生能夠有一個自由發(fā)揮的空間，制造課堂教學氣氛，促進教學效果的提升。
（三）發(fā)揮事例型教學方法的優(yōu)勢
在工程建設過程中所應用到的工程測量技術，實踐性極強，對工程建設的作用非常重要，由此，必須要緊密聯(lián)系工程實際，在教學中充分利用工程實際中的測量學的例子，進行典型的案例教學，通過案例教學的分析來加深對工程實例中的相關工程測量原理、方法、注意事項、數(shù)據(jù)處理技巧等，使得學生能對工程測量有一種直觀的感知和理解，從而升華測繪相關知識理論。這可以在某個工程建設階段中的特殊類型工程實例進行介紹，使得學生能夠全面了解和掌握測繪專業(yè)基本知識。
四、結束語
綜述，“工程測量學”學科與工程建設實際聯(lián)系密切，必須要根據(jù)當前已經(jīng)有的先進測繪技術與儀器、學生自身的特征等進行該課程教學方法的改革，適時更新教材教學內容，舍棄一些重疊的教材內容，使得內容編排上要合理、有特色、全面，能區(qū)分重難點，在教學方法上注意采用現(xiàn)代化教學方式理念，吸引學生的專業(yè)學習注意力，制造課堂氛圍，充分發(fā)揮實例型教學法的優(yōu)勢，促進學生對專業(yè)基本知識的全面了解和掌握。
摘要：近年來，社會上“就業(yè)難”與“用工難”的矛盾日益突出，究其主要原因是學校教學與工程實際脫節(jié)，工程測量學作為土木工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎課也不例外。按照“以崗導學”人才培養(yǎng)模式，根據(jù)工程施工測量人員的崗位職責要求和土木工程測量學教學現(xiàn)狀分析，提出基于“以崗導學”的“三段式”土木工程測量學教學模式，把教學過程與崗位職責要求對應，構建了工程測量的“三段式”教學方案并進行了實踐，使學生的測量技能實現(xiàn)階梯式提升，形成崗位職業(yè)能力，有效縮短了畢業(yè)生的就業(yè)適應期。
關鍵詞：工程測量；以崗導學；教學模式
在工程項目建設中，最重要、最基礎的工作就是工程測量，它貫穿于工程項目的始終，從項目規(guī)劃、設計到施工，乃至運營管理階段都離不開測量工作。在設計階段，場地地形圖、平面圖是設計的依據(jù)；在施工階段，將工程設計圖紙轉化為工程實體、測量放線等都屬于測量的范疇；在其運營管理階段，建筑物的變形觀測離不了測量。目前，像我們這類二本院校的土木工程專業(yè)學生，畢業(yè)后直接去現(xiàn)場從事項目施工工作的較多，即使幾年后晉升為工程師甚至高級工程師，也離不開測量工作或管理工作。因此，測量技能就成為了土木類專業(yè)學生的最實用、最急需的基本技能。
一、工程施工測量人員的崗位職責
所謂“崗”就是指任職崗位，即從事這個崗位的職責、最需要具備的知識、能力和素質要求等[1]。對于建筑行業(yè)的施工測量崗位，基本可歸納為三類[2]：一是測量工，他們只負責儀器具體操作，是在技術員、測量員的詳細具體操作指令下，應用水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀或RTK等測繪儀器設備來完成具體測量任務，而自己并不具備獨立完成工程測量任務的能力，在工程中往往只是作為測量輔助人員來使用的。二是測量員，既掌握測量儀器操作技巧，也具備獨立完成一定的工程測量任務的能力。在工作中，他們只需技術員發(fā)出簡單總體的任務指令，而無需詳細的具體操作指令，便可完成一定的測量任務。在工程測量實際中，他們是可以獨當一面的。三是測量工程師，他們既具備儀器操作技能，可以完成一定的工程測量任務，也具備完成一定的工程技術管理工作能力。在實際工程中，他們無需別人發(fā)出工作指令，自己可以根據(jù)工程進展來安排相關的測量具體事項，可以獨立完成單項工程的測量工作。在具體工程實踐中，具有雙重身份，即測量員和技術員或施工員。目前，土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生（特別是一線施工人員）步入工作崗位后，一般都需經(jīng)歷從低到高的崗位轉變工程。第一階段，就是一般的“測量工”，這個階段所經(jīng)歷時間的長短與畢業(yè)生掌握的儀器操作技能的熟練程度和所接觸的工程項目難易程度有關，有半年、一年甚至更長時間的，當然也有1～2個月的?？邕^這個階段，就進入了“測量員”階段，這時他們就成為技術部的一員，與技術員一起工作，其所需時間長短同樣由個人的工程素養(yǎng)及工程項目的具體情況決定。最后階段，即成為“測量工程師”=“技術員+測量員”，也成為了技術部的主要成員、骨干甚至負責人，開始指導其他技術員、測量員開展工作，這個階段時間的長短主要與個人的具體崗位升遷有關。
二、工程測量教學的現(xiàn)狀
工程測量是土木工程專業(yè)必修的一門基礎課程，內容包括測量學基本理論、基本方法、基本技能和各種測量儀器工具的技術性能、操作方法及其使用技術等，具有覆蓋面廣、實踐性強、更新速度快的特點。課程教學目的就是要通過課堂教學、實驗、實習等各個環(huán)節(jié)使學生掌握測量和放樣的基本技能，培養(yǎng)學生實際操作能力，并能運用所學知識和技能，正確分析和處理工程中出現(xiàn)的各種測量技術問題，使其畢業(yè)之后達到就業(yè)“零適應期”。進入21世紀以來，隨著計算機技術和信息技術的快速發(fā)展，測繪科學領域的理論、技術也發(fā)生了根本性的變化。在土木工程測量工作中電子全站儀、測量機器人、數(shù)字水準儀、GPS測量、激光三維掃描技術等已被廣泛使用。這些技術的應用，使得控制測量、地形圖測繪、施工放樣、高程傳遞等技術已經(jīng)與傳統(tǒng)方法截然不同，而目前工程測量課程教學大多數(shù)仍然使用傳統(tǒng)模式，以測量的基本理論為基礎、以傳統(tǒng)的水準儀、經(jīng)緯儀等儀器為根據(jù)、以高差、角度、距離測量為內容開展教學，對新興的工程測量儀器、技術等內容介紹甚少，即使有些院校已經(jīng)購置了全站儀、電子水準儀等現(xiàn)代測量儀器，單由于課時、場地等原因，只是在實驗課上以觀摩的形式進行，學生對這些儀器的了解往往僅限于簡單的使用，對一些深層次的原因甚至不知，更談不上結合崗位、部位、階段的具體要求來制定測量方案并實施，致使很多畢業(yè)生工作后遇到工程實踐時無從下手。針對這些問題，結合多年教學工作的體會、土木工程專業(yè)學生就業(yè)和行業(yè)崗位的需求，構建了“以崗導學”的“三段式”工程測量教學模式并進行實踐。
三、“以崗導學”的“三段式”土木工程測量學教學模式構建與實踐
1.“以崗導學”的“三段式”教學模式。為了達到教學為實際工作服務的目的，我們根據(jù)課程特點和崗位要求，從崗位職業(yè)能力要求出發(fā)，以崗位執(zhí)業(yè)能力為核心，構建了遞進的“三段式”土木工程測量學教學模式。將他們工程測量學課程教學與工程測量的三個不同層次崗位要求對應，將其劃分為三個時間階段，即基礎理論教學、基本操作技能訓練（課程實習）、綜合任務實訓（專業(yè)實習）三個階段，以項目作為任務驅動教學，實施全過程考核，引導學生在真實生動、嚴謹有序的訓練中提升測量綜合技能，加快學生在工作中不斷實現(xiàn)崗位提升。
2.“以崗導學”的“三段式”教學模式的實施。以工程測量崗位職業(yè)能力為核心，將工程測量課程教學內容與崗位職責要求相對應，開展工程測量課程教學改革研究。①根據(jù)行業(yè)特點和土木工程專業(yè)教學的具體情況，依據(jù)國家相關職業(yè)標準，將崗位技能需求與教學內容對照，設定土木工程測量學課程教學的目標、內容、方法和要求。②通過對同類院校和企業(yè)調研，對測量工作各層次崗位和一些典型測量工作任務進行分析，針對職業(yè)能力需求不斷優(yōu)化項目式教學內容。③結合畢業(yè)生就業(yè)去向，按照不同層次崗位技能需求，選擇對應的教學內容，構建了“三段式”的模塊化課程。④組織編寫“三段式”教學方案并在土木工程專業(yè)學生中開展實踐，同時，不斷總結優(yōu)化，與企業(yè)技術骨干、相關院校專家一起編寫“三段式”教學的配套教材，共同使用。
四、結語
以崗位需求為導向，以職業(yè)能力訓練與職業(yè)能力培養(yǎng)為主線，以工程項目現(xiàn)場所需要的知識、能力為內容[8]，堅持理論與實踐結合的原則，將現(xiàn)場測量人員的不同層次崗位要求與教學各階段相對應，構建了特色鮮明、與國家（乃至國際）行業(yè)標準緊密接軌的“三段式”土木工程測量學課程教學模式。自2001年以來，我們按照“三段式”教學模式在99-13級土木工程專業(yè)學生中開展課堂、實驗、實習等各個環(huán)節(jié)教學，使學生的測量技能實現(xiàn)階梯式提升，逐步形成崗位職業(yè)能力，使其畢業(yè)之后達到就業(yè)“零適應期”，直接步入第二層次（測量員）開展工作。
摘要： 本文對工程測量學進行了定義，指出了該學科的地位及研究應用領域，闡述了工程測量學領域通用和專用儀器的發(fā)展。結合科研和開發(fā)實踐，簡單介紹了地面控制與施工測量工程內外業(yè)數(shù)據(jù)處理一體化自動化系統(tǒng)―――科傻系統(tǒng)。最后展望了 21 世紀工程測量學若干發(fā)展方向。
關鍵詞： 測量學;工程測量;測量機器人
1 學科地位和研究應用領域
1.1 學科定義工程測量學是研究地球空間（地面、地下、水下、空中）中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現(xiàn)的理論方法和技術的一門應用性學科。它主要以建筑工程、機器和設備為研究服務對象。
1.2 學科地位測繪科學和技術（或稱測繪學）是一門具有悠久歷史和現(xiàn)展的一級學科?？偟膩碚f，整個學科的二級學科應作如下劃分：
①大地測量學（包括天文、幾何、物理、衛(wèi)星和海洋大地測量）;
②工程測量學（含近景攝影測量和礦山測量）;
③航空攝影測量與遙感學;
④地圖制圖學;
⑤不動產(chǎn)地籍與土地整理。
1.3 研究應用領域工程測量遍布我國國民經(jīng)濟建設的各個方面，按照工程建設的對象可分為：建筑工程測量、水利工程測量、橋梁工程測量、礦山測量、軍事工程測量等;按照工作順序可分為：勘測設計階段的工程測量;施工過程中的工程測量和竣工結束后的工程測量這三個階段。
工程測量在不同的建筑工程施工階段有著不同的職責，它是工程建設中最基本的工作之一，它為建筑工程的其他相關工作提供服務，同時也是保障施工建筑工程質量的最基本工作。由于工程測量學的研究應用領域非常廣泛，很多的學者就工程測量的某一行業(yè)進行著書立說的比較常見，而全面涉及工程測量學理論、技術、方法和實際應用的現(xiàn)代專著或教材則尚未出現(xiàn)。
工程測量學的研究領域既有相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。筆者認為，工程測量學主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供測繪保障，滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發(fā)展的動力。
2 工程測量儀器的發(fā)展和新技術的應用
測量儀器伴隨著測繪科學發(fā)展而不斷發(fā)展，工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。隨著計算機技術和精密機械技術的發(fā)展，通用儀器中常規(guī)的光學經(jīng)緯儀、光學水準儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準儀所替代。專用儀器主要包括機械式、光電式及光機電（子）結合式的儀器或測量系統(tǒng)，具有高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測的特點。
2.1 GPS 系統(tǒng)的應用在工程測量的工作中，GPS 技術發(fā)揮著至關重要的作用，是以衛(wèi)星為基礎的無線電衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。RTK 技術對傳統(tǒng)逐級布網(wǎng)的理念進行了更新，具有點位選擇限制少，作業(yè)時光短，結果精度高，工程費用低等優(yōu)勢。過去測地形圖時，都需要通過在測站上測出四周地貌的碎部點來完成，最少需要2-3 人才能完成該項工作。RTK 技術只需要一人背著儀器在要測的地貌碎部點呆上兩秒鐘左右，并同時輸入特性編碼，通過手簿能實時知道點位精度，把一個區(qū)域測完后回到室內，由專業(yè)的軟件接口就能輸出所要求的地形圖，省時省力，工作效率大大提高。
2.2 地圖數(shù)字化技術早期的紙質地圖不利于保存和使用，信息技術的發(fā)展使得各工程測繪部門開始對早期的紙質地圖進行數(shù)字化的處理工作，方便存取、傳輸、修改和排版。利用掃描矢量化技術進行地圖數(shù)字化是提高數(shù)字化質量與速度的必由之路，針對大比例尺地形圖，大多數(shù)掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息，高效、便捷、保真地對地圖進行數(shù)字化處理。
