测绘论文范文
时间:2023-04-04 13:02:33
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篇1
关键词:MAPGIS;测绘地图
一、概述
MAPGIS(地理信息系统)是对地球空间信息进行采集、存储、检索、分析、评价、建模和输出的计算机系统。近几年来,MAPGIS广泛应用于测绘遥感、环境治理、灾害预测、地质填图、城市规划、土地管理、矿产资源评价和地学制图等各个领域,已起到了不可估量的作用。
二、MAPGIS与测绘地图
测绘制图是测绘工作的有机组成部分,在开展多学科、多途径的测绘科研研究中,自始至终都要运用测绘地图来表现研究成果。在传统的测绘制图过程中,要经历若干个成图步骤。MAPGIS测绘制图过程主要分为资料准备、图形输入、图形编辑、颜色设计和图形输出等几个阶段MAPGIS提供了两种图形输入方法:一种是数字化输入,即采用数字化仪人工手扶游标跟踪,将原图资料转化为图形数据;另一种是扫描矢量化,通过扫描仪扫描原图,以栅格形式存贮于图象文件中,并经过矢量转换为矢量数据。以上功能可用MAPGIS的输入编辑子系统来完成。数据输入计算机后,就要进入图形编辑数据校正、图形的整饰、误差的消除、坐标的变换等工作,由MAPGIS图形编辑子系统、误差校正、图形裁剪属性库管理等系统来完成上述各项功能。颜色是测绘地图表现的一种重要要素,它直接影响测绘地图的表现力和图面效果。因此,测绘图对颜色的要求是非常严格的。MAPGIS对测绘地图作了颜色的要求,在分析了测绘地图印刷特点的基础上,设计了一套灵活、方便、精确的颜色定义和色标系统。图形输出是MAPGIS地质制图的最后一道工序,通常是把显示出的图形数据,经过以上步骤,在基本符合要求后,由MAPGIS的输出系统将编辑好的图形显示到屏幕或指定的设备上。经以上处理过的数据,可以实现测绘图件的数字化,并建立图形和属性数据相结合的数据库。测绘信息数据全部存储于计算机中,可以将具有同一特性的图形要素放在同一层中,即是将图形数据分幅录入这样易于管理和查询,而且可灵活地进行分幅检索、添加图幅、删除图幅。
三、MAPGIS的优点分析
MAPGIS软件是具有国际先进水平的地理信息系统,它主要由数字化子系统、图形编辑子系统、拓扑结构处理子系统、数字高程模型子系统、地图建边建库子系统、专定属性定义及管理子系统、数据库管理子系统、空间分析子系统、图像分析子系统、图形输出交换子系统等功能模块构成。各系统之间既互相独立,具有各自功能,又共享其数据信息,可实现综合查询和信息分析。其主要特点是:一是在结构上该系统采用了矢量数据和栅格数据的混合结构,并完善了国内外大多数GIS软件系统所采用单一数据结构或侧重某一种数据。结构的局限性,以满足不同问题对矢量、栅格数据的不同需求,而且两种数据库结构的信息可以有效方便地互相转换和准确套合;二是在应用上该系统分为输入、编辑、库管理、空间分析和输出五大部分组成,各部分的优点如下:(1)输入手段:具有扫描仪输入、数字化仪输入、GPS输入等功能,也可接受DBASE、FOXBASE等数据库的数据,并且具有完备的错误、误差等校正方法。(2)编辑功能:具有直观实用的属性动态定义编辑功能和多媒体数据,具多重数据结构的属性管理能力。(3)地图库管理:具有较强的地图拼接、管理、显示、漫游和灵活方便的跨图幅检索能力,可管理达数千幅地图。(4)空间分析:具有功能齐全,性能良好,并且具有拓扑空间查询和三维实体叠加的分析能力。(5)输出功能:具有齐全的外设驱动能力和国际标准页面描述语言的Postscript接口,可输出符合任何公开出版质量要求的数字化产品图件,并具有能自定义的灵活性报表输出功能。
四、MAPGIS的缺点分析
(1)格式转换问题。但是,目前大多数的GIS是基于具体的、相互独立和封闭的平台开发的,它们采用完全不同的空间数据模型,对地理数据的组织也有很大的差异。据统计,现在的GIS空间数据格式超过了100种,而目前还没有软件可以实现100种以上数据格式之间的相互转换,这使得在不同GIS软件上开发的数据交换存在困难,采用数据转换标准也只能部分解决问题。限制了GIS处理技术的发展潜力。MAPGIS是一套应用广泛的GIS软件,它采用矢量数据和栅格数据混合结构,将不同来源、不同类型的数据和信息进行有机结合,实现了数据信息的共享。由于MAPGIS的编辑系统只能调入输出自己的标准格式文件,所以MAPGIS本身提供了数据转换模块,支持当前主流GIS数据格式的转换。但由于MAPGIS是一个相对通用的平台,不可能完全满足各个应用领域的所有要求,这样在实际应用中就会存在一些数据转换问题。
(2)误差问题。测绘图件数据信息载体介质不同产生的误差。原始图件数据信息载体介质分为纸介质,透明薄膜介质及刻图薄膜介质3种.在3种信息载体中,纸介质变形最大,其次与其它制图软件数据转换问题为透明薄膜介质变形较小,刻图薄膜介质变形最小.纸介质变形产生误差的主要原因是折叠、褶皱、气候影响,变形误差一般在1-2mm。薄膜介质产生变形的主要原因:在使用和保存过程中产生褶皱,薄膜受温度影响等,图形数字化输入方式的不同产生的误差。图形数字化方法分为手扶跟踪数字化仪输入和图形光栅化扫描矢量化方式输入两种.数字化仪的基本原理是将地图上的位置信息通过数字化仪的定位器以数字信号的方式传送给计算机,使计算机记录每个点、线、面的位置,形成相应的数据文件。在数字化过程中,产生误差的主要原因是人为因素。在数字化过程中手扶游标不稳左右摆动,或者数字化板晃动,从而造成采集点位不准确。其次是一幅图未完成,关闭数字化仪后,重新开机,造成定位系统坐标与上次不同而形成误差。图形扫描矢量化形成的误差主要有:扫描仪精度不高,扫描的光栅图像变形产生的误差;光栅图像没有配准就矢量化图形,形成的误差;在矢量点,线过程中图像放大倍数小形成的误差。子图库,线型库定位点(定位线)不精确形成的误差。MAPGIS制图系统库包括子图库、线型库、色库、图案库。子图库是各类基础地理及专题要素的符号库。线型库是各类地物界线及专题要素界线的符号库。地图符号是地图的语言,在地图上用来表示实地物体与现象的特点图解记号,它是地图的主要表现形式,也是地理信息得以传输的媒体。地图符号按地面物体和符号的比例关系分为依比例尺,半依比例尺和不依比例尺符号。在传统制图理论中,任何符号都有它的定位点和定位线。符号的定位点和定位线都有严格的规定,它决定了地物在空间的分布位置和相互关系。符号库(子图库,线形库)形成误差的主要原因是符号的定位点和定位线不在规定的位置上。制图人员在数字化制图过程中往往把符号移动到与原图相同的位置,当坐标点可见时,符号的定位点(定位线)和符号的坐标可见点不在同一点上,其误差在0.1-0.5mm之间,图件比例尺越小其误差变形越大。通过对MAPGIS优缺点的分析,可以看出在测绘制图中,需要充分利用软件的优势互补,进一步优化数字化生产的工艺流程,降低误差,提高劳动生产效率。总之,数字化制图是一项需要不断完善,不断改进的技术,也大有潜力可挖,同时也存在着无穷的技巧和乐趣,只要我们广大制图工作者结合本专业特点,开动脑子,注意观察,并不断总结经验,我们的工作一定会更上一层楼。
参考文献
[1]谯章明.地质图绘制[M].北京:测绘出版社.
[2]吴信才.地理信息系统原理、方法及应用[M].武汉:中国地质大学出版社.
