关于“工程测量学”课程的教学思考

2014-03-28张正禄

测绘通报 2014年10期

张正禄

(1.武汉大学测绘学院，湖北武汉430079;2.精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室，湖北武汉430079)

测绘学是一个高科技学科、信息学科和国家一级重点学科。工程测量学是测绘学中出现最早、地位最重要的分支学科。工程测量学是研究地球空间中(包括地面、空中、地下和水下)具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门应用性学科［1-2］。

一、工程测量学的产生和发展

众所公认的人类文明史大约为5000年。测绘学是一个古老而悠久的学科，测绘学的历史与人类文明史基本同步。古埃及胡夫王朝的第一金字塔始建于约公元前2700年，其选址、开挖、定向定位以及巨石开采、运输和施工等都要依赖于测量。历史上关于地籍测量(或称土地测量)、矿山测量和水利工程测量的记载最多。圣经中关于测绘的经文有20多处［3］，最早可追溯到公元前1400多年，有关于地籍登记、地籍图绘制和建筑测量方面的记载［4］。各历史时期著名的大型工程建筑如我国的万里长城、都江堰工程、多国的宗教大型庙宇、教堂，军事通道，以及如京杭大运河、苏伊士运河和巴拿马运河等大型水利工程，都离不开工程测量。

但是，工程测量的发展在很长的一段时间内是缓慢的。由于西方第一、二次技术革命与以核子和空间技术为标志的第三次技术革命兴起，工程建设规模不断扩大，工程测量才获得迅速的发展。20世纪50年代，我国的高等教育中出现了工程测量专业和“工程建设测量学”这门课程，1984年李青岳教授在“工程建设测量学”课程基础上，主编了《工程测量学》教材［5］;Hennecke、Mueller、Werner等编写过一本德文版的《工程测量》;德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自20世纪50年代，发起了一个每隔3～4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”，每一届都有几个与当时工程测量发展有关的专题［6］;1964年国际测量师联合会(FIG)成立了工程测量委员会。工程测量学才逐渐发展成为一门独立学科进入国际学术活动［7］。笔者于2002年主编了一本普通高等教育测绘类规划教材《工程测量学》［7］，2005年合作编著了普通高等教育十五国家级规划教材《工程测量学》［1］，2013年再次主编了高等学校测绘工程专业核心课程规划教材《工程测量学》［2］。本文主要提出笔者对“工程测量学”课程教学的一些思考。

近半个多世纪以来，受益于空间科学、信息科学、计算机科学、通信科学、现代光电技术、传感技术以及精密机械技术的发展，测绘科学和技术得到飞跃式的发展，比许多其他学科的发展更快更好，成为典型的高科技学科、信息学科和国家一级重点学科。工程测量学科的发展不仅得益于现代科技的发展，也得益于工程建设的发展。一方面，随着人类文明的进展，不断涌现的大型特种精密工程建设，对工程测量的要求愈来愈高，工程测量的服务范围不断扩大;另一方面，现代科技新成就，为工程测量提供了新的理论技术方法，从而推动工程测量学科的不断发展。

我国自1978年改革开放以来，经济建设和国防建设速度超过了历史上任何时期，也超过了世界其他国家。由于工程建设的促进，我国工程测量学的发展水平很快赶上了世界先进水平，在一些方面还取得了领先地位。

二、工程测量学的教学现状和存在问题

我国大约有100多所高等院校和高职高专学校设有测绘工程专业并开设“工程测量学”这门课。但所用教材、上课时数、教学内容、实验实习等情况都各不相同。笔者认为，这些都是很正常的，不应该完全划一。但是，应该按学校分类，同类学校应进行定期或不定期的教学交流，在教材、时数、内容、实践环节等方面基本保持一致。许多学校对“工程测量学”这门课非常重视，有较强的师资力量、实习设备和办学条件，但是也有一些学校，“工程测量学”这门课程没有得到足够重视，在教学学期、学时数和必修选修不修等的安排和导向上，存在以下不同程度的问题:

