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【關鍵詞】煤礦;測量;方法;原理
0 引言
隨著計算機技術以及軟件工程的快速發展,測繪專業領域也得到了空前的發展,煤礦測量已由傳統的經緯儀、水準儀、光電測距儀、平板儀及手工記錄計算的方法,逐步轉變全站儀、電子水準儀、GPS等先進的現代儀器,為測繪行業帶來了質的突變。雖然先進的儀器使得測繪工作者更為方便、高效,但我們必須全面了解測量方法的相關原理,才能更好的為現代煤礦測量工作服務[1,2]。
1 煤礦測量方法
煤礦測量,主要依托全站儀,因此全站儀常用的方法主要有極坐標法、小角度法、前方交會法、后方交會法等。下面根據本人工作經歷,具體對各自方法進行詳細介紹。
1.1 極坐標法
根據極坐標的原理,以2個已知點建立坐標軸,并以其中1個點為極點作為極坐標系,測定觀測點到極點之間的距離,測定觀測點與極點連線和兩個已知點連線夾角的方法。如圖1所示:
假設,需測定某點C坐標,首先必須先計算已知點A、B的方位角:
采用全站儀進行極坐標測量時,具體操作步驟如下:
(1)在測站點A點安置全站儀,對中整平,然后開機,首先要對儀器進行相關參數設置,主要有溫度、氣壓、濕度、棱鏡常數、對比度等:緊接在程序中選擇測量模式為“放樣”。
(2)首先輸入已知點A的點號,測站點儀器高度,以及A點的三維坐標坐標,并照準后視點B點,輸入A點到B點的方位角,或者是輸入后視點B點的已知坐標,然后照準B點,讀出數據,作為檢核,使測出的數據與設計數據差距很小[3]。
(3)輸入待測點的坐標,然后在儀器上顯示出當前視線方向與待定方向之間的水平夾角,當該夾角接近0度時,轉動水平微動螺旋使夾角為0°。
(4)指揮將棱鏡立于視線方向上,按“測設”鍵,全站儀即測量出測站至棱鏡的水平距離,并計算出該距離與設計距離的差值,在儀器上顯示出來。
(5)儀器操作員根據計算的距離偏差指揮持鏡員,持鏡員按照此距離靠近或遠離儀器,直到偏差量滿足要求時,并在地面上打入帶有小鐵釘的木樁。
(6)木樁固定后,將棱鏡架設在木樁頂板的小鐵釘上,儀器操作人員回到常規測量界面,測定出該點坐標。
該方法在礦山地下工程測量比較常用,且該方法比較靈活,限制條件比較少,適合長距離傳遞。
1.2 小角度法
由于礦山地下開采,形成了采空區,由于采空區上方巖層長期下沉,導致地表沉陷,使得地表產生沉陷、曲率變形、水平位移、傾斜變形等,嚴重影響了礦區人民的安全狀況。因此我們必須對礦區地區地表進行監控,及時了解該處地表變形情況,其中除了我們進行常規的沉降測量外,還需對水平位移變形情況進行觀測,由于礦山在監測設計時,主要是沿著開采區走向與傾斜斷面進行布設監測點,因此小角法是一種很實用的方法。
小角度法是將儀器安置于穩定點,測定視準線位移點間的微小夾角和水平距離。如圖2,利用全站儀精確測出基準線與置鏡點到觀測點視線之間的微小角度,并按式(4)計算偏離值:
小角度法觀測時,要盡量將觀測墩埋設在兩端基點的連線上,使觀測角度微小,以減小正弦函數泰勒級數展開的舍入誤差。
1.3 前方交會法
前方交會就是利用已知坐標條件求出未知點的一種比較實用的方法。在煤礦測量中,由于煤礦地質地貌條件復雜,因此往往致使測站點無法與前方測點通視,經常需要用前方交會的方法來預計待測點坐標和待測邊邊長。
因此,必須選擇遠離變形區且穩固的目標作為定向點,測站點與定向點的距離要求大于交會邊的長度,觀測點埋設在能進行多個方向觀測的位置。前方交會的角度最好滿足30°≤α≤150°,否則觀測出的位移量受測角誤差的影響較大。如圖3,假設對工作基點C進行校核時,可在穩定區埋設2~3個基點,用前方交會法檢定C的穩定性[4,5]。
1.4 后方交會法
在礦山測量作業過程中,特別是在年代較久或廢舊礦區開展工作,經常遇到如下情況:
(1)測區已知控制點相互通視條件差;
(2)在礦區所布設的控制網,因考慮圖形條件、控制范圍、通視等,已知點大多位于較高的山上,攜帶儀器不方便,或有些測點架設儀器很困難。雖然GPS在測繪工作中以得到普遍應用,但由于各作業單位的實際情況及林區衛星信號接受等諸多因素。為解決上述問題,我們在工作實踐中,經常采用全站儀測邊后方交會來測設測站,然后進行工程放樣或測量等工作[6]。
測邊后方交會一般在待定點上架設儀器,在已知點上擺設棱鏡,假設已知點為A(Xa、Yb)、B(Xb、Yb),待定點為P, 通過測量出已知點到待定點之間的距離分別為Sa、Sb.
