《测量学》与《道路勘测设计》课程实习一体化

2018-12-26孔艳冬谢晓莉沈照庆

地理空间信息 2018年12期

孔艳冬，谢晓莉，沈照庆

（1.长安大学公路学院，陕西西安 710064）

对于道路桥梁与渡河工程专业、交通工程专业以及土木工程专业（公路与城市道路方向）的学生来说，一般分别在第五和第六两个连续的学期内先后学习《测量学》（下文简称《测量》）和《道路勘测设计》（下文简称《道勘》）这两门课程，并分别在第五学期和第七学期进行相应的课程实习。《测量》这门课程是《道勘》课程学习的前期基础，《道勘》实习环节是《测量》课程学习内容的后期运用。目前《测量》与《道勘》这两门课程的实践教学环节是完全独立开的，即在安排实习教学内容时并不对两门课进行统筹考虑。对于仍采用传统手工方法测图的多数高校，这两门课程实践教学的孤立造成实习内容在很大程度上相互重复，主要体现在地形图绘制的有关部分。内容上的重复固然有利于巩固学生的基础知识和技能，但是却容易造成教学内容重点不突出、教学资源浪费的问题。这是因为采用传统手工测图方法绘制地形图工作量大、需要花费大量的时间[1]，让学生误以为学会测图是《道勘》实习的主要目的，不但导致教学资源的浪费，更不利于学生对主要知识的总体把握。这一问题对于《测量》和《道勘》实习采用同一地形图的高校来说更加突出。

为了解决由于实践环节孤立引起的教学内容重复的问题，本文提出一体化《测量》和《道勘》这两门课程实践教学的思路，通过调整和更新两门课程的部分实习内容，加强两门课程之间的教学联系，达到强调核心教学内容、提高教学质量的目的。

1 一体化的必要性

1.1 实践教学内容的重复

《测量》和《道勘》这两门课程都是实践性很强的课程，需要通过野外实习的教学环节培养学生对基本理论和方法的掌握以及动手操作相关仪器的技能。“勘测”在《道勘》这门课程中占有重要地位，是进行后续道路设计的基础。勘测的任务就是快速、准确、有效地获取道路设计所需的各种地形原始数据[2]。而《测量》就是系统介绍测量基本概念和理论、测量仪器的操作技能，以及工程应用的一门课程[3]。两门课程实践教学的主要内容如下：

1）《道勘》实践教学内容。野外道路勘测设计实习这一教学环节对学生综合掌握设计和勘测的方法、加深对理论的理解有着非常重要的作用[4]。实习外业的主要内容是：学习现场选线和定线方法、中线测量、横断面测量并绘制路线地形图。在室内进行的实习内业是外业工作的继续与深化，是《道勘》实习的另一个重要组成部分，不在本文的讨论范围。

2）《测量》实践教学内容。对于非测绘专业，由于受到教育教学条件的限制，不少高校的测量学综合实习仍一直围绕着大比例尺白纸测图这个总中心来组织展开[5]，主要培养学生建立控制测量和地形图测绘的完整概念，综合训练学生的测量基本功，对其全面了解测图过程、掌握工程测量基本理论知识和方法起着重要的作用[6,7]。野外测量学综合实习的主要内容是：控制网布设、量距、测角、水准测量、内业计算、展点和绘图。

可以看出，两门课程的实践教学中都存在绘图的部分。在采用传统手工方法测图时，这一教学内容的重复会耗费教师和学生大量的时间和精力。

1.2 学生未来的工作需求

随着现代工程建设和测绘技术的发展，目前我国道路设计、施工单位基本均引进了国内外先进的测设仪器设备和软件等，并已投入使用。利用全站仪或GPS采集地形原始数据，再利用计算机绘制大比例尺电子地形图，建立数字地面模型（DTM），然后采用路线CAD集成系统完成路线设计的方法，已经在全国范围内全面应用[2,8]。

