程效軍，劉 春，童小華，樓立志

(同濟(jì)大學(xué) 測(cè)繪與地理信息學(xué)院，上海 200092)

0 引言

根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》，為落實(shí)同濟(jì)大學(xué)“十二五”卓越人才培養(yǎng)規(guī)劃，同濟(jì)大學(xué)組織實(shí)施本科卓越課程(專業(yè)核心課程改革)行動(dòng)計(jì)劃，并計(jì)劃在“十二五”期間建設(shè)150 門卓越課程，以確保“知識(shí)、能力、人格”的卓越人才培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落到實(shí)處。同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院開設(shè)的“數(shù)字測(cè)圖原理與方法”課程作為同濟(jì)大學(xué)首批卓越課程改革試點(diǎn)。

按照教學(xué)計(jì)劃，數(shù)字測(cè)圖原理與方法為測(cè)繪工程專業(yè)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程和核心課程，課堂教學(xué)分2 學(xué)期進(jìn)行，總學(xué)時(shí)為90，其中包括26 學(xué)時(shí)的課堂實(shí)驗(yàn)，在理論學(xué)習(xí)結(jié)束后，安排四周的集中實(shí)習(xí)。

數(shù)字測(cè)圖原理與方法是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，實(shí)踐環(huán)節(jié)組織與實(shí)施的好壞將直接影響課程教學(xué)的總體效果，本文從課堂實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)基地建設(shè)、實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)教材編寫等方面入手介紹同濟(jì)大學(xué)卓越課程數(shù)字測(cè)圖原理與方法實(shí)踐環(huán)節(jié)的組織與實(shí)施［1］。

1 課堂實(shí)驗(yàn)

1．1 課堂實(shí)驗(yàn)安排

在數(shù)字測(cè)圖原理與方法教學(xué)過程中，每?jī)芍馨才乓淮? 節(jié)課的課堂實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生鞏固課堂內(nèi)學(xué)習(xí)的理論和方法，掌握各種儀器的實(shí)際操作和數(shù)字測(cè)圖的作業(yè)過程，具體安排，見表1。課堂實(shí)驗(yàn)的目的:一方面是使學(xué)生充分接觸和熟悉基本的測(cè)量?jī)x器，另一方面是使他們能有足夠的時(shí)間使用各種儀器，包括電子水準(zhǔn)儀和電子全站儀等。

1．2 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的建設(shè)

標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地是指在場(chǎng)地中布設(shè)永久性的測(cè)量標(biāo)志，作為測(cè)量實(shí)驗(yàn)時(shí)安置儀器的測(cè)站點(diǎn)和瞄準(zhǔn)的目標(biāo)點(diǎn)。按同時(shí)安排200 人實(shí)驗(yàn)的要求，每4 人一組即50 組，因此測(cè)站點(diǎn)應(yīng)在60個(gè)左右，同時(shí)在測(cè)站點(diǎn)的前方開闊地帶均勻布設(shè)高低不同的目標(biāo)點(diǎn)50 個(gè)，一部分目標(biāo)點(diǎn)可布設(shè)在墻上。布設(shè)這110 多個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，要保證控制點(diǎn)的牢固及穩(wěn)定，測(cè)站點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)志清晰。

表1 數(shù)字測(cè)圖原理與方法課堂實(shí)驗(yàn)安排Tab．1 The experiment arrangement of Principles and Methods of Digital Mapping in the class

控制點(diǎn)布設(shè)好后，采用高精度的電子全站儀對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，經(jīng)過嚴(yán)密平差計(jì)算出各點(diǎn)的平面位置坐標(biāo)，平面坐標(biāo)采用上海市城市坐標(biāo)系統(tǒng);高程采用上海市通用的吳淞高程系統(tǒng)，高差采用精密電子水準(zhǔn)儀按二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求進(jìn)行測(cè)量，平差后計(jì)算各點(diǎn)的高程，這樣就可以得到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)各控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)(平面直角坐標(biāo)X，Y 及高程H)。

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，可滿足200 名學(xué)生同時(shí)在該場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行從距離、高差、方向測(cè)量到施工放樣等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。在任何一點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，該點(diǎn)與其它各點(diǎn)的距離、高差、方向以及空間三維位置都是已知的。有了這樣的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，學(xué)生在該場(chǎng)地測(cè)量的數(shù)據(jù)都可以與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而可以非常準(zhǔn)確地判斷其成果正確與否以及精度高低［2］。另外在該場(chǎng)地上還可以方便地對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢驗(yàn)與校正，也可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行考核［3］。