2 結論
隨著科學技術的發展,礦山測量逐步走向自能化。論文結合本人的生產實際情況,主要介紹了現在礦山測量依托全站儀常用的測量方法,在礦山測量生產實際當中,現代礦山測量不僅僅是狹義上的施工放樣,隨著科學的發展,逐步發展到了地表監測等,因此極坐標、前方交會、后方交會以及小角度法是最為常用也是最為熟悉的方法,論文通過對這些方法的原理進行了詳細介紹,分析了各自方法的特點,因此在以后工作過程中,可根據自身條件進行擇優選擇。
【參考文獻】
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關鍵詞 : 礦井測量特點;常見問題;解決辦法
中圖分類號:TD163文獻標識碼: A
Analysis the characters and the problems of mine surveying
Zhang Delin
Qinghai SaishitangCopper Industry Co., Ltd., Qinghai Xinghai, 813300
Abstract : In order to promote the development of nonferrous metal mines, and improve the production technology in mines, mine surveying must be required to provide timely, accurately data, in order to provide timely information for mine design. This article briefly made analysis for the problems in the downhole measurement, and how to solve the similar problems in the future etc.
The keyword : mine measurement characteristics; Common problems; The solution
1.引言
隨著科學技術的發展,礦山的建設和安全生產尤為重要,礦井測量是不可忽視的。它是開發礦業過程中不可缺少的一項重要的基礎技術工作。要求工作認真細致,提供的數據、圖紙及時、準確、齊全、清晰、統一。
2.礦井測量的特點
礦井測量所使用的儀器和方法與地面測量相同,由于礦井測量的環境與地面不同,所以礦井測量有如下特點:
(1) 測量環境的不同。
在巷道測量中,井下潮濕、黑暗、空氣透視度低;空間狹小設備多,車輛與人員來往頻繁,巷道內又有各種管線障礙,所以無論測角或是量邊,都給測量工作帶來極大困難,往往需要采用特殊的儀器或方法。必須注意安全,愛護儀器工具。
(2) 測量對象的不同。
礦井測量的對象是井下各種巷道、硐室和采掘工作面等工程,這些對象的空間位置隨時間變化,為了確定平面位置將其及時、準確、完整地反映在礦圖上,礦井測量就必須貫穿于工程的始終,為生產提供數據與圖紙資料。
(3) 井下礦圖的精度不均勻。
由于井下測量中誤差積累較快,離起始邊越遠,其精度越差。
(4) 考慮精度的出發點不同。
生產礦井測量應以滿足采礦工程要求為原則,選用測量儀器和測量方法。
(5) 井下測量的方式不同。
主要是導線測量,導線的布設形式一般有閉合導線、附合導線和支導線三種,但井下巷道施工測量中,一般以支導線為主,當巷道貫通以后,進行聯測時才可以布設閉合導線或附合導線。
(6)測量程序不同。
井下測量必須適應采掘工程的特點,一般從高級點起,先測設次級的導線進行控制、測圖,而后測設基本控制導線進行檢查,在巷道貫通后形成閉(附)合導線這種分段測量的特點,要求測量人員必須及時、嚴謹準確。
3.井下測量時出現的問題
3.1測量儀器的校正及使用管理