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工程概况
卡塔尔多哈路塞开发项目位于卡塔尔多哈市北郊,工程区域约为7km长,5km宽,计划通过场地平整、建造观景海滩、修筑航道护岸等工程来改造目前的海岸线。此工程特点是占地面积广,且地形起伏较大,所以为了提高工作效率,决定采用GPS静态相对定位技术,来建立D级GPS加密控制网。本测区内,现有业主提供的二级控制点6个分别为QT2,QT3,QT4,6007,6006,7003。
GPS测量的技术依据及精度指标
1)设计依据。a.GB/T18314-2009全球定位系统(GPS)测量规范;b.CJJ73-97全球定位系统城市测量技术规程;c.QNG95(卡塔尔国家控制网)和QNHD95(卡塔尔国家高程数据)。2)精度指标。平面控制网精度要达到D级GPS网要求,相邻控制点几何精度应符合下式要求:m=e+ps。其中,e为固定误差,mm;p为比例误差,mm;s为相邻点间距离,km。
GPS外业数据采集
严格按照规范要求布设控制网,在布设控制网时以四边形为主,采用边连式构成整网,网中各点分布均匀。D级GPS加密网展点图见图2。外业观测应按照事先编制好的GPS作业调度表进行,使用4台TrimbleR6GPS接收机(标称精度:水平5mm+0.5ppm;垂直5mm+1ppm)进行同步观测。具体方法为,以已知控制点6007~6006为控制网起算基准边,分别在6007,6006,SG28,SG29架设GPS进行同步观测,待各项指标都达到要求时,同时关闭4台GPS,再把架设在6007,6006控制点上的GPS迁到SG13,SG14两控制点,以同样的方法进行同步观测。以此类推,对53个加密控制点进行数据采集,并最后闭合到已知控制点QT2上。为确保GPS网的可靠性,应按照规范规定的操作方法进行观测,天线严格对中整平,开机前和关机后均量测天线高以作校核,一时段观测过程中,严禁将GPS接收机关闭再重启。
GPS数据处理
数据处理用专业GPS数据处理软件TGO(TrimbleGeomaticsOffice)进行基线解算和网平差。基线解算前,先编辑周跳,删除周跳严重的时间段,以保证基线解算结果的质量。经基线解算得知,GPS加密网共观测基线235条,全部解算合格;闭合环数目539个,全部解算通过,Trimble缺省值控制,即比率大于1.5,参考变量小于10,均方差(RMS)<0.03,解算结果均符合规范要求。
基线解算合格后,再进行网平差。首先,在WGS84坐标系统下进行无约束平差,根据网平差报告分析独立基线的观测精度和网的内符合精度。然后,在无约束平差通过的基础上进行卡塔尔QNG95坐标系统下的约束平差。约束平差后,基线最大相对误差为1∶162768,最小相对误差1∶846563,平均相对误差1∶348082。综上所述,本次施测的D级GPS加密控制网各技术参数均符合《全球定位系统(GPS)测量规范》的规定。
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教学内容改革
在教学内容上,我们遵循“以应用为目的,以必需、够用为度”的原则,并充分考虑到工程测量课学时比较少这一实际情况。重视概念、强调应用、侧重内业计算。
(1)重视基本概念。工程测量内容虽然抽象,但每一个基本概念都有其几百年发展下来的实际背景,力求从身边的实际问题出发,自然地引出基本概念,以激发学生的兴趣和求知欲。在弄清基本概念的基础上,理顺基本概念和各个概念之间的联系,提高教学效果。在教学理念上不过分强调严密论证、研究过程,而更多的是让学生体会测绘的本质以及价值。
(2)强调实际应用。本着学习测绘是为了使用测绘这一宗旨,并考虑到教育的目标是培养应用性人才,我们在讲授上较多选择了工程上常见的实际问题,并将其应用到实践课,以提高学生应用测绘知识解决实际问题的意识和能力。
(3)侧重内业运算能力。根据学生的特点,力求内容深入浅出、论证简明易懂,侧重于测绘的内业运算、解题能力的训练,让学生在弄清基本概念的基础上熟悉运算过程、掌握解题方法,最后达到提高解决实际测绘问题的目的。
实践教学建设
完善了《工程测量》相关课程课间实习、综合实习,并充分利用与施工单位多年协作的关系,扩大深入实习内容,增加学生实践认识。
(1)课间实习
课间实践教学环节是《工程测量》教学不可或缺的部分。理论学习比较好的学生通过课间实践环节,可以使理论知识得到巩固,达到举一反三的效果;对理论知识掌握稍有欠缺的学生,可以通过课间实践环节加深对理论知识的理解,达到融会贯通。可以说课间实践教学是《工程测量》教学的一个特色,每进行完新的知识点的理论教学都安排有相应的实践教学。在教学计划安排时,课间实践教学课时安排占总课时的1/3,从时间上保证了课间实践教学环节。
课间实践教学内容主要有:①水准测量部分:水准仪的认识、支线水准实习、闭合水准路线实习、水准仪的检校实习;②角度测量部分:经纬仪的认识实习、测回法观测水平角实习、方向观测法观测水平角、竖直角观测实习、经纬仪的检验与校正;③距离测量部分:钢尺测距与视距测距,全站仪测高差、测角度、测距离的综合应用;④控制测量部分:三、四等水准测量,三边或四边闭合导线控制测量。
(2)综合实习
根据教学计划,测量综合实习安排在《工程测量》课程结束后。这也是《工程测量》实践教学环节的重要一环。在这一环中,主要安排了两方面的内容:①进行大比例尺平面图的测绘;②进行圆曲线的测设以及曲线平纵横断面的测量。在进行大比例尺平面图测绘的各个步骤中,要求学生各小组自行组织对测区进行踏勘、确定控制点。以学生为主,教师为辅,指导教师提出合理化的建议,让学生自行思考、讨论最终确定各小组的控制点,锻炼学生独立思考、相互沟通的能力。圆曲线测设主要是让学生把独立的角度、距离、高程放样进行综合应用,达到综合锻炼学生的作用。对于高职高专的学生,测设才更是他们需要掌握的,学生毕业后碰到的测量工作主要就是测设工作。测设实习中分为三个部分:
(3)现场实习
利用学院在工程设计、施工单位校友多协作项目多的便利条件,在学院第三学年下半学期安排顶岗实习,让学生进入施工现场,深入细致了解设计与施工各主要环节,和工程技术人员和工人充分接触、交谈、讨论,增加学生感性认识,拓宽工程测量、测设的知识面,增强学生学习兴趣。
企业现场教学法
测量工作是任何工程建设都离不开的工作,贯穿于工程建设的各个阶段,包括勘察、设计、施工、竣工、运营、管理等;而且测量工作的精度和进度直接影响到整个工程建设的质量和进度。针对目前测量工作在工程建设中的重要地位,仅仅靠课堂理论教学与一般性实习还不能满足实际测量工作的需要。为此,本课程充分利用教研组教师参与的工程建设,以及校友广泛分布于各建设领域与项目的便利条件,积极与相关企业联合培养学生,使得学生能真正做到理论与实践相结合。例如我院从2010年11月~2011年2月,在南昌与中铁十六局合作的轨板厂建设的测量工作。由教师轮流带领学生白天在施工现场进行相关测量工作,晚上由企业技术人员给学生进行实际工程的相关辅导。通过一段时间的实践锻炼,学生实际动手能力大大提高,并能够运用自己所学知识解决实际工程的有关问题,学生们一致认为自己水平有了很大提高,企业相关领导及技术人员对此次合作也非常满意,达到了很好的现场教学效果。
教学效果评价
通过实施“以能力为本”的教学模式以后,我院《工程测量》教学效果得到了明显的提高。教学效果的评价机制分为三个层面:一是学院教务处组织的学生网上评教;二是院级教学督导员评教;三是企业单位评价。
(1)学生评价
校内学生评价指标主要从以下个方面进行:①教学内容;②教学态度;③教学效果;④教学方法;⑤教书育人。通过近三年调查,校内学生对《工程测量》课程评价均为优秀,并一致认为采用“以能力为本”教学模式非常适用于高职工科院校学生。
(2)教学督导组评价
教学督导组对《工程测量》课程教学给予了高度的评价,认为:“《工程测量》课程理论与实践相结合,课程组能结合本课程实践性强,而学生的工程实践知识薄的特点,研制开发《工程测量》多媒体课件,采用动静相结合的方式,形成声、像、文并茂的教学信息,使授课内容生动、形象。获得学生很高的认可度,取得了良好教学效果”。