2.3 數(shù)字化成圖技術傳統(tǒng)的成圖方法難以適應社會發(fā)展的需要。測繪向自動化、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。數(shù)字測圖取代模擬測圖將成為必然。數(shù)字化成圖技術以其精度高、勞動強度小、便于保存和管理的特性受到了工程測繪人員的青睞。目前數(shù)字測圖有內外業(yè)一體化和電子平板兩種模式，主要設備為全站儀、電子手簿等，操作方便，成圖效率高，現(xiàn)場可以方便、及時發(fā)現(xiàn)和糾正出現(xiàn)的錯誤和遺漏的信息，這是傳統(tǒng)測圖方法所無法比擬的，是一種理想數(shù)字測圖模式。
2.4科傻系統(tǒng)科傻系統(tǒng)（COSA）是“地面測量工程控制與施工測量內外業(yè)一體化和數(shù)據(jù)處理自動化系統(tǒng)”的簡稱，它使工程測量行業(yè)發(fā)生了革命性變化。該系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)組成：“基于掌上型電腦的測量數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)”（簡稱COSA-HC），該系統(tǒng)的最大特點是自動化程度高，通用性強，處理速度快，解算容量大。該子系統(tǒng)具有水準測量、二、三維控制、碎部測量、道路測設、工程放樣等測量作業(yè)模塊;具有小規(guī)模水準網(wǎng)、二、三維工程網(wǎng)的平差功能;具有文件管理和數(shù)據(jù)通信功能;該系統(tǒng)靈活方便，適合外業(yè)環(huán)境。其自動化表現(xiàn)在通過和COSA 子系統(tǒng)COSAHC相配合，可以做到由外業(yè)數(shù)據(jù)采集、檢查到內業(yè)概算、平差和成果報表輸出的自動化數(shù)據(jù)處理流程;其通用性表現(xiàn)在對控制網(wǎng)的網(wǎng)形、等級和網(wǎng)點編號沒有任何限制，可以處理任意結構的水準網(wǎng)和平面網(wǎng)，無須給出冗余的附加信息;其解算速度快，解算容量大表現(xiàn)在采用稀疏矩陣壓縮存儲、網(wǎng)點優(yōu)化排序和虛擬內存等技術，在主頻166MHz 的586 微機上，解算500 個點的平面和水準控制網(wǎng)不到1 分鐘;在具有20MB 剩余硬盤空間的微機上，可以解算多達5000 個點的平面控制網(wǎng)。
3 工程測量學的發(fā)展展望
①全球定位系統(tǒng)（GPS）技術、RTK、CORS 測量技術的廣泛應用。隨著社會的發(fā)展，科學技術的不斷創(chuàng)新帶來了現(xiàn)代測量技術的不斷推陳出新，工程測量領域廣泛應用GPS、RTK、CORS 等現(xiàn)代的數(shù)字化測繪技術，不但加大了工程測量的精確度，而且降低了在野外進行工程測量的難度。②測量機器人的應用范圍進一步擴大。③工程測量將從土木工程測量、三維工業(yè)測量擴展到人體科學測量，如人體各器官或部位的顯微測量和顯微圖像處理。④大型和復雜結構建筑、設備的三維測量、幾何重構以及質量控制將是工程測量學發(fā)展的一個特點。⑤數(shù)據(jù)處理中數(shù)學物理模型的建立、分析和辨識將成為工程測量學專業(yè)教育的重要內容。
工程測量對于工程施工的各個環(huán)節(jié)都起著至關重要的作用。如果沒有工程測量人員的參與，工程的施工人員也將無法開展施工工作。在信息社會里，工程測量學的作用日益重要。因此，對測量工作要高度予以重視，大力提高我國測量的技術水平。
【摘要】《工程測量學》是一門工程性和實踐性很強的學科。以宿州學院“厚基礎、強技能、高素質”應用型人才培養(yǎng)目標為基準，基于創(chuàng)造性思維模式展開了《工程測量學》教學改革研究，通過師生角色轉換、創(chuàng)造性思維教學活動設計來改善課堂教學效果，對課程改革提出建設性策略。
【關鍵詞】創(chuàng)造性思維模式，工程測量學，應用
一、引言
目前，高等教育的人才有創(chuàng)新型人才、應用型人才和高素質勞動者三個層次。第一類主要由國家所屬的研究型大學和省屬研究型大學培養(yǎng)，第二類由普通本科院校培養(yǎng)，第三類由高職、中職院校培養(yǎng)。新建本科院校一般應定位于研究型大學與職業(yè)院校之間，屬于應用型大學。宿州學院作為新建本科院校，以就業(yè)為導向，以服務社會為目的，確立了“厚基礎、強技能、高素質”的應用型本科人才培養(yǎng)目標。
面對日趨激烈的競爭，測繪用人單位傾向于聘用具有創(chuàng)新能力的學生。鑒于此，本文基于創(chuàng)造性思維教學模式對《工程測量學》展開課程教學改革，以學生為中心，從師生角色轉變、課程教學設計入手，注重理論聯(lián)系實際、創(chuàng)新能力的養(yǎng)成，使其掌握扎實的理論基礎和過硬的實踐技能，培養(yǎng)基礎廣、知識面寬、能力強、素質高的應用型創(chuàng)新測繪人才，增強學生就業(yè)競爭能力，滿足社會和用人單位所需。
二、社會對應用型創(chuàng)新人才的需求
學生是否掌握測繪相關崗位所需的理論知識、測繪技能及創(chuàng)新思維能力，解決實際工程中所遇問題，是培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才關鍵所在。應用型創(chuàng)新人才必須具備以下幾方面的基本能力：
1.扎實的理論功底。只有具備深厚的基礎知識，才能多渠道汲取知識，綜合運用知識思考問題、敏銳地發(fā)現(xiàn)問題本質，找到問題的解決辦法。在大學四年本科學習生涯中，不僅要一如既往重視英語、數(shù)學、計算機等課程的學習，打好公共基礎關，擴大人文社會科學知識，還要打好專業(yè)基礎課，積極關注學科領域前沿知識，才能激發(fā)創(chuàng)造思維，不斷豐富、更新自身的知識架構。
2.過硬的實踐技能。理論與實踐相結合，是培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才的重要方式。《工程測量學》課程從根本上說，其主要任務是運用測繪儀器解決工程規(guī)劃設計、施工建設、運營管理三階段的測量工作，具有很強的工程性和實踐性。實踐出真知，注重社會需求調查和崗位分析對人才知識、能力、素質的需求，面向市場，以應用為主旨，把好實踐環(huán)節(jié)項目設置關，狠抓實踐技能訓練，使學生在有深厚的理論知識下，具有過硬的實踐技能。
3.樹立創(chuàng)新意識。學生不僅要掌握一定的理論知識和實踐技能，還要具備創(chuàng)新觀念，能夠生產(chǎn)新知識。通過積極關注國內外學術研究動態(tài)，擴大知識面，關注面對一些工程實際問題，能大膽提出新思想、新方法。顯然，只有那些具備扎實的理論基礎和過硬的實踐技能的人才，能正確地把理論研究應用到實際工程中，才能有效表達創(chuàng)新意圖，將書本知識轉化為實際工作能力，實現(xiàn)知識向生產(chǎn)力的轉化。
三、創(chuàng)造性思維模式概述
人類根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗，從某些事實中進一步找出新關系、尋求新答案，這樣的思維活動屬于人類思維的高級階段，即創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維概況起來主要具有新穎性、綜合性、突躍性、變通性、獨創(chuàng)性和價值性等特征。
創(chuàng)造性思維教學是為培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力的教學。其存在創(chuàng)造問題性解決的教學模式、問題解決型教學模式、多元才能發(fā)展教學模式、創(chuàng)造性思維教學三段模式四種形式。ATDE創(chuàng)造性思維教學模式在學生原有的知識和經(jīng)驗基礎上，通過“問（Asking）”“想（Thinking）”“做（Doing）”“評（Evaluation）”四步訓練，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力（包括敏銳力、流暢力、變通力、獨創(chuàng)力及周密的思維能力等“五力”）。
四、《工程測量學》課程教學中創(chuàng)造性思維的應用
工程測量學是測繪學的重要分支。它是繼《測量學》、《數(shù)字測圖原理與方法》、《誤差理論與方法》、《控制測量》等專業(yè)課程之后的又一門主干課程，其理論與實踐并重。
1.教學過程中，師生角色轉變
在創(chuàng)造性思維教學模式下，教學的中心從過去的“教”轉移到“學”， 學生則由過去被動的接受者，成為問題主動探究者。教師在教學過程中，重在引導，說明思維和推理的過程，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，重視并培養(yǎng)學生學習的自主能力，激發(fā)其創(chuàng)新與創(chuàng)作熱情，掌握良好的學習方法，發(fā)揮其主觀能動性，進而創(chuàng)造性地解決問題，使得教學達到理想的成效。
2.創(chuàng)造性思維教學活動設計
（1）課程教學目標：按照知識、能力、素質的要求，培養(yǎng)學生掌握工程測量的基本理論知識和基本技能；掌握帶測繪儀器和相關專業(yè)軟件的操作技能，獨立思考和分析解決問題的能力；具備良好的職業(yè)道德素質，較強人際交往能力，形成愛崗敬業(yè)、踏實肯干的專業(yè)素養(yǎng)。
（2） 課程教學內容優(yōu)化。教學內容優(yōu)化是課程教學改革的核心問題。目前，該課程選用武漢大學張正祿教授的《工程測量學》教材，主要是圍繞工程建設的三個階段規(guī)劃設計、建設施工、運營管理中的測量工作來編寫?！豆こ虦y量學》應結合測繪發(fā)展方向，以社會實際需求為依據(jù)，明確課程線路測量、建筑工程測量、橋梁工程測量等幾條脈絡主線。并搜集工程案例，將近年來的一些新儀器和測繪新技術穿插到教材相應章節(jié)，讓學生了解新測繪儀器和大型工程案例，貼近社會生產(chǎn)實踐，領會理論的產(chǎn)生是源于對實際工程的總結。
工程測量的實踐內容要貼合工程實際情況，側重于知識和技術創(chuàng)新，注重應用型測繪人才能力的開發(fā)與培養(yǎng)，諸如：掌握控制網(wǎng)布設原則及布置要求，完成測設任務，進行場地平整測量，學會土方量計算，學會坡度線測設，一般高程法放樣，建立回歸方程對變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理等。
（3）教學方法革新。教學方法是提高教學質量的重要手段。從應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的層面來看，迫切要求改變舊的教學手段與觀念，在教學中，以學生為中心，教師要運用多種教學方法，案例法、講授法、小組教學法等。針對典型工程進行分析、研究，積極開展體驗式教學，以使學生在掌握工程測量學的基本理論基礎上，緊密聯(lián)系實際，熟悉將來要工作的環(huán)境，提高學生的綜合業(yè)務素質。
（4）教學質量評價體系構建。教學過程是師生雙向互動的過程。積極開展教師對學生學習情況的評價，綜合工程測量學課程特點，構建學生評價、教師互評、督察組評教相結合的教師評價方式與教師對學生學習評價長效教學質量評價體系，確保及時發(fā)現(xiàn)教學過程中存在的問題并改之，督促教師全面提高個人業(yè)務素質，學習積極投入學習，提升教學質量。
基于創(chuàng)造性思維模式，學生首先帶著疑問如何實測高程進行土方量計算，然后借助相關實驗器材，設計方案用儀器測得高差信息，進而付諸實施實地測量高程。各小組依據(jù)各自方案比比哪組測量的更精確，方法更甚一籌，最后對實測的高程基于方格網(wǎng)進行土方計算，對手工計算方法和cass軟件計算結果進行比較看有無差異。教師結合各小組實驗方案實施可行性、實測高程時儀器操作熟練程度、計算土方過程嚴謹性及繪圖質量等綜合評價小組表現(xiàn)，完成“問-想-做-評”創(chuàng)造性思維活動訓練。
五、結論與建議
基于創(chuàng)造性思維模式踐行《工程測量學》教學改革，在教學活動中進行師生角色轉換、優(yōu)化課程教學內容、革新教學方法、構建教學質量評價體系來提高教學質量。在此基礎上，提出以下幾點教學改革建議：
1.制定新的教學大綱，編寫實驗講義。宿州學院作為新建本科高校，成立專門的編審組每兩年為一周期對培養(yǎng)方案進行修訂。工程測量學實驗重點通過實驗項目訓練，掌握典型工程中測量工作，為學生將來從事生產(chǎn)、科研等專業(yè)技術工作打下了必要的基礎。為了提高實驗教程實用性，方便教學，進行自主編寫，在確保教材內容具較強學術性的同時，也要注意與實際的聯(lián)系。
2.強化師資隊伍創(chuàng)新意識培育。強化教師隊伍建設，是新建應用型本科高校發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇。教師通過不間斷的學習，具備創(chuàng)新意識，把創(chuàng)新作為組織教學的出發(fā)點，從教學理念、教學方法與手段、教學內容幾方面入手著手研究創(chuàng)新，以適應教學環(huán)境的變化并重新塑造自己，有意識引導學生養(yǎng)成創(chuàng)新的學習方法。