1)作为工程测量专业方向的学生，基本都要学“大地测量学基础”、“全球导航卫星系统”(如GPS原理与方法)、“摄影测量与遥感”、“地理信息系统”、“地图制图学”等课程，但测绘类其他专业方向如摄影测量与遥感、地理信息系统(工程)、地籍测量与土地管理、地图制图以及导航、航空航天等却很少把“工程测量学”作为必修课。

2)随着测绘科技的飞速发展，工程测量学中的一些理论技术方法已经过时，不需再学习了。如零类到三类控制网优化设计理论、解析法优化设计也不再采用;单纯的光学经纬仪和电磁波测距仪(包括最精密的测距仪ME5000)已不再生产;地面测角网基本消亡;24 m因瓦线尺量距、2 m横基尺视差法测距已被淘汰;与钢尺量距有关的一些测量和放样方法如直角坐标法、偏角法、切线支距法也无人再用。但是，许多过时的内容仍在不同课程中重复讲解。

3)测绘工程专业中，许多课程需要改革，如“控制测量学”课已无开设之必要。因为国家控制网的建立与维护只需在“大地测量学基础”中简单讲述即可，至于工程测量控制网属于“工程测量学”的内容，“控制测量学”则没有可讲述的内容了，但一些学校还在开设或准备开设。

4)还有一种倾向是将“工程测量学”的内容，另写一本书，并开设一门课。如“工程摄影测量”“变形观测数据处理”“工业测量”“地下管线网探测”“水利工程测量”等。各学校应严格控制与“工程测量学”相关课程的内容，尽量做到内容不重复，不随意增添新课程;上述有些课程不宜开设，有些课程，可作为加深课放到硕士生阶段开设。

上述问题提请国家教委及测绘地理信息局教学指导委员会予以重视，也希望各有关测绘院校领导、教授和老师深刻思考。

三、工程测量学的学科特点和教学思考

工程测量学的学科特点可以归纳于下:

1)测绘学是一个古老而现代学科，测绘工作是一个普通而广泛的职业。在历史上，许多名人都与测绘有关。秦始皇大修万里长城、灵渠，隋炀帝大修京杭大运河，康熙皇帝亲自主持全国的大地测量和测图工作，古今中外有不少帝王、总统、国家级领导人从事过测绘，如林肯、华盛顿、拿破仑、赫鲁晓夫做过测量员;亚里士多德、哥白尼、伽利略、开普勒、高斯、徐光启、哥伦布等伟大哲学家、科学家无不与测绘有关;当代测绘殿堂更是两院院士云集之地，省部级以上官员也多有测绘背景。

由此可见，测绘学是一个古老而现代学科，是一个科技含量很高的信息学科，工程测量学是测绘学中出现很早、地位很重要的分支学科。

2)工程测量学科的发展不仅得益于现代科技的发展，也得益于工程建设的发展，只要有工程建设，工程测量学这个学科就会长期存在下去。

3)工程建设分为勘测设计、施工建设和运营管理3个阶段，工程测量就是为这3阶段服务的;变形监测是基础，变形分析是手段，变形预报是目的;大型特种精密工程是工程测量学发展的动力;精密工程测量是工程测量发展的高峰;工程建设的规模是有限度的，不可能一直像近半个多世纪那样高速的发展下去;工程测量学的发展已接近它的顶峰;工程测量的理论技术方法基本可以解决工程建设中的一切问题。

4)三脚架将长期作为工程测量的象征。电子全站仪、水准仪、GNSS接收机都要用到三脚架。人类是两只脚加两只手，最为灵便;动物以四只脚的居多，大多跑得很快;三条腿的脚架最稳定，稳定是测量的重中之重。三脚架成为测量的一个标志性工具，如同工人的锤子、农民的镰刀和战士的步枪，三脚架可作为知识分子的标志。

笔者对“工程测量学”课程的教学有如下思考:

1)任何课程的教学包括“工程测量学”都要摆好教师与学生的关系、教与学的关系。在教学中，教师是主导，一门课教学效果的好坏，教师应负主要责任。教师除了应爱岗敬业、德行兼备之外，对教学内容应有较深的理解，有较丰富的工程测量实践经验，有较好的表达能力和组织领导能力。教不严、师之过;学不勤、生之错。提倡教学互动、教学互长;“学生不能高过先生”［4］，在课程教学中更是如此。

