董春來，陳 思，焦明連，王秀萍，孫佳龍，蔣廷臣

（淮海工學(xué)院 測繪工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大地測量學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)的重要組成部分。各教學(xué)單位普遍存在著實(shí)驗(yàn)課時少、內(nèi)容多的問題，教學(xué)觀念立意陳舊，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容抽象難解，實(shí)驗(yàn)操作時空不一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式、方法與手段等難以滿足教學(xué)資源共享的需要。為了追求教學(xué)實(shí)踐過程的分解、交互、透明與生動，更新完善課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與方法，展示先進(jìn)的教學(xué)理念、獨(dú)特的教學(xué)方法和豐碩的教學(xué)成果，傳播大地測繪學(xué)科最新發(fā)展趨勢和成果，推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法的創(chuàng)新，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源的普及與共享，不僅需要量的變化，更需要質(zhì)的飛躍。因此，很有必要設(shè)計(jì)開發(fā)大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)，研究實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件、教學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體課件、教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)演示與模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)操作等全面集成，加載現(xiàn)代信息技術(shù)的正能量，實(shí)施以模擬實(shí)驗(yàn)操作為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)環(huán)境布局，創(chuàng)造性地建設(shè)大地測量學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)字化平臺，才能優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)效率。既有利于教師的教，又有利于學(xué)生的學(xué)，實(shí)現(xiàn)全方位全天候的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮最大的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范作用，這樣才具有可信的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)是指以地球空間信息為學(xué)習(xí)對象的相互聯(lián)系、相互作用的各要素（學(xué)生、教師、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)過程、教學(xué)時間）所組成的不斷進(jìn)步發(fā)展的具有特定功能的整體系統(tǒng)，是對實(shí)驗(yàn)教學(xué)系列過程、學(xué)習(xí)方法及教學(xué)成果的高度綜合。大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)旨在以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，以全面提升課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，以方便快捷服務(wù)為宗旨，以軟件工程開發(fā)為主導(dǎo)，以自上而下、由整體到局部為原則，以VB高級語言為平臺，以模擬實(shí)驗(yàn)操作為中心，以教學(xué)互動、教學(xué)相長為主線，全面設(shè)計(jì)與開發(fā)包含系統(tǒng)管理、實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作、實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示、計(jì)算實(shí)驗(yàn)處理4個主要模塊的系統(tǒng)?？傮w結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall system structure

2 系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)是整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的第一要務(wù)，是界面窗口制作、程序代碼編寫的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)借助第三方軟件Axure實(shí)施。Axure作為一款功能強(qiáng)大的二維模型建立軟件，常用于軟件開發(fā)、網(wǎng)站制作等方面，其超強(qiáng)的模型建立與演示功能在軟件開發(fā)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在Axure里添加元件，布設(shè)各個元件的位置，使之有序排列，從而實(shí)現(xiàn)整個過程的動態(tài)模擬演示。

大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)開發(fā)采用可視化的VB編程語言，充分運(yùn)用Axure RP Pro 6.5，Adobe Flash 8，Adobe Premiere CS3等開發(fā)工具，設(shè)計(jì)成良好的交互界面，集開放性、交互性、自主性、集成性、舞美性等于一體，全面服務(wù)于大地測量學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)以教師教學(xué)指導(dǎo)與過程管理為主體，力求解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)雜和現(xiàn)實(shí)的共存問題，實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)與實(shí)訓(xùn)、操作與演示、模擬與互動的功能，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果；解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)時間與空間的矛盾問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)典與現(xiàn)代、室內(nèi)與野外、普通與高端的統(tǒng)一，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平；解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)人文與法則的協(xié)調(diào)問題，實(shí)現(xiàn)定量與定性、文字與圖表、成因與成果的綜合，激發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣；解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)資源與環(huán)境的共享問題，實(shí)現(xiàn)3D與3S、網(wǎng)絡(luò)與媒體、方法與手段的結(jié)合，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源的普及。

3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作開發(fā)

實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作模塊作為系統(tǒng)的主要功能之一，主要利用Adobe Flsah軟件，采用swf格式，制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)動態(tài)模擬演示動畫，實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)儀整平、水準(zhǔn)儀i角檢驗(yàn)、二等水準(zhǔn)測量、全站儀認(rèn)知、三聯(lián)腳架法導(dǎo)線測量等5個方面的功能演示。實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作功能模塊窗口示例如圖2、圖3和圖4所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作主窗口Fig.2 Main window of experimental simulation operation