測量儀器的按期校正,以保證檢驗、測量儀器的正確性,確保產品質量。 掌握儀器的檢驗和校正方法,并且,要明白測量誤差的來源,其主要有三個方面:儀器誤差(儀器本身所決定,屬客觀誤差來源)、觀測誤差(由于人員的技術水平而造成,屬于主觀誤差來源)、外界影響誤差(受到如溫度、大氣折射等外界因素的影響而這些因素又時時處于變動中而難以控制,屬于可變動誤差來源)。儀器下井前應檢查儀器箱的背帶、提手、搭扣是否牢固,鎖扣是否鎖好,三腳架各部件螺絲有無松動損壞,否則應加工修理。井下測量時物鏡、目鏡、讀書窗上的灰塵、水汽、油污等應用物鏡紙或絨布輕輕擦凈,不能用手、工作服等硬東西擦鏡頭。為了減少儀器的誤差,在井下攜帶儀器行走時,注意巷道兩幫和機電設備,不可以攜帶儀器奔跑,坐車等,由于,劇烈的震動會對儀器的內部結構產生影響。儀器操作用力要輕,制動螺絲不要擰的太緊,微動螺絲的旋轉速度要均勻。
3.2井下所需要的工具準備
測量人員往往到了工作地點才發現沒有帶齊工具或者放線所需要的數據沒有抄全等。所準備的工具有:全站儀、腳架、對講機、棱鏡、噴漆、細線繩、鋼尺、釘子、錘子、測距儀、記錄本、電池等等,雖然這都是一些小問題,但是,再準備齊,就得上井去取,既費工費時又影響了施工單位的施工。
有一次,要去3250中段放線的時候,把數據抄在了一張紙上到地點的時候發現沒有帶坐標紙, 沒辦法又回去重新抄坐標了,回來半個小時浪費了,這樣很影響施工。還有忘記帶鋼卷尺,儀器高無法量取,耽誤了當天的工作,造成無法施工。
3.3 下井前對圖紙的不認真審核
測量人員由于為了盡快完成工作,不認真仔細審核設計圖紙,量錯圖上距離、方位等導致與實際設計不符,造成損失過大。測量人員在審核圖紙時,沒有認真審核,本來設計方位為233°,設計者粗心大意寫為53°,測量的沒有檢查出來,就施工了,可想而知,對工程的施工影響有多大。所以,一定要看清楚,明白意思了再去工作。還好施工方及時的提出來,更改了方位,避免了損失。
3.4井下測量時錯用導線點
由于前視人員、后視人員、儀器操作人員不細心用錯了導線點,造成測量數據錯誤。
井下測量點很多,要是看不清那個是哪個的話,就會用錯點。在井下工作的時候,要細心,看清楚那個是導線點那個是中心點。低等級導線測量過程中,有時存在著一段巷道附近有2個測點或多個測點,在導線延伸測量時工作人員不細心就會錯用導線點。如果不能及時的發現測點用錯會造成按設計方位標定的巷道中線方向發生錯誤,嚴重者會造成貫通安全責任事故,給企業造成巨大損失。
3.5標高的測設
施工人員為了趕進尺在施工過程中不嚴格按照中腰線施工。
如在3400中段18線聯絡巷透20線時,測量人員定的腰線為腰線點前3m,為變坡位置,變坡后即能達到所規定的高程。但施工隊在執行
的過程中用坡度規直接在腰線位置開始變坡,導致到位后高程比實際預測高程高了,出現高程控制的錯誤。幸虧發現的及時,避免了事故發生,但也給施工造成了不便,耽誤了施工進度。
3.6 井下測量的數據記錄不完整
在井下測量作業時,遇到生產單位急需運料或放炮要撤人等條件時,測量人員為盡快完成測量任務,容易急躁,忙亂,從而導致測量數據記錄不完整。上井后導致內業工作無法計算和成圖,導致重測,不僅增加了工作量,而且影響生產。
4 . 針對井下測量出現問題所采取的措施為了避免礦井測量工作的各種失誤對
井下工程造成的影響及嚴重的后果,注意以下幾個方面的問題:
(1)測量儀器的維護,對于測量工作者來說,猶如戰士的武器,要用它去完成各種任務,為礦山生產服務。因此,我們要經常的予以保養和維護,使儀器經常處在完好狀態,充分發揮作業能力并延長使用壽命。如何避免測量結果錯誤,最大限度的減少測量誤差的方法,即要作到:
(一)在儀器選擇上要選擇精度較高的合適儀器。
(二)提高自身的
測量水平,降低誤差水平。
(三)通過各種處理數據的數學方法如:距離測量中的溫度改正、尺長改正,多次測量取平均值等來減少誤差。
(2) 熟悉施工圖紙和資料,認真審核圖紙。對原有的已知點、數據、圖紙等資料,檢查核對。