3.建立嚴格的教學管理機制。嚴格的教學管理是保證應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。學生學了獲取理論知識和實踐技能，培養(yǎng)創(chuàng)新意識之外，尤為重要的是養(yǎng)成良好的紀律觀。依據(jù)學生在教學過程中學習態(tài)度、學習紀律遵守情況、儀器操作熟練程度、完成任務的實習任務的質量、愛護儀器等情況對學生學習全過程進行合理考核、評價，嚴肅考風、考紀，形成公平競爭良性的教學管理機制，促進教學質量的全面提高。
摘要：本文對工程測量學重新進行了定義，指出了該學科的地位和研究應用領域；闡述了工程測量學領域通用和專用儀器的發(fā)展；在理論方法發(fā)展方面，重點對平差理論、工程網(wǎng)優(yōu)化設計、變形觀測數(shù)據(jù)處理方法進行了歸納和總結。扼要地敘述了大型特種精密工程測量在國內外的發(fā)展情況。結合科研和開發(fā)實踐，簡介了地面控制與施工測量工程內外業(yè)數(shù)據(jù)處理一體化自動化系統(tǒng)——科傻系統(tǒng)。最后展望了21世紀工程測量學若干發(fā)展方向。
關鍵詞：工程測量；工業(yè)測量；精密工程測量；測量機器人；工程網(wǎng)優(yōu)化設計
工程測量學是研究地球空間(地面、地下、水下、空中)中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現(xiàn)的理論方法和技術的一門應用性學科。它主要以建筑工程、機器和設備為研究服務對象。
研究應用領域
國際測量師聯(lián)合會(FIG)的第六委員會稱作工程測量委員會，過去它下設4個工作組：測量方法和限差；土石方計算；變形測量；地下工程測量。此外還設了一個特別組：變形分析與解釋?，F(xiàn)在，下設了6個工作組和2個專題組。6個工作組是：大型科學設備的高精度測量技術與方法；線路工程測量與優(yōu)化；變形測量；工程測量信息系統(tǒng)；激光技術在工程測量中的應用；電子科技文獻和網(wǎng)絡。2個專題組是：工程和工業(yè)中的特殊測量儀器；工程測量標準。
德國、瑞士、奧地利3個德語語系國家自50年起組織每3～4年舉行一次的“工程測量國際學術討論會”。過去把工程測量劃分為以下幾個專題：測量儀器和數(shù)據(jù)獲取；數(shù)據(jù)解釋、處理和應用；高層建筑和設備安裝測量；地下和深層建筑測量；環(huán)境和工程建筑物變形監(jiān)測。
從以上可見，工程測量學的研究領域既有相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。筆者認為，工程測量學主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供測繪保障，滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發(fā)展的動力。
二、工程測量儀器的發(fā)展
工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。通用儀器中常規(guī)的光學經(jīng)緯儀、光學水準儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的軟件，向全能型和智能化方向發(fā)展。帶電動馬達驅動和程序控制的全站儀結合激光、通訊及CCD技術，可實現(xiàn)測量的全自動化，被稱作測量機器人。測量機器人可自動尋找并精確照準目標，在1 s內完成一目標點的觀測，像機器人一樣對成百上千個目標作持續(xù)和重復觀測，可廣泛用于變形監(jiān)測和施工測量。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應用。將GPS接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起，稱超全站儀或超測量機器人。它將GPS的實時動態(tài)定位技術與全站儀靈活的3維極坐標測量技術完美結合，可實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。
專用儀器是工程測量學儀器發(fā)展最活躍的，主要應用在精密工程測量領域。其中，包括機械式、光電式及光機電(子)結合式的儀器或測量系統(tǒng)。主要特點是：高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測。
綜上所述，工程測量專用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點，可作精密定位和準直測量，可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。
工程測量理論方法的發(fā)展
1. 測量平差理論
最小二乘法廣泛應用于測量平差。最小二乘配置包括了平差、濾波和推估。附有限制條件的條件平差模型被稱為概括平差模型，它是各種經(jīng)典的和現(xiàn)代平差模型的統(tǒng)一模型。測量誤差理論主要表現(xiàn)在對模型誤差的研究上，主要包括：平差中函數(shù)模型誤差、隨機模型誤差的鑒別或診斷；模型誤差對參數(shù)估計的影響，對參數(shù)和殘差統(tǒng)計性質的影響；病態(tài)方程與控制網(wǎng)及其觀測方案設計的關系。由于變形監(jiān)測網(wǎng)參考點穩(wěn)定性檢驗的需要，導致了自由網(wǎng)平差和擬穩(wěn)平差的出現(xiàn)和發(fā)展。觀測值粗差的研究促進了控制網(wǎng)可靠性理論，以及變形監(jiān)測網(wǎng)變形和觀測值粗差的可區(qū)分性理論的研究和發(fā)展。針對觀測值存在粗差的客觀實際，出現(xiàn)了穩(wěn)健估計(或稱抗差估計)；針對法方程系數(shù)陣存在病態(tài)的可能，發(fā)展了有偏估計。與最小二乘估計相區(qū)別，穩(wěn)健估計和有偏估計稱為非最小二乘估計。
2. 工程控制網(wǎng)優(yōu)化設計理論和方法
網(wǎng)的優(yōu)化設計方法有解析法和模擬法兩種。解析法是基于優(yōu)化設計理論構造目標函數(shù)和約束條件，解求目標函數(shù)的極大值或極小值。一般將網(wǎng)的質量指標作為目標函數(shù)或約束條件。網(wǎng)的質量指標主要有精度、可靠性和建網(wǎng)費用，對于變形監(jiān)測網(wǎng)還包括網(wǎng)的靈敏度或可區(qū)分性。對于網(wǎng)的平差模型而言，按固定參數(shù)和待定參數(shù)的不同，網(wǎng)的優(yōu)化設計又分為零類、一類、二類和三類優(yōu)化設計，涉及到網(wǎng)的基準設計，網(wǎng)形、觀測值精度以及觀測方案的設計。在工程測量中，施工控制網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)都需要作優(yōu)化設計。
變形觀測數(shù)據(jù)處理
工程建筑物及與工程有關的變形的監(jiān)測、分析及預報是工程測量學的重要研究內容。其中的變形分析和預報涉及到變形觀測數(shù)據(jù)處理。但變形分析和預報的范疇更廣，屬于多學科的交叉。
工程測量學的發(fā)展展望
展望21世紀，工程測量學在以下方面將得到顯著發(fā)展：
測量機器人將作為多傳感器集成系統(tǒng)在人工智能方面得到進一步發(fā)展，其應用范圍將進一步擴大，影像、圖形和數(shù)據(jù)處理方面的能力進一步增強；
在變形觀測數(shù)據(jù)處理和大型工程建設中，將發(fā)展基于知識的信息系統(tǒng)，并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建筑等學科相結合，解決工程建設中以及運行期間的安全監(jiān)測、災害防治和環(huán)境保護的各種問題。
工程測量將從土木工程測量、3維工業(yè)測量擴展到人體科學測量，如人體各器官或部位的顯微測量和顯微圖像處理 ；
多傳感器的混合測量系統(tǒng)將得到迅速發(fā)展和廣泛應用，如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成，可在大區(qū)域乃至國家范圍內進行無控制網(wǎng)的各種測量工作。
GPS、GIS技術將緊密結合工程項目，在勘測、設計、施工管理一體化方面發(fā)揮重大作用。
大型和復雜結構建筑、設備的3維測量、幾何重構以及質量控制將是工程測量學發(fā)展的一個特點。
數(shù)據(jù)處理中數(shù)學物理模型的建立、分析和辨識將成為工程測量學專業(yè)教育的重要內容。
綜上所述，工程測量學的發(fā)展，主要表現(xiàn)在從1維、2維到3維、4維，從點信息到面信息獲取，從靜態(tài)到動態(tài)，從后處理到實時處理，從人眼觀測操作到機器人自動尋標觀測，從大型特種工程到人體測量工程，從高空到地面、地下以及水下，從人工量測到無接觸遙測，從周期觀測到持續(xù)測量。測量精度從毫米級到微米乃至納米級。工程測量學的上述發(fā)展將 直接對改善人們的生活環(huán)境，提高人們的生活質量起重要作用。
摘要：工程測量技術有著悠遠的歷史，它的服務范圍也極其廣闊。在國民經(jīng)濟建設、國防建設以及科學研究領域，都占有很重要的地位，對國家的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用。
關鍵詞：工程測量、GPS、GIS、發(fā)展
近十幾年來，隨著信息科學和空間科學的快速發(fā)展，全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術已經(jīng)成為當前工程測量技術的核心。并且，隨著工程測量的數(shù)字化，為測量服務的相關軟件也孕育而生，如：ARCGIS、MAPGIS、AutoCAD等。
一、工程測量學定義
工程測量學是研究在工程建設、工業(yè)和城市以及資源開發(fā)中，在規(guī)劃、勘測設計、施工建設和運營管理各個階段所進行的控制測量、地形和有關信息的采集和處理（即大比例尺地形圖測繪）、地籍測繪、施工放樣、設備安裝、變形監(jiān)測及分析和預報等的理論、技術和方法，以及研究對測量和工程建設有關的信息進行管理和使用的學科。[1]
二、工程測量學的研究應用領域
從應用的角度看，工程測量是一門服務性技術。除了其本身的理論與技術體系外，主要面向廣泛的工程應用，為工程建設服務[2]。工程測量學的研究領域既有相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。工程測量學主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供 測繪 保障，滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發(fā)展的動力。
三、工程測量儀器的發(fā)展
工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。通用儀器中常規(guī)的光學經(jīng)緯儀、光學水準儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的 軟件 ，向全能型和智能化方向發(fā)展。帶電動馬達驅動和程序控制的全站儀結合激光、通訊及CCD技術，可實現(xiàn)測量的全自動化，被稱作測量機器人。測量機器人可自動尋找并精確照準目標，在1 s內完成一目標點的觀測，像機器人一樣對成百上千個目標作持續(xù)和重復觀測，可廣泛用于變形監(jiān)測和 施工 測量。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應用。將GPS接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起，稱超全站儀或超測量機器人。它將GPS的實時動態(tài)定位技術與全站儀靈活的三維極坐標測量技術完美結合，可實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。
專用儀器是工程測量學儀器發(fā)展最活躍的，主要應用在精密工程測量領域。其中，包括機械式、光電式及光機電（子）結合式的儀器或測量系統(tǒng)。主要特點是：高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測。
用于建立水平的或豎直的基準線或基準面，測量目標點相對于基準線（或基準面）的偏距（垂距），稱為基準線測量或準直測量。這方面的儀器有正、倒錘與垂線觀測儀，金屬絲引張線，各種激光準直儀、鉛直儀（向下、向上）、自準直儀，以及尼龍絲或金屬絲準直測量系統(tǒng)等。
