時間:2023-03-16 17:32:35
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《工程測量》課程是我院開設的一門專業基礎課,主要面向土木工程、建筑學、工程管理、工程造價等專業,本課程培養學生系統地掌握工程測量學的基本理論和基本技能,學會常規測量儀器的操作,了解測繪新儀器、新技術的原理及其應用,同時熟悉地形圖的應用,能夠從事相關專業中的測量工作,具有使用各種測量儀器的的能力,更好地從事測量方面的工作,以便更加適應社會需求[1]。
1工程測量課程基本信息
1.1主要內容
《工程測量》課程主要內容:水準測量、角度測量、距離測量與直線定向、測量誤差、小地區控制測量、地形圖的基本知識、大比例尺地形圖測繪及應用、建筑工程施工測量、道路工程測量、房屋建筑建筑物變形觀測等[2]。該課程教學主體上分為兩大模塊:理論教學和實踐教學,理論教學主要教授學生測量基本理論與方法,實踐教學主要是使學生正確熟練操作儀器并掌握相關的測量技能,具備解決工程施工能力。
1.2學時安排
我院的《工程測量》課程共48-64學時,3-4個學分,每學年有9個~11個班級授課,年修讀學生300人以上。
1.3與其他課程的關系
《工程測量》以建筑材料、建筑制圖等課程為基礎,同時又為建筑施工、砌體結構、地基與基礎等后繼專業課程提供必要的基礎知識。既是前面所學課程的延續,又是學習后續課程的基礎,只有掌握了本課程的主要內容并運用其它的專業和基礎知識,才能熟練完成項目施工過程的技術指導和管理。
1.4教學中出現的一些問題
隨著教學深入,也暴露出一些問題。主要有:(1)學生沒有吃透測量原理、不能很好的理論聯系實際[3];(2)在實踐操作中有諸多不合規范的操作習慣;(3)部分學生心態浮躁不得更適當的學習方法、不能潛心研究學術問題。例如:不注重知識的連貫性學習;(4)面對棘手問題不能夠發散思維立足于新的視角合作的解決;(5)課程考核不能全面客觀的反應學生對該課程的學習掌握程度[4]。2工程測量課程教學改革設計思路課程體系與內容的改革圍繞相關專業培養目標,以人才培養質量及人才全面發展、社會需求為導向,根據工程測量課程的教學特點和行業發展的新要求,不斷探索和深化教學改革,做到課程體系改革與教學內容改革有計劃、有措施、有特色的落實到教學中的每一個環節。(1)在理論教學上,教學內容吸取國內其他更高水平院校同行的先進經驗;深入到社會項目上,與一線的技術員和專家共同探討;優化和完善工程測量教學大綱,適當刪減過時保守內容或者僅作簡單講述;(2)在實踐教學上,積極加強校內實驗室和校外實訓基地建設[5];通過測量技能大賽、產學研結合等多種方法,促進學生動手能力、創新能力;積極增加投入購置新型教學儀器設備,努力改善教學條件以滿足教學要求;加強與生產單位以及測繪儀器銷售商的交流;(3)在教學方法和教學手段上,形成了以授課課件、實踐操作錄像等方法相結合的立體感官教學方法[6][7];嚴格要求學生遵守測量規范和操作程序、培養良好的專業工作習慣,提高學生們的專業素質;通過參加專業比賽,鍛煉并檢測學生的測量技能,進一步提高學生們的測量專業知識;(4)另外,關注提高學生的“測、繪、算”技術能力,使學生熟練掌握全站儀,了解GPS測量技術[8],學習CASS成圖技術,讓學生嘗試結合EXCEL編寫簡單的計算軟件;(5)在考試改革上,采用綜合性筆試和平時性考核項目的多維度考核辦法,不斷探索優化更加客觀的考核方式,以全面的反映出學生參與該課程學習的程度以及獲得該課程總體知識、能力、素質綜合成果的體現程度。
3工程測量課程目標
(1)掌握各類普通測量包括水準測量、角度測量、距離測量和小區域控制測量的基本原理和測量方法;并會正確規范熟練的使用各種常規測量儀器包括水準儀、經緯儀和全站儀;(2)會結合現行規程規范和選取合適的儀器,設計一般性的測量方案,并進行有效率的測量和內業處理包括建筑工程施工測量項目、建筑物變形監測項目。
4工程測量課程活動設計
4.1各類普通測量以分組比賽類型教學
下面以四等水準測量為例作介紹。(1)目的:使學生正確熟練的操作水準儀;使學生深入的掌握水準測量原理、四等水準測量的規范操作工序和規范的水準內業處理,培養學生扎實的專業基礎和提高實操水平;(2)活動安排:水準測量原理、四等水準觀測方法、內業處理流程、學生練習水準儀、普通水準測量實驗,計劃4課時;分組完成四等水準外業、內業,提交成果資料,計劃2課時;成績和總結,評定成績并總結問題、分析原因,計劃2課時;(3)評價方案:儀器操作與觀測方法占30%,觀測記錄和內業處理占30%,觀測記錄和內業處理,占30%;小組總結報告占30%;出勤占10%。
4.2建筑工程施測量以案例分析來完成教學
下面以民用建筑施工測量為例做介紹。(1)目的:了解施工測量任務、特點及測設的基本工作;掌握測設點的平面位置的方法和施工控制測量的方法;掌握民用建筑施工放樣流程;(2)活動安排:課堂講解施工測量任務、特點及測設的基本工作,計劃2課時;課堂講解測設點的平面位置的方法和施工控制測量的方法,計劃2課時;觀看民用建筑施工放樣現場教學視頻,課堂提問學生,總結分析施工放樣流程,學生完成案例分析學結,計劃4學時;(3)評價方案:課堂提問占40%;民用建筑施工測量案例分析學結占50%;出勤占10%。
4.3建筑物變形測量以完成項目類型教學