(3)每次測量時,都要把測點周圍的無用的線繩標記處理掉,并把沒用的點號及時擦掉,把使用的點號標記清楚并且掛上線繩,特別要區分好導線點和中心點,以防以后用錯測點。在巷道開口時,一定要把開口所用導線點測兩遍,且檢查水平角時一定要將前后視距離重測一下,以便校核所用導線點正確與否。同時,每次測量時前視人員應把所用的導線點親自指給儀器觀測者。同樣,儀器觀測者把測點指給后視人員。這樣,可以避免用錯測點,造成不必要的損失。
(4)測量人員一定要積極與個中段隊長聯系,并經常深入現場檢查中腰線的使用情況,確保工人能嚴格按照標定的中腰線施工。
(5)測量記錄要求規范化。所有測量必須有正式的記錄簿,測量記錄、計算成果書和圖表必須符合《測規》要求標準,記錄清楚,符號數據準確,并應復核和檢算,不得亂涂亂寫或用計算器在現場現算現用不作記錄。不準在測量記錄本中演算草式。不準隨意撕毀測量記錄簿。
5.結論
測量技術是一門具有自身專業體系,理論性和實踐性都非常強的前沿科學。礦山測量是礦山企業生產的基礎工作,它是在礦山生產過程中進行深入細致的測量工作,保證生產掘進的正常進行。礦山測量也是比較細致的工作,測量必須嚴格,數據要準確,嚴禁估算和弄虛作假。測量的數據是指導礦山生產的重點,相反測量的失誤會給礦山生產帶來重大損失。因而測量人員責任重大,測量工作的正確與否直接影響了井下工人的施工進度和質量,所以要求測量人員在井下施測的過程中一定要嚴格按照《YSJ415-1993有色金屬礦山井巷工程測量規程》中的有關規定進行,要做到工作認真仔細,提供的數據、圖紙及時、準確、齊全、清晰、統一。為了保證今后的質量問題,首先,提高測量人員的日常業務學習和專業技術水平。其次,測量人員在井下多練習儀器的整平、對中、讀數等方法。再次,認真記錄數據,計算坐標等等。發現問題及時更改。以上的這些問題都引起了測量小組的注意,并在今后的工作當中大家避免了類似的問題再次出現。測量小組不斷地總結經驗,吸取教訓,相互學習,逐漸改進了工作方法,提高了自身的素質,使測量工作省時省力,測量結果可靠。為礦山今后的工作提供寶貴的資料。在工作中逐步學習、完善操作規程,才能更好的為生產提供更優質的服務。
參考文獻
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[4] 測量學.武漢測繪科技大學《測量學》編寫組. 北京: 測繪出版社,1991.
[關鍵詞]GPS;測繪;原理;煤礦
中圖分類號:TD822 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)24-0139-02
1 引言
GPS技術主要特點在于高精確度、視野度廣闊、自主性強等。其主要地理測繪、煤礦測量等領域。隨著GPS技術的不斷發展,其主要特點也得到了長足的進步,極大地方便了人民的的生產生活,使得各項工作都能夠適應時代的變化。在煤礦產業中,測量工作是一項很重要的工作,可以保證具體施工的準確性和穩定性。而各種高科技技術的應用就是為了近一步提高測量的精確性。GPS 技術與以往的傳統技術相比,是采用布設空間網的方式,大大減少了布局設線傳統觀測的局限性,極大地提供了生產效益,降低了生產成本[1,2]。
2 GPS衛星定位原理
GPS衛星定位的原理與無線電測距交會的原理一致,首先由地面3個以上已知點(控制站)交會出衛星的位置,然后,利用3顆以上的衛星的已知空間位置又可交會出地面未知點(用戶接收機)的位置。
GPS衛星發射測距信號和導航電文,導航電文中包含有衛星的相關信息。用戶通過GPS接收機在某一時刻同時接收到三顆以上的GPS衛星信號,并測出測點(接收機天線中心)P至GPS衛星之間的距離,并解算出該時刻GPS衛星的空間坐標,由此利用交會法計算出測點P的位置[2,3],原理圖見圖1。
設在時刻在測站點P用GPS接收機同時測量出P點到3顆GPS衛星、、的距離分別為、、,通過GPS電文解譯出該3顆GPS衛星的三維坐標分別為,。用距離交會的方法求解P點的三維坐標的觀測方程為:
(2-1)
(2-2)
(2-3)
3 工程實例
3.1 工程概況