圖3 二等水準(zhǔn)測量模擬操作界面Fig.3 Interface of second－order leveling simulation

圖4 三聯(lián)腳架法導(dǎo)線測量模擬操作界面Fig.4 Analog interface of traverse survey of three－foot frame

其中部分主要代碼如下：

Private Sub Animationzhengping－Click（）

Dim Animationzhengping As Integer

Animationzhengping＝Shell（“E：＼baofeng＼setup＼StormPlayer.exe C：＼Users＼Administrator＼Desktop＼軟件集合＼動畫＼水準(zhǔn)儀整平.swf”）

End Sub

Private Sub Animationerdeng－Click（）

Dim Animationerdeng As Integer

Animationerdeng＝Shell（“E：＼baofeng＼setup＼StormPlayer.exe C：＼Users＼Administrator＼Desktop＼軟件集合＼動畫＼二等水準(zhǔn)測量.swf”）

End Sub

Private Sub Animationsanlian－Click（）

Dim Animationsanlian As Integer

Animationsanlian＝Shell（“E：＼baofeng＼setup＼Storm Player.exe C：＼Users＼Administrator＼Desktop＼軟件集合＼動畫＼三聯(lián)腳架法導(dǎo)線測量.swf”）

End Sub

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示系統(tǒng)以視頻編譯系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，加載暴風(fēng)影音視頻播放器，編譯完成現(xiàn)代大地測量儀器認(rèn)知使用、經(jīng)典精密經(jīng)緯儀操作、全站儀三聯(lián)腳架測量、精密電子水準(zhǔn)儀測量的全過程示范演示系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)測量操作、解說視聽、模擬演示的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示系統(tǒng)的啟動及使用界面如圖5和圖6所示。

其中部分主要代碼如下：

Private Sub videojingmi－Click（）

Dim videojingmi As Integer

videojingmi＝Shell（“E：＼baofeng＼setup＼StormPlayer.exe C：＼Users＼Administrator＼Desk－top＼軟件集合＼視頻＼精密水準(zhǔn)儀的介紹與使用.avi”）

End Sub

Private Sub videodaoxian－Click（）

Dim videodaoxian As Integer

videodaoxian＝Shell（“E：＼baofeng＼setup＼StormPlayer.exe C：＼Users＼Administrator＼Desktop＼軟件集合＼視頻＼J2全站儀導(dǎo)線測量.avi”）

End Sub

圖5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)啟動演示Fig.5 Starting of the demo experiment system

圖6 精密電子水準(zhǔn)儀的使用演示Fig.6 Demo use of precision electronic level

3.3 大地測量數(shù)據(jù)處理管理子系統(tǒng)

大地測量學(xué)基礎(chǔ)課是研究地球空間位置信息及其變化的基礎(chǔ)學(xué)科，必然涉及地表面、橢球面及高斯平面等大地測量數(shù)據(jù)處理計(jì)算實(shí)驗(yàn)。為了更有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，大地測量數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊是大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的重點(diǎn)所在。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要包括：坐標(biāo)系統(tǒng)換算、大地主題解算、導(dǎo)線測量計(jì)算等。其示例實(shí)驗(yàn)演示操作界面如圖7和圖8所示。

圖7 大地主題解算界面Fig.7 Interface of geodetic problem solution

圖8 高斯投影換算界面Fig.8 Interface of Gauss projection conversion

其中，大地測量主題解算部分代碼如下：

Private Sub cmd Calc－Click（）

Dim b1＃，L1＃，b2＃，L2＃，s＃，A12＃，A21＃

Dim Bm＃，Am＃，dB＃，dL＃，dA＃，dbb＃，dll＃，daa＃

If opt Calc.Value＝True Then

b1＝Angle To Radian（Val（txt B1.Text））

A12＝Angle To Radian（Val（txt A12.Text））

L1＝Angle To Radian（Val（txt L1.Text））

s＝Val（txtS.Text）

Bm＝b1：Am＝A12：dB＝0：dL＝0：dA＝0

Do

dbb＝dB：dll＝dL：daa＝dA

Call Calc（Bm，Am，s，dB，dL，dA）

b2＝b1＋dB：L2＝L1＋dL：A21＝A12＋dA

Bm＝（b1＋b2）／2：Am＝（A12＋A21）／2

Loop Until Abs（dbb－dB）＜ 0.0000000001 And Abs（dll－dL）＜0.0000000001And Abs（daa－dA）＜0.0000000001

