測繪類專業(yè)野外一體化實(shí)習(xí)教學(xué)基地建設(shè)探索與實(shí)踐

肖武，袁德寶，蔣金豹，李培現(xiàn)，孫灝

摘要：本文在分析測繪類專業(yè)野外實(shí)習(xí)教學(xué)建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述了野外一體化測繪實(shí)習(xí)教學(xué)基地建設(shè)的內(nèi)容和目標(biāo)，基于目前測繪類專業(yè)主干課程設(shè)置及時間安排，在河北易縣嘗試進(jìn)行了一體化實(shí)習(xí)教學(xué)基地的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：測繪工程；野外教學(xué)基地；一體化建設(shè)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）41-0155-03

一、引言

隨著時代和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，測繪領(lǐng)域理論知識不斷的深化，綜合計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)進(jìn)一步融合，測繪工程逐漸發(fā)展為成熟的具有專業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科。測繪學(xué)科已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化，由傳統(tǒng)的手工模式進(jìn)入了信息化測繪時代[1]。同時也迫切需要讓學(xué)生成為掌握一定的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才。因?yàn)闇y繪類專業(yè)的特殊性，對學(xué)生的動手能力具有比較高的要求，其野外實(shí)習(xí)的課程特點(diǎn)要求學(xué)生必須熟練掌握測繪儀器、測繪方法及測繪的基本技能。測繪實(shí)習(xí)是各高等院校測繪工程、地理信息科學(xué)、采礦工程等多個本科專業(yè)年級開設(shè)的一項(xiàng)基本實(shí)習(xí)項(xiàng)目。對于這些測繪課外實(shí)習(xí)，如何把他們高效整合到一起，高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)，是亟待解決的問題。由于場地限制等因素，僅僅是在校園里開展教學(xué)難度較大，其限制條件主要是道路占用率高，可以測量的面積不夠大，也不能做到完全的通視，地勢太平坦，符合測量任務(wù)的地貌比較少，不能充分適用于教學(xué)任務(wù)。由此，測繪專業(yè)野外實(shí)習(xí)教學(xué)基地建設(shè)具有迫切的需求。北京地區(qū)開設(shè)測繪工程專業(yè)高校一般均在河北或京郊鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)建立實(shí)習(xí)基地，如中國礦業(yè)大學(xué)（北京）等五所高校在河北易縣建立實(shí)習(xí)基地，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）在北京周口店建立實(shí)習(xí)基地[2]。但基地的建設(shè)需要較為零散，且很多情況下未能滿足各課程的教學(xué)，往往需要多個基地來維持正常的實(shí)踐教學(xué)。如何構(gòu)建一體化的野外實(shí)習(xí)教學(xué)基地，在基地合理安排各課程的銜接與實(shí)習(xí)，構(gòu)建高效的一體化教學(xué)實(shí)習(xí)基地，成為亟待解決的問題。

二、野外實(shí)習(xí)教學(xué)基地建設(shè)及存在的問題

實(shí)習(xí)基地的基本作用是讓剛剛學(xué)習(xí)了理論知識的學(xué)生把掌握的書本內(nèi)容應(yīng)用到野外的工作當(dāng)中去，是“理論-實(shí)踐，實(shí)踐-理論”的重要階段，同時實(shí)習(xí)又是聯(lián)系學(xué)生學(xué)校知識和以后工作內(nèi)容的重要橋梁。野外實(shí)習(xí)基地的選址是實(shí)習(xí)基地建設(shè)成敗的關(guān)鍵，也是實(shí)習(xí)基地質(zhì)量高低的最大影響因素。在野外實(shí)習(xí)基地建設(shè)的建設(shè)當(dāng)中，第一步就是選址的問題。選址需要考慮外界干擾條件，選擇較為安靜的區(qū)域，但同時也要兼顧交通等因素。實(shí)習(xí)基地的選址就很好地體現(xiàn)了其功能的定位及其存在的必要性。在建設(shè)測繪教學(xué)基地當(dāng)中，能否獲取當(dāng)?shù)鼐_完整的大比例尺地形圖及控制網(wǎng)坐標(biāo)點(diǎn)的可靠性也是需要考慮的重要因素。對于如此情況，前者的獲取主要依靠實(shí)習(xí)基地建設(shè)過程當(dāng)中的實(shí)地考察獲得，后者主要是依靠購買國家已有的測繪資料并且在實(shí)習(xí)前期由學(xué)校組織人員根據(jù)已有測繪資料進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集并埋設(shè)永久標(biāo)石[3]。中國礦業(yè)大學(xué)（北京）礦山測量學(xué)科創(chuàng)建于1953年8月的北京礦業(yè)學(xué)院，礦山測量學(xué)科的發(fā)展伴隨于學(xué)校的變遷歷程，經(jīng)歷了六十年風(fēng)雨歲月，2002年6月，成立測繪與土地科學(xué)系（隸屬資源與安全工程學(xué)院）并開始恢復(fù)招收測繪工程專業(yè)本科生，目前測繪類專業(yè)的現(xiàn)場實(shí)習(xí)存在一些問題：