某煤礦區屬溫帶大陸性季風氣候區,由于受大陸性季風氣候影響,使得該地區四季分明。該煤礦生產能力為700萬噸/年,該3#煤層采厚8m,開采方式為房柱式開采,回采率37%,空區埋深在地表以下60-120m,煤礦的開采厚度為7m,最大開采寬度為25m,采深采厚比8-15,采深采寬比1。由于該煤礦是新建不久,因此地表附近沒有現成的控制網,為了礦山建設的需要,要求在地表布設相應的控制網指導煤礦生產。該煤礦擁有6臺中海達F61靜態GPS接收機 (標稱精度:±5mm+2.5×10-6)。
3.2 控制網設計
3.2.1 網形設計
GPS控制網的網形主要有點連式、邊連式、網連式、邊點混合連接式、多邊形連接、環形圖以及星形布設。點連式網的幾何強度最低,因此要適當增加GPS控制網的可靠性指標,如加入部分地面邊長替代部分GPS邊長;邊連式的幾何強度相對于點連式較高,由于該網形非同步圖形閉合條件和復測邊相對較多,但在儀器數量相同的條件下,比點連式的觀測時段數大大增加;網連式的幾何強度和可靠性指標相對于與邊連式具有較大的提高,但所需的經費與時間也明顯增加,因此,該網形適合于高精度的GPS網測量;邊點混合連接式,結合了點和邊的優勢,組成的GPS網,既保證了網的幾何強度,提高了網的可靠性指標,又能減少外業工作量,降低了成本;星形圖的幾何圖形簡單,但其檢查與發現粗差的能力差,該方法的優點是,需要的儀器較少[5,6]。
3.2.2 GPS選點與埋標要求
GPS選點與埋標的要求主要包括如下4點:
(1)測點四周視野開闊,高度角在15°以上沒有障礙物,且測點易于安置GPS天線及接收機;
(2)GPS測點應遠離大功率無線電發射源和高壓電線,前者距離不得小于200m,后者距離不得小于50m;
(3)測點應遠離能反射信號的物體,以免產生嚴重的多路徑誤差影響觀測精度,如房屋、廣告牌、圍墻、山坡以及大面積水面等;
(4)GPS測站應位于地質條件良好的地方,同時要便于保存且交通條件相對較好,在地面沉陷區、潮濕區、以及易于塌方區域不應布設控制點;
3.2.3 GPS控制網觀測要求
對進行GPS觀測過程應注意以下事項:
(1)編制觀測計劃表并作好觀測前的準備,開始觀測前應進行預熱和靜置,用腳架安置天線時對中誤差不應大于3mm;
(2)觀測數據文件中應包含測站名或測站號、觀測單元、測站類型、日期、時段號等信息;
(3)觀測作業要求:按規定的時間進行作業,電源電纜和天線等聯結無誤方可開機,觀測過程中不允許進行以下操作:接收機關閉又重新啟動,進行自測試、改變衛星仰角限、改變天線設置等;
(4)外業成果記錄:
①記錄類型:觀測記錄、測量手簿、其它記錄;②記錄內容:測站和接收機初始信息,測站名、測站號、觀測單元號、時段號,天線及接收機編號、天線高、觀測日期、采樣間隔,衛星載止高度角、衛星星歷參數等。
控制網參照《全球定位系統(GPS)測量規范》中C級GPS網的要求進行觀測,具體技術指標見表1。
3.3 數據處理
根據GPS測量規范,GPS基線解算,各項指標均需滿足規范要求,才能進行平差計算,具體技術指標如下:
(1)復測基線長度較差應滿足:ds≤2δ,δ為相應級別規定的精度mm(按平均邊長計算),,式中a為固定誤差、b為比例誤差、d為相鄰點間距離km,本項目根據實際情況及規范設計固定誤差a=5mm,比例誤差b=2mm/km。
(2)同步環閉合差應滿足:Wx≤δ,Wy≤δ,Wz≤δ
(3)獨立閉合環或附合路線坐標閉合差應滿足:Wx≤3δ,Wy≤3δ,Wz≤3δ;Ws≤
將GPS測量的記錄的數據,利用數據線將數據導入到電腦中,GPS控制網的內業數據處理步驟如下:采用中海達GPS數據處理軟件對觀測數據進行基線解算,使得保證各項指標合格后,才對GPS控制進行三維平差;三維平差是對GPS控制網進行整體基線檢驗,剔除誤差較大的誤差,使得整個網誤差最小,然后再進行二維平差;二維平差主要是將坐標系轉變為當地坐標系為,并對成果質量進行檢驗,包括點位中誤差、長半軸以及比例誤差比較,如果各項指標均達到要求,得到GPS控制點的平面坐標,否則還應對基線重新處理或者進行返工重測。