(3)企业单位评价
我院土木专业学生多年来就业率达90%以上,多数学生工作在铁路设计、施工的第一线,多人在工作五年到十年后,成长为技术主管,活跃在全面各地工程建设的现场。用人单位都说:“石家庄铁路职业技术学院培养的毕业生基本功扎实、动手能力强、能吃苦、上手快、适应性强”。
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1.1技术方面的挑战
服务于水利水电建设的专题地理信息系统仍然有待完善。专题地理信息系统的缺失印证了“3S”技术在水利水电测绘和管理方面存在不足之处。在水利水电测绘中,GPS和RS的结合在现代已成为行业标准,为水利水电测绘提供了传统手段完全不具有的经济效益、时间和成本优势,卓有成效,但是与GIS的整合这一环却严重缺失,虽然GPS和RS的结合和应用有助于水利水电工程项目的开展和实施,但缺少依托GIS的信息资源化和集成化却往往成为后续产业链条发展的掣肘。这个环节的缺失将会制约“3S”技术以及未来大数据产业的建设和发展。各数据、技术的应用与耦合尺度研究缺乏。由于新数据和新技术的应用多来源于国外文献,而非行业标准,相应的适用范围,应用前提和技术之间的衔接和处理存在很多不确定因素。例如基于NMGCOSR的CORS系统在国家三角点破坏严重的背景下成为解决平面起算点的重要方法,但是其应用与全球定位系统测绘规范的标准存在偏差和误差,在不能满足时如何增加控制点,精度控制方面有待研究。在此环境下,因GPS高程测绘以其监测点不需要通视、劳动强度降低、不累计误差,效率高等优点取胜,具有一定优势。但是研究表明参考椭球面的法线与铅垂线之间的差异即垂线偏差所带来的影响,理论上需要进行高层系统之间的误差计算,尤其在高纬度地形复杂的山区,然而误差的计算和修订研究缺乏。以目前的技术水平,GPS高程测绘误差在实际应用中,尤其是4等以上几何水准精度要求差强人意。该方法的优势在误差的不确定下反而难以成为真正的优势。
1.2管理方面的挑战
信息资源化与大数据建设支持薄弱。虽然水利水电测绘队伍在不断壮大,但水利工作和管理者在信息意识方面不是佷强,在信息资源化建设中,看重硬件建设,轻视资源开发的现象还有很多的;对信息资源建设没有足够和合理的投入,没有测绘科技信息资源开发的大的远景规划。信息资源网络化只是水利水电工程测绘电子信息化最为基础的步骤,中国现在已迈向大数据时代,大数据理念和项目如何在测绘行业中得到对接、应用与实践,大数据产业如何与水利水电工程耦合以实现数据、工程、服务产业链条的三位一体这是水利工作者的所面临的一项重要课题。信息技术人力资源不足。各水利测绘单位长期以来培养和造就了一批信息开发、研究、服务的专业技术人员,但随着计算机技术、网络通讯技术的深入应用和信息市场的迅速发展,水利测绘行业迫切需要一批既懂信息,又懂技术、懂开发、懂经营、会管理,能创新的专业人才群体。这类专业人才缺乏的问题如得不到解决将使得水利水电事业的发展和繁荣受到制约。
2我国水利水电测绘的建设远景
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关键字:测绘工程现代测绘人才培养
随着全球经济的不断发展,必将充满各种竞争,无论是政治、军事的竞争,还是经济、科技的竞争,归根结底都是人才的竞争。高等学校是培养人才的重要基地,特别是要培养适应社会、经济和科技发展的人才,是普通高等学校肩负的重要使命。目前各高校都在深入开展专业教学改革工作,探索具有现代观念的人才培养模式,提高人才培养的质量。本文对高等院校测绘工程专业人才培养模式进行了探讨,并为应用型测绘人才的培养提供参考意见。
一、现代测绘的内涵
从现代信息论的观点看,测绘学是一门关于地球空间信息的学科。传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限,其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图;它不能及时反映地球表面形态的变化,特别是大范围或全球变化;其产品制作周期长,已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。信息技术加快了人类社会的运行速度。测绘学是提供人类生存空间、自然环境及其变化信息的学科,它的学科内涵发生了巨大的变化,因此,如何界定测绘学的含义,已是世界各国测绘工作者所关注的问题。从20世纪90年代开始,国际上将测绘学(SurveyingandMapping)更改为一个新词,以准确反映学科实质,Geomatics一词由此应运而生。随后,有关Geomatics的提法在我国学术界主要是地学界成为热门话题,由于对其含义理解不同,其中文译名将它译成。地球空间信息学。,已基本得到认同。不管人们对Geomatics的含义如何理解,根据ISO的标准定义和国际测绘联合会(IUSM)对。测绘学。的定义,两者的含义是基本类同的,只不过Geomatics所涉及的地球空间信息的范围更宽一些。Geomatics更准确地描述了测绘学在现代信息社会中的地位和作用,适应了现代社会对地球空间信息的大量需求的特点,因而发展和提高了测绘学的研究和工作领域,符合现代测绘学发展的实际。现代测绘工程的核心技术是空间技术,包括GPS、卫星遥感和航测,测绘的范围从地面扩展到整个近地空间,加之通讯、计算机网络等信息技术,使地球空间信息学科的理论和技术体系比传统的测绘学有了很大的发展和更新,由此,Geomatics适合于纳入数字地球的理论和技术框架。随着数字地球构想的实施,测绘学面临一个历史性的发展新机遇,传统的或现代测绘学将以地球空间信息学的新面目立于地球科学分支学科之林,以更强的活力向前发展。
二、测绘工程专业人才培养出现的问题
当前测绘工程专业在课程设置及目标定位中还存在着不容忽视的问题和矛盾。主要表现为:在课程内容整体设置上具有一定的盲目性和随意性,不重视研究社会的需求,因人设庙、因人保庙的现象时有发生。在课程结构安排上表现出重技术课程、轻管理课程,从而导致学生毕业后适应能力较差,尤其是到建筑施工、路桥施工一线的毕业生。没有很好地紧贴市场,国家经济发展迅速与测绘学科专业结构、人才培养模式等方面反应相对迟缓的矛盾仍然存在,适应社会需求的大量面向市场经济建设主战场的技术应用型、复合型测绘人才没有得到充分的培育。人才培养模式多样化和目前专业框架、格局相对单一的矛盾。在中国市场经济不断完善的情况下,测绘作为国家经济建设、国防建设的一项先行性、基础性工作,具有很强的科学性、技术性。面向21世纪,中国可持续发展战略的提出、北京申办2008奥运成功、数字地球、数字中国、数字省区、数码城市的建立、中国成功加入WTO、注册测量师制度的逐步建立和测绘主体体制及运行机制的改革完善等都对测绘市场及测绘教育带来了空前发展的机遇,也带来了巨大的挑战。具体来说,现代社会对测绘工程专业人才培养要求上,正从过去的技术型向市场技术应用管理型转变。主要表现为:三个高技术的综合运用(GPS、GIS、RS),三大能力的提高(分析解决问题的能力、公关能力、职业迁移的能力)、三大意识的形成(市场经济主体意识、工程质量管理意识、国际竞争合作意识)。因此重视和加强对测绘工程专业应用性、复合型人才培养的研究,提高测绘工程专业学生的社会竞争能力和适应能力更具有现实和长远意义。
三、测绘专业人才培养措施在线
1.测绘学科研究的方向
测绘学科是采用各种方法和手段研究空间对象的定位、描述和表达,动态变化与监测,并将所获得的各种空间信息进行加工、存储与处理,使之综合应用于经济建设、国防建设、科学研究、社会发展等各个领域中所形成的一门学科。测绘科学既是地球学科的重要分支,又是一门工程应用学科,她服务于各种工程建设,包括地面、空中、地下、水下各种民用工程、矿山工程、海洋工程、军事工程、环境工程、生态工程等领域。