(1)項目目的:使學生了解建筑變形測量的意義與重要性;理解建筑物變形測量的施測內容與測量方法;熟悉建筑物變形測量項目的整個流程;(2)活動安排:收集該項目相關的資料,了解此建筑物的變形情況,配置測量儀器,制定觀測計劃,計劃2課時;布設水準點、觀測點,做垂直位移測量,計劃2課時;布設控制點和工作基點,做水平位移測量,計劃2課時;處理數據,整理項目成果,并給出項目結論及建議,計劃2課時;(3)評價方案:外業測量占30%;觀測記錄和內業處理占30%;項目總結報告占30%;出勤占10%。
5工程測量課程學習評價方案
理論考試內容圍繞教學大綱進行,在學期末組織學生考試。其他考核項目在授課期間進行。制定如下考核方案:(1)綜合性筆試,占總評成績比重50%,評分標準依據參考答案評分;(2)小組數據和總結報告,占總評成績比重10%,評分標準是水準測量占25%、角度測量占25%、距離測量占25%及小區域控制測量占25%;(3)建筑工程施測測量案例分析總結,占總評成績比重10%,評分標準是民用建筑施工測量案例分析總結占50%,工業建筑的施工測量案例分析總結占50%;(4)建筑物變形測量項目成果書面材料,占總評成績比重10%,評分標準是成果精度統計及質量檢驗結果占30%,變形測量過程中出現的變形異常和作業中發生的特殊情況匯總占20%,變形分析的基本結論與建議占30%,附圖附表占20%;(5)課程論文,占總評成績比重5%,評分標準是把握測繪科學前沿動態占40%,內容充實可靠占50%,論文形式要素正確占10%;(6)出勤,占總評成績比重10%,評分標準是曠課、遲到、早退酌情扣分。
6總結
結合工程測量課程特色和學習目標,在非測繪專業的工程測量教學實施中體現“以學生為中心”,分別從不同知識板塊設計教學活動,并在課程考核上注重“多維度”評價學生的學習成效,才能更加客觀全面的反映出學生參與學習的程度以及獲得知識、能力、素質等綜合成果的量度,這樣才能更好的達到工程測量課程的教學質量與效果,為社會培養出適應企業需求的技術型人才。
作者:許善文 唐小方 單位:廣東白云學院
參考文獻
[1]岑敏儀.土木工程測量[M].高等教育出版社,2015.
[2]顏為莉.探究工程測量課程實踐教學改革措施[J].湖北函授大學學報,2016(16):136-137.
[3]許善文.淺談關于土木工程專業的水準測量實踐教學方法[J].科技資訊,2016(3):118-121.
[4]陳曉剛,趙海云,林輝.MOOC背景下建筑類專業工程測量課程教學改革策略[J].測繪通報,2016(4):128-132.
[5]田桂娥,吳長悅.測繪實習基地的建立與完善[J].山西建筑,2016(10):246-248.
對工程測量的研究領域及其范圍進行了初步的了解后,就需要對工程測量與測繪的發展現狀加以描述。我國的工程建設在近幾年來隨著社會技術的發展而在不斷進步,而工程測量也隨著工程建設的發展而在不同領域都有著相應的發展,因此工程測量的發展現狀是十分樂觀的,下面就對工程測量近年來發展后的發展現狀進行一個介紹與描述。
首先,工程測量所使用的儀器從常規儀器向智能化儀器發展。在以前,工程測量往往使用的是常規儀器,常規儀器往往使用的是光學元件,這種元件造價較低但是精確度不高,而且受外界的影響比較大。而智能化儀器,將微電子技術、計算機技術等與光學、機械等技術結合在一起,使工程測量在提高精度的基礎上受外界的影響不再太大,而且可以提高其技術含量。比如現在逐漸被人們所熟識并且越來越實用的GPS技術來說,在以前,人們如果要獲得一個地點的信息,需要測量其經緯,還需要測量其與水平的高度差等,非常復雜。而有了GPS以后,這些過程都已經融入到測量儀里面,人們可以直接獲得所在地的坐標等一系列信息。而能夠直接獲得的原因,就是智能化儀器的作用。
其次,工程測量由單一學科向多學科綜合發展。原先的工程測量,往往是針對某一個學科,比如對一個地點進行勘測,這件事就只與地理學科相關,但是隨著地球氣候的不斷改變與惡化,如果不將一個地點的探測與其應該有的氣候相聯系,就無法讓工程測量發揮真正的作用。因此,在工程測量中越來越重視多學科的綜合,這樣子就可以使工程測量能發揮的作用更加廣泛。比如天氣預報的系統,它也是一種工程測量,而天氣預報是一個具有實時化、數字化、自動化的綜合性平臺,這也就是工程測量的發展方向,更加具有綜合性。
再次,工程測量的范圍逐漸擴大。工程測量隨著其綜合性的發展,測量范圍也逐漸擴大。正因為工程測量與多學科聯系,因此在更多的過程中需要工程測量的參與。比如,在工程建設的過程中,每個步驟都有工程測量的參與,比如規劃、設計、運營管理等。
工程測量與測繪的發展前景展望
前文對工程測量的運用范圍及其工程測繪的發展現狀進行了描述,在了解了其現狀之后自然需要對其發展前景進行預測及其研究。下面就通過我國的高科技發展趨勢來對工程測量與測繪的發展前景進行展望。接下來將從幾種高科技儀器在工程測量中可能做出的發展進行描述。
1數字化成圖技術的應用
在工程測量的過程中,往往需要進行成圖的繪制,這在以前是一個非常復雜的過程,需要室內室外工作的綜合,十分復雜,并且需要非常多的數據,總結起來也很麻煩。而數字化成圖技術可以很好地解決這一個問題。數字化成圖技術的技術核心就是在“數字化”這個詞,它將繁瑣的工程測量工作都簡化為數字和代碼輸入電腦。現在常用的就是掌上電腦即PDA,它可以在采集數據的同時輸入數據,然后電腦會自動處理數據并且分析數據最終輸出成圖,因此這項技術對于工程測量的簡化有非常重要的作用。
2GIS技術的應用