1．3 開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

同濟(jì)大學(xué)啟動(dòng)的測(cè)量雙基實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目，先后投入數(shù)百萬人民幣，用于改造測(cè)量實(shí)驗(yàn)室，測(cè)量實(shí)驗(yàn)室添置了50 余臺(tái)電子全站儀、10 余臺(tái)電子水準(zhǔn)儀、28 臺(tái)用于數(shù)字測(cè)圖的便攜機(jī)等?？紤]到個(gè)別學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中沒有完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)以及進(jìn)一步滿足有興趣的學(xué)生提高儀器的使用水平，在儀器的管理制度上進(jìn)行了相應(yīng)的改革，對(duì)實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開放制度，允許學(xué)生網(wǎng)上預(yù)約，在課外憑學(xué)生證自由借用。開放實(shí)驗(yàn)室大大提高了儀器的使用率，也為學(xué)生在課余時(shí)間能更多地接觸新儀器提供了可能。

1．4 實(shí)驗(yàn)教材

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)在測(cè)繪學(xué)科中得到了廣泛的應(yīng)用。測(cè)繪儀器從原來的以精密機(jī)械與幾何光學(xué)器件的組合為主，逐步增加了物理光學(xué)和電子器件以及軟件系統(tǒng)，成為光、機(jī)、電、軟結(jié)合的現(xiàn)代化電子測(cè)量?jī)x器，其功能、精度和自動(dòng)化程度也大大提高。測(cè)量學(xué)實(shí)驗(yàn)(第二版)［4］就是以這部分內(nèi)容為主，考慮到學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)的限制和學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)，教材在介紹新儀器的性能和使用方法時(shí)，力求內(nèi)容突出重點(diǎn)和文字簡(jiǎn)明扼要，避免求全求深，以期通過有限時(shí)間的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使學(xué)生能較快掌握其基本性能和主要方法［3］。

2 實(shí)習(xí)基地的建設(shè)與實(shí)習(xí)的組織

2．1 實(shí)習(xí)基地的建設(shè)

數(shù)字測(cè)圖實(shí)習(xí)為教學(xué)實(shí)習(xí)，按照教學(xué)計(jì)劃，教學(xué)實(shí)習(xí)集中在暑假進(jìn)行，時(shí)間為4 周。同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院在該校四平路校區(qū)、同濟(jì)新村和同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)都建立了專門的平面圖測(cè)量實(shí)習(xí)基地。在浙江臨安浙江農(nóng)林大學(xué)東湖校區(qū)和江西吉安井岡山大學(xué)建立等高線測(cè)量實(shí)習(xí)基地，同濟(jì)大學(xué)土木工程、測(cè)繪工程等專業(yè)學(xué)生都要分別到這兩個(gè)基地去進(jìn)行測(cè)繪等高線地形圖測(cè)量實(shí)習(xí)。

2．2 實(shí)習(xí)方式

實(shí)習(xí)分校內(nèi)和校外兩部分:校內(nèi)主要任務(wù)為平面圖測(cè)繪和施工放樣，安排在同濟(jì)大學(xué)四平路校區(qū)、同濟(jì)新村和同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)進(jìn)行;校外主要任務(wù)為等高線地形圖測(cè)繪，安排在同濟(jì)大學(xué)校外測(cè)量實(shí)習(xí)基地——浙江農(nóng)林大學(xué)和井岡山大學(xué)進(jìn)行。測(cè)量實(shí)習(xí)方式按小組進(jìn)行，每小組由6 人組成，各小組在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成實(shí)習(xí)的各項(xiàng)任務(wù)。每個(gè)實(shí)習(xí)小組配備電子全站儀1 臺(tái)、筆記本電腦1 臺(tái)和實(shí)習(xí)軟件，學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中使用電子全站儀采集特征點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)奖銛y機(jī)中，再應(yīng)用成圖軟件自動(dòng)繪制數(shù)字地形圖和等高線圖，這種方式大大減輕了學(xué)生測(cè)量實(shí)習(xí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了技術(shù)含量，使學(xué)生對(duì)數(shù)字測(cè)圖的實(shí)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。

2．3 實(shí)習(xí)內(nèi)容

學(xué)生在為期4 周的數(shù)字測(cè)圖實(shí)習(xí)中需要完成以下內(nèi)容:

1)水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正;

2)導(dǎo)線測(cè)量:每組按測(cè)量規(guī)范完成約1 km的二級(jí)導(dǎo)線測(cè)量和若干圖根導(dǎo)線測(cè)量工作;