（一）測繪類專業(yè)現(xiàn)場綜合實(shí)習(xí)基地建設(shè)不夠完善

測繪類專業(yè)是實(shí)踐性、操作性很強(qiáng)的專業(yè)，野外實(shí)習(xí)是該專業(yè)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力、分析問題能力、現(xiàn)場解決問題能力的有效途徑，也是加深理論教學(xué)的一個重要方法。由于歷史原因，我校測繪工程專業(yè)野外實(shí)習(xí)基地建設(shè)一直比較滯后，致使實(shí)習(xí)效果打了折扣。隨著我校河北清西陵現(xiàn)場實(shí)習(xí)基地建設(shè)的初步開展，已經(jīng)取得了一定的成果，但基地建設(shè)仍然處于初期階段，缺乏整體的統(tǒng)一部署與安排，需要進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃與建設(shè)。

（二）基地各門課程實(shí)習(xí)安排時空不合理

測繪類專業(yè)開設(shè)的相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)較多，需要進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)的課程也較多，由于經(jīng)費(fèi)及場地限制等原因，基地的建設(shè)無法進(jìn)行大面積的擴(kuò)張，在有限的空間范圍內(nèi)如何高效的安排多個年級多門課程的現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)工作，是一個急需解決的難題，對課程實(shí)習(xí)時間與基地實(shí)習(xí)空間的優(yōu)化，是解決這一問題的有效辦法。

（三）創(chuàng)新型教學(xué)模式下現(xiàn)場綜合實(shí)習(xí)需要改革與創(chuàng)新

我校率先實(shí)施創(chuàng)新性教學(xué)模式培養(yǎng)人才，需要學(xué)生在熟悉掌握本學(xué)科理論知識的基礎(chǔ)上，能夠熟練完成野外作業(yè)并進(jìn)行有效數(shù)據(jù)處理。通過制定新的現(xiàn)場實(shí)習(xí)大綱與要求，在實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維、培養(yǎng)解決野外實(shí)際測量問題的能力、提高學(xué)生后期數(shù)據(jù)處理水平、深刻掌握測繪理論知識、豐富學(xué)生知識視野。因此，有必要進(jìn)行測繪類專業(yè)現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)基地建設(shè)的探索與改革。

三、綜合性一體化野外教學(xué)基地構(gòu)建與實(shí)踐

（一）測繪類專業(yè)核心課程體系及實(shí)習(xí)要求

測繪類專業(yè)在課程設(shè)置方面，在重視理論課程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)強(qiáng)化實(shí)踐性課程，在日常專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課理論教學(xué)中，60%的課程有課間上機(jī)、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)，實(shí)踐教學(xué)在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中占有較大比重。針對目前測繪類專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃與統(tǒng)一部署，以及現(xiàn)場實(shí)習(xí)基地建設(shè)過程中可能存在的盲目與重復(fù)性建設(shè)問題，開展對測繪類專業(yè)現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)基地建設(shè)的探索與實(shí)踐研究，通過研究構(gòu)建一體化的集成實(shí)習(xí)基地，涵蓋“測量學(xué)基礎(chǔ)”、“大地測量學(xué)”、“工程測量學(xué)”、“衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)”等核心主干課程的現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)，形成各課程的無縫銜接教學(xué)安排，優(yōu)化現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)基地時-空安排。