GIS技術屬于一種邊緣學科,因為它是一個集多種技術為一體的綜合性學科。GIS最大的功能在于其分析功能。它可以進行空間分析,預測監控,還有輔助決策等作用。因此,比如在地質勘測中,GIS技術可以對某一處地方進行深刻地研究,可以充分了解這一處適合建哪一類建筑,需要注意哪些問題,如果進行某一方面的建筑可能導致的后果還有需要注意哪些問題。因此,GIS的作用是十分強大的,我們需要在工程測量與測繪中充分利用這一技術。
3RS技術的應用
2科學設置課程體系
課程體系是若干課程的集合,課程也是若干知識單元的集合。為了適應信息化測繪時代下社會對測繪人才的要求。學院改革傳統的“書本型”和“技工型”教育模式,課程設置體現“寬口徑,厚基礎”,分析每門課程開課的先后順序、內部邏輯關系、教學大綱、知識內容結構以及本課程在人才培養中的地位和作用。學院參照測繪教學指導委員會制訂的專業規范,確定測繪工程專業主干學科為測繪科學與技術、地理科學、地球物理學。核心知識領域為地球空間信息采集技術、數據處理理論和方法、測繪信息表達與應用、計算機網絡與信息系統、地球科學理論與空間環境知識。加強課程之間的合并歸類,加強課程之間邏輯結構的聯系和內容銜接,使課程之間具備連貫性、交叉性和系統性,有利于學生從整體上系統把握專業知識。同時加強相關專業的課程,如地理信息系統原理、遙感原理與應用、航空與航天成像技術、土建工程概論、城市空間信息學、城市規劃原理、土地資源管理學和地球物理學等方面的課程,跟蹤學科前沿知識、新技術和社會熱點問題。總之,課程設置高度體現理論與實踐相結合、專業性與時代性的結合。
3優化測繪實踐教學環節
測繪工程專業屬于技術應用型專業,對學生實踐能力的培養有很高的標準和要求。為了適應信息化測繪下的實踐要求,學院本著“增加比重,注重實效,提高能力,形成特色”的原則,每個課程層次和模塊都設置有相應的實踐環節,增加實踐教學時數和新技術應用的實踐環節,構建適應信息化測繪下的3個實驗層次的實踐教學新模式。同時學院充分利用與測繪有關企事業單位的良好合作關系,共建共享實驗平臺,建成多個系列化、層次化的實踐能力培養實踐基地。3個實驗層次是指基礎技能型、綜合設計型和創新研究型實驗:基礎技能型實驗:主要開設二、四等水準測量、數字測圖實習、誤差理論與測量平差基礎課程設計等實驗,讓學生了解和熟悉相關儀器,掌握基礎操作技能和專業基本理論素養。綜合設計型實驗:主要開設專業實踐課程,如大地測量課程設計與實習、工程測量學課程設計與實習、GNSS測量與數據處理實習、三維建模、遙感實習、數字攝影測量實習、物理大地測量學課程設計與實習、大地形變測量學課程設計與實習、GIS課程設計與實習、空間數據庫實習等。并按照專業基礎、專業組選方向設置綜合性課堂實習,將數字測圖、GPS測量、大地測量、GIS實習以及測繪數據處理這5門相互獨立實習的課程組合為現代測繪技術綜合實習。創新研究型實驗:主要是通過大學生科研項目、畢業設計和學生參加老師的課題等方式,讓學生在各個開放專業實驗室中自主設計和實驗,學生可根據自己的興趣愛好獨立設計并完成實驗。
測繪技術數字化的發展前景。從現今的工程測量中的測繪技術數字化發展來看,數據測繪的標準、GIS要求和規格仍存在較大的局限性。因此,為改進這種局限,應建立完整、標準的數據測繪格式,提高地形圖與GIS系統數據交互的可行性,促進測繪技術數字化更好的發展。
工程測量的數字攝影技術
首先,數字攝影技術的應用和特點。這種測繪技術是在數字攝影和影像的基礎上,利用計算機技術進行影像的數字處理和匹配。它與視覺和信息學科的聯系較為密切,利用影像進行三維表面模型的創建,然后根據模型進行圖形測量和繪制。目前我國利用數字攝影機在空中作業獲取數字影像,在內業處理時,利用專項航測軟件進行數據處理,從而獲得大比例尺的地籍圖、地形圖;這種方法可降低外業測量的壓力,將測量作業轉移到室內。因此,這種技術具有采集數據精確度高、不受氣候環境影響、花費成本低和繪圖成圖的速度較快等特點。
其次,數字攝影技術的其他應用和發展前景。目前這種技術適合在城市范圍較為密集的地區應用,應為范圍較小的測區,花費的成本較高。除上述介紹的應用之外,數字攝影技術采集數據還可通過立體坐標測量儀,實現自動繪圖,而且隨著GPS技術在攝影測量的應用,可減少航測的連測作業,提高測繪的效率,實現工程測量攝影技術的自動化、數字化發展。
工程測量的3S技術
首先,全球定位系統(GPS)技術。隨著GPS技術日趨成熟,在各個領域都被廣泛的應用,特別是針對工程測量,取得了非常顯著的成果。它具有非常高效、精準度的特點,傳統的工程測量需布置、檢測控制網,進行樁位放樣,經緯儀、全站儀和測距儀的使用頻率較高。GPS技術則幾乎不考慮氣候、地形環境因素的影響,保證工程測量的高效率、高精確度。主要表現在三個方面:其一,樁位放樣實時和動態分析,可控制樁位的精確度誤差達厘米級;其二,建立放樣平臺。通過GPS技術建立的放樣平臺,可布置鋼管樁放樣于施工平臺,縮短外業時間;其三,偏心檢查。在保證精確度的前提下,實現一物兩用,偏心檢查樁位,提高工程測量的效率。另外,GPS技術應注意的問題是:無法直接獲取工程測量的部分數據,GPS需結合其他測繪儀器或方法,才能完成測繪工作,尤其在水利工程測量行業。另外,GPS能結合傳統的測繪儀器,實現定時、定點的測量。
