测绘数据处理教学仿真系统的研究与设计

祝 婕

（长江工程职业技术学院，武汉 430012）

近年来，我国高等职业教育发展迅速，职业院校既要直接服务于经济发展和现代产业体系建设，又要以培养生产、建设、服务、管理第一线的高端技能型专门人才为主要任务。而对于培养工程测量技术专业高端技能型专门人才，其核心职业能力主要分两个方面，一是培养学生工程施工测量的能力，二是培养学生对工程施工测量数据处理的能力。在信息化测绘发展的要求下，行业企业更关注学生的工程测量数据处理的能力。因此，如何培养提高学生的测绘数据处理能力，成为高职工程测量技术专业培养目标的关键。随着计算机的迅猛发展，仿真技术趋于成熟，越来越多的教育教学领域引入了仿真系统。这带动了教育教学系统的飞速发展，也引来了教育教学系统的深刻变革。运用现代教育技术和虚拟现实技术，开发工程测量数据教学仿真环境，为工程测量技术专业学生学习测绘数据处理提供自主学习与实践的平台，改革《测绘数据处理》课程教学方法与手段，实现教学过程与生产过程的对接，有重要的实际应用价值，对于推进人才培养模式改革，提高学生测绘数据处理的能力和教学质量有重要的现实意义。

1 测绘数据处理仿真教学的重要性

测绘数据处理作为测绘工作的重要内容，在整个测绘行业都受到了高度重视。在国内也形成了很多较成熟的测量数据处理软件，如专门的测量平差软件，GPS数据处理数据软件TGO等，还有很多设计院也开发出了适合自己使用的测绘数据处理软件。如甘肃省水利水电勘测设计院设计的测绘数据处理软件，但是这些测绘数据处理软件的优点主要体现在生产过程中，而用于职业教学存在较大的局限性：一是这些成果研究内容比较深入，理论性较强，不适合测绘数据处理的基本职业能力教学，二是学生在使用这些测绘数据处理软件时，只注重结果，将数据处理的方法忽略，不利于培养提高学生测绘数据处理方法的能力。

目前，国内职业教育领域的学者都在积极研究改革教育教学方法手段，教学仿真系统的研究与开发也取得了积极的进展，但对于工程测量技术专业，培养测绘数据处理职业能力的教学仿真系统还没有进行系统的开发，研究也较少。本系统试图利用仿真系统最新研究的成果，基于实现教学过程与生产过程对接的职业教育理念，开发培养工程测量技术专业测绘数据处理核心职业能力的教学仿真系统，改革人才培养模式，为实施教学做一体化教学模式提供学习实践的平台。

2 测绘数据处理仿真教学的需求分析

测绘数字教学仿真系统针对勘测系工程测量与工程测量监理专业，对学生学习测量数据处理过程和VB编程方法起到促进作用。涉及到的学科有地形测量、测量平差、VB测绘程序设计、工程测量等课程，能对学生的专业课程起到复习巩固的作用。针对这些专业课程，我们提出了下列模块：

（1）测量基本计算模块：包含测量计算的最基本计算，如：坐标方位角计算、角度弧度换算、矩阵计算等。该模块包含测量数据的最基本组成部分，基本上每个小模块在综合数据处理过程中都会遇到，是测量数据处理的很重要、不可忽视的过程，而且案例相对简单，可作为课堂教学的演示实例或课堂练习，能够适应学生学习新知识的要求。如角弧度换算，所有跟角度计算有关的案例中都会遇到，在实际测量中得到的数据为度分秒的格式，而在调用VB的三角函数计算公式时，其角度单位为弧度，所以在开始计算时需要将角度换算为弧度，而计算完毕后还需要将弧度转换为更为习惯的测量角度单位——“度分秒”。