4 結語
由于GPS相對于傳統的測量手段,具有定位精度高、操作簡便、觀測時間短,極大地降低了外業觀測強度,同時也減少了內業計算工作量,因此,GPS技術逐步滲透到各個領域和行業,特別是在當前進行煤礦控制網的應用更為常見,GPS技術在煤礦測量中的應用將會更加廣闊和深遠。
參考文獻
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窗體頂端
【Abstract】GPS is a kind of system for positioning by satellite navigation. The use of GPS mapping technology in engineering surveying and mapping can effectively improve the efficiency and precision of engineering surveying and mapping. This paper mainly introduced the characteristics of GPS mapping technology, and discussed the engineering application of GPS mapping technology in the specific application of the practice.
【關鍵詞】工程測繪;GPS測繪技術;應用;實踐
【Keywords】 engineering surveying; GPS mapping technology; application; practice
【中圖分類號】TU98 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069(2017)03-0134-02
1 GPS測繪技術的特點
1.1 可以實時定位
GPS測繪技術采用的是全球定位系統對其進行導航,可以實現對目標物體的速度以及三維位置的實時精確定位,從而有效地保證運動物體可以按照之前預定的方案運行。
1.2 定位的精度非常高
根據相關的工程測繪具體實驗可以得知,工程測繪中GPS測繪技術的應用在具體的定位精度上可以達到50km之內,相對定位的精準度高達10×1-6到10×2-6,在距離為100km到500km時其定位精準度可以達到10-7,距離超過1000km時其相對定位的精準度可以到達10-9。GPS測繪技術采用實時的動態定位以及實時地查分定位方式,使工程測量的精準度可以按厘米級以及分米級來進行計算,這樣幾乎可以滿足工程測量中的所有測量要求,現階段GPS測繪技術依舊在不斷的發展,因此GPS測繪技術的精準度還可以得到進一步的提升。
1.3 觀測所用時間短
現階段進行測量的模式選用的是經典靜態的相對定位模式,現在要對20km以內的目標進行測量,借助單頻接收機進行觀測所用的觀測時間大概為1h,如果借助雙頻接收機來進行測量所需的測量時間為15-20min。而如果采用實時動態的定位模式,僅僅需要1~5min的時間就可以將初始化觀測完成,在每個站所需要的觀測時間短到僅需幾秒。因此可以得出結論,GPS測繪技術可以將工程測繪的觀測時間降到最低,從而有效地提升工程測繪的效率。
1.4 操作難度較低
伴隨著國家各種測量技術的不斷發展,GPS測繪技術也在不斷更新,現階段GPS測繪技術已經基本可以實現完全的自動化,因此在對GPS測繪技術進行操作時難度相對會比較低,只需要了解并且掌握一些基本的監測儀器、量取儀器,采集數據以及安裝儀器的技術,接下來的一些測繪工作系統可以自動展開,操作的簡便也促進了GPS測繪技術在工程測量中的進一步應用。另外,GPS接收機的重量比較輕體積非常小,方便攜帶。
1.5 可以用于長期作業