在距離測量方面，包括中長距離（數(shù)十米至數(shù)公里）、短距離（數(shù)米至數(shù)十米）和微距離（毫米至數(shù)米）及其變化量的精密測量。以ME5000為代表的精密激光測距儀和TERRAMETER LDM2雙頻激光測距儀，中長距離測量精度可達亞毫米級；可喜的是，許多短距離、微距離測量都實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)采集的自動化，其中最典型的代表是銦瓦線尺測距儀DISTINVAR，應變儀DISTERMETER ISETH，石英伸縮儀，各種光學應變計，位移與振動激光快速遙測儀等。采用多譜勒效應的雙頻激光干涉儀，能在數(shù)十米范圍內達到0.01μm的計量精度，成為重要的長度檢校和精密測量設備；采用CCD線列傳感器測量微距離可達到百分之幾微米的精度，它們使距離測量精度從毫米、微米級進入到納米級世界。
四、工程測量現(xiàn)階段的發(fā)展狀況
1、空間技術在工程測量中的應用與發(fā)展
GPS的出現(xiàn)使定位、導航發(fā)生了革命性的變革。目前GPS偽距單點定位的精度為2～10m；載波相位單點定位為厘米到分米級；差分GPS（Differential Global Positioning）定位為亞米級到米級；實時動態(tài)定位（Real-Time Kinematic，RTK）為亞厘米到厘米級，而載波靜態(tài)相對定位為毫米級。
2、數(shù)字測繪與空間信息的系統(tǒng)技術的應用與發(fā)展
我國數(shù)測繪技術從20世紀90年代處開始，經(jīng)歷十幾年的發(fā)展已日漸成熟，形成了自己的方法和多個具有自主版權的國產(chǎn)軟件。現(xiàn)在的數(shù)字測繪正在從二維向三維發(fā)展，形成三維測繪技術。
3、變形檢測理論和方法的發(fā)展
變形檢測是一項跨學科的研究，它是研究變形信息的獲取、分析和解釋，以及預報變形的理論和方法。
變形分析包括變形的幾何分析和物理解釋。前者用于模擬時空的特征，后者用于解釋變形和引起變形原因之間的關系。
4、工業(yè)測量
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)要求對產(chǎn)品的設計、仿真、生產(chǎn)的自動化流程，生產(chǎn)過程控制，產(chǎn)品質量檢驗與監(jiān)控等進行快速的、高精度的測量和定位，并給出復雜形體的數(shù)字模型或運算軌跡等，這對工程測量提出了新的任務，興起了工業(yè)測量。工業(yè)測量技術發(fā)展飛速，技術設備向自動化、智能化、信息化的方向邁進。[3]
五、工程測量學的發(fā)展展望
隨著科學的進步，工程測量學必將在以下幾個方面取得快速的發(fā)展：
1. 測量機器人將作為多傳感器集成系統(tǒng)在人工智能方面得到進一步發(fā)展，其應用范圍將進一步擴大，影像、圖形和數(shù)據(jù)處理方面的能力進一步增強；
2. 在變形觀測數(shù)據(jù)處理和大型工程建設中，將發(fā)展基于知識的信息系統(tǒng)，并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建筑等學科相結合，解決工程建設中以及運行期間的安全監(jiān)測、災害防治和環(huán)境保護的各種問題。
3. 工程測量將從土木工程測量、三維工業(yè)測量擴展到人體科學測量，如人體各器官或部位的顯微測量和顯微圖像處理。
4. 多傳感器的混合測量系統(tǒng)將得到迅速發(fā)展和廣泛應用，如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成，可在大區(qū)域乃至國家范圍內進行無控制網(wǎng)的各種測量工作。
5. GPS、GIS技術將緊密結合工程項目，在勘測、設計、 施工 管理一體化方面發(fā)揮重大作用。
6. 大型和復雜 結構 建筑、設備的三維測量、幾何重構以及質量控制將是工程測量學發(fā)展的一個特點。
7. 數(shù)據(jù)處理中數(shù)學物理模型的建立、分析和辨識將成為工程測量學專業(yè)教育的重要內容。
工程測量學的發(fā)展，主要表現(xiàn)在從一維、二維到三維、四維，從點信息到面信息獲取，從靜態(tài)到動態(tài)，從后處理到實時處理，從人眼觀測操作到機器人自動尋標觀測，從大型特種工程到人體測量工程，從高空到地面、地下以及水下，從人工量測到無接觸遙測，從周期觀測到持續(xù)測量。測量精度從毫米級到微米乃至納米級。工程測量學的上述發(fā)展將直接對改善人們的生活環(huán)境，提高人們的生活質量起重要作用。
摘要：我國的經(jīng)濟的發(fā)展是很快的，很多的工程上都是會運用測量的，精確的測量對工程的實施是有很大的幫助的，常用的測量方法有很多，精密工程測量在較為科學的地面測量儀器、三維工業(yè)測量技術、GPS定位技術、數(shù)字化測繪技術、數(shù)據(jù)庫技術與GIS技術和大型精密精密工程測量的運用。最終提出精密工程測量科學的未來發(fā)展。
關鍵詞：精密工程測量學；運用；發(fā)展
中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：
精密工程測量科學是探索地球空間中詳細幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測量實現(xiàn)的理論辦法及科學技術的一項運用行科學。它著重對建筑工程、器械和設施加以探究服務對象。
精密工程測量科學關鍵包含工程建筑為對象的精密工程測量和以設備與機器裝配為對象的工業(yè)測量兩個主要方面。在學科上可劃分為普通精密工程測量和精密精密工程測量。精密工程測量科學的重要工作是對各種工程建設供應測繪保障，滿足工程所提出的要求。精密精密工程測量代表著精密工程測量學的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設是促進精密工程測量學科發(fā)展的動力。
一 精密工程測量學在現(xiàn)實工作中的詳細運用
1、先進的地面測量儀器在精密工程測量中的運用
⑴ 電子經(jīng)緯儀和全站儀的運用，是地面測量技術進步的重要標志之一。電子經(jīng)緯儀具有自動記錄、自動改正儀器軸系統(tǒng)差、自動歸化計算、角度測量自動掃描、消除度盤分劃誤差和偏心差等優(yōu)點。全站儀測量可以利用電子手簿把野外測量數(shù)據(jù)自動記錄下來，通過接口設備傳輸?shù)接嬎銠C，利用“人機交互”方式進行測量數(shù)據(jù)的自動數(shù)據(jù)處理和圖形編輯，還可以把由微機控制的跟蹤設備加到全站儀上，能對一系列目標自動測量，即所謂“測地機器人”或“電子平板”野外直接圖形編輯，為測圖和工程放樣向數(shù)字化發(fā)展開辟了道路。
⑵ 激光水準儀、全自動數(shù)字水準儀、記錄式精密補償水準儀等儀器的出現(xiàn)，實現(xiàn)了在幾何水準測量中自動安平、自動讀數(shù)和記錄、自動檢核測量數(shù)據(jù)等功能，使幾何水準測量向自動化、數(shù)字化方向邁進。激光準直儀和激光掃描儀在高層建筑施工和大面積混凝土施工中是必不可少的儀器。國產(chǎn)JDA系列多功能自動激光準直儀，具有6種自動保持精度的基準，可用于高層和高聳建筑的軸線測控；滑模測偏、測扭、水平測控；構筑物與設備安裝放線控測；各類工程測平，結構變形觀測等。
⑶陀螺經(jīng)緯儀是用于礦山、隧道等精密工程測量的另一類主要的地面測量儀器，新一代的陀螺經(jīng)緯儀是由微機控制，儀器自動、連續(xù)地觀測陀螺的搖動并能補償外部的干擾，觀測時間短、精度高，如Cromad陀螺經(jīng)緯儀在7min左右的觀測時間能獲取3″的精度，比傳統(tǒng)陀螺經(jīng)緯儀精度提高近7倍，作業(yè)效率提高近10倍，標志著陀螺經(jīng)緯儀向自動化方向邁進。
2、三維工業(yè)測量技術的興起和運用
80年代以來，隨著高新技術的發(fā)展和社會的進步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)進入了一個新的階段，許多新的工業(yè)生產(chǎn)要求對生產(chǎn)的自動化流程、生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)品質量檢驗與監(jiān)測等工作進行快速、高精度的測點、定位，并給出運行軌道或復雜形體的數(shù)字模型等，這是傳統(tǒng)的光學、機械方法所無法完成的。三維工業(yè)測量系統(tǒng)是以電子經(jīng)緯儀或近景攝影儀為傳感器，在電子計算機的支持下而形成的三維測量系統(tǒng)，主要運用于以下的工業(yè)領域：汽車、飛機工業(yè)及空間技術等方面設計、試驗、制造、組裝過程中的測量和定位；工業(yè)用機器人的檢測；衛(wèi)星接收天線安裝和維護的精度檢測；生產(chǎn)自動化過程、生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)質量檢驗與檢測的動態(tài)測量；負荷試驗中變形與應變測定。
三維工業(yè)測量系統(tǒng)分為兩大類，以電子經(jīng)緯儀為傳感器的工業(yè)大地測量系統(tǒng)和以近景攝影機為傳感器的工業(yè)攝影測量系統(tǒng)。
工業(yè)攝影測量系統(tǒng)，通常是以近景攝影的方式實現(xiàn)的，其優(yōu)點是通過像片提供大量信息，施測周期短，可在瞬間完成測量全過程，可對動態(tài)目標進行測量，可以多重攝影，有多余觀測值，精度可靠。西歐北美一些國家的高精度工業(yè)攝影測量系統(tǒng)，最好的相對測量精度已達到百萬分之一。在我國的工業(yè)攝影測量系統(tǒng)一般精度較低，但也較多地得到運用并取得顯著成效。如北京市測繪設計研究院用于測繪大型飛機外型；武漢測繪科技大學用于葛洲壩船閘變形監(jiān)測、龍口及上下游水面流速動態(tài)測量；武鋼“4號高爐”煤氣管道變形監(jiān)測等。
3、GPS定位技術在精密工程測量中的運用
80年代以來，隨著GPS定位技術的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測繪定位技術發(fā)生了革命性的變革，為精密工程測量提供了嶄新的技術手段和方法。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規(guī)地面定位技術，正在逐步被以一次性確定三維坐標的、高速度、高效率、高精度的GPS技術所代替，同時定位范圍已從陸地和近海擴展到海洋和宇宙空間；定位方法已從靜態(tài)擴展到動態(tài)；定位服務領域已從導航和測繪領域擴展到國民經(jīng)濟建設的廣闊領域。
在我國GPS定位技術的運用已深入各個領域，國家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造已普遍地運用GPS技術，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監(jiān)測、地震的形變監(jiān)測、海島或海域測量等也已廣泛的使用GPS技術。隨著DGPS差分定位技術和RTK實時差分定位系統(tǒng)的發(fā)展和美國AS技術的解除，單點定位精度不斷提高，GPS技術在導航、運載工具實時監(jiān)控、石油物探點定位、地質勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的運用前景。
4、數(shù)字化測繪技術在精密工程測量中的運用
大比例尺地形圖和工程圖的測繪，是城市與精密工程測量的重要內容和任務。常規(guī)的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作，同時還有大量的室內數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長，產(chǎn)品單一，難以適應飛速發(fā)展的城市建設和現(xiàn)代化工程建設的需要。
隨著電子經(jīng)緯儀、全站儀的運用和GEOMAP系統(tǒng)的出現(xiàn)，把野外數(shù)據(jù)采集的先進設備與微機及數(shù)控繪圖儀三者結合起來，形成一個從野外或室內數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統(tǒng)。系統(tǒng)的開發(fā)研究主要是面向城市大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件的自動繪制。系統(tǒng)可直接提供紙圖，也可提供軟盤，為專業(yè)設計自動化，建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫和基礎地理信息系統(tǒng)打下基礎。
根據(jù)調研的不完全統(tǒng)計，目前我國有60%城市與精密工程測量單位已不同程度的運用數(shù)字化測繪技術。目前存在的難題是數(shù)字化測繪系統(tǒng)的數(shù)據(jù)規(guī)格、標準還不能滿足GIS的要求，所以，要制定一套標準化數(shù)據(jù)格式，使得數(shù)字化測繪成果既能滿足地形圖和專業(yè)圖的需求，同時又能通過數(shù)據(jù)交換滿足各類GIS的運用，才能更好地推動數(shù)字化測繪技術的發(fā)展。
5、攝影測量技術的運用