If A21＞PI Then A21＝A21－PI

If A21＜PI Then A21＝A21＋PI

txt A21.Text ＝ Format （Radian To Angle（A21），“0.000000000”）

txt B2.Text＝Format（Radian To Angle（b2），“0.000000000”）

txt L2.Text＝Format（Radian To Angle（L2），“0.000000000”）

Else If opt Con.Value＝True Then

b1＝Ang le To Radian（Val（txt B1.Text））

b2＝Ang le To Radian（Val（txt B2.Text））

L1＝Ang le To Radian（Val（txt L1.Text））

L2＝Ang le To Radian（Val（txt L2.Text））

Call Con Calc（b1，L1，b2，L2，A12，A21，s）

txt A12.Text ＝ Format （Radian To Angle（A12），“0.000000000”）

txt A21.Text ＝ Format （Radian To Angle（A21），“0.000000000”）

txt S.Text＝Format（（s），“0.0000”）

End If

End Sub

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容系統(tǒng)化。大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)全面涵蓋實(shí)驗(yàn)教學(xué)的項(xiàng)目與內(nèi)容，系統(tǒng)界面友好，層次分明，操作簡便，功能多樣，從大地測量儀器的認(rèn)知、使用，到大地測量實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證、操作、計(jì)算與綜合，能全面輔助大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)過程的教與學(xué)，保證了開發(fā)內(nèi)容的實(shí)用性和系統(tǒng)化。

（2）教學(xué)演示形象化。大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)綜合運(yùn)用 Axure RP，F(xiàn)lash，Premiere，VB，Word以及Excel等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)，用文檔、動畫、圖像、視頻等方式全方位展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)備講解、操作模擬、測量過程、視頻示范、數(shù)據(jù)處理等，力求表現(xiàn)方式生動形象，對于學(xué)生達(dá)到易學(xué)、易懂、易記、易會的效果。

（3）數(shù)據(jù)處理集成化。系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn)了大地測量學(xué)基礎(chǔ)課程的一切數(shù)據(jù)處理計(jì)算，設(shè)計(jì)成問答式提示性操作方法和解算流程，支持主動性學(xué)習(xí)，充分運(yùn)用大地測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，實(shí)時實(shí)現(xiàn)作業(yè)與結(jié)果互助學(xué)習(xí)，是教師授課、學(xué)生驗(yàn)證的有力工具。

5 結(jié)束語

大地測量學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬系統(tǒng)從如何培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識出發(fā)，遵循邊設(shè)計(jì)、邊開發(fā)、邊實(shí)踐、邊總結(jié)的研發(fā)思路，集合了軟件工程、Flash動畫制作、Visual Basic及音視頻處理等知識，突破了實(shí)驗(yàn)教學(xué)主次模糊、分散實(shí)施的舊模式，整合了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的以往經(jīng)驗(yàn)與問題，創(chuàng)立了新穎、實(shí)用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，構(gòu)建完成了集先進(jìn)性、實(shí)用性、共享性為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示系統(tǒng)，全面服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)、演示、操作、計(jì)算、分析、互動與處理，內(nèi)容豐富，方式靈活，交互方便，為培養(yǎng)“上手快、后勁足”的實(shí)用型測繪人才提供了前提，極大提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究的主動性、創(chuàng)新性和自信心。

［1］ 孔祥元，郭際明，劉宗泉，等.大地測量學(xué)基礎(chǔ)［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2010.

［2］ 魏峰遠(yuǎn)，陳俊杰，梁洪有.基于 Web的《測量學(xué)》網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測繪與空間地理信息，2006，29（1）：112－114.

［3］ 董春來，劉彥芳，焦明連，等.“大地測量學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測繪通報(bào)，2010（9）：73－76.

［4］ 姚吉利，劉科利，王志勇.大地測量學(xué)基礎(chǔ)計(jì)算教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用［J］.測繪科學(xué)，2011，36（1）：235－236.

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