这一现状意味着当学生毕业后从事道路工程设计和施工的相关工作时，大多是从当地测绘部门直接取得所需测绘资料及地形图的电子文件，基本不会采用传统手工方法测绘地形图。未来工作的需求从工程应用上对学生的能力提出了新的培养要求，因此有必要将两门课程实践教学中大量重复的手工绘图环节弱化，将节省的时间和精力用于加强学生对计算机辅助制图软件的使用、新型测量仪器的使用等实践能力方面的培养。

2 一体化的实施

基于前文的分析，本文以地形数据的采集与处理为核心，以增加课程实用性、先进性和连续性为目标，统一设计《测量》和《道勘》这两门课程的实践教学内容。

2.1 《测量》实践教学的改革内容

测量学综合实习前半部分的控制测量实习内容保持不变，将后半部分的经纬仪白纸测图改为全站仪电子数字测图。采用全站仪或GPS进行电子数字测图是目前普遍采用的方法[1]。通过电子数字测图将野外实习场地数字化，为后续采用CAD集成软件系统进行道路设计打下基础。全站仪电子数字测图的具体内容如下：

1）外业数据采集。这一部分与道路勘测设计实习中白纸测图的数据采集方法一样，采用全站仪或GPS进行外业数据采集[9]。测量时，要求用全站仪或GPS（包括存储器）直接记录所有碎部点的点号和三维坐标。同时，人工绘制草图记录碎部点的连接关系和实体的地理属性等绘图信息。这样改革既更新了测图时的数据采集方法，也将道路勘测设计实习的测图内容提前学习，在保证教学内容的前提下为后续道路勘测设计实习改革提供了空间。

2）内业地图绘制。这一部分与传统的白纸测图不同，不是直接在现场手工绘制地图，而是在室内根据外业采集的数据和绘制的草图用电子数字制图软件利用计算机成图。绘图时，将碎部点坐标直接从全站仪或GPS传入计算机，然后根据草图按照测图要求采用人机交互编辑成图。这样既节省了手工绘制地图的时间和精力，又能保证学生对绘图步骤和方法的理解。另外，数字化测图的成果可以分层存放，从而有利于道路勘测设计实习对成果的深加工利用。

2.2 《道勘》实践教学的改革内容

道路勘测设计实习的内容将进行比较大的变动，核心是将传统的现场定线改为在室内进行纸上定线。传统的现场定线是设计人员在实地现场确定道路中线位置的方法，这种定线方法在设计单位目前已经基本不用，现在普遍采用的定线方法是纸上定线。纸上定线之后进行实地放线，然后现场核对并测量中桩地面高程和横断面地面线，再重新设计纵断面和横断面。这样，整个实习流程符合目前道路勘察设计单位普遍采用的勘测设计流程。因此，对道路勘测设计实习的内容进行改革是非常必要的，满足学生未来的工作需求。改革后的实习内容如下：

1）内业纸上定线。将电子地图导入路线CAD集成系统中，建立数字地面模型。运用路线CAD集成设计软件进行路线平面、纵断面和横断面的设计。由于学生在测量学综合实习时通过绘制电子地图已经充分了解实习场地的情况，有利于纸上定线的顺利完成。而利用电子地图建立的数字地面模型更为直观，可以三维展示所设计的路线，使复杂条件下的多方案比选轻而易举，使路线设计的合理性和效率显著提高[8]。

2）外业实地放线。纸上定线后需将道路中线在地面上标定，供落实核对以及详细测量和施工之用。实地放线就是将纸上定线定好的路线敷设到地面上。具体做法是以设计路线的中桩为待放样点，采用全站仪或GPS根据放样点坐标在实地标出放样点的平面位置。这一部分内容基本与传统的实习内容一致。

3）外业数据测量。实地放线之后，采用水准仪或GPS测量中桩地面高程，采用花杆皮尺法测量中桩处横断面地面线数据。这一部分内容与传统的道路勘测设计实习内容基本一致，但改革后的重点在于现场落实核对纸上定线阶段所设计的路线。

4）内业路线调整。由于纸上定线时所用的中桩地面高程和横断面地面线数据是直接由数字地面模型获得的，受电子地图精度的影响，需要根据实地测量的数据重新设计路线的纵断面和横断面。对于路线线位设计不当的情况，还需根据现场实际情况对路线进行局部修改。