随着空间和信息科学技术的发展,测绘学科正在经历着一场深刻的革命,并将成为一个重要的信息产业。面向二十一世纪,测绘学科的发展趋势和方向是:测量数据采集和处理自动化、实时化、数字化、智能化;测量数据管理科学化、标准化、信息化、一体化;测量数据传播与应用网络化、多样化、社会化、广泛化。GPS技术、GIS技术、RS技术及其集成是测绘学科的前沿领域,也是未来数字地球的基础。
2.注重课程设置
现代测绘科学研究的主要对象是空间信息,而以空间信息理论为核心的测绘学科,与地学、生态、环境、城建土地管理等相关学科都有密切的联系。现代测绘高新技术,往往是多种专业技术的综合系统,只有将各类知识融汇贯通,构成有机的知识网络,才能适应现代科技相互交叉、渗透、移植的特点。而传统的测绘工程专业的课程设置,专业性过强,学科领域单一,知识结构面太窄,特别缺乏相邻的专业知识,这种知识结构显然满足不了现代社会的要求。因此为了培养应用型测绘专业人才,我们认为课程设置应根据目前的国情、市场经济的要求,既要考虑测绘知识的系统性,又要兼顾学科的综合发展趋势具体应设置的主要课程如下:基础及公共课:包括数学、物理、政治、外语、大学语文、文献检索、计算机基础、计算机高级语言、计算机图形学、数字图像处理、技术数据库技术、网络技术、法律基础、体育等。测绘专业课:包括测量学、数字测图原理与方法、大地测量学基础测量平差基础、摄影测量与遥感、工程测量、测量原理及应用、地理信息系统原理与应用、地籍测量与土地管理等。相关专业课:包括城镇规划、自然地理学、采矿学工程与工业摄影测量、土建概论、数据通讯与模式识别。
3.注重工程意识和应用能力的培养
与精英化高等教育或研究型大学的人才培养模式相比较,。应用型人才。培养途径具有以下4个主要的特点:应用型人才的知识结构是围绕着一线生产的实际需要加以设计的,在课程设置和教材建设等基本工作环节上,特别强调基础、成熟和实用的知识,而相对忽略对学科体系的强烈追求和对前沿性未知领域的高度关注;应用型人才的能力体系也是以一线生产的实际需要为核心目标,以大工程为背景,在能力培养别突出对基本知识的熟练掌握和灵活应用,比较而言,对于科研开发能力就没有更高的要求;应用型人才的培养过程更加强调与一线生产实际的结合,更加重视生产实习这个教学环节,通常将此作为学生贯通有关专业知识和集合有关专业技能的重要教学活动,而对于研究型人才培养中在理论上给予特别重视的毕业设计与学位论文,则更重视与工程实践地结合,或者用综合实践代替。应用型人才要注重工程意识(求真务实、严谨规范拼搏进取)和工程文化(求善求美、以人为本、协调发展)地培养,建立科学的发展观,能够妥善处理人与自然的关系;科学活动是认识世界地活动,工程活动是改造世界地活动,在工程活动中能够协调人与自然的关系尤为重要。要注重培养应用型人才的创新精神、增强其创新意识、激发其创新愿望、提高其创新能力,以便他们更好地与各自的专业相结合而创造地学习,即在学习中进行创造,在创造中深入学习,把自己培养成为富有创新意识的应用型人才。
4.完善实践教学体系
测绘工程专业同其它专业相比尤其注重学生的实践能力和动手能力,大学生实践能力的培养日益受到人们的重视,因为实践是创新的基础。应该彻底改变传统教育模式下实践教学处于从属地位的状况,构建科学合理培养方案的一个重要任务是必须为学生构筑一个合理的实践能力体系,并从整体上策划每个实践教学环节。这种实践教学体系是与理论教学平行而又相互协调、相辅相成的。科学合理的实践教学体系包含三个方面。第一,受实验学时的限制,很多实验不能保证每一位学生都能够有充分的时间亲自动手,因此,应增加实验室的开放时间,让每个大学生都能经过多个这种实践环节的培养和训练,这不仅能培养学生扎实的基本技能与实践能力,而且对提高学生的综合素质很有好处。第二,应尽可能为学生提供综合性、设计性、创造性比较强的实践环境,培养学生的动手能力和自我探究能力,这也是素质教育的根本要求。第三,从长远的观点来看,实践环节应尽量与测绘单位的生产实际相接合。测绘教育的最终目的是为生产服务,因此,实践环节必须要面向实际的生产应用,当然要做到这一点还需要教育部门与生产单位共同努力去创建一个良好的互动机制。
总之,探索对于测绘人才的一种合理的培养模式有着重大的现实意义,测绘专业教育者应该从多个角度探索测绘人才的培养,为我国的测绘事业做出更大的贡献。
参考文献:
[1]王新洲对21世纪测绘教育的初步思考[J]测绘通报,1999
[2]张晓川,等面向21世纪的专业人才培养方案[J]交通高教研究,2000.
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关键词:现代测绘学数字地球
1993年和1994年美国先后以总统令的形式提出建立"国家信息基础设施"(NII),即通称的信息高速公路,以及"国家空间数据基础设施"(NSDI),这是进一步推进社会信息化,抢占信息产业发展新的制高点和主动权的重大战略步骤,时隔五年,这一计划的实施初见成效,刺激了美国的经济增长,于是去年又以美国副总统演讲形式推出数字地球的概念和构想,并计划到2020年试图达到地球信息化的最终目标,亮出了美国这一近期全球信息战略的底牌。由美国政府高层出面提出的这一"数字地球"构想引起全球各方关注,并成为学术界热点话题。中国学者尤其在地学界也作出了积极的反应,不论从科学技术的角度还是从国家利益的角度,中国要准备迎接这一严峻挑战,已成共识。作为测绘学科,测绘行业反应更显强烈,数字地球概念为测绘事业发展提供了新的机遇和更高层次的发展前景。这里我们想就现代测绘学的发展从学科的观点稍为具体地探讨一下它与数字地球的关系和在构建数字地球中的作用。
一、测绘学的现展
空间技术,各类对地观测卫星使人类有了对地球整体进行观察和测绘的工具,好象可以把地球摆在实验室进行观察研究一样方便。由空间技术和其它相关技术,如由计算机、信息、通讯等技术发展起来的3S技术(GPS、RS、GIS)在测绘学中的不断出现和应用,使测绘学从理论到手段都发生了根本的变化。测绘生产任务也由传统的纸上或类似介质的地图编制、生产和更新发展到地理空间数据的采集、处理和管理。GPS的出现革新了传统的定位方式;传统的摄影测量数据采集技术已由遥感卫星或数字摄影获得的影像所代替,测绘人员在室内借助高速高容量计算机和专用配套设备对遥感影象或信号记录数据进行地表(甚至地壳浅层)几何和物理信息的提取和变换,得出数字化地理信息产品,由此制作各类可供社会使用的专用地图等测绘产品。我国960万平方公里国土的国家基本地图的成图或更新周期可望从十几年,几十年缩短到几年或更短,测绘业的体力劳动得到解放,生产力得到大的提高。今天,光缆通讯、卫星通讯、数字化多媒体网络技术可使测绘产品从单一纸质信息转变为磁盘和光盘等电子信息,产品分发可从单一邮路转到"电路"(数字通讯和计算机网络传真),测绘产品的形式和服务社会的方式由于信息技术的支持发生了很大变化,进入了信息化的发展。当前,随着我国经济的高速发展和经济所有制成份和运行体制的改革,需要开放民用国家测绘产品;从技术方面看,西方国家卫星测地技术可制作全球几乎任一地区1米分辨率(相当1∶1万比例尺)的地图,卫星上的GPS又可将这种地图纳入全球参考框架和转换为他们的国家坐标系,中、小比例尺国家地图的保密价值已大大降低;对于军事敏感的重力数据,卫星重力技术所发展的低阶全球重力场模型已足够用于他们的远程战略导弹发射。目前全球高阶重力场模型(如EGM96)分辨率已达50公里,已接近我国现有重力数据的分辨率,其保密价值也需要重新评估。这一形势使绝大部份测绘产品可以作为普通商品服务于全社会,测绘业从单一国家事业逐渐转变为社会主义市场经济的产业,这无疑为测绘学的发展注入了新的活力和扩大了发展空间,这也是一个有重要意义的历史性转变。
综上所述,由于以空间技术、计算机技术、通讯技术和信息技术为支柱的测绘高新技术日新月异的迅猛发展,测绘学的理论基础、测绘工程的技术体系、其研究领域和学科目标,正在适应新形势的需要发生着深刻的变化,表现为正在以高新技术为支撑和动力,进入市场竞争求发展,测绘业已成为一项重要的信息产业。它的服务范围和对象也在不断扩大,不仅是原来的单纯从控制到测图,为国家制作基本地形图的任务,而是扩大到国民经济和国防建设中与空间数据有关的各个领域。它必将随着21世纪更加成熟的信息化社会的到来向更高层次发展,在未来数字地球的概念和技术框架中占据重要的基础性地位。二、数字地球和现代测绘学