結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)（北京）本科培養(yǎng)教育計(jì)劃，需要進(jìn)行野外實(shí)習(xí)的課程主要有：“測量學(xué)基礎(chǔ)”、“大地測量學(xué)”、“工程測量學(xué)”、“衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)”。其中測量學(xué)基礎(chǔ)對應(yīng)數(shù)字測圖實(shí)習(xí)，大地測量學(xué)對應(yīng)城市一級導(dǎo)線網(wǎng)（環(huán)）與二等水準(zhǔn)路線的測量與數(shù)據(jù)處理工作，工程測量學(xué)主要對應(yīng)帶狀地形圖測繪與道路設(shè)計(jì)及實(shí)地放樣操作，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)主要包括靜態(tài)GPS測量及利用RTK進(jìn)行測圖。其中“數(shù)字化測圖”是高等院校測繪工程類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)測量學(xué)的入門課程，數(shù)字化測圖野外實(shí)習(xí)是對課堂教學(xué)成果的融合和延伸，對測量后繼課程的學(xué)習(xí)有較大的影響，在教學(xué)過程中占有重要的地位。而“大地測量學(xué)基礎(chǔ)”是測繪工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是工程測量、攝影測量、礦山測量（地下工程測量）、地籍測量等實(shí)施的基礎(chǔ)與骨架?！肮こ虦y量”與“衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)”是應(yīng)用性強(qiáng)且目前學(xué)生畢業(yè)就業(yè)主要運(yùn)用的技術(shù)與方法。實(shí)踐教學(xué)課程應(yīng)該按照本專業(yè)基礎(chǔ)、特點(diǎn)、方向等來劃分課間實(shí)驗(yàn)、集中實(shí)習(xí)。一體化野外教學(xué)基地建設(shè)要能夠適應(yīng)教學(xué)實(shí)習(xí)的特點(diǎn)和需要，能夠保證教學(xué)具有主動性，對實(shí)習(xí)時間安排具有靈活性，不受時空和外界因素影響。endprint

（二）一體化野外教學(xué)基地構(gòu)建

測繪是一項(xiàng)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，所獲得的數(shù)據(jù)必須真實(shí)可靠。對學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的成績評定應(yīng)從知識、能力和素質(zhì)等方面來綜合考核。一體化野外教學(xué)基地構(gòu)建需要有更專業(yè)的測繪人員利用GPS和全站儀對基地內(nèi)的控制點(diǎn)進(jìn)行精確測定或者通過先驗(yàn)資料，得到真實(shí)可靠的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，能承擔(dān)測繪實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。這樣既可以使同學(xué)們在野外時有可以標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一參照，也能客觀準(zhǔn)確地檢驗(yàn)野外實(shí)習(xí)效果和對學(xué)生作出評估。根據(jù)實(shí)習(xí)要求我校選擇了河北易縣清西陵作為一體化野外實(shí)習(xí)基地，實(shí)習(xí)基地距離學(xué)校距離約150KM，車程約2小時。

選取的河北易縣清西陵建立實(shí)習(xí)基地，保留原始地形地貌，自然地物、人工地物也豐富多樣。所以清西陵每一處都可以是實(shí)習(xí)教學(xué)的點(diǎn)。具體的實(shí)習(xí)基地布置及各實(shí)習(xí)內(nèi)容空間布局如圖1所示。其中，等外水準(zhǔn)路線（G1）長度約3km，數(shù)字測圖區(qū)（G1）為了分班與分組測圖方便共劃分為1-2-3三個區(qū)域，可同時滿足100人左右的測圖實(shí)習(xí)，二等水準(zhǔn)路線（G2）長度約5km，一級導(dǎo)線網(wǎng)路線G2）長度約4.5km，GPS控制網(wǎng)（G3）區(qū)域約1.84km2，共設(shè)置靜態(tài)GPS控制點(diǎn)12個；工程測量路線設(shè)計(jì)與放樣區(qū)（G3）及帶狀地形圖測繪區(qū)（G3）500m長，這些基本符合各年級段野外實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)需求。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)基地建設(shè)情況以及課程設(shè)置與時序安排分別編撰完成了各課程的實(shí)習(xí)指導(dǎo)書，明確了主要的參數(shù)，例如：“大地測量學(xué)基礎(chǔ)”實(shí)習(xí)中導(dǎo)線網(wǎng)共選擇了20個點(diǎn)位，每個點(diǎn)位埋設(shè)2套水泥標(biāo)石（間隔5～8m），共40個控制點(diǎn)，分別用A1、A2、…、A20，B1、B2、…、B20標(biāo)注，每個標(biāo)石確保與相鄰導(dǎo)線點(diǎn)都通視，待標(biāo)石穩(wěn)固后，利用GPS精確測定40個控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)。每組學(xué)生可以選擇其中15個點(diǎn)，可自建5個臨時點(diǎn)，根據(jù)城市一級導(dǎo)線的要求，自行在1∶2000地形圖上設(shè)計(jì)閉合或附合導(dǎo)線，并進(jìn)行精度估算與優(yōu)化設(shè)計(jì)。二等水準(zhǔn)網(wǎng)是一個包含5個水準(zhǔn)點(diǎn)的閉合環(huán)，每個標(biāo)石距離為1km，中間轉(zhuǎn)點(diǎn)與臨時點(diǎn)學(xué)生可以自行選擇。一體化野外教學(xué)基地建設(shè)可使同學(xué)們親自操作每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，熟練掌握各項(xiàng)儀器，明白各種測量規(guī)范，并要求每個學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不合格時，要求學(xué)生自己找原因，再與教師共同探討，返工重測直到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合格為止，培養(yǎng)認(rèn)真、踏實(shí)的職業(yè)道德。