3)水準(zhǔn)測(cè)量:每組按測(cè)量規(guī)范完成約1 km的三等或四等水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)和內(nèi)業(yè)工作;

4)平面圖的測(cè)繪:每組完成1 幅1∶500 的數(shù)字平面圖測(cè)繪;

5)等高線地形圖測(cè)繪:去浙江實(shí)習(xí)基地進(jìn)行等高線地形圖測(cè)繪實(shí)習(xí)的學(xué)生，每組完成面積約為200 m×200 m范圍1∶500的等高線地形圖測(cè)繪;

6)建筑三維圖測(cè)繪:測(cè)繪校內(nèi)某建筑(內(nèi)外)的三維圖(采用統(tǒng)一坐標(biāo)系);

7)圖上設(shè)計(jì)與實(shí)地放樣:按圖上設(shè)計(jì)的建筑物位置，進(jìn)行實(shí)地放樣，要求每位學(xué)生至少放樣2 個(gè)點(diǎn)的平面位置和高程;

8)測(cè)圖軟件:每組把測(cè)量實(shí)習(xí)所用的符號(hào)庫(kù)(超過30 個(gè)符號(hào))、線型(超過20 種，包括6 種復(fù)雜線型)、AutoLISP 程序(超過30 個(gè)程序)、填充符號(hào)(超過20 個(gè))等匯總成測(cè)圖軟件包;

9)技術(shù)總結(jié)報(bào)告:將實(shí)習(xí)作為一個(gè)生產(chǎn)項(xiàng)目，實(shí)習(xí)結(jié)束后每位實(shí)習(xí)學(xué)生要撰寫技術(shù)總結(jié)報(bào)告，作為實(shí)習(xí)考核的主要內(nèi)容;

10)考核:根據(jù)實(shí)習(xí)情況進(jìn)行書面考核。

實(shí)習(xí)要求每組從圖根控制開始，對(duì)細(xì)部點(diǎn)進(jìn)行采集與編碼，結(jié)合外業(yè)數(shù)據(jù)采集，以組為單位開發(fā)出最基本的測(cè)圖系統(tǒng)(包括自動(dòng)連線、分層、建立符號(hào)庫(kù)和線型庫(kù)等)，各組利用自己的測(cè)圖系統(tǒng)完成細(xì)部點(diǎn)的自動(dòng)連線和圖形編輯，在提交成果時(shí)各組要利用自己的測(cè)圖系統(tǒng)展示數(shù)據(jù)展點(diǎn)與成圖過程。圖1 為某實(shí)習(xí)小組完成的等高線地形圖。

圖1 某實(shí)習(xí)小組完成的等高線地形圖Fig．1 The contour map drawn by a practice group

2．4 實(shí)習(xí)教材

在同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院教師多年來開展測(cè)量教學(xué)實(shí)習(xí)、教學(xué)改革及科研工作所積累的資料和歷年的教學(xué)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書的基礎(chǔ)上編寫了測(cè)量實(shí)習(xí)教程［5］，該教材已由同濟(jì)大學(xué)出版社正式出版。因各種原因，校外等高線地形圖實(shí)習(xí)基地幾經(jīng)更址，從最初的浙江大學(xué)老和山到杭州轉(zhuǎn)塘的浙江工業(yè)大學(xué)、從浙江諸暨、浙江安吉到浙江臨安與江西吉安，期間經(jīng)歷了幾十年，有無數(shù)教師為之付出過心血和汗水，為同濟(jì)大學(xué)培養(yǎng)數(shù)以萬計(jì)的人才作出了貢獻(xiàn)。根據(jù)歷年來測(cè)量實(shí)習(xí)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，該教材針對(duì)教學(xué)實(shí)習(xí)又結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)習(xí)的積極性、趣味性，提高學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力都有很大幫助;同時(shí)結(jié)合多年來的教改成果，全面采用教改項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)習(xí)軟件;并通過在同濟(jì)大學(xué)四平路校區(qū)、同濟(jì)新村和和同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)建立了專門的平面圖測(cè)量實(shí)習(xí)基地，以及在浙江省臨安與江西吉安建立了等高線地形圖測(cè)量實(shí)習(xí)基地，以確保測(cè)量實(shí)習(xí)穩(wěn)定、有序、高質(zhì)高效地進(jìn)行［6］。