其次,地理信息系統(GIS)技術。這種技術是利用計算機技術,對相關地理信息儲存和記錄,建立系統化數據庫。通過轉化地理要素,計算出相關數據,然后進行數字分析和處理。地形測量人員根據需求,利用GIS快速獲取數據,通過數字、圖形的方式顯示結果。該技術目前應用最為廣泛的就是城市土地開發整理、規劃工程,利用標準化矢量化掃描、數字攝影測量對地球表面物進行測繪,提供準確、標準、及時的數字信息;工程測量中的GIS技術具有龐大數據庫和顯示、輸出圖形的能力。數據庫中所存儲的信息,根據測量的需求通過軟件進行繪圖。通過計算運算完成內業數據處理和成圖的工作,降低了外業測量的難度和工作量。因此,GIS技術具有高精確度、小勞動強度、實時更新與管理的優點,從而在工程測量中被廣泛應用。
2講好緒論激發學生的學習興趣
人常說,學一行,愛一行。要學好一門課程,首先就要喜歡這門課程,對于測量平差這門測繪工程專業本科的核心課程,更是如此。在首次上課之前,大部分學生對要學習的課程還不是很了解,因此,緒論的講授就顯得非常重要。通過緒論課,要讓學生了解測量平差課程的性質、該課程在測繪工程專業課程設置中的位置、測量平差的研究對象、主要任務及課程的主要內容,讓學生對這門課程有一個基本的認識,激發學生的學習興趣。在此基礎上,介紹測量平差課程的特點、學習的一些技巧和注意事項,以便學生能夠盡快找到適合自己的學習方法,為學好測量平差課程做好鋪墊。
3注重測量平差課程的“三基”教學
“三基”即該課程的基本概念、基本理論和基本方法。“三基”教學是測量平差課程教學的重點,要讓學生學好測量平差課程,首先就要使其掌握該課程的基本概念、基本理論和基本方法,在此基礎上,才可以進一步深入學習,可以說脫離了“三基”的平差課程學習如同空中樓閣,是不可能學好該課程的。
3.1重視基本概念
測量平差課中的基本概念比較抽象,如觀測誤差、最或是值、改正數、必要觀測、多余觀測、精度、中誤差等。掌握這些基本概念是學習基本理論和基本方法的前提,而不掌握基本概念,要學習基本理論和基本方法簡直是不可能的。其實,這些基本概念本身并沒有什么高深的理論和方法,也沒有多大難度,只是對初學者來說比較生僻而已,學習起來還是比較容易的。在教學中,一定要重視基本概念,課堂上要講清楚各概念的定義、表示方法、有關定義式及實際應用舉例等,以便學生能夠理解并準確地掌握基本概念,而不致混淆。
3.2加強基本理論教學
測量平差課程的大多數理論都是貫穿于平差方法之中的,要特別強調的基本理論主要有平差原則、協方差傳播定律、協因數傳播定律等,這些基本理論都是要求學生熟練掌握的。對于平差原則理論,講清楚常用的平差原則、適用情況及各原則的具體含義;而對于協方差傳播定律、協因數傳播定律等,要從定律的定義、傳播關系表達式、使用定律時的注意事項等著手進行詳細講解,以便學生能夠正確理解這些定律,在此基礎上,通過定律使用的實例講解和學生練習,加深學生對定律的進一步理解與掌握。
3.3重點進行基本方法的教學
測量平差的方法有很多,像條件平差法、間接平差法、附有未知數的條件平差法、附有條件的間接平差法等經典平差方法及序貫平差、附有系統參數的平差等近代平差方法。每一種平差方法都有自身的平差原理、函數模型、法方程、改正數的計算方法及精度評定等,不同平差方法之間既有區別又有聯系。在基本測量方法教學時,應做到:1)明確各平差方法的原理;2)重點講解函數模型的數目、形式與常見控制網函數模型的列立方法;3)強調法方程的數目與組成方法;4)利用計算工具進行法方程的解算;5)強調不同平差方法下改正數的計算方法;6)觀測值最或是值的計算與檢核;7)精度評定,評定觀測值、平差值及平差值函數的精度。
4引導學生善于總結并抓住規律
“公式多,函數模型長”是初接觸測量平差課程的大多數人的共識。的確,與測繪工程專業的其他課程相比較而言,測量平差課的公式是比較多的,函數模型不但多而且通常也是比較長的,但平差課程中的大部分公式、模型的組成都是很有規律的,只要抓住了這些公式、模型的規律,即便公式、模型忘記了,也不難對照幾何模型按規律寫出對應的公式、模型。因此,在課堂教學中要引導學生善于總結規律并抓住規律的要點,這樣,公式、函數模型的記憶就不成問題了。
5適當地引導學生利用具有計算功能的軟件進行計算機輔助計算
“計算量大”是測量平差課程的又一特點。一個比較大的控制網平差問題,在沒有計算機輔助計算的情況下,幾個小時乃至一天是很正常的。單就控制網平差中法方程的解算來講,一個4階的法方程,若要通過高斯約化法進行解算,就需至少半個小時,而高斯約化法解算法方程的工作量與法方程的階數是呈冪次數增加的,在法方程階數比較高的情況下,手工計算有時是難以完成的,而利用MATLAB進行法方程的解算,在輸入法方程系數、常數項的情況下,僅一個命令在幾秒鐘之內就可得到準確的結果。因此,在進行法方程、轉換系數方程的組成與解算部分教學時,應引導學生利用EXCEL,MATLAB等具有計算功能的軟件進行計算機輔助計算,減小平差計算的工作量和計算誤差。當然,在相應知識具備的情況下,利用VB,C等語言編寫法方程解算軟件后,在計算機的解算軟件支持下進行解算是更好的。
6通過習題講解與練習培養學生分析解決問題的能力
初學者在平差課程學習當中,常常會感覺到理論與實際脫節,表現在課本上的概念、理論、方法似乎都掌握了,但遇到實際平差問題卻感到非常棘手,主要原因是知識掌握的不夠扎實,缺乏靈活運用所學知識的能力。教學中,針對這種情況,在講完一種平差方法之后,馬上應進行相應內容的習題課,通過常見控制網平差實例分析與講解,使學生了解最基本的平差問題的解題思路、方法與步驟,在此基礎上進行相應的平差練習,培養學生分析、解決平差問題的能力,增強平差技巧。
7引導學生掌握至少一種平差軟件進行控制網平差計算