（2）测量数据综合处理模块：包含单导线平差近似计算、坐标转换、圆曲线计算等。该过程选取了比较典型的、稍大型的综合数据处理过程，在这些案例中，一般来说，单独的某一种语句很难实现数据处理的过程，它需要将VB语言的所有语句进行融合才能实现该数据过程，如单导线近似平差中就需要用到顺序结构、选择结构、循环结构。通过这三种语句的巧妙融合才能最终实现单导线近似计算。选取的这几个案例也基本融合了《地形测量》、《工程测量》、《测量平差》等测量基础课程中的数据处理的典型过程。

（3）基本数据处理实践模块：选取企业实际生产中的实际案例，进行设计。该过程中的案例选取实际生产中的数据处理工程，且有实际数据进行验证的典型工作过程，作为学生的实训材料，供学生在测绘程序实习中进行使用。

（4）学生综合数据处理提高模块：选取典型案例，为学生演示软件设计的完整过程。该过程中需要为学生根据调用流程进行说明，能够保证学生在没有老师指导的情况下，在课余时间能够根据流程提示，按照编写步骤，自己完成程序的设计。使学生能够课后自学且能有所提高。

3 仿真教学系统总体设计

系统分为四大功能模板，测绘程序设计授课期间，主要访问第一模块——测量基本计算模快。后期，主要访问综合处理模快，该模块中会选择一个案例作为指导案例，该案例将和上课内容进行衔接，教授新课时会按照上课顺序，一步步将综合案例进行整合。提高模块主要是学生在课后使用。该模块中会将整个编写过程进行描述，学生可按照指导一步步完成程序设计，通过实际演练达到提高编程水平，掌握测量数据处理的能力。该软件的整体系统结构如下图1所示。

图1 系统总体结构图

4 仿真教学系统在课堂教学中的应用

高职工程测量类专业教育的特点是注重学生的实操能力及技能的培养，而工程测量数据处理的能力尤为重要。但在工程测量数据处理课程的传统课堂教学中，课堂上讲理论，课后进行实践，这种教学模式不太符合高职学生的认知规律，教学效率低，非常容易造成理论学不精，实践学不会等现象，而将测绘仿真系统引入课堂，在理论学习的同时，直接进行仿真显示结果，使抽象的概念具体化、简单化，克服学生理解的抽象性，使学生对课堂讲授内容增加感性认识，加深学习内容的理解，提高教学效果。［1］

该仿真系统目前已在我院2013级学生工程测量专业《测绘数据处理》课程中进行实践，与同时学习这门课程的未使用该仿真系统的工程测量与监理专业的学生相比，从课堂纪律上看，使用该仿真系统的学生明显注意力更集中，理论学习会更加容易，实际效果也好。对课堂上学生提出的疑问，比如改变某个数据、改变某些处理过程，老师可以现场修改对象或属性参数，进行仿真验证，回答学生的提问，解决了理论教学与实际脱节的问题。做到了教与学的互动，提高了学生兴趣；从教学效果来看，在进行实践考试时，工程测量学生该门课程的通过率达到了95%，而工程测量监理的学生通过率明显要低；从课后访谈来看，工程测量学生反应考题简单，没有什么难度，监理专业学生则认为考题太难，理论知识和实际上机考试存在脱节，有些内容理论还记得，但不会实际应用。

总之，将仿真系统应用于工程测量技术专业教学中，不仅可以把很多抽象和难以掌握的理论知识变得生动有趣，化难为易，对于提高教学效果，提升学生的学习兴趣具有重要的意义，而且对于培养学生的分析和解决问题的能力都起到了潜移默化的作用。

［1］何秋阳.MuItiSim10仿真软件在《模拟电子技术》理论课教学中的应用［J］.电子世界，2012，（13）：162－163.

［2］韩宝如.高职电子信息工程技术专业仿真教学的研究［J］.辽宁高职学报，2012，（11）：158－159.

［3］姚金伟.高职土建类专业仿真教学软件的研究与实践［J］.中国科教创新导刊，2013，（01）：120－123.