地球上一切事件都发生在一定的空间位置,人类社会经济活动所需要的信息绝大部分(约80%)都与地理位置相关。中国21世纪议程62个优先发展项目中,约有40个需要建立或应用地理信息系统。数字地球是利用海量地理信息(即地球空间数据)对地球所做的多分辨率、三维的数字化描述的整体信息模型,便于人类最大限度地实现信息资源的共享和合理使用,为人类认识、改造和保护地球提供一种新的手段,这里在数字地球的概念中突出显示了地理坐标的框架作用,因此NSDI是数字地球的基础设施,要求提供(地球)空间数据框架,包括大地测量控制框架(国家定位网和重力控制网)、数字正射影像、数字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地藉等基础地理数据集。在此框架上加载各类地球自然信息和人类社会经济活动等一切所需要和感兴趣的人文信息。为数字地球提供上述地球空间数据框架是测绘业本身的"专职",但又对测绘学提出了更高层的技术要求。
NSDI要建立在NII上,要在因特网上运行,要求开发功能强、效率高的因特网GIS软件。这表明还要大力发展测绘产品的计算机网络技术,它的技术基础是宽带、高速图形图象网络,当然其中宽带高速问题需要国家投资在NII中解决。数字地球构想的另一个高技术特点是虚拟现实模型。目前发展起来的全数字化摄影测量就能够利用功能强大的计算机系统或工作站,对数字化影象进行处理,建立立体地形或地物虚拟模型。但如何将这一技术用在因特网上对多种测绘产品和普通用户提供虚拟模型甚或虚拟现实模型,则是要进一步研究和发展的。数字地球是对真实地球及其相关现象的多分辨率、统一性的三维数字化整体表达,这里强调了统一性和整体性,要求全球多源数据无缝无边的连结和整合。从空间数据框架来说,其统一性和整体性是由大地测量来实现和给予保证的。大地测量是传统测绘的基础,对当前信息化测绘和构建未来数字地球更是基础的基础,即空间数据框架的框架。它要求全球采用统一的参考椭球模型和相应的地心坐标参考框架(如ITRF);全球统一的高程基准,即统一定义和使用的大地水准面;全球统一的重力测量基准(重力基本网);全球统一的地图投影系统。一切原有的测绘成果,特别是国家基本地图都要转换到上述全球统一的参考系中。数字地球对全球大地测量提出了更高更紧迫的要求。GPS配以少量SLR和VLBI站是各国保持和维护各自的地心参考框架的基本技术,但局部坐标到全球坐标的转换目前还难于达到优于米级的精度;全球高程系统的统一问题,大地测量学家经过几十年的研究,目前还是一个未能解决的难题,最终要通过全球重力数据,特别是新一代卫星重力计划和卫星海洋测高计划在国际大地测量协会的统筹和协调下实现。
海洋占全球面积的70%,海洋将是21世纪资源开发的主要竞争空间,海洋动力环境的变化(如厄尔尼诺现象)又是决定全球气候变化的主要控制"阀门"。数字地球向海洋测绘提出了挑战。从全球来说,目前海洋的精细测绘基本上还是空白,多波束测深技术的发展加速了各国领海海底地形的测绘,但要将陆地坐标参考框架以相近的精度扩展到海洋仍存在困难,海上GPS定位精度还低于5米;由于陆地高程基准不能用水准测量传递到海洋,在卫星测高技术的支持下用某种去掉潮汐影响的平均海面作深度基准,精度可达米级,和多波束测深精度相当。但广大的开阔深海的海底地形测绘不可能用船载测深仪完成,用卫星测高结合重力数据(低阶或中阶重力场模型)反演海底地形,目前试验精度可达10-100米。数字地球将要求海洋测绘技术有新的突破。
测绘学由于其技术的突破已日益向相关地学领域渗透。大地测量更成为研究地球动力学(包括海洋动力甚至大气动力)的重要技术手段,GPS监测已能提供全球板块运动和地壳形变精密数据,可用于研究地学灾害(地震、滑坡和火山爆发等)的预测;GPS已可以和VLBI相近的精度和频谱分辨率监测地球自转的变化,由此研究地球深部结构和动力过程及全球变化;专题GIS也成为环境灾害问题分析预测工具。数字地球最重要的功能之一是为解决21世纪人类面临的环境和灾害问题提供一个可供观察、分析、模拟和预测的全球信息系统,以期协调人与自然的关系。
我们赞成活数字地球或动态数字地球的提法,因为人类是生活在不断运动变化的地球上。现在在全球性的观测中,各种对地观测新技术已可能连续快速获取地球表面(或浅层)随时间变化的几何和物理信息,了解地球上各种现象及其变化。因此测绘学或者说测绘业则应当利用3S技术结合合成孔经雷达干涉技术(INSAR)以及其他新技术(如卫星重力探测技术等)对地进行观测,为构建活数字地球提供描述地球动态变化的地理信息产品。
数字地球构想是推动人类大踏步跨进信息社会的重大战略步骤,有挑战也有风险。测绘是数字地球的基础,测绘工作者也将是构造数字地球的"尖兵",也要求测绘学有新的发展和突破。
三、测绘学和地球空间信息学
在本文第一部分已谈及测绘学在新的技术进步推动下的现展趋势。从现代信息论的观点看,测绘学本质上就是一门关于地球空间信息的学科,传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限,其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图。它不能反映、至少不能及时反映地球表面形态的变化,特别是大范围和全球变化。其产品制作周期长,已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。信息技术加快了人类社会的运行速度。测绘学应该是提供人类生存空间自然环境及其变化信息的学科,它的学科内涵发生了巨大的变化,因此如何界定测绘学的含义,已是世界各国测绘工作者所关注的问题。于是从90年代开始,国际上将测绘学(SurveyingandMapping)更改为一个新词,以准确反映学科实质,Geomatics一词由此应运而生。随后,有关Geomatics的提法在我国学术界,主要是地学界成为热门话题,由于对其含义理解不同,其中文译名也是五花八门,现在将它译成"地球空间信息学",已基本得到认同。不管人们对Geomatics的含义如何理解,但根据ISO的标准定义和国际测绘联合会(IUSM)对"测绘学"的定义,两者的含义是基本类同的,只不过Geomatics所涉及的地球空间信息的范围更宽一些。Geomatics更准确地描述了测绘学在现代信息〖CD2〗通讯社会中的地位和作用,适应了现代社会对地球空间信息的极大需求的特点,因而发展和提高了测绘学的研究和工作领域,符合现代测绘学发展的实际。现代测绘工程的核心技术是空间技术,包括GPS、卫星遥感和航测,测绘的范围扩展到整个近地空间,例如近地空间航天器的导航定位,近地空间重力场的测定,大气层甚至电离层的信息;其支撑技术是信息技术,主要处理电磁波信息和影像信息,加之通讯、计算机网络等信息技术,使地球空间信息学科的理论和技术体系比传统的测绘学有了很大的发展和更新,由此,Geomatics适合于纳入数字地球的理论和技术框架。
随着数字地球构想的实施,测绘学面临一个历史性的发展新机遇,传统的或现代测绘学将以地球空间信息学的新面目立于地球科学分支学科之林,以更强的活力向前发展,前景良好。
四、建议
本文漫谈了测绘学的发展及其与数字地球构想的关系。为在21世纪加速建设我国空间数据基础设施,发展我国的测绘学科和测绘事业,以迎接"数字地球"的挑战,根据我国目前测绘事业发展的现状,从一个侧面(主要是大地测量方面)提出以下建议:
1.尽快统一我国大地定位参考框架的建设,对近年来由各个部门独立建立的各等级GPS定位网进行必要的联测和统一整体平差,此举可望进一步加强国家级的大地定位框架;
2.将沿海各部门100多个验潮站统一组织GPS联测,精密确定各验潮站水位标尺零点的大地高,填补陆海相接地带重力测量空白。此举为统一陆海大地水准面,建立海洋高程基准,研究海平面变化至关重要;
3.研究将陆地GPS定位框架向我国领海扩展的方案,着手建立我国包括海域的广域差分GPS定位系统;