掌握“三基”是本科教學的基本要求,而我們的教學對象要成為一位合格的現代測繪工作者,利用平差軟件進行控制網平差計算也是一項必備的技能。現階段,測繪行業中使用的控制網平差軟件比較多,如南方測繪儀器公司的平差易、北京威遠圖公司的TAPADJ、武漢大學的科傻及一些單位自行開發的平差軟件等,這些軟件雖然在功能、界面組成、成果輸出格式等方面存在差異,但基本功能和使用方法大致是一致的,掌握一種平差軟件的使用方法后就比較容易掌握其他平差軟件,因此,在測繪工程專業本科生的測量平差課程教學中,應該通過一種比較常用的平差軟件的實際使用,教會學生使用平差軟件進行控制網平差的基本方法,引導學生掌握至少一種平差軟件進行控制網平差計算,培養學生利用平差軟件進行控制網平差的技能。
2 公路工程前期測繪工作中測繪技術的實用價值
根據我國公路工程實際現狀我們可以知道,現階段公路工程的前期工作主要是選取一條最合理、最經濟、最恰當、最科學的路線。需要進行路線測繪,繪制帶狀地形圖,進行縱橫斷面測量, 綜合各種地質地貌資料進行紙上定線和線路設計等繁雜的工作。 不斷改進測繪技術能夠提高測繪成果的質量和精確度,能夠縮短測繪周期。 與國際先進測繪技術相比,我國的公路測繪技術的技術水平較低,測繪設備落后,測繪周期長,測繪成果不能滿足設計和施工的需求,測繪成本比較高。 因此先進的測繪技術在我國的公路工程中的使用價值非常高。目前的公路工程的施工測量體制中,有的工程要求政府或委托社會監理企業一起參與對工程測繪成果的質量進行控制;有的工程卻只是施工企業自己成立單獨的工程監管部門與測繪方共同管理工程的測繪質量,也就是說整個測繪過程中都必須嚴格監督,嚴格執行。 由于傳統的測繪技術局限性非常大,測量都太籠統化,使得監理方無法對測繪工作進行全面監督,致使大量測繪工程出現驗收質量上的問題, 這些問題對后面的施工造成重大的困擾。 所以我們應當將公路工程的測繪過程都數據化、信息化,靠數據說話,這樣更能保障測繪工作的嚴格實施。
3 簡單分析幾種測繪技術在公路施工前期工作中的應用
3.1 遙感技術的實際應用
遙感技術可以為公路工程提供更直觀、更真實、更可靠的數據圖像,并且為公路路線的多個方案對比篩選提供必要的數據依據。 遙感技術是大規模公路工程最理想、最方便、最實用的公路測設方法。遙感技術中最常用的是航測遙感技術, 航測遙感技術在公路工程前期工作中的實際應用,主要有以下三個方面:
①利用航攝照片和地面控制測量工作的配合,為公路工程的勘測設計等工作提供各種照片平面圖和地貌信息, 為選線和紙上定線提供有力依據。
②利用航攝照片得到的豐富地面信息資源,可以構成航測立體光學模型。 再經過立體觀察、判釋和實地調查等工作就可以在立體模型上選取路線,同時還可以為工程設計提供地質、水文等很多有關資料。
③利用解析攝影測量技術和數字攝影測量技術,計算機直接生成被攝區域的大比例等高線地形圖和地形三維坐標數據。 ,這些地形圖和數據為公路工程的設計和勘測提供原始地形數據。
3.2 檢測預報技術的實際應用
檢測預報技術現階段在公路工程前期主要是運用高邊坡三維攝像成圖系統將邊坡巖體結構數據化,三維立體可視化,以便對邊坡巖體的穩定性和發展趨勢進行分析。 檢測預報系統對邊坡線路的選取也有很大作用, 減少線路以后因塌方造成損失的風險。
3.3 鉆探與重型勘探技術的實際應用
近幾年來鉆探和重型勘探技術在公路測繪中的應用越來越多,對公路測繪工作幫助很大,并且隨著我國科技的發展也在不斷得到改進和創新。 對于我國公路工程中的測繪工作,使用先進的鉆探和重型勘探技術可以大大提高工作效率,縮短測繪周期,保證測繪成果的質量水平。 當前在我國應用最廣泛的鉆探和重型勘探技術是金剛石繩索取芯鉆進技術。 其先進性在于可以在不提鉆的情況下利用專用鉆桿內的繩索將裝有巖芯樣品的內管提取到地面,這樣在復雜的地層可以減少回鉆次數,以防止發生孔洞坍塌、掉塊,減少巖蕊之間的對磨。 在軟弱夾層取樣時同樣可以保障巖蕊的質量。 利用專用的粘結劑可以使插入的鋼管與含軟弱夾層的巖蕊凝結為一體, 不僅可以將弱質夾層完整地取出,而且還可以基本保持原狀結構。黃河小浪底和龍門公路就使用了這種套鉆技術,并且達到了滿意的效果。
3.4 瞬變電磁測量技術的實際應用
瞬變電磁技術(TEM)屬于時間域電磁感應方法,它的工作原理是通過不接地回線或接電極發送脈沖式一次電磁場, 然后再利用線圈或接電極觀測由這個脈沖電磁場感應的地下渦流產生的二次電磁場的時間和空間分布, 從而得到被測區域地質情況。 瞬變電磁測量技術是通過收集各個測道的瞬變感應電壓并換算成視電阻率、視深度等參數,然后再經過濾波、時深轉化、繪制各參數圖件等步驟,確定被測區域的地質情況。此法比較適用于地形條件比較復雜的山區公路隧道的測繪,它還擁有操作簡便,精確度高等優點,并且已經在這些區域取得了良好的效果。近幾年來隨著我國高速公路的迅速發展,許多高速公路不可避免地要經過煤礦采空區。在高速公路的測繪實踐當中,瞬變電磁測量技術在煤礦采礦區域的應用取得了顯著效果, 它能夠很直觀地反映出地層深處的地質信息,而且劃分詳細,勘測的深度比較大。
3.5 全球定位系統的實際應用
全球定位系統(GPS)在公路工程前期測繪工程前期工作中主要用來確定被觀測點位的三維坐標。 同傳統測量手段相比較,它具有以下優點:定位精度比較高;觀測效率高時間短;操作十分簡便;工作不受晝夜更替的影響;可以將數據信息輸入計算機,更便于收集、分析和處理。 公路工程測繪工作中主要運用到全球定位系統的以下兩大功能:
(1)靜態GPS 測量技術