攝影測量由于高質量的攝影機，高精度測量儀器和GPS以及計算機技術的運用，加上軟件的不斷改進和完善，測量精度和效率顯著提高。攝影測量技術由于可以提供實時的三維空間信息，無需接觸被測物體，以及野外工作量少、效率高和成果品種多等優(yōu)點，具有廣泛的運用前景。
采用的儀器除利用高精度的模擬測圖儀和解析測圖儀成圖方法外，還用立體坐標測圖儀與微機連接進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)微機數(shù)據(jù)處理輸入繪圖機自動繪圖。近幾年由于全數(shù)字攝影測量工作站的出現(xiàn)，為攝影測量技術運用提供了嶄新的技術手段和方法。同時，由于GPS技術在攝影測量中的運用，大量減少野外控制點的連測，大大提高了航測的效率與效益，開創(chuàng)了攝影測量向自動化、數(shù)字化方向邁進。在國際上，如瑞士、美國、加拿大一些儀器廠商都先后研制和推出全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，并得到有效的推廣與運用。
摘要：數(shù)學在理工科學科方面有著舉足輕重的作用。本文主要討論數(shù)學與測量學的關系，數(shù)學在測量上的應用，尤其是在公路工程測量上的具體應用。最后說明數(shù)學思想對測量的指導作用。
關鍵詞：數(shù)學、公路工程測量、應用
1.引言
數(shù)學，是自然科學之首，是一門研究數(shù)與量的學科，同時也是一門研究空間形式的學科。作為一門基礎學科歷史悠久，伴隨著人類文明進步不斷發(fā)展完善，至今數(shù)學這門學科的內容豐富，其下門類分科眾多，與人類生活息息相關，不可分割。
與其他學科相比，數(shù)學是比較抽象的，但其應用又是十分廣泛的，其應用范圍遍及幾乎所有學科，幾乎每門學科都用數(shù)學解決自身的實際問題。實際問題為數(shù)學提供應用背景，數(shù)學為實際問題提供理論基礎。數(shù)學在研究數(shù)量、結構、空間及變化上有一個很重要的分支——測量學。
2.公路工程測量學
工程測量學是研究工程建設和資源開發(fā)中，在規(guī)劃、設計、施工、管理各階段，進行的控制測量、地形測繪和施工放樣、變形監(jiān)測的理論、技術和方法的學科。由于建設工程的不同，工程測量又可分為礦山工程測量學、水利工程測量學、公路工程測量學以及鐵路工程測量學等。
公路工程測量是一門重要的應用學科，在生活中所有工程建設項目都必須以社會與經(jīng)濟效益為依據(jù)，按照自然條件和預期目的，進行規(guī)劃設計，測量工作是工程建設中的一項最基礎的工作，在道路、橋梁、隧道工程建設中起著重要的作用，為選取一條最經(jīng)濟、最合理的路線，首先要進行路線勘測，繪制帶狀地形圖，進行縱、橫斷面測量，進行紙上定線和路線設計，并將設計好的路線平面位置、縱坡及路基邊坡在地面上標定出來，以指導施工，當路線跨越河流時，擬設置橋梁跨越之前，應測繪河流及兩岸地形圖，測定橋軸線的長度及橋位處的河床斷面，橋位處的河流比降，為橋梁方案選擇及結構設計提供必要的依據(jù)，當路線縱坡受地形限制，采用避讓山嶺繞線平面線形不能滿足規(guī)范要求，而選用隧道方案時，測定隧道進出口大比例尺地形圖，為隧道洞口布置選擇提供必要的數(shù)據(jù)。
3.數(shù)學與測量學的關系
數(shù)學在測量中的應用歷史悠久，數(shù)學與測量的關系源遠流長，數(shù)學在測量的各個方面都得到了廣泛應用。其應用總體上都是圍繞“數(shù)”和“形”這兩個數(shù)學的基本概念進行的。而測量的各個方面在數(shù)學的“數(shù)”和“形”的應用上又各有側重。
數(shù)學與測量的關系可以追溯到遠古時代，人類最早丈量土地就與“數(shù)”和“形”有密不可分的關系?？茖W的產(chǎn)生和發(fā)展是有生產(chǎn)決定的。測量科學也不例外，它是人類長期以來，在生活和生產(chǎn)方面與自然界斗爭的結晶。由于生活和生產(chǎn)的需要，測量工作在遠古時代的人類社會中就被用于實際。早在公元前21世紀夏禹治水時，已使用了“準、繩、規(guī)、矩”四種測量工具和方法。埃及尼羅河泛濫后在農(nóng)田的整治中也應用了原始的測量技術，幾何學應用而生。數(shù)學為測量的發(fā)展提供了有力的解決問題的工具。長期以來，像其他學科一樣，測量學就不斷應用各種數(shù)學方法，幾乎所有的數(shù)學分支都在測量中取得了重要應用。
測量學中的大地測量學是一門古老而又年輕的學科，是地球科學的一個分支。大地測量系統(tǒng)包括坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、和重力系統(tǒng)。其中，大地測量坐標系統(tǒng)規(guī)定了大地測量起算基準的定義及其相應的大地測量常數(shù)，是大地測量的尺度標準和實現(xiàn)方式。在我國成立初期，我國暫時采用了克拉索夫斯基參考橢球，并與前蘇聯(lián)于1942年坐標系統(tǒng)進行聯(lián)測，通過計算建立了我國大地坐標系統(tǒng)，稱為“北京1954大地坐標系”。由于采用了前蘇聯(lián)的參考橢球使得與我國的大部地區(qū)產(chǎn)生了偏差?；跍y量工程精確的要求，20世紀八十年代，我國采用國際大地測量和地球物理聯(lián)合會的IUGG75橢球作為參考橢球，經(jīng)過大規(guī)模的天文大地測量網(wǎng)計算，建立了較為完善的我國獨立的參心坐標系統(tǒng)，稱“西安1980坐標系統(tǒng)”。其克服了前一系統(tǒng)對我國大地測量計算的某些不利影響。這充分體現(xiàn)出測量學對于準確、精確客觀的要求，這與數(shù)學對于其自身的客觀準確性的要求是密不可分的。
4.數(shù)學在公路工程測量學上的具體應用
水準測量是測量學的一個重要組成部分，利用水準儀測量高差，用到了數(shù)學中最基本的幾何關系，后期對水準測量成果的處理，如：高差閉合差的計算，高差閉合的調整，都是根據(jù)數(shù)學原理中的求和求差而計算出來的。
角度測量也是測量中非常重要的一個部分，測量角度的儀器——經(jīng)緯儀，其本身就與數(shù)學有著千絲萬縷的聯(lián)系，如儀器架設，水平度盤、豎直度盤的刻度設置。另外測量成果的處理，也有著統(tǒng)計學的數(shù)學思想。
測量學上的坐標正算和坐標反算，跟數(shù)學上平面直角坐標系中的坐標算法可以說是一模一樣。
測量誤差的處理方面，利用到了數(shù)學中的算術平均值、眾數(shù)、相對數(shù)等。
同樣，導線的測量，也是測量學的一個重要的組成部分，在導線的測量過程中，各種復雜的計算，各種公式的代換，以及為減小誤差而做的各種計算，都是以數(shù)學為基礎的。
平面曲線測設中，利用數(shù)學中的回旋線作為緩和曲線，在曲線的計算中用到了三角函數(shù)、微積分、角度弧度轉換、坐標系轉換等數(shù)學知識。
歸根到底，測量的很多方法，背后都離不了數(shù)學的支持。在工程測量的這門學科中，從儀器的使用到對所得數(shù)據(jù)的處理，從對誤差的減小到對計算結果的最終檢核，始終沒有哪一個步驟，哪一個環(huán)節(jié)，能離得開數(shù)學的支持。未來，隨著工程測量學的不斷深入，知識的不斷增加。相信數(shù)學和測量學的融入會更加的廣泛。正如德國大數(shù)學家，號稱“數(shù)學王子”的高斯曾說：“數(shù)學是科學的皇后”。從上述可見，就數(shù)學為人類提供精密的測量而言，“科學的皇后”這頂桂冠，數(shù)學是當之無愧的。5.數(shù)學思想對測量的指導
幾乎所有學科都應用到了數(shù)學，用數(shù)學來解決自身的實際問題，而數(shù)學又以此為背景為實際問題提供理論基礎。可見數(shù)學在其發(fā)展的同時促進了其他學科的發(fā)展，而其他學科的發(fā)展也促進了數(shù)學的進步，當然測量也不例外。將數(shù)學與測量相結合，對數(shù)學與測量都有重要的意義，有效的利用數(shù)學及其新的分支學科，更有利于測量的發(fā)展。
相信隨著數(shù)學思想在測量應用的不斷加深，一定會使得其有長足的進步與發(fā)展。
摘 要：隨著信息技術的發(fā)展，城市工程測量正處在從模擬方法測繪到數(shù)字化測繪的變革時期。本文對工程測量學重新進行了定義，指出了該學科的地位和研究應用領域；闡述了工程測量學領域通用和專用儀器的發(fā)展；結合科研和開發(fā)實踐，簡介了地面控制與施工測量工程內外業(yè)數(shù)據(jù)處理一體化自動化系統(tǒng)——科傻系統(tǒng)。對工程測量學發(fā)展作出了展望。
關鍵詞：工程測量、工程測量學儀器
1、概述
由于工程測量的研究應用領域非常廣泛，發(fā)展變化也很快。工程測量學的研究領域是相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供工程保障，滿足工程所提出的要求。
解析法和模擬法是網(wǎng)優(yōu)化設計方法的兩種方法。解析法是基于優(yōu)化設計理論構造目標函數(shù)和約束條件，解求目標函數(shù)的極大值或極小值。在工程測量中，施工控制網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)都需要作優(yōu)化設計。由于采用GPS定位技術和電磁波測距，網(wǎng)的幾何圖形概念與傳統(tǒng)的測角網(wǎng)有很大的區(qū)別。根據(jù)設計資料和地圖資料在圖上選點布網(wǎng)，獲取網(wǎng)點近似坐標(最好將資料作數(shù)字化掃描并在微機上進行)。除特別的精密控制網(wǎng)可考慮用專門編寫的解析法優(yōu)化設計程序作網(wǎng)的優(yōu)化設計外，其他的網(wǎng)都可用模擬法進行設計。
多元回歸分析需要較長的一致性好的多組時間序列數(shù)據(jù)。也可用于變形預報。變形觀測數(shù)據(jù)處理的幾種典型方法。變形模型既可根據(jù)變形體的物理力學性質和地質信息選取，也可根據(jù)點場的位移矢量和變形過程曲線選取。變形的物理解釋通常采用統(tǒng)計分析法和確定函數(shù)法。統(tǒng)計分析法包括多元回歸分析、灰色系統(tǒng)理論中的關聯(lián)度分析以及時間序列頻域法分析中的動態(tài)響應分析等。系統(tǒng)論方法還涉及變形體運動穩(wěn)定性研究，這種穩(wěn)定性在數(shù)學上可轉化為微分方程穩(wěn)定性的研究，主要采用李亞普諾夫提出的判別方法。
科傻系統(tǒng)集成了測量學、控制測量學、工程測量學、測量平差等課程的有關專業(yè)知識和長期科研成果，可廣泛應用于生產(chǎn)、教學及科技開發(fā)活動?？粕迪到y(tǒng)是對電子全站儀實現(xiàn)在線控制數(shù)據(jù)采集。掌上電腦上可固化兩個軟件包，一個用于地面控制測量數(shù)據(jù)采集、檢查、預處理、概算以及網(wǎng)平差等稱科傻一；在微機上研制了一個“現(xiàn)代測量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理通用軟件包”稱科傻二。一個用于工程放樣、道路測量以及碎部點數(shù)據(jù)采集稱科傻三。
2、學科地位和研究應用領域
2．1 學科定義
工程測量學是研究地球空間(地面、地下、水下、空中)中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現(xiàn)的理論方法和技術的一門應用性學科。它主要以建筑工程、機器和設備為研究服務對象。
2．2 學科地位
測繪科學和技術(或稱測繪學)是一門具有悠久歷史和現(xiàn)展的一級學科。該學科無論怎樣發(fā)展，服務領域無論怎樣拓寬，與其他學科的交叉無論怎樣增多或加強，學科無論出現(xiàn)怎樣的綜合和細分，學科名稱無論怎樣改變，學科的本質和特點都不會改變?？偟膩碚f，整個學科的二級學科仍應作如下劃分：
大地測量學(包括天文、幾何、物理、衛(wèi)星和海洋大地測量)；
工程測量學(含近景攝影測量和礦山測量)；
航空攝影測量與遙感學；
地圖制圖學；
不動產(chǎn)地籍與土地整理。
2．3 研究應用領域
目前國內把工程建設有關的工程測量按勘測設計、施工建設和運行管理三個階段劃分；也有按行業(yè)劃分成：線路(鐵路、公路等)工程測量、水利工程測量、橋隧工程測量、建筑工程測量、礦山測量、海洋工程測量、軍事工程測量、3維工業(yè)測量等，幾乎每一行業(yè)和工程測量都有相應的著書或教材。
由Hennecke,Mueller,Werner 3個德國人所編著的工程測量學，主要按下述內容進行劃分和編寫：①測量儀器和方法；②線路、鐵路、公路建設測量；③高層建筑測量；④地下建筑測量；⑤安全監(jiān)測；⑥機器和設備測量。
由于工程測量的研究應用領域非常廣泛，發(fā)展變化也很快，因此寫書十分困難。目前國內外沒有一本全面涉及工程測量學理論、技術、方法和實際應用的現(xiàn)代專著或教材。
國際測量師聯(lián)合會(FIG)的第六委員會稱作工程測量委員會，過去它下設4個工作組：測量方法和限差；土石方計算；變形測量；地下工程測量。此外還設了一個特別組：變形分析與解釋?，F(xiàn)在，下設了6個工作組和2個專題組。6個工作組是：大型科學設備的高精度測量技術與方法；線路工程測量與優(yōu)化；變形測量；工程測量信息系統(tǒng)；激光技術在工程測量中的應用；電子科技文獻和網(wǎng)絡。2個專題組是：工程和工業(yè)中的特殊測量儀器；工程測量標準。