4.尽快完成重建我国重力基本网,发展航空重力测量系统,加密西部地区重力测量和GPS水准,加大力度支持对卫星测高数据的利用,为下世纪确定我国亚分米级或厘米级大地水准面作好数据储备,建立可在因特网上运行的新的重力数据库;
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GPS技术即“全球定位系统技术”,其基于全球定位技术的支持,实现了对测绘工程水平的显著提升,为各项工程的测量提供了最为先进、精确的技术支持。在建筑工程测量工作中,GPS系统能够实现对工程项目的实时监测,并将所检测到的数据信息搜集并通过系统软件的运算得出结果,帮助建筑工程实现对工程项目的迅速定位,定位完成后还能够将所有数据信息保存起来。在建筑工程测量工作中,GPS技术能够在保证测量精确度的基础上缩短测量工期,实现对测量工作效率的提升。但需要注意的是,在使用GPS技术进行数据采集时,所采取的数据有可能会出现丢失或被盗情况,这会降低数据的准确性,甚至会对测量分析结果产生影响,造成更大危害。因此强化GPS技术中的数据管理,保证数据安全性是GPS技术所要突破的问题。
2GIS测绘技术应用
GIS测绘技术是测绘技术当中的一种新兴技术,其集计算机科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学、空间科学等多种科学的优势实现测绘技术的发展。在测绘工程中,GIS技术不仅能够实现对地理数据信息的采集、储存、管理和分析,还能够实现对测绘行为的空间提示、预测预报和辅助决策,帮助测绘人员获得更好的测绘工作效果。在GIS测绘技术当中,具有一个庞大的数据库来完成基础测绘工作。与此同时数据库还能根据测量需求对储存信息数据进行合理的处理,提升GIS系统的成图效率和成图质量,为建筑工程设计提供更为准确的支持,加速建筑工程设计进度,提升工作效率。在管理工作方面,GIS技术具有便捷性优势,这一优势对于降低工程测量难度,提高工程测量精确度提供了重要支持,是帮助建筑工程测量工作效率实现提升的重要动力。
3RS测绘技术应用
RS测绘技术即“遥感技术”,是以航空摄影技术为基础的测绘技术类型,通过卫星对地进行观测获取地理信息。在实际测绘过程中RS技术可以利用卫星的广域视角实现对大面积范围的同步观测,从根本上保证所测的数据的综合有效性,这在测量行业发展上具有重大意义。也正因如此,RS技术一经研发就迅速得到了推广与普及。除了对大面积范围同步观测的优势外,RS技术对中小比例尺的图形数据方面也得到了有效的收集,这在很大程度上提升了对城市基本地形图的测量效果,同时也为建筑工程测量提供了非常有利的技术支持,成为了目前观测基础地理信息的有效方法。目前,RS技术在测量工作中的应用比例越来越大,许多新型测量技术也都是以RS技术为基础而得以研发的,从测绘技术的发展角度分析,RS技术的地位无可比拟。
4摄影测量技术应用
摄影测量技术是通过摄影方式来实现对目标物信息采集的一种技术。在信息化技术的发展支持下,当前的摄影测量技术已经逐步发展到了数字化的摄影测绘阶段。数字化摄影测绘阶段不仅在测绘精度上有所提升,在测绘速度方面也实现了进步。在对建筑工程测量工作中,对于一些建筑密集的地区,数字摄影测量技术能够高效的实现大面积成图,给测绘人员一个非常全面的城市建筑分布信息,这对于建筑工程规范化建设提供了非常有利的支持。摄影技术除了能够大大提高测量精确度与速度,还能实现对劳动力、测量成本的节约,帮助建筑工程建设施工节约建设成本,为推动建筑工程建设效益发展起到了良好的促进作用。
5数字化测绘技术应用
数字化测绘技术是基于传统地形图、工程图测绘技术基础上,融合现代数字技术而研究的一种新型测绘技术。传统地形图、工程图测绘技术具有测绘难度大、作业环境艰苦、构图时间长、图形单一等弊端,其在现代化社会发展下,已经无法满足建筑工程的测量需求。在实际测绘工作中,数字化测绘技术能够实现对数据信息采集与数控绘图的有机结合,实现对测绘数据搜集、处理、绘图的自动测图系统,这不仅实现了图形测绘的自动化发展,还大大降低了测量成图的难度。目前,数字化测绘技术已经建立起了专业的数据库和基础地理信息系统,这为建筑工程测绘的成图发展奠定了重要基础。
6三维测绘技术应用
三维测绘技术是现代测绘技术当中的典型代表,其对于现代社会测绘效果的提升做出了重要贡献。三维测绘技术的出现是基于20世纪80年代,工业测绘技术无法满足社会生活实际发展状况而出现的。在三维测绘技术出现以后,现代社会生活对测绘工作的需求不仅得到了满足,还在实际发展过程中得到了三维测绘技术的重要支持,虽然三维测绘技术是基于工业需求而发展起来的,但其在建筑工程测量中也获得了非常好的发展机遇。三维测量技术依靠电子经纬仪和近景摄影仪作为传感器,通过计算机信息系统的支持来实现对建筑工程的三维测量系统,从根本上保证了建筑工程测绘工作的效果,也为建筑工程建设效果提供了支持。
7信息化测绘技术应用
信息化测绘技术是我国测绘技术由传统测绘向数字化测绘实现转变的重要标志,其在技术上、效率上的进步,带领我国测绘技术进入到了一个高技术、高效率的发展阶段,是推动我国测绘技术进步的重要动力。在实际测绘工作中,信息化测绘技术能够实现随时随地的地理信息服务,这为包括建筑工程在内的所有地理测绘工程带来了巨大帮助。目前,信息化测绘技术已经实现了多元化发展,坐标基准构建技术、RTK技术等都是其代表技术类型。在建筑工程测量工作中,信息化测绘技术不仅能够实现测绘准确度、高效率的保证,其还能够在生态建设、节能减排等方面实现发展,这对于我国建筑工程发展具有重要意义。目前,信息化测绘技术已经逐步实现在建筑工程测量工作中的全面展开,其对于我国建筑工程测量工作的促进作用已经得以显现。
8结束语
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1.1教材针对性不强
针对地理信息科学专业而言,测量成果是地理信息系统的主要数据源之一,测量学是采集和获取地球空间定位数据,建立基础地理信息库的一门测绘类课程,[3]但目前大部分有关测绘综合实习的教材都倾向于测绘类专业,没有针对地理信息科学专业的教材,且教学大纲和内容具有滞后性。因此,在教材方面应针对地理信息科学专业的特点制定测绘综合实习教学内容,着重强调对测量学理论知识的弥补与扩张,强调其与地理信息科学的对地观测体系、遥感、信息科学等方面的密切结合,更好地为数字地球、智慧城市建设服务。
1.2测绘实践实验课时数偏少
随着测绘科技的发展,新方法、新仪器都导致了教学内容的增加,从而导致本专业学生在有限的测绘实习课时内只能掌握基本仪器如水准仪、经纬仪的实战操作而对全站仪等先进电子测量仪器仅限于认识层面,造成许多学生不会操作全站仪。需增加测绘综合实习课时以便学生在充分了解水准仪、经纬仪的基本构造、原理的基础上具有熟练的实际操作技能,此外还能让学生有充分时间了解全站仪并熟练应用全站仪进行角度、高差等测量。
2教学观念和教学方法的改革
注重教学形式、教学内容及有效地组织教学活动可以最大限度发挥实践教学的成效,能更好地促进理论教学和培养社会需要的人才。[4]我校地理信息科学专业相关老师和领导非常重视企业平台等在测绘实践课程中的作用,积极与南方测绘、南通测绘院等企业建立校企联合,以这些企业为依托建立测绘产学研实践教学基地,以达到资源共享。这种校企联合办学的模式有效地解决了学校教学资源不足的缺点;同时在参观中学习是一种很好的教学方式,通过测绘实例展示和工程技术人员的现场讲解激发学生的专业兴趣。测绘综合实习采取了相对自由的教学形式,在实践教学方法上引入了引导式教学模式,学生由被动学习转为主动学习,强调学生的动手能力。
实践环节开始前,对全班学生进行分组,确定实践任务要求学生提前预习;老师主要是布置相关任务,介绍测绘工作流程和大致方法,讲解工作要领和注意事项。具体的测绘工作由实习小组独立完成,以提高学生之间的团队协作能力。在测绘实习过程中,指导老师进行现场指导并随时对学生提问,要求学生有针对性地回答教师提出的问题。此外,为了避免团队中个别学生的滥竽充数现象,在实践中要求每个学生都会使用测量仪器并熟练了解各项技术标准,直到满足技术要求为止,最终提交的实验报告要求每人独立完成。当测量结果误差超限时,鼓励学生独立思考分析误差产生的原因,应重测直到实验数据满足技术精度要求为止,达到提高学生分析问题、解决实际问题的能力并养成良好的测量习惯。