靜態 GPS 測量技術在公路的首級控制網當中的運用比較廣泛, 主要是在測繪工作進場前對設計部門提供的控制網中的導線點進行復核和加密。 相對于另一張測量技術———動態GPS 測量技術,靜態 GPS 測量技術的運用還不是太廣泛,在這里就不多說了。
(2)動態GPS 測量技術
動態 GPS 測量 技術也稱為實時動態(RTK)測量技術,它是將 GPS 測量技術與數據傳輸技術相結合的一種全新的GPS 測量技術 ,是 GPS 測量技術發展中的一個重大突破。由于靜態 GPS 測量技術測量的數據處理是滯后的,我們無法及時計算出定位結果, 也無法對觀測的數據進行復測和檢驗。 在實際工作中數據的復測和檢查是經常會出現的,這也就使得觀測結果的質量得不到保障,工作效率也會降低。 而在先進的實時動態測量技術面前,這些問題迎刃而解。 實時動態測量技術由流動站和基站共同構成, 同時建立了保障動態實時測量的無線通訊。 這就在保障測量質量的同時也大大提高了測量效率,避免了靜態GPS 重復測量的繁雜工作。
3.6 地理信息系統技術的實際應用
地理信息系統(GIS)在公路工程測繪當中不但可以自動生成平面圖、剖面圖、柱形圖和等值線圖等公路工程的地質圖件,還能對圖像、圖形、空間數據以及相應的各種屬性數據的數據庫進行管理,進行空間立體分析。 地理信息系統在公路地質管理和制圖輸出等方面的廣泛推廣已經成為近幾年公路工程測繪行業中的一種潮流,一種必然趨勢。 地理信息系統(GIS)集采集、存儲、管理、分析和評價地球表面與空間地理分布有關的數據等功能為一身,將計算機科學、空間科學、測繪遙感學、地球科學、環境科學、信息科學和管理科學巧妙地結合在一起,利用其強大的空間分析功能, 廣泛服務于各種與空間地理分布有關的信息采集、分析、管理、輸出及決策支持等。地理信息系統以有空間特性的地理信息及其屬性為研究對象, 以圖形圖像處理和空間模型的建立為研究方式。可利用地理信息處理系統對遙感信息進行分析和處理, 從而建立可用于公路工程選線的立體空間分析模型,將各種影響因素綜合在一起進行分析和研究,有效地利用地理信息處理系統的空間分析功能, 為公路工程路線選線提供有力的充分的科學的決策支持。 地理信息系統的這些強大功能和計算機技術相結合, 使得公路工程測繪工作的自動化程度得到了顯著提高,同時也大大縮短了測繪周期。
2細分出來的項目管控
2.1項目管控的概要思路
工程項目的查驗和管控,是對現有的延展歷程,予以辨識、管控并規劃。這種管控的預設目標,是實現最優態勢下的項目目標。測繪工程關涉的項目,涵蓋了預備時段、成果交付的接續時段。具體而言,測繪路徑下的項目管控,涵蓋了資料查驗、預設的技術規格、實地范疇的作業、接續的質量查驗、交付可用的成果、耗費掉的經費結算。在接續的時段中,項目管控的主體,要注重預設的產品質量、施工時段的真實進度、耗費掉的施工經費。為此,要在各個時段以內,考量設定好的質量前提,隨時查驗施工進度、款項現有的償付程度。測繪關涉的項目管控,涵蓋了預設的工作期限、各個時段的質量查驗、設定好合同管控。
2.2細化的數值類別
測繪工程這一范疇內的項目管控,涵蓋了偏多類別的數值。項目管控關涉的多樣信息,都被劃歸進這樣的管控中。首先,依循數值固有的用途,可以分出如下層級。運算必備的數值,涵蓋了設定好的時限、預設的工作量、耗費掉的工程經費。可被查驗的數據,涵蓋了特有的委托單位、項目固有的名稱、負責人及固有的項目位置、預設的類別及查驗得來的質量等級。補充說明這一范疇的數據,涵蓋了特有的延展原因、項目特有的取消原因。其次,依循數值信息特有的表達途徑,可以分出如下層級。書面數值及關聯的文字,可以明晰如下數值:預算書及特有的合同文本、特有的技術設計、匯總得來的各種單據,都要涵蓋特有的書面數值。測繪得來的成果、描畫好的效果圖,要用合規的圖形,去表征精準數據。如上的數據,經由辨識及匯總,就得來可用的數據庫。再次,工程項目預設的數據庫,能對現有的多樣數值,予以搜集整合、歸類并運算、制備可用的表單。在這以后,形成帶有明晰架構的數值集合。數據管控及處理的特有軟件中,偏多的原初數據,都是依循數據庫以內的文件,加以妥善管控。
3創設數據庫
3.1概要的創設指引
屬性數據庫,帶有動態管控的總特性。在創設可用的構架時,要明晰如下指引:動態管控的流程中,數據的歸整搜集,都要及時并精準;搜集得來的數據,都要帶有完整的特性。項目管控這一范疇內的數據庫,要帶有簡潔明晰的特性。創設如上的數據庫,要細分出特有的招標時段、投標時段、施工預備的時段、施工管控及接續的結算整理。也可依循數值表征著的多樣信息,予以妥善歸類。這樣做,便利了接續的管控及運用。若要創設特有的空間數據庫,則要搜集得來關涉的項目信息,在這以后,把搜集得來的原初信息,與數據固有的多樣屬性,妥善予以關聯。工程管控這一流程,關涉著多樣數據。在這之中,運算流程內的數據,帶有最佳的實用特性,關涉著延展的工程進度,要被側重解析。便于慣常查驗的數據,關涉項目特有的委托主體、地理方位及固有的名稱。這樣搜集得來的信息,應被管控人員明晰。然而,歸結這一范疇內的信息,是帶有難度的。工程查驗的關聯部門,要依循這樣歸結出來的數值,來明晰有關項目。有的數值,用來填補現有的疏漏內容。由于預設的工期耽誤,為了接續的工期管控,就要補充特有的關聯數據。
3.2預設的管控性能