該教材以數(shù)字地形圖的測(cè)繪為主線，在介紹測(cè)量實(shí)習(xí)的目的和任務(wù)的基礎(chǔ)上，對(duì)電子全站儀的使用和數(shù)字測(cè)圖方法進(jìn)行了全面的介紹。內(nèi)容包括各種常用儀器(經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、電子全站儀和電子水準(zhǔn)儀)的檢驗(yàn)與校正、導(dǎo)線測(cè)量(包括二級(jí)導(dǎo)線和圖根導(dǎo)線)的外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)計(jì)算、水準(zhǔn)測(cè)量(包括四等水準(zhǔn)和圖根水準(zhǔn))的外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)計(jì)算、平面圖測(cè)繪方法和內(nèi)容、電子全站儀SET22D、SET530R 和OTS600 使用、測(cè)記法數(shù)字化測(cè)圖、利用測(cè)圖軟件進(jìn)行數(shù)字測(cè)圖、施工放樣、等高線地形圖測(cè)繪、建筑物沉降和傾斜測(cè)量、地籍圖測(cè)繪和房地產(chǎn)面積測(cè)量等［7］。

2．5 實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定

對(duì)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定方式進(jìn)行改革，改變單一方式確定最終成績(jī)的方式，具體做法包括:

1)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)儀器操作考核，根據(jù)學(xué)生測(cè)量某個(gè)量所用的時(shí)間和測(cè)量精度評(píng)定其操作成績(jī);

2)根據(jù)小組提交的成果質(zhì)量以及小組匯報(bào)情況評(píng)定各小組的成績(jī);

3)根據(jù)個(gè)人提交的成果質(zhì)量以及在實(shí)習(xí)中的綜合表現(xiàn)評(píng)定個(gè)人成績(jī);

4)根據(jù)實(shí)習(xí)中出現(xiàn)的問題設(shè)計(jì)考卷進(jìn)行書面考核;

5)最終根據(jù)儀器操作成績(jī)、小組成績(jī)、個(gè)人成績(jī)和書面考核成績(jī)4 個(gè)方面加權(quán)綜合評(píng)定每位同學(xué)的成績(jī)。

3 結(jié)束語

數(shù)字測(cè)圖原理與方法課程實(shí)踐環(huán)節(jié)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，理論學(xué)習(xí)的效果最終要通過實(shí)踐來驗(yàn)證。因此如何安排和組織好數(shù)字測(cè)圖原理與方法課程實(shí)踐環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中顯得尤其重要。本文從課堂實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)基地建設(shè)、實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)教材編寫等方面入手介紹了同濟(jì)大學(xué)卓越課程數(shù)字測(cè)圖原理與方法實(shí)踐環(huán)節(jié)的組織與實(shí)施。在建立標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、開放實(shí)驗(yàn)、建立校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地以及實(shí)踐類教材的建設(shè)都具有一定的特色［8］。同濟(jì)大學(xué)對(duì)實(shí)習(xí)教學(xué)非常重視，由于上海沒有山地，盡管到外地實(shí)習(xí)的費(fèi)用很高，但同濟(jì)大學(xué)始終堅(jiān)持到外地去進(jìn)行等高線地形圖測(cè)量實(shí)習(xí)，這是非常不容易的。

［1］ 陳美智，周桂銓．基于數(shù)字測(cè)圖原理與方法的教學(xué)和實(shí)踐［J］． 測(cè)繪與空間地理信息，2009(6):36 -37，40．

［2］ 顧孝烈，鮑峰，程效軍． 測(cè)量學(xué)［M］． 4 版． 上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2011．

［3］ 寧津生，王正濤．面向信息化時(shí)代的測(cè)繪科學(xué)技術(shù)新進(jìn)展［J］． 測(cè)繪科學(xué)，2010(5):5 -10．

［4］ 顧孝烈，鮑峰，程效軍．測(cè)量學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］．2 版．上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2003．

［5］ 程效軍，須鼎興，劉春． 測(cè)量實(shí)習(xí)教程［M］． 上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2005．

［6］ 潘正風(fēng)，程效軍，成樞，等．?dāng)?shù)字測(cè)圖原理與方法［M］．2 版． 武漢:武漢大學(xué)出版社，2009．

［7］ 劉春，程效軍．注重能力培養(yǎng)的“測(cè)量學(xué)”課程多樣化教學(xué)方法探討［J］．中國(guó)地質(zhì)教育，2010(1):105 -108．

［8］ 程效軍，劉春，童小華，等．“數(shù)字測(cè)圖原理與方法”卓越課程改革與實(shí)踐［J］．測(cè)繪通報(bào)，2013(9):125 -127．