3综合实习成绩评定方法的改革
通过加强实践教学的管理和考核可以很好地提高实践教学的成效。测量学实验课是认识测量仪器和巩固理论知识的基础,通常是根据实验课时数与理论课时数的比例关系,确定实验课的考核评分办法确保每个学生具有单独进行仪器操作的机会。测绘综合实习主要过程是通过团队协作完成相应实际任务,是对学生测量技能的提高阶段,对学生进行分组,每组8人左右。在实行新的教学考核方式以前,实习成绩的评定往往是对每个小组进行整体打分,个人考核是由组长在小组内进行比较、权衡,这样缺乏纵向的、组与组之间的比较,且组长往往顾及同学情谊平均分配成绩,不能很好体现埋头苦干同学的付出。为了改善这种平均主义的现象,实习考核改变了以前以实习小组为单位考核的办法,考核对象细化到每位学生,按照其出勤、实习表现、分析测量误差的能力表现等多方面、多角度进行考核。同时,考核成绩与学生在测绘实习过程中团结协作、吃苦耐劳、勇于奉献的精神相结合,全面考核学生的测量业务能力和综合素质,具体评价指标为:出勤占10%,主要反映学生学习和参与的积极性;仪器操作能力、数据处理和分析能力、绘图能力考核占50%,该项考核指标是从学生的专业技能方面考虑;团结协作能力占20%,由小组组长和组员认定;实习报告占20%。学生的实习报告内容主要包括:实习技术总结和分析、实习心得体会和对实习及教学方式的意见与建议。考核机制的改革有效地促进了学生主动参与实习的积极性,动手能力和专业兴趣有了明显提高,增强了专业素养。通过目前2011级学生专业实习的效果和反馈情况看,这种考核有效地促进了学生的学习动力、巩固了学生测量技能。
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行业影响的认知
所谓行业影响的认知,有3层意思需要认真把握:一是学校与铁路行业的历史渊源深厚,行业的晴雨表唾手可得,挖掘职业岗位的优势得天独厚;二是师资及相关教学资源具有明显的铁路行业背景,绝大多数教师来自铁路院校,专业之间的辐射和带动作用必将事半功倍;三是学生就业指向性背后隐含的从众心理不可忽视,这一点也正是优化人才培养方案、为工程测量与监理专业毕业生拓展出口的最原始的动力。
职业发展的认识
随着中国铁路特别是高速铁路近年来的飞速发展,新的职业(岗位)也应运而生。以CPI、CPII为代表的精密控制测量体系的建立和以无砟轨道精调与检测为标志的铁路工程测量新技术,使传统铁路测量技术发生了革命性的变化。以往只要是铁道工程技术专业学生便能胜任铁路测量工作的历史已经成为过去。伴随着高速铁路的不断建设和陆续投入运营,既懂铁路基本知识,又精通测绘技术的新的职业岗位日益凸显出来,就业出口覆盖铁路、水电、工交等工程局及铁路运输局,需求量则呈现出不断上升的趋势。对这一形势的正确研判和反应,无疑能为铁路院校工程测量与监理专业办活、办出特色锦上添花。
方案优化
1.优化思路
由于我院工程测量与监理专业毕业生的就业去向多为铁路工程局和铁路工务站段,以往的人才培养方案中专业课程体系侧重于测绘行业,显然难以满足铁路施工和运营管理的需求。首先,缺乏对铁路基本常识的了解是行车安全的大忌;其次,缺乏轨道、线路及其结构原理,无法适应铁路工程施工或线路养护的需求;最后,更为重要的是缺乏铁路测量的关键技术,不利于学生面对迅速发展的铁路新形势和对自身职业生涯的不断拓展。因此,优化的原则是在保留该专业基本要求的前提下,充分调研铁路行业对测绘类人才的需求,准确界定职业岗位和岗位群,进而明确相应的学习任务,合理设置课程体系,最终实现人才培养方案的优化。
2.岗位群分析
一般通用的高职高专工程测量与监理专业人才培养方案,是在传统学科体系的基础上,紧密结合测绘领域典型工作任务和关键岗位的能力要求,由校企联合开发而成的。分析“以往”的岗位群状况(如表1中的岗位群1),该岗位群具有普适性,但缺乏针对性和行业特色。
随着我国高速铁路建设的快速发展,我院该专业的毕业生大部分就业于铁路工程建设和运营管理企业,为实现以就业为导向的人才培养目标,使学生能很快适应铁路行业的岗位需求,需要对岗位群进行重新分析和确认(如表1中岗位群2)。
优化后的专业课程体系在总学时数相对稳定的前提下,课程设置更加合理,既满足测绘企业的基本需求,又兼顾铁路行业对学生的综合要求。
对比优化前后的专业课程体系,主要区别是在保持工程测量与监理专业共性要求的同时,后者突出了铁路行业的基本要求和核心技术,增加了“铁道概论”、“无砟轨道施工测量与检测技术”及“线、桥、隧施工测量”3门课程。而这3门课程足以支撑本专业毕业生从事铁路施工及养护等方面的岗位素质需求。更重要的是通过系统学习“无砟轨道施工测量与检测技术”课程,毕业生能肩负起无砟轨道精调与检测和运营管理等相关工作,以应对铁路工务系统对测量专门人才的迫切需求。
3.优化条件
优化工程测量与监理专业人才培养方案并非凭空杜撰,必须建立在如下几个关键层面之上。
1)企业调研的支撑。笔者先后调研了中铁十九局集团、中铁七局集团、郑州铁路局洛阳工务段、郑州工务机械段、西安铁路局西安工务段、西安大地测绘责任有限公司、水电工程局、南方测绘及其高铁公司等不同类型的企业,为全面修订人才培养方案提供了扎实的基础。
2)教学实践的支撑。结合本专业毕业生大多流向铁路行业的实际,笔者在近两届的教学实践中,通过逐年修订、实施人才培养方案,逐渐提高了铁路相关知识的比重,收效比较明显,毕业生很受企业的青睐。
3)专业硬件的支撑。首先是突出高速铁路精调与检测的前沿技术,我院成功地与南方测绘集团旗下的高铁公司等单位联合开发了《无砟轨道施工测量与检测技术》教材,填补了国内高职高专此类教材的空白,并投入200多万元完成了“校企合作”共建“无砟轨道精调与检测实训中心”(被列入2011年陕西省省级实训基地);其次是充分利用相关铁路专业的教学共享资源;最后不断夯实工程测量专业的基础建设。这一切为系统推进工程测量与监理专业人才培养方案的优化奠定了坚实的基础。
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编写原则
1规程定位
《风电场工程测量技术规程》在标准体系里的定位,是一个需要首先明确的原则问题。风电场工程测量属于工程测量的范畴,目前主要参照执行的是《工程测量规范》(GB50026-2007)、《火力发电厂工程测量技术规程》(DL/T5001-2004)、《220kV及以下架空送电线路勘测技术规程》(DL/T5076-2008)、《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2009)(下文简称风电场参照执行标准)。《工程测量规范》是国家标准,但没有专门针对风电场的内容,场址测量、升压站、道路测量主要参照《火力发电厂工程测量技术规程》电力行业标准有关章节执行,集电线路主要参照《220kV及以下架空送电线路勘测技术规程》电力行业标准有关章节执行,GPS作业执行《全球定位系统(GPS)测量规范》国家规范基本条款。所以,《风电场工程测量技术规程》应定位为电力行业标准,考虑到《风力发电场设计规范》国家标准正在编写,必要时可以考虑升级为国家标准。
海上风电场与陆地风电场工程测量内容、方法、手段差别较大,而且工程经验有待丰富。《风电场工程测量技术规程》针对陆上风电场,有企业标准支撑,编写行业标准时机成熟;《海上风电场工程测量技术规程》应针对海上风电场单独编写,目前应定位为企业标准。
2编写方法
风电场前期六项标准明确了前期工作需要的测量资料的名称及内容要求,参照执行的四项标准被借鉴的条款规范了数据来源、工作方法、精度指标、样图等,所以《风电场工程测量技术规程》编写时应满足前期六项标准,对参照执行四项标准的有关条款认真分析,针对风电场具体工作内容进行综合整理,重点突出针对性和适应性。例如集电线路电压等级一般是35kV,而且基本在风电场范围内,应充分利用已有资料,简化工作流程和工作内容。