項目關涉的多樣信息,要經由輸入及管控的流程。這樣的數據管控,可以分出項目查驗及慣常的統計、耗費掉的項目經費、自動流程內的工日計算、自動流程內的工日分配、班組既有的產值、工作量的辨識和查驗。個人工日關涉的多樣信息,也要被妥善歸整和查驗。項目管控的多樣信息,涵蓋了偏大的數目,且缺失明晰的規律特性。為此,信息管控這一范疇的特有功能,就帶有偏大的實現難度。把查驗得來的項目信息,錄入制備好的數據庫。信息錄入預設的界面,要帶有友好的特性。數據庫接納的數值及信息,應當明晰可靠,保證接續的管控實效。此外,還能依循現有的狀態更替,及時提煉可用的數值,并修補原有的數值。信息查驗關涉的功能,涵蓋了特有的項目查驗。測繪范疇內的項目查驗,是在設定好的數據庫以內,找到與預設條件契合的一切項目。在這以后,把查驗得來的數值結果,反饋給現有的用戶。項目信息這一范疇的多樣數值,都被看成可用的查驗條件。信息辨識及統計,是對現有的多樣數值,予以統計歸整。信息統計特有的對象,涵蓋預設的項目數目、產值及項目固有種類、合同管控的途徑。工日這一范疇內的加入項目、各類設定好的工作量,都被劃歸進這樣的統計。體系會供應可用的客戶界面,在設定好的交互界面以內,查驗精準的結果,制備出報表,并匯報給既有的用戶。這樣做,能為用戶慣常的生產管控、經營時段的各類決策,供應可用根據。
3.3信息的錄入及更替
測繪工程關涉的多樣輸入,或者依循新穎的微機路徑,或者依循手動的路徑。若接納了手動錄入的路徑,則很難回避掉偏多的誤差。在錄入數值時,要確認現有的數值可靠;不要錄入帶有偏差的數值,影響接續的工程延展。若發覺了數據庫這一范疇的誤差信息,則可以隨時辨識這一誤差,并妥善更替它們。比對紙質文件慣用的查驗辦法,數據庫特有的新穎查驗,帶有明晰的先進性。這是因為,紙質文件以內,若涵蓋了偏多誤差,則要重新去歸整數據。這就耗費掉了更多時間,也很難更替現有的差值。數據庫的查驗及更新,便利了高效管控,供應了最優情形下的信息根據。
選擇合適的教材和處理好教學內容是至關重要的,教材選擇始終以專業和行業需求為依據,注重理論與應用相結合,基礎性與前瞻性兼顧的原則。現有測繪工程CAD教材往往偏重于基本圖形的繪制,實例不典型,往往與專業脫節,不便于學生對本專業的理解。因此在授課中將多種教材內容相結合,制定適應應用型本科測繪CAD的教學大綱,并根據實際情況編制實習指導書與習題集,明確培養目標,注重理論基礎與專業實踐相結合。
1.2教學內容改革
雖然多個專業都開設CAD課程,但各專業有其自身特點和應用范疇,行業中對CAD操作能力的要求也不同。以測繪工程專業為例,多涉及地形圖繪制,以此為中心,教學中應強調地形圖中點線面等符號的繪制、圖框的制作及與南方CASS專業軟件的聯系,同時結合專業課的內容,講授繪圖時的注意事項,鞏固相關專業知識。而對于房產專業就沒有必要學習地形圖知識,反而應重視自身行業的需求及建筑行業相關標準規范。因此不同專業應對教學內容進行合理更新。測繪CAD在目前以“二維圖形繪制與編輯”為主的前提下,引入二次開發理論方法及專業圖繪制內容,并簡要介紹二次開發的測繪工程應用軟件情況,彌補目前國內測繪CAD教材稀缺等問題。
2教學方法和教學手段改革
采用合適的教學方法和教學手段是圓滿完成教學任務、提高教學質量的關鍵環節。測繪工程專業CAD課時為48學時,學時較少,所以需充分利用現有教學資源完成教學任務。目前普遍采用的是多媒體演示教學與上機相結合,在一定程度上是不錯的教學方式。但缺點是在課程中過于獨立,有些學生在課堂上能夠理解的東西等到下次上機時卻無從下手,學生得不到立即訓練的機會,不利于對知識的掌握。較為理想的方式是,在機房采用教學管理系統,教師機控制學生機,教師演示的過程既能讓學生見到又能進行師生之間互動,同時配以板書進行講解補充,之后學生親手操作。這樣能夠及時看到自己欠缺之處,并通過親自操作加深記憶,充分實現教與學并舉的目的。如葉愛銀所說,課程結束后再安排2周的實習專周作為強化效果更好。另外在實際教學中,引入多種教學方法和手段,如錄像教學:將命令操作步驟或圖形繪制方法進行錄像,便于學生及時查看與回顧;生產項目案例教學:引入專業工程圖件,通過具體例子或實際上產項目,使學生體會并掌握CAD在專業中的應用;網絡教學:讓學生上網查詢CAD軟件更新、應用實例、專業應用等最新進展;引導教學:在教師的帶領下,學生通過思考與討論,匯總相同圖形的不同繪制思路,培養學生舉一反三的能力。
3考核內容調整
關于CAD課程的考核方式,以往多采用筆試加上機,且強調的是要求學生會用基本命令畫簡單圖形,在這一點上忽略了測繪工程專業要求。所以考核時應注意添加專業應用,要求學生在規定時間內完成專業工程圖的繪制,綜合平時成績、繪圖速度與準確度考核學生對知識的掌握程度。
4師資隊伍建設
CAD課程的實踐性很強,在教師的安排上,最好是本專業教師講授本專業CAD課程。因為教師參與過實際生產項目,熟悉內外業實踐經驗與技巧,具有較好的操作和繪圖經驗,這樣在講解一些命令時可以穿插專業實際工程圖紙練習,做到將“CAD”與“測繪工程”有機結合。否則一個專業教師教授多個專業的CAD課程,往往不能較好的了解各行業要求,也可能不知不覺地將自己專業的技術要求帶到教學中去,對其他專業學生可能是一種誤導。因此,教學改革必須重視專師專教的作用。除此之外,授課教師還應該與專業課教師溝通和交流,了解后續課程需要用到哪些知識,做好將專業知識與CAD課程的進一步結合。
5其他
教師在教學過程中應注重培養學生自主學習意識,增強創新能力。隨著網絡和計算機技術不斷更新,CAD軟件也在不斷升級,但在測繪工程專業中對CAD軟件更新要求不高,因為專業制圖軟件南方CASS是建立在CAD平臺基礎之上的。CASS軟件更新較慢,所以CAD使用較早版本即可滿足要求,但為了保證學生對新知識、新版本的了解與掌握,在授課過程中教師應注重培養學生掌握軟件的方法和要領,提高學生自學能力。