德國、瑞士、奧地利3個德語語系國家自50年起組織每3～4年舉行一次的“工程測量國際學術討論會”。過去把工程測量劃分為以下幾個專題：測量儀器和數(shù)據(jù)獲??；數(shù)據(jù)解釋、處理和應用；高層建筑和設備安裝測量；地下和深層建筑測量；環(huán)境和工程建筑物變形監(jiān)測。 1992年第11屆討論會的專題是：測量理論與測量方案；測量技術和測量系統(tǒng)；信息系統(tǒng)和CAD；在建筑工程和工業(yè)中的應用。 1996年的第12屆討論會的專題是：測量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；監(jiān)測和控制；在工業(yè)和建筑工程中的質量問題；數(shù)據(jù)模型和信息系統(tǒng)；交叉學科的大型工程項目。 從以上可見，工程測量學的研究領域既有相對的固定性，又是不斷發(fā)展變化的。筆者認為，工程測量學主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供工程保障，滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發(fā)展的動力。
3、 工程測量儀器的發(fā)展
工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。通用儀器中常規(guī)的光學經(jīng)緯儀、光學水準儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的軟件，向全能型和智能化方向發(fā)展。帶電動馬達驅動和程序控制的全站儀結合激光、通訊及CCD技術，可實現(xiàn)測量的全自動化，被稱作測量機器人。測量機器人可自動尋找并精確照準目標，在1 s內完成一目標點的觀測，像機器人一樣對成百上千個目標作持續(xù)和重復觀測，可廣泛用于變形監(jiān)測和施工測量。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應用。將GPS接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起，稱超全站儀或超測量機器人。它將GPS的實時動態(tài)定位技術與全站儀靈活的3維極坐標測量技術完美結合，可實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。 專用儀器是工程測量學儀器發(fā)展最活躍的，主要應用在精密工程測量領域。其中，包括機械式、光電式及光機電(子)結合式的儀器或測量系統(tǒng)。主要特點是：高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測。 用于建立水平的或豎直的基準線或基準面，測量目標點相對于基準線(或基準面)的偏距(垂距)，稱為基準線測量或準直測量。這方面的儀器有正、倒錘與垂線觀測儀，金屬絲引張線，各種激光準直儀、鉛直儀(向下、向上)、自準直儀，以及尼龍絲或金屬絲準直測量系統(tǒng)等。
摘要： 《工程測量學》實踐環(huán)節(jié)在整個教學過程中占有重要地位，針對傳統(tǒng)實踐教學存在的諸多問題和不足，教改團隊提出了多項改革措施并本校學生中進行實驗，這是對商丘師范學院辦學定位的有益探索嘗試，不僅鞏固和加深了學生對理論知識的理解與掌握，教學效果良好，更激發(fā)了學生們學習技能的積極性、主動性和創(chuàng)造性。
關鍵詞： 土木工程測量；課程改革；實驗改革
0 引言
《工程測量學》是土木類專業(yè)必修和專業(yè)基礎課，是一門實踐性很強，實踐與理論結合嚴密的學科，因此要求其理論與實踐教學并重。商丘師范學院是一所應用型本科院校，其中建筑與土木工程學院現(xiàn)有專業(yè)土木工程和建筑學兩個專業(yè)，培養(yǎng)大量應用型人才，由于建院時間較短，在《工程測量學》的教學上存在很多不足，比如，最初由于設備有限，只注重理論教學，學生實踐教學較少，后有所改善，但實踐教學方面不足之處仍較多。如實踐教學環(huán)節(jié)包括課后實驗和課后實習，隨著測繪行業(yè)新技術、新設備的出現(xiàn)，校園教學設施更新速度遠不及行業(yè)進步，因此實踐教學與實際工程脫節(jié)，教學目標中的要求學生創(chuàng)新能力的提高也難以實現(xiàn)。
1 實踐教學環(huán)節(jié)存在的問題
1.1 教材內容落后，理論與實踐脫節(jié) 教材內容一成不變，如水準儀和經(jīng)緯儀構造部分，仍以微傾式水準儀和光學經(jīng)緯儀為主，而在行業(yè)中，這兩種設備已經(jīng)盡乎淘汰。本校所用的水準儀也是自動安平水準儀和電子經(jīng)緯儀。這就導致理論教學與實踐教學脫節(jié)，學生不知所云。
1.2 實驗內容單一，實驗基地建設不足 實驗學時少，課后實踐環(huán)節(jié)僅停留在儀器的基本使用上，并且由于沒有完善的實驗場地，學生僅會進行儀器操作，卻無法在實際工程中應用。
1.3 實驗設備不足，實驗學時少 由于建院時間較短，教學設備十分短缺。正常情況4-5人一組使用一臺設備，而由于我院學生較多，設備嚴重不足，實際的實踐環(huán)節(jié)甚至達到10人一組，又因實驗課時較少，很多學生甚至還沒輪到其操作就已經(jīng)下課。兩周的測量實習，由于學生多，不得不分批次進行，一學年中第一學期的實習時間，排到后面的學生不得不推到寒冬臘月，而第二學期的實習時間則推到酷暑，這兩個時間均不利于測量工作的進行。
1.4 實習內容落后，與行業(yè)脫節(jié) 測量實習還停留在繪制大比例尺地形圖，而在行業(yè)中多采用數(shù)字測圖，且在建筑行業(yè)中，從事施工放樣的人的比例遠高于測繪地形圖，因此實習環(huán)節(jié)與行業(yè)應用脫節(jié)。
2 實踐教學改革內容
針對我院往年在上述實踐環(huán)節(jié)中的不足，本教研團隊就如何做好實驗和實習，如何改進教學手段和方法，提高教學質量和教學效果，進行了探討和實踐應用。
2.1 從思想上重視實踐環(huán)節(jié) 教師必須首先從思想上重視實踐教學，因為實踐教學是學生掌握理論知識的基本途徑和方法，也是反映課堂理論教學效果好壞的一面鏡子。教師不能把實踐教學僅僅當作一個教學程序，對學生的實踐過程放任自流，而應結合實際，思考理論和技能的應用問題，真正站在學生的角度來考慮學什么、教什么、怎么教和怎么學的問題；同時應重視新技術手段的應用，從觀念上提高實踐教學的自覺性，增強探索改革的意識。[1]從而幫助學生了解測量實踐的重要性，激發(fā)學生實踐興趣，變傳統(tǒng)的被動學習為主動學習。
2.2 教學設備革新、實訓基地建立 學校非常重視測量學的實踐教學環(huán)節(jié)，為解決以往測量設備少，學生多的問題，學校大量采購先進的測量儀器，電子水準儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、激光測距儀、激光投線儀等一批土建施工中常用先進儀器被購進，一方面解決設備數(shù)與學生量不成比例問題，另一方面，使學生能接觸工地常用儀器，提高上手速度。測量儀器除學生上課時可以使用外，只要有空閑，學生可隨時借用。每種儀器都配有內容詳盡的功能介紹和操作說明，配有專門的儀器管理老師，即使專業(yè)課老師不在，儀器老師也可進行指導。
建立實訓基地。測量學實踐教學環(huán)節(jié)應包括實驗室、校內實習基地和校外實習基地建設三個方面。[2]為了提高實習質量，我們在校園內建立了一片獨立的校內實習場地。并與國家水準點進行連測，建立了可長期使用的標準固定點。實習場地模擬土建工地實際情況建立，使學生在必做的水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀等實驗項目上完全與工地接軌。學校與多家建筑企業(yè)建立聯(lián)合培養(yǎng)學生計劃，校外實習與建筑施工相結合，讓學生能切身參與到施工的各個環(huán)節(jié)，為將來學生就業(yè)打下堅實基礎。
2.3 實踐教學內容改革 傳統(tǒng)實踐課都是驗證性實驗，不利于培養(yǎng)學生的獨立觀察、思考及分析問題的能力和獨立設計實驗的創(chuàng)新意識。因此需要減少驗證性實驗，探索開設設計性實驗，注重發(fā)揮學生在實踐教學活動中的主體作用。在實踐課中，教師根據(jù)實際土木工程中所用到的測量知識，提出一個測量任務，如一個建筑物的基礎放樣，某棟新建筑物的變形測量等，讓學生根據(jù)所學知識自己設計測量計劃并進行實施，教師對學生的設計進行啟發(fā)式指導。這種實踐教學方法體現(xiàn)了以人為本的教育思想，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。其打破了實驗依附理論的傳統(tǒng)教學模式，使實驗教學真正成為學生學習知識、培養(yǎng)能力的基本方法和有效途徑。[3]另外，根據(jù)對用人單位調研后得出的結果，可以適當減少地形圖測繪方面的實驗課，多增加施工放樣、變形觀測、竣工觀測等工地應用較多的內容。
2.4 實踐教學方法改革 多媒體課件多應用于理論教學環(huán)節(jié)，在測量實驗環(huán)節(jié)，借助多媒體以三維動畫的形式來模擬測量儀器的構造、測量的原理與過程，從而縮短了實驗課教師的講解時間，也使得教學內容更直觀，學生更易接受，從而更好地完成實驗教學任務。同時還可向學生展示新儀器在工程中的應用情況，引導學生將測量課程與所學專業(yè)緊密聯(lián)系。[4]另外，將平時上課情況拍成教學視頻，放在校園網(wǎng)上，方便學生學習。
3 結語
以上改革內容在我校11級土木工程專業(yè)進行實驗，實驗結果表明：學生上交的實習成果規(guī)范、數(shù)據(jù)可靠。不僅鞏固和加深了學生對理論知識的理解與掌握，教學效果良好，更激發(fā)了學生們學習技能的積極性、主動性和創(chuàng)造性。工地實習發(fā)現(xiàn)，學生對儀器操作熟練度，解決工地實際問題的能力明顯高于往屆。另外，學生的團隊意識、團隊協(xié)作能力也得到了很好的提升。
摘要：工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供測繪保障。滿足工程所提出的要求，精密工程測量代表著工程測量學的發(fā)展方向，大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發(fā)展的動力。本文主要對工程測量的發(fā)展歷程作了簡要概述，闡述了在工程測量中采用的新技術。
關鍵詞：工程測量；測繪技術；展望
工程測量學新定義
工程測量學科是一門有著悠久歷史的應用學科，它直接為各項工程建設服務，并與生產(chǎn)實踐緊密結合，是測繪科學中最活躍的一個分支學科。對工程測量學科的一般定義是：城市建設、大型廠礦建筑、水利樞紐、農(nóng)田水利及道路修建等在勘測設計、施工放樣、竣工驗收和工程監(jiān)測保養(yǎng)等方面的測繪工作，統(tǒng)稱工程測量學。為了適應國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會進步的需求，有必要對工程測量學科進行新的定義。對工程測量學科的新定義是：工程測量學是研究地球空間(地面、地下、水下、空中)中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現(xiàn)的理論方法和技術的一門應用性學科，它主要以建筑工程，機器和設備為研究服務對象，工程測量學科的研究服務領域主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設備與機器安裝為對象的工業(yè)測量兩大部分，在科學上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。
二、工程測量學的發(fā)展簡介
工程測量學是的發(fā)展歷史悠久，它是從人類生產(chǎn)實踐中逐漸發(fā)展起來的。在很久以前的古代，工程測量學與測量學并沒有嚴格的區(qū)分。直到發(fā)展到近現(xiàn)代，隨著經(jīng)濟的不斷增長，工程建設的大規(guī)模發(fā)展，才逐漸形成了我們所謂的工程測量學。
從工程測量學的歷史來看，它經(jīng)歷了從簡單到復雜、從手工操作到測量自動化、從常規(guī)測量到精密測量的發(fā)展道路，它的發(fā)展始終與當時的生產(chǎn)力水平相同步，并且能夠不斷滿足大型精密工程中對測量所提出的愈來愈高的需求。
三、工程測量儀器的發(fā)展簡介
跟工程測量學一樣，工程測量儀器的發(fā)展，也經(jīng)歷了一個漫長的歷史過程。自80年代以來，已經(jīng)出現(xiàn)許多先進的測量儀器，為工程測量提供了先進的技術工具和手段。