风电场前期六项标准由水电水利规划总院牵头编写,参照执行的《火力发电厂工程测量技术规程》、《220kV及以下架空送电线路勘测技术规程》由电力规划设计总院牵头编写,风电场地形图测量双方均有丰富的工程经验,微观选址、道路测量工程经验基本相同,集电线路、升压站测量火电设计院经验积累相对多一些。所以《风电场工程测量技术规程》编写应成立由火电、水电设计院参加的编写小组,工程经验丰富的设计院牵头实施。
3编写过程控制
《风电场工程测量技术规程》应在国家标准委员会、国家能源局备案或立项,方便开展工作和标准升级为国家标准。牵头院应做好策划,制订合理的计划,邀请有关部门和专家对工作计划和内容进行评审;然后在充分调研的基础上,参加院分头编写,牵头院汇总形成初稿;对初稿进行评审,根据评审意见修改后形成征求意见稿;对反馈意见汇总评审,修改形成送审稿;最后根据审查意见修改后形成试用稿。
编写内容
1风电场工程测量主要工作内容
风电场包括陆地风力发电场及海上风力发电场,陆地风力发电场是位于山地、丘陵及平原区风力发电场的统称,海上风力发电场是风力发电机组地基基础直接受海水作用影响的风力发电场。首先明确《风电场工程测量技术规程》的适用范围为陆地风力发电场。陆地风力发电场勘测主要包括风电机组及场内升压站、集电线路、道路勘测。风电机组勘测阶段一般划分为:预可行性研究阶段勘测(含工程规划勘测)、可行性研究阶段勘测、初步设计阶段勘测、施工图设计阶段勘测。升压站勘测阶段一般划分为:可行性研究阶段勘测、初步设计阶段勘测、施工图设计阶段勘测。集电线路勘测阶段一般划分为:初步设计阶段勘测、施工图设计阶段勘测。道路勘测一般在初步设计阶段实施。风电机组预可行性研究阶段,测量专业一般是配合设计搜集1:50000或更大比例尺的地形图;可行性研究阶段,测量专业主要工作是测绘1:10000比例尺地形图、建立控制网及配合岩土专业工作(放样勘探点、测地质点等);初步设计阶段,测量专业需要配合设计人员进行微观选址(即将设计专业预排的风机放样到实地,并根据实际情况现场进行调整)。施工图设计阶段,测量专业依据设计特殊需求开展专项工作。
升压站可行性研究阶段,测量专业配合设计搜集、利用拟选站址区域已有地形图资料(地形图比例尺1:10000~1:50000),选择站址;初步设计阶段,测量专业主要工作是测绘1:500比例尺地形图、建立控制网及配合岩土专业工作(放样勘探点等);施工图设计阶段,测量专业一般是配合岩土专业详勘工作(放样勘探点等)。集电线路初步设计阶段,测量专业一般是配合线路电气设计人员室内在1:10000地形图上选择路径,必要时现场落实;施工图设计阶段,架空线路平断面图测绘,平面图比例尺1:5000,断面图比例尺1:500。原则上不测塔基地形图,特殊条件下(掏挖基础、地形条件复杂)塔基地形图测量,由设计人员现场指定,塔基地形图比例尺1:200,等高距0.5m。地下敷设电缆工程,测量专业配合设计利用风电场场址地形图(比例尺1:5000或1:10000)选择路径;特殊条件下(如山区地形起伏变化大,崖、坎发育)依据设计要求,现场落实路径并测量纵断面图,比例尺宜为:平面1:5000,断面1:500,提供路径转角坐标、纵断面图等。道路初步设计阶段,测量专业进行带状地形图测绘,测绘比例尺1:2000,测绘带宽一般50m。
2技术发展现状
以全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为代表的3S技术,推动了测绘技术的跨越式发展。陆地风力发电场工程测量积极采用3S技术。全球卫星定位系统当前主要包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗系统、欧盟的伽利略系统,目前主流应用的是GPS。GPS静态、快速静态技术在风电场场址、升压站控制测量中普遍应用,RTK技术在场址、升压站地形图野外数据采集中广泛应用,风机微观选址、岩土专业配合测量也主要采用GPSRTK方法,集电线路测量、道路测量更是如此。遥感主要在场址1:10000地形图测绘中广泛应用,其中航测占主导地位,卫星影像作为补充,三维激光雷达也是手段之一,但受制于性价比还无法推广应用。GIS是目前最先进的空间与属性数据管理与分析技术之一,在风电场规划、勘测设计、施工、运行中具有良好的应用条件和效果,为风电场全寿命周期管理提供了整体的解决方案。目前风电场GIS的应用还处于起步阶段,测量专业作为为风电场GIS提供基础空间与属性数据(地形图、控制测量数据、坐标与高程基准等)的工作流程的前端专业,对风电场GIS技术的推广应用可以发挥显著地推动作用。
3编写内容
3.1内容编排
《风电场工程测量技术规程》的编写内容应覆盖陆地风力发电场全寿命周期的测量工作,重点突出勘测设计阶段,力求简明扼要,使用方便。建议内容编排如下:
(1)范围
(2)规范性引用文件
(3)总则
(4)控制测量
(5)地形测量
(6)微观选址测量
(7)升压站测量
(8)集电线路测量
(9)道路测量
(10)岩土测量
(11)检查验收及测量成果
(12)竣工及GIS建立测量
(13)施工运行测量
3.2内容说明
范围,应明确《风电场工程测量技术规程》适用于陆地风力发电场勘测设计阶段、施工阶段、竣工阶段的工程测量工作,运行阶段可参照执行。规范性引用文件不但包括上文中的标准,还应包括有关设计标准等。总则,除一些基本要求和约定外,还应突出风电场的特殊性,例如风电场测量工作安排的原则等。
控制测量,明确风电场控制网布设的原则、坐标系统、高程系统、等级,观测仪器、观测方法、计算方法、资料整理等,应重点介绍GPS。
地形测量,应明确场址、升压站站址、带状地形图的比例尺、测量手段、仪器、成图软件要求等。1:10000地形图主要采用航测方法成图,优先采用已有航测资料;1:500、1:2000地形图主要采用GPSRTK方法进行数据采集,内业成图采用电子平板软件。应在附录中给出风机、测风塔等特殊图式符号。微观选址测量,应明确精度要求、使用仪器、观测方法等,重点介绍GPSRTK方法。
升压站测量,应明确可行性研究、初步设计、施工图设计阶段的主要测量内容、方法,重点说明风电场的特殊要求,如何充分利用已有资料,简化工作。强调坐标、高程系统的一致性,方便风电场GIS的建立。集电线路测量,应明确电压等级及初步设计、施工图设计阶段的主要测量内容、方法,如何充分利用已有资料,针对35kV电压等级简化工作。强调坐标、高程系统的一致性,提供塔位坐标,方便风电场GIS的建立。
道路测量,应根据风电场运输要求确定道路等级,规定精度、工作方法及提供资料内容,根据风电场道路的特点,简化测量工作。
岩土测量:明确配合岩土专业勘探点测量的精度、测量方法、采用仪器等。检查验收及测量成果,针对风电场特点编写有关内容。
竣工及GIS建立测量,明确建立风电场GIS测量专业的工作内容,说明基础入库数据(地形图、遥感数据、控制网数据、统计数据等)及专题入库数据(风机坐标、升压站坐标、线路杆塔坐标、道路坐标等)的格式、精度、空间参考系、元数据等。专题数据通过竣工测量获得,手段是搜集设计图纸、设计变更等,并进行必要的现场检测。施工运行测量,施工放样使用勘测设计阶段控制网即可,只说明一般要求,具体参照勘测设计阶段内容。重点应放在勘测设计阶段建立的风电场GIS,如何输入施工、运行专题信息并进行维护,突出风电场全寿命周期管理。
结语
(1)由于没有陆地风电场测量专业规范,只能参照有关规程规范执行,为了保证质量,工作深度过深、工作量过大的情况时有发生。因此十分有必要尽快制定专业规程,推广应用新技术、新手段,简化工作流程,确保成品质量,压缩工作周期,为风电场勘测设计提供优质服务与技术支撑。
(2)《风电场工程测量技术规程》应定位为电力行业标准,考虑到《风力发电场设计规范》国家标准正在编写,必要时可以考虑升级为国家标准。
(3)《风电场工程测量技术规程》编写应成立由火电、水电设计院参加的编写小组,工程经验丰富的设计院牵头实施。