在建筑工程施工的過程中,建筑工程測量工作是要按照施工圖紙的設計及施工方要求來建立施工控制網點,以此為基礎,在實地上準確的放樣出待建構筑物與生產設備的相對位置,這將作為工程建設施工及設備安裝的基本依據。這對指導建筑施工有著極為重要的意義。由于近年來的建設項目常出現爛尾樓的情況,其主要原因就是建筑施工過程中由于測量防線出現質量問題所導致的。
1建筑工程測量工作在基礎施工階段的重要性
構筑物的基礎是構筑物定位的主要依據指標,能否準確的定位構筑物的坐標直接關系到建筑結構質量的優劣,如果此時測量工作沒有準確對構筑物基礎進行定位,將會直接影響到建筑的結構受力分布,將會使得原承臺的設計發生變化,進而增加了施工成本,并且埋下了嚴重的質量隱患。
2建筑工程測量工作在結構施工階段的重要性
建筑工程測量在構筑物主體結構施工階段的主要工作為:1)平面控制網的施測;2)高程控制點的施測;3)建筑構件的平整度控制。以上測量工作在建筑工程主體施工過程中有著重要的作用,如果測量工作質量出現問題將會影響墻柱鋼筋綁扎及模板施工的質量。另外,高程控制點的施測是否精準也會嚴重影響模板施工及混凝土施工的平整度。
3建筑工程測量工作在結構變形觀測中的重要性
建筑工程測量在結構施工過程中,其主要工作為及時觀測工程結構沉降數據,這樣才能及時了解在構筑物施工過程中承載力及結構基礎載重的變化狀況,以便準確估測預發狀況,并及時有效的避免問題或者將損失減到最小。由此可見,建筑工程測量在建筑工程施工階段對項目投資單位及項目施工單位的經濟效益有著非常重要的影響,對保障工程施工質量有著極為重要的意義。
建筑工程測量工作在建筑工程經營管理階段的重要性
建筑工程測量在建筑工程經營管理階段的主要工作為:
1)對施工構筑物的現狀進行變形觀測,以保障其安全運營;
2)對保障施工構筑物的質量能夠滿足使用要求所進行的勘測工作,以保障社會公眾生命財產的安全。
影響建筑工程測量質量的因素
1測量工作人員專業水平的因素
由于較多建筑施工單位中的測量人員多數為缺乏專業實踐操作能力的剛畢業學生或者是無獨立工作經驗的外聘人員,他們對常規的測量儀器的操作、性能及使用方法均沒有深入的了解,無法精確的進行施工勘測,更無法保障建筑工程測量的質量。
2對建筑工程質量的監控因素
建筑工程測量的質量監管及控制的不完善是影響建筑工程測量質量的主要因素,它主要體現在對質量監管及控制的不到位。目前的監控體制是社會監理工程師與政府監理工程師來共同參與監控建筑工程施工質量,因此也就無法實現對施工過程中的質量監管。為此,監控工作必須要遵循事先控制的基本原則,加強對建筑施工測量的監控力度。
3測量儀器因素
針對GPS技術在工程測量中的應用,測量人員能否進行正確的選點,將直接影響著工程的測量精度及下一步的測量活動。由此不難看出,在影響工程測量精度的過程中,GPS選點有著極其重要的作用。在實際選點過程中,測量人員應結合著GPS網的實際設計要求及測區的自然地理環境,一般來講,在進行GPS選點時,需要滿足以下幾點要求:首先,GPS點位的確定,應以交通便利、埋設方便以及易于保存的地方。此外,測量人員在進行選點時,還應結合著點位接受設備,確保點位儀器的正常運行。與此同時,點位的選擇,應結合著周圍的環境,盡量選擇視野開闊出,避免在傳播檢測結果時,受到周邊障礙物的干擾。其次,在點位設備放置時,應在其200m范圍內,避免出現大功率無線電發射源;同時在50m以內避免出現高壓輸電線,確保衛星信號的順利傳達。最后,針對那些原有的點位,測量人員應結合著工程測量的實際需求,對其進行合理利用。在節省選點時間的同時,還能確保原有點位的充分利用。
GPS的外業觀察
在確保GPS原始數據準確性的過程中,其核心取決于GPS的外業觀察。在提高GPS工程測量精度的過程中,在外業觀察實施前,應結合著工程的實際設計狀況,制定出與之相符的觀測計劃。在這一計劃的制定中,需要測量人員結合著工程所在地的經緯度,對作業的時間、編制以及衛星高度的角度等,對測量的最佳時間及點位的精度進行確定,在為其選擇與之相符的測量儀器時,還能從根本上保證測量的準確度。除此之外,在GPS的外業觀察中,還需要滿足以下幾方面的要求:
首先,在觀察過程中,觀察時間應結合著該地的天氣狀況,將測量時間定在一天的最佳測量時段,同時每個時段需要滿足最少4顆衛星的跟蹤需求,且精度因子PDOP值應保持在6以下。其次,在整個測站上,對天線提出了較高的要求。一般來講,測量人員在對天線進行固定時大致朝北,且天線的高度需要測量人員在測前與測后進行精確的量取,且量取的互差應保持在3mm之內。
再次,在開展觀測活動時,對觀測時間也提出了較高的要求。但在實際應用中,觀測時間的確定,需要結合著測量基線的長短進行確定,若基線長在20km以下時,則觀測時間應在90min左右;且數據采集的間隔應確定在10~60s。
最后,在整個觀測過程中,需要觀測人員本著認真負責的態度,端坐在接收機的指定位置,且頭頂不能超過天線,并在接收數據的過程中,靈活結合周邊的環境及觀測邊的長度,對觀測時間進行靈活掌握。
GPS的數據處理及GPS網的平差
首先,在GPS基線解算極其質量控制中,其核心目的在于提高GPS網的基線解算精度,但在這一過程的實現中,需要測量人員做好必要的觀察數據處理工作,對觀察數據的實際精度及有效性進行每天觀察,并及時對收集到的數據進行計算、檢驗,以便在出現較大誤差時,能及時的發現并采取措施進行完善,確保外業觀測數據質量及精度。