在高程測量方面的發(fā)展，表現(xiàn)最為突出的應該是液體靜力水準測量系統(tǒng)。這種測量系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。傳感器測量容器間的距離最長可達數(shù)十公里，可以用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩個容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。
工程測量專用儀器發(fā)展中最具顯著特點的是多種功能的混合測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)是采用多傳感器的高速鐵路軌道測量系統(tǒng)，用測量機器人自動跟蹤沿鐵路軌道前進的測量車，測量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機，可用于測量軌道的3維坐標、軌道的寬度和傾角。
從上面看來，工程測量專用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點，可作精密定位和準直測量，可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。
工程測量中的測繪新技術
4.1 數(shù)字化成圖
傳統(tǒng)測繪中最重要的內容就是對大比例尺圖形的測繪和對工程圖的測繪。與傳統(tǒng)的測繪手段相比，數(shù)字化成圖不需要大規(guī)模的野外作業(yè)，改善了作業(yè)環(huán)境惡劣和出圖周期長的弊端。數(shù)字化成圖是一種精度高、勞動力小、測繪工作更為便捷的一種新技術的測繪方法。目前，數(shù)字化成圖分為兩種模式，他們分別是內外業(yè)一體化成圖模式和電子平板成圖模式。內外業(yè)一體化是一種精度高、分工明確的數(shù)據(jù)采集方法，與傳統(tǒng)的成圖技術相比，具有更高的成圖效率。
4.2 工程測量中的衛(wèi)星定位技術
衛(wèi)星定位技術簡稱GPS技術，GSP全球定位系統(tǒng)也是由兩大系統(tǒng)組成的，這兩大系統(tǒng)分別是空間衛(wèi)星群和地面的監(jiān)控系統(tǒng)。用戶使用的GPS則是由GPS信號接收器、數(shù)字處理器、和終端軟件組成。GPS接受器可以有選擇的接收某個衛(wèi)星的信號，并對接收的不同衛(wèi)星的信號進行交換。當GPS設備運作以后，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生一個GSP衛(wèi)星觀測文件，觀測文件經(jīng)過終端處理軟件的處理，最終形成準確的測量數(shù)據(jù)。在使用GSP技術的過程中應該注意到一些問題，有些地方是不適合應用GPS測量技術進行量測的，比如短邊測量。如果一定要用GPS測量技術對短邊進行兩側，為了保證測量精度，一定要經(jīng)過多次測量。
RTK是以GPS技術為基礎的一種能觀測到實時動態(tài)的測繪新技術，是GPS技術發(fā)展的里程碑。RTK測繪技術是在一個點上安裝GPS信號接收機，通過定點的GPS信號接收機接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號，當GPS接收機接收到衛(wèi)星發(fā)出的信號以后在把信號通過基準臺發(fā)射出去；流動站在在接收GPS衛(wèi)星信號的同時也能接收到基準臺發(fā)出的信號，從而得到基準臺的觀測量。RTK可以根據(jù)控制一定量的基準臺就可以測得高精度的地形點和相應物體的坐標等，在利用測圖軟件的基礎上就可以生成電子版的地圖。近年來RTK測量技術被廣泛的應用到地基和房地產(chǎn)測繪領域。
4.3 工程測量中的地理信息技術
地理信息技術簡稱GIS，GIS是一種新型的科學，它具有集計算機科學、空間科學和環(huán)境科學等學科于一體的特點。GIS已經(jīng)成為了集多學科于一體的不可缺少的信息顯示手段。GIS不僅在數(shù)據(jù)采集、分析可視化方面發(fā)揮這巨大的作用，同時GIS也具有空間提示、預警預報和輔助決策的重要測繪功能。經(jīng)過近些年的發(fā)展，GIS早已成為一種成熟的技術在多領域發(fā)揮著重要的作用。GIS、內外一體化測繪等測繪技術的應用，真正實現(xiàn)了工程測繪的科學化、標準化、和信息化。
4.4 工程測量中的數(shù)字攝影測量技術
數(shù)字攝影測量技術是以數(shù)字影像和攝影測量為基礎，發(fā)展起來的一種新型的測繪技術。數(shù)字攝影測繪的過程應用了許多學科的理論和方法，它廣泛的使用了計算機技術、數(shù)字影像處理技術的科學技術，也是一種集多種技術于一體的測量方法。航空攝影測繪是數(shù)字攝影測繪中的一種測繪方法，利用這種方法，可以準確的測得比例尺較大的地形測圖，通過這種測繪方法可以獲得數(shù)字、影像等多種地圖版本。目前，我國有100多個城市或工測單位利用航測技術制大比例尺地形圖和地籍圖，最大比例尺為1/500。全數(shù)字攝影工作站和GPS技術在工程測繪中的綜合利用，使得攝影測量技術更加自動化和數(shù)字化。隨著數(shù)字攝影技術的快速發(fā)展，攝影產(chǎn)品正在向4D（數(shù)字高模型、數(shù)字正射攝影圖、數(shù)字線切圖和數(shù)字柵格圖）攝影產(chǎn)品轉變，數(shù)字攝影技術為工程測繪提供了準確的數(shù)據(jù)。
過去我國只有海圖和陸地地形圖，沒有測量方法測繪海岸帶地形圖，對中越劃分北部聯(lián)合測繪的難度更是很大，利用傳統(tǒng)的測繪方法最少也要兩年，現(xiàn)在廣州軍區(qū)某測繪大隊里利用航空攝影等高技術手段，并在測繪生產(chǎn)中第一次大膽采用全數(shù)字攝影測量作業(yè)，作業(yè)效率提高一倍多。他們用時7個月就測繪出了兩種規(guī)范文字的海岸帶地形圖，為我國海岸帶地形測繪建立新的規(guī)范和圖示提供了理論和實踐依據(jù)。
4.5 工程測繪中的遙感技術
遙感技術簡稱RS，RS技術有著自身的優(yōu)點，它依靠著大面積同步觀測、提供更實時有效的數(shù)據(jù)等優(yōu)勢正在快速發(fā)展，近些年來RS也被廣泛的應用到衛(wèi)星技術上去，利用遙感衛(wèi)星可以獲得到更多的地理信息。小比例尺的地圖也可以應用遙感影像技術來獲取，遙感影像成為了測量城市地圖以及種大、中、小圖片的重要方法和手段。
國土資源局利用遙感技術對土地進行動態(tài)監(jiān)測：利用遙感技術，對土地的變更、土地調查和動態(tài)進行相關的檢測?？梢约皶r的發(fā)掘違法用地情況，對違法用地的情況上報給有關部門，隨著計算機圖像處理技術的成熟和完善，利用遙感技術的動態(tài)監(jiān)測技術必將帶來更大的方便。
結束語：
工程測量技術是工程施工的前提條件，現(xiàn)代化的工程技術為工程的施工建設提供了基礎保障。但是，現(xiàn)代化測量技術相對傳統(tǒng)的測量技術對測量人員的技術和素質要求的更高，這也迫使我國應該加快對現(xiàn)代化工程測量技術人員的培養(yǎng)，通過工程測量技術人員技術培訓，能夠使得工程測量技術人員正確的使用新的測量技術和設備，為工程建設提供更加準確的工程測量數(shù)據(jù)。
摘要:工程測量學主要是研究工程建設和自然資源開發(fā)中各個階段進行的控制和地形測繪、施工放樣、變形監(jiān)測的理論和技術。本文主要對工程測量的發(fā)展歷程作了簡要概述，指出了該學科的研究應用領域，闡述了工程測量學領域涉及到的測量儀器的發(fā)展。本文針對多年以來相關領域科研和開發(fā)的實踐經(jīng)驗，對工程測量在實際生活中的應用，以及一系列基于工程測量的產(chǎn)品應用做了相應的研討。最后，展望了工程測量在21世紀的發(fā)展方向和前景。
關鍵詞:工程；測量；應用
1、工程測量的發(fā)展
1.1工程測量的概念與分類
通常，工程測量是工程建設中的所有測繪工作，實際上它包括在工程建設勘測、設計、施工和管理等階段所進行的各種測量工作的統(tǒng)稱。工程測量是服務于各項建設項目的勘測、設計、施工、安裝、竣工、監(jiān)測以及營運管理等一系列工程工序的測量學。
可以將工程測量按照其工作順序和性質分為以下幾種：勘測設計階段的工程控制測量和地形測量；施工階段的設備安裝測量和施工測量；竣工和管理階段的竣工測量、變形觀測及維修養(yǎng)護測量等。
1.2工程測量學的發(fā)展簡介
工程測量學是的發(fā)展歷史悠久，它是從人類生產(chǎn)實踐中逐漸發(fā)展起來的。在很久以前的古代，工程測量學與測量學并沒有嚴格的區(qū)分。直到發(fā)展到近現(xiàn)代，隨著經(jīng)濟的不斷增長，工程建設的大規(guī)模發(fā)展，才逐漸形成了我們所謂的工程測量學。
從工程測量學的歷史來看，它經(jīng)歷了從簡單到復雜、從手工操作到測量自動化、從常規(guī)測量到精密測量的發(fā)展道路，它的發(fā)展始終與當時的生產(chǎn)力水平相同步，并且能夠不斷滿足大型精密工程中對測量所提出的愈來愈高的需求。
1.3工程測量儀器的發(fā)展簡介
跟工程測量學一樣，工程測量儀器的發(fā)展，也經(jīng)歷了一個漫長的歷史過程。自80年代以來，已經(jīng)出現(xiàn)許多先進的測量儀器，為工程測量提供了先進的技術工具和手段。
在高程測量方面的發(fā)展，表現(xiàn)最為突出的應該是液體靜力水準測量系統(tǒng)。這種測量系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。傳感器測量容器間的距離最長可達數(shù)十公里，可以用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩個容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。
工程測量專用儀器發(fā)展中最具顯著特點的是多種功能的混合測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)是采用多傳感器的高速鐵路軌道測量系統(tǒng)，用測量機器人自動跟蹤沿鐵路軌道前進的測量車，測量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機，可用于測量軌道的3維坐標、軌道的寬度和傾角。
從上面看來，工程測量專用儀器具有高精度(亞毫米、微米乃至納米)、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點，可作精密定位和準直測量，可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。
2、 工程測量的應用研究
隨著工程測量科技的不斷進步，傳統(tǒng)測繪技術向數(shù)字化測繪技術轉化取得了顯著的成績。工程測量的應用發(fā)展趨勢和方向是，GPS技術、RS技術、GIS技術、數(shù)字化測繪技術以及先進地面測量儀器等將廣泛應用于工程測量中，并發(fā)揮其主導作用。下面介紹幾種技術在工程測量中的應用。
2.1 GPS在工程測量中的應用
GPS測量的技術是依據(jù)1999年建設部的行業(yè)標準《城市測量規(guī)范》、1997年建設部的行業(yè)標準《全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程》 制定的。
相對于常規(guī)測量來說，GPS測量主要有以下幾個特點：測量精度高、測站間無需通視、觀測時間短、儀器操作簡便、全天候作業(yè)、提供三維坐標等特點。因此，GPS被廣泛應用于房地產(chǎn)測繪、數(shù)字化測圖及施工放樣等各種工作中。
2.2 RS技術在工程測量中的應用
遙感（RS）技術在工程測量中快速的普及，是因為其具有大面積的同步觀測、時效性、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性及經(jīng)濟性等優(yōu)勢，多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛(wèi)星將成為對地觀測獲取基礎地理信息的重要手段。另外，各種中小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來獲取，為應用于工程測量領域的城市基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。因此，RS技術在工程測量中的應用意義非凡。
2.3 GIS技術在工程測量中的應用
GIS技術是一門集計算機科學、空間科學信息科學、測繪遙感科學、環(huán)境科學和管理科學等學科為一體的新興學科。GIS技術，現(xiàn)在已成為多學科集成并應用于各領域的基礎平臺和地學空間信息顯示的基本手段與工具。GIS技術的優(yōu)勢不僅僅在于它集地理數(shù)據(jù)采集存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數(shù)據(jù)流程，還在于它的空間提示、預測預報和輔助決策功能?，F(xiàn)在，GIS技術已經(jīng)成為一門較為成熟的技術科學，而且已經(jīng)成為一門新興的產(chǎn)業(yè)，它已經(jīng)在在測繪、地質礦產(chǎn)、農(nóng)林水利、氣象海洋、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃土地管理、區(qū)域開發(fā)與國防建設等領域發(fā)揮越來越重要的作用。采用數(shù)據(jù)庫、GIS、掃描矢量化及全數(shù)字攝影測量等技術，為專業(yè)信息系統(tǒng)提供及時、準確、標準化、數(shù)字化的基礎空間信息，以建立各類專業(yè)信息系統(tǒng)，從而實現(xiàn)管理的科學化、標準化、信息化。