通過截取的典型區(qū)域地形及坡度，對其地形信息與坡度信息進(jìn)行了提?。ㄈ鐖D2所示），可以看出實(shí)習(xí)基地所在地區(qū)平均高程為80-120m，坡度為5-60度之間，測區(qū)內(nèi)包含了山脊、山谷、山頂?shù)榷喾N地貌。同時，還有廢棄的民居、軍營、水利設(shè)施等典型地物。測區(qū)內(nèi)容豐富，難度適中，比較適合測繪類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

四、結(jié)論與展望

野外實(shí)習(xí)基地本身是一個豐富多彩的科研，教學(xué)基地有各種不同的素材，依托測繪專業(yè)學(xué)科新發(fā)現(xiàn)、新方法、新理論。隨著空間數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息化技術(shù)的快速發(fā)展，測繪學(xué)科已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化，由傳統(tǒng)的手工模式進(jìn)入了信息化測繪時代。隨著無人機(jī)遙感、信息科學(xué)、探測技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集和處理的過程將向更加自動化、實(shí)時化和數(shù)字化的方向發(fā)展。建設(shè)的測繪類野外實(shí)習(xí)基地對不同年級學(xué)生野外工作技能和綜合分析問題能力有明顯的促進(jìn)作用，但是傳統(tǒng)的野外教學(xué)基地實(shí)習(xí)受時間、空間、天氣、地理環(huán)境等外部環(huán)境因素干擾較少的優(yōu)點(diǎn)能夠使土地測量工作全天候進(jìn)行，同時能夠有效減少人工的投入，使測繪工程測量技術(shù)的工作效率越來越高。信息化測繪是我國測繪事業(yè)實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)測繪向數(shù)字化測繪轉(zhuǎn)化和跨越之后的又一個新的發(fā)展階段，這也給我國測繪教育提出了新的挑戰(zhàn)。對學(xué)生教學(xué)也呈多元化、層次化和規(guī)?；呐囵B(yǎng)方式。面對如此快速的發(fā)展趨勢，對測繪教育也提出了更高的要求，迫切需要在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程的設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革與研究，同時也可作為其他野外調(diào)查類專業(yè)的教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn)與借鑒，最好能夠滿足不同專業(yè)的教學(xué)需要。

本文在分析測繪類專業(yè)核心課程設(shè)置授課時間安排的基礎(chǔ)上，基于現(xiàn)實(shí)需求構(gòu)建了野外的一體化教學(xué)實(shí)習(xí)基地，基地能滿足“測量學(xué)基礎(chǔ)”、“大地測量學(xué)”、“工程測量學(xué)”、“衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)”等核心主干課程的現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)，形成各課程現(xiàn)場實(shí)習(xí)教學(xué)時-空銜接與耦合。此外，實(shí)習(xí)成果也可為后續(xù)地理信息系統(tǒng)等課堂教學(xué)與實(shí)習(xí)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而隨著無人機(jī)測繪等新興測繪技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，這一基地也具備未來開設(shè)相關(guān)課程實(shí)習(xí)基地的基本要求。同時，結(jié)合基地所在區(qū)域的特點(diǎn)，未來仍可拓展作為土地資源管理、資源環(huán)境、遙感等專業(yè)的野外實(shí)習(xí)與教學(xué)基地。

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