2)“工程测量学”的内容看上去很繁多、杂乱，实践性又很强，一般都觉得难讲，学生也难学。在讲课中，应主次分明、取舍恰当，提倡“特殊与一般”“纵向与横向”相结合的教学方法。“特殊”指每一工程的特殊性，“一般”指各种工程的共性;“纵向处理”，是指按工程建设的3个阶段阐述，“横向处理”是指按典型工程分别讲述［7-8］。应将测绘学和工程测量学中的一些理论上升到哲学乃至神学的层面［3，9］，这样可简化许多教学内容，加深学生对理论技术方法的理解。

3)“工程测量学”这门课，各校应至少配备2～3位老师，最好采用轮流和教辅结合的方式进行讲授，还要有比较固定的实践性教学环节，如大型综合课程设计、参观实习和动手实习等［10-11］。

4)应重视教材建设，不提倡45岁以下的青年教师写书，年轻教师应把主要精力放在创新性教学、科研和科技开发上，要耐得住寂寞，逐渐积累经验，经验是无法通过书本学到的。好的教材是在长期教学、科研和科技开发基础上，根据笔者特长和兴趣，花费巨大精力和时间才能写成的，而且应每隔7～10年更新最好。

在“工程测量学”课程教材建设上，笔者于2002年主编了一本书《工程测量学》，后作为普通高等教育测绘类规划教材［12］，2005年由教学指导委员会授权编著了普通高等教育十五国家级规划教材《工程测量学》［1］，2013年按教学指导委员会决定，主编了高等学校测绘工程专业核心课程规划教材《工程测量学》［2］。上述3本书由武汉大学出版社出版。

2013年版的《工程测量学》教材较2005年教材，内容有较大更新，篇幅有显著压缩，删除了过时陈旧的内容，归纳了工程测量学的理论方法，增加了现代高新技术，内容更加丰富，编排更加合理。从第2至第7章是共性部分，是必学的基础性内容，第8章至第14章，体现了典型工程的特殊性，可以选择性地学习。各章之间有独立性和相关性，兼具“纵向与横向”特点，第一章“绪论”和最后一章“展望”，前后呼应，是铺垫和总结。该教材反映工程测量学科的全貌和最新发展，包括了笔者长期在教学、科研和生产实践中的成果和经验。

笔者在2013年版《工程测量学》基础上，又重新组织、改写主编了一本《简明工程测量学》，从前书的59万字进一步减少到40万字左右，在教材结构和内容上也进行了较大的增删，以期作为测绘院校其他专业的本科学生以及测绘大专、函授教育学生的教材。此书将于2014年由测绘出版社出版。

［1］张正禄.工程测量学［M］.武汉:武汉大学出版社，2005.

［2］张正禄.工程测量学［M］.2版.武汉:武汉大学出版社，2013.

［3］张正禄.学习圣经中关于测绘科学描述的体会［J］.甘露，2013(3):21-22.

［4］中国基督教协会.圣经［M］.南京:爱德印刷有限公司，2009.

［5］李青岳.工程测量学［M］.北京:测绘出版社，1984.

［6］张正禄.从第十届“工程测量国际讨论会”看工程测量的发展趋势［J］.工程勘察，1989(1):68-69.

［7］张正禄.对“工程测量学”课教学的探讨［J］.高教研究，1991(4):16-18.

［8］张正禄.测量工程专业及其教学改革探讨［J］.测绘高教研究，1997(4):25-28.

［9］张正禄，张松林.关于测量中可靠性理论的哲学思想［J］.测绘科学，2012，37(3):54-55.

［10］张正禄，黄全义，罗年学，等.论测绘工程专业本科教育的实践性教学［J］.武汉测绘科技大学学报，2000(S0):25-26.

［11］黄全义，张正禄，巢佰崇，等.论测绘工程专业地面测量实习的改造［J］.测绘通报，2001(9):41-43.