3、 工程測量學的發(fā)展前景
展望現(xiàn)在我國經(jīng)濟發(fā)展的局勢，工程測量學將在以下方面將得到顯著發(fā)展：
3.1測量機器人將在多傳感器集成系統(tǒng)的人工智能方面取得非常重要的意義，其應用范圍將進一步擴大，圖形、影像和數(shù)據(jù)處理方面的能力將進一步增強；
3.2在大型工程建設和變形觀測數(shù)據(jù)處理中，工程測量學將發(fā)展基于知識的信息系統(tǒng)，并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建筑等學科相結合，解決工程建設中以及運行期間的安全監(jiān)測、災害防治和環(huán)境保護的各種問題。
3.4工程測量將從原來的土木工程測量擴展到人體科學測量方面。
3.5GPS、GIS技術等相關的技術將緊密結合建設工程項目，在勘測、設計、施工等領域發(fā)揮重大作用。
3.6數(shù)學模型和物理模型的建立、分析與辨識將成為工程測量學領域在數(shù)據(jù)處理過程中的重要內容。
總結
綜合上面的結論，可以看出工程測量學的發(fā)展與應用，主要表現(xiàn)在從點信息到面信息的獲取，從靜態(tài)到動態(tài)，從后處理到實時處理，從人眼觀測操作到機器人自動尋標觀測，從大型特種工程到人體測量工程，從高空到地面、地下以及水下，從人工量測到無接觸遙測，從周期觀測到持續(xù)測量，測量精度從毫米級到微米乃至納米級。工程測量學的發(fā)展將直接對改善人們的生活環(huán)境，乃至生活方式產(chǎn)生影響，以及提高人們的生活質量起重要作用。
摘要:在簡要分析工程測量學的教學特點和計算機輔助教學優(yōu)勢的基礎上,探討了工程測量學課程研制課件的必要性,并對工程測量學課程CAI課件設計的理論依據(jù)、課件選題和設計制作原則和方法進行了有意義的探索和實踐。
關鍵詞:工程測量學;計算機輔助教學;CAI;課件
一 、引言
隨著計算機技術的發(fā)展,多媒體技術也得到了廣泛應用。由于其交互性好、表現(xiàn)力強、信息量大、視覺聽覺效果突出等特點,逐漸成為現(xiàn)代教學方式的重要組成部分。工程測量學課程教學涉及大量的圖形表達,注重學生空間想象力的培養(yǎng),強調由空間到平面、由平面到空間的思維過程。這些特點決定其課堂教學不僅信息傳輸量大,而且包含了大量的抽象理論和方法。因此,在工程測量學的教學實施上,單純依靠傳統(tǒng)的教學手段已經(jīng)很難達到教學目的,需要運用CAI課件等新的教學手段進行輔助教學。 在工程測量學教學中使用CAI課件能把工程測量學的基本原理、重要的公式推導等有機地結合起來, 使教師節(jié)約黑板書寫時間,提高教學效率,更重要的是讓學生看到相關模型的建立和利用數(shù)學工具解決實際問題以建立工程測量學基本理論和方法的整個過程,增強了學生分析問題、解決問題的能力,提高了學生的科學素質[1]。在利用多媒體技術進行計算機輔助教學時,還必須根據(jù)工程測量學的教學特點和相關學習理論進行計算機輔助教學課件的優(yōu)化設計,以真正體現(xiàn)計算機輔助教學的優(yōu)勢。
二、工程測量學CAI課件設計的理論依據(jù)與基本原則
(一) 多媒體課件設計的理論依據(jù)
用建構主義學習理論及基于該理論的CAI課件的設計原則為指導進行工程測量學課件的設計,建構主義學習理論認為,學習過程是人的認識思維活動的主動建構過程,是人們通過現(xiàn)有的知識經(jīng)驗與外界環(huán)境進行交互活動以獲取意義建構的過程,學習者的知識是在一定的情境下借助他人的幫助,通過意義的建構而獲得的,理想的學習環(huán)境應包括情景,協(xié)作,交流,意義的建構四個部分, 意義的建構是教學的最終目標,一切教學過程都要圍繞這一最終目標, 學習者是學習的主體,教師是學習者的促進者,輔助者,引導者,他的任務就是激發(fā)學生的興趣,引導和幫助學生完成意義的建構,要為學習活動的開展盡可能多的創(chuàng)造有意義的學習環(huán)境,例如,學生對學習抽象的工程測量學課程往往感到枯燥無味,如果創(chuàng)設有意義的環(huán)境,使學生對該課程抽象問題的學習感到具體,形象,生動而樂意主動去學,這就可以有效地激發(fā)學生學習本門課程的興趣。 因此,一個好的課件是要在建構主義學習理論的指導下設計的, 在課件中,利用多媒體課件提供某種符合學習要求的外部刺激,使學生積極主動同外部環(huán)境發(fā)生相互作用,完成知識結構重組的方法和策略,創(chuàng)設符合教學內容要求的情景和揭示新舊知識間聯(lián)系的線索,用生動,活潑的方式呈現(xiàn)信息并與學生進行相互交流。
(二) 課件的設計原則
CAI課件的設計離不開教學設計,教學設計專家克拉克說過:“在教學中真正起作用的實際上不是媒體, 而是教學設計?！逼浜x不是貶低媒體作用,而是指導我們要運用“教學設計”的理論來設計CAI課件, 即CAI課件設計要體現(xiàn)設計者的教學思想,體現(xiàn)教者對于學與教的資源及過程進行系統(tǒng)規(guī)劃的一套整體性操作程序的主要意圖[2],科學嚴謹?shù)慕虒W設計是制作優(yōu)秀課件的前提條件。在多媒體CAI課件的設計中, 要想在促進學生認識能力發(fā)展方面發(fā)揮其應有的作用,就要充分利用多媒體技術體現(xiàn)建構主義學習理論的優(yōu)勢,在工程測量學的課件設計時,應注意以下幾點:
1、教學目標的合理安排。 教學目標主要是通過教與學使學生在認知領域,情感領域,動作技能領域達到的既定標準,要求在教學設計中必須明確給出, 此外,教學目標應該與學生學習環(huán)境中的目標相符合,教師確定的問題應能使學生感到就是自己的問題,建構主義認為學生不再是教學內容的被動者,而是意義的主動建構者,教師是教學活動的組織者。因此,教師針對教學主題所采用的策略,方法要有利于體現(xiàn)學生為主體的學習這一特點。
2、設計真實的任務。真實的活動是學習環(huán)境的重要特征, 建構主義理論提倡從現(xiàn)實情景中學,知識依賴于具體情景,脫離具體情景的抽象,枯燥的知識對學生來說是沒有任何吸引力的,利用多媒體和仿真技術設計虛擬現(xiàn)實軟件就可以模擬現(xiàn)實世界的真實環(huán)境,使學生身臨其境,如同在現(xiàn)實生活中,這對知識的建構是很有好處的,一般來說,虛擬現(xiàn)實軟件學習效果比較好,但開發(fā)起來也有一定的困難,它要求能夠根據(jù)學生的輸入數(shù)據(jù)進行分析處理并做出相應的場景變化,這是工程測量學教學課件開發(fā)的重點。
3、注意設置協(xié)作學習的環(huán)境。使學生成為獨立自主的學習者, 建構主義認為,學生對知識的建構不僅依賴于自身原有的水平和經(jīng)驗,而且在一定程度上取決于同伴之間的對問題的共同討論和理解,隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展,多媒體與計算機網(wǎng)絡結合起來,設計出支持合作學習的軟件將會越來越引起人們的重視, 同時,課件的設計要支持學生對所學內容與學習過程的思考,發(fā)展學生自我控制能力,成為獨立的學習者,例如:對工程測量學中有些學習主題具有很強的邏輯性分析過程的教學內容如影像匹配理論和技術,可采用探索方法,發(fā)現(xiàn)法去創(chuàng)設學習環(huán)境, 以利于適應認知過程的發(fā)展,使學生主動完成對主體知識的意義建構,還可以根據(jù)選題的特點,設置多種與以前學習主題不同但相關的情況,以便學生有多種機會在不同的情況中應用所學知識,從不同側面來認識同一個主題。
4、要充分注意多媒體技術的特點。在建構主義學習理論中, 意義的建構是學習的最終目的,它靠學生自覺,主動地來完成,教師和外界環(huán)境的作用都是為了幫助和促進學生的意義建構,在這一點上, 多媒體技術的優(yōu)勢是其他媒體無法比擬的,因此,在課件設計中應注意到:以多媒體方式呈現(xiàn)教學信息,心理學認為,人的學習活動是多種感受共同參與和協(xié)調的結果,調動多個感覺器官共同參與學習活動,其效果最佳, 因此,在CAI課件設計中, 應根據(jù)需要盡可能用多種媒體呈現(xiàn)教學內容[3],如符號,語言,文字,聲音,圖形,動畫,視頻圖像等,把各要素按教學要求進行有機的結合,呈現(xiàn)在屏幕上,為學習提供多樣化的外部刺激,使學習效果更佳; 以超文本方式來組織教學信息, 學習者可通過節(jié)點間的鏈接關系方便地進行知識點間的切換,并對有關提問,反饋及幫助信息,提示或導航的呈現(xiàn)環(huán)節(jié)力求準確、可靠、規(guī)范, 方便學習者的學習。下面即是CAI課件設計流程圖:
圖1工程測量學CAI課件設計流程圖
(三)工程測量學課程課件選題的重要原則
在整個工程測量學課程課件設計與制作中,科學性,針對性和實用性是最基本的原則,但這些原則在實際的課件制作過程中,卻難以直接操作,因此,在教育理論,因材施教,充分發(fā)揮CAI課件的優(yōu)點,提高教學效果思想的指導下,應制定一些淺顯易懂, 操作簡便的課件選題原則。 工程測量學CAI課件設計的選題應該遵循這些原則,選題的過程就是一個判斷決策的過程,什么樣的知識內容作為課件制作的對象,才能最大限度地體現(xiàn)其作為選題的必要性和可行性,這是一個大原則。分析工程測量學教學內容的特點以及制作的可行性和效益性,確定課件選題判斷決策流程圖, 針對工程測量學教學內容,該流程圖最大程度地體現(xiàn)了選題的大原則,克服了常規(guī)手段不能很好表現(xiàn)的弊端,任何一節(jié)課或一個知識點, 如果按照流程前進,能走到最下層模塊,便可以作為課件制作的對象,該節(jié)內容或知識點制作成為課件的必要性和可行性是充分的、反之,如果走到右邊模塊,建議放棄選題,因為該選題已經(jīng)失去了制作成為課件的價值或者實際意義[4]。
本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文
三、工程測量學CAI課件的制作步驟
(一)教學設計
制作電腦課件的目的是為課堂教學服務,在制作課件時,應首先寫出授課教案,其內容包括教學目的、教學流程設計、問題和習題,并根據(jù)課程講授的要求確定課件演示的表現(xiàn)手法。
(二) 腳本的設計
根據(jù)教學教案和表現(xiàn)手法,設計的課件腳本主要有課件簡介、前言、課堂主題內容、總結、習題和退出6大模塊。各模塊內部包含電腦板書顯示方式的過渡效果、畫面背景圖案、動畫演示、重點突出、細節(jié)描繪等,并使各模塊之間可相互連接和跳轉。
(三)課件制作工具的選擇
目前,多媒體課件制作工具多種多樣,經(jīng)比較,選擇了Macromedia公司的Authorware 6.5。Authorware是一個規(guī)模較大、功能豐富、高效的多媒體創(chuàng)作工具,利用其函數(shù)變量能完成一些復雜的控制功能,很容易實現(xiàn)人機交互的過程控制,作品結構也比較清晰。Authorware的簡單易學、易上手、效率高也是一個重要原因。除此之外,選擇Windows自帶的繪圖工具和Photoshop軟件來制作電路圖,使電路分析的各個環(huán)節(jié)能更明確的體現(xiàn),使同學們在課堂獲得更多的理性認識[5]。
(四) 課件的運行、修改和打包
當課件的制作告一段落時,就要檢驗課件設計的效果,可一邊運行課件看其效果,一邊進行針對性修改。為滿足課堂教學的需要,在教學課堂多次讓學生觀看,找出存在的問題,設計出更加直觀的教學效果。在課件打包時,若的課件脫離Authorware平臺的運行環(huán)境,就無法單獨運行。為了解決這個問題,需重組設置,生成可以單獨運行的exe文件,使課件成功。
圖2工程測量學CAT課件系統(tǒng)總體框架
四、結論
工程測量學的發(fā)展為工程測量學課程教學提出了一系列的挑戰(zhàn),采用計算機輔助教學是解決這一問題的有效手段,計算機輔助教學停留在對傳統(tǒng)課堂教學的補充上,對網(wǎng)絡學校、虛擬學校、遠程教育等概念還朦朦朧朧,但計算機在學與教過程中的優(yōu)勢,已被教師共識, 如何在現(xiàn)代教育科學理論指導下,完成計算機輔助教學課件制作過程中的模式選擇,整體策略,制作出符合教學規(guī)律,高效能提高課堂教學質量的課件是目前工程測量學課程在采用計算機輔助教學過成中亟待研究的課題, 當前,新的教學手段,新的教育理念得到大力推進,在這個良好的氛圍下,探討工程測量學CAI 課件設計具有現(xiàn)實的意義, 我們有理由相信,只要堅持用教育科學理論指導課件制作實踐,未來計算機輔助教學中高質量的課件將不斷出自學校教師之手,為培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質的人材,提供新的活力。