因為GPS衛星的分布數量非常多并且分布非常均勻,所以GPS測繪技術的覆蓋面非常廣,除去在比較惡劣的雷雨天氣下,地球上的幾乎任何一個位置都能夠接收到觀測信息,因此GPS測繪技術,受所用地點以及時間的限制非常少,具有可以用于長期作業的特點。
1.6 功能多用途廣
GPS測繪技術不僅僅可以用于各類導航工作以及測量工作,同時還可以進行相應的測時以及測速工作,在進行測速工作時,GPS測繪技術的精度可以達到每秒0.1m,可以說精度非常高。
2 工程測繪中GPS測繪技術的具體應用實踐探討
2.1 一些精密工程中GPS測繪技術的應用實踐
現階段伴隨著GPS測繪技術的不斷發展以及應用范圍的不斷擴大,工程測量的多個環節中都有用到GPS測繪技術。工程測繪的范圍非常廣,包括工程的勘察設計,工程的施工以及工程的驗收等,當然還包括工程施工中一些設備的安裝,所有的工程環節中都會用到GPS測繪技術。另外,由于GPS測繪技術操作比較簡單測量結果精度高,在很多的精密設備工程中也得到了一些應用實踐,例如,橋梁工程、管道工程、隧道工程以及安裝工程,工程測繪中GPS測繪技術的實踐表明了GPS測繪技術在工程測量中發揮了較大作用。在進行兩個控制點間的具體測量工作時,如果采用傳統的測量方法只能進行通視,但如果借助GPS測繪技術就完全不用通視。例如,如果要對隧道的貫通控制進行測量,為了能夠有效保證隧道貫通測量的精準性,需要借助聯測確定隧道起始基點的方向,然后再將隧道的開挖方向進行測定。這樣不僅可以使隧道工程的測量變得足夠簡單,同時還可以將隧道工程質量得到有效提升。現階段,GPS測繪技術已經充分借助自己高效益以及高精度的優勢,在很多的隧道工程以及礦山測量工程中得到了應用實踐[1]。
2.2 工程變形方面GPS測繪技術的應用實踐
工程變形主要是指由于人為因素使得建筑未發生位移或者變形,工程變形在工程建筑中是一種普遍存在的現象,工程會發生變形也就給了GPS測繪技術應用的實踐空間,GPS測繪技術擁有可以三維定位的技術優勢,因此可以現對工程變形的監測。在具體的工程建設中,工程變形可以分為陸地上的建設物發生變形、礦山變形、大壩發生變形以及一些海上的建筑物發生淪陷等方面。另外,利用GPS測繪技術也可以實現對礦山變形的監測,在具體的應用實踐中,需要選取一個特定的位置,在該位置上設立幾個監測點以及一個基準點,然后再進行GPS接收機的安裝,從而不斷地接收數據并且對數據進行分析,從而利用GPS測繪技術實現對礦山的自動化監測[2]。
2.3 網型設計中GPS測繪技術的應用實踐
在進行工程測量時,其中一項非常重要的步驟就是網型設計,因為GPS測繪技術在進行測量工作時不需要通視,因此這就可以使圖形設計的靈活性得到增強。但是需要注意一些問題,其一,GPS測繪技術采用的是無線定位的方式,所以不可避免的會受到外界環境的一些影響,因此在利用GPS測繪技術進行網型設計時需要注意提升檢核條件,從而保證網以及數據的可靠性。其二,在進行GPS點的選擇工作時,需要遠離各類變壓所,選擇一個信號接收方便的地方。
2.4 選點以及建立標志方面的應用
利用GPS測繪技術進行選點工作會比應用其他測量方法進行選點工作比較方便,在進行具體的選點工作時,需要保證選點位置的視野比較開闊并且交通比較方便,一定要讓GPS遠離具有干擾能力的障礙物以及金屬。例如,高層建筑、高壓線以及大范圍的水平。在選點工作完成后,要進行標石埋置的工作,然后再進行網選點圖的繪制工作。
3 結語
綜上所述,GPS測繪技術相比較其他的測量技術具有操作簡便、精度高等一系列的優點,經過實踐表明,在工程測繪中運用GPS測繪技術有助于提升工程測量的精準度以及測量效率,因此需要進一步加強工程測繪中GPS測繪技術的實踐探討,使GPS測繪技術得到更好的應用。
【參考文獻】
關鍵詞:工業廣場 沉降觀測 基巖標觀測點下沉量
中圖分類號:[TU196.2]文獻標識碼: A 文章編號:
1、概況
淮南礦業集團張集煤礦位于安徽省淮南市鳳臺縣境內,地處淮河平原,地勢平坦,礦區為隱伏式煤田,煤系地層上覆蓋巨厚松散層,厚約220m~380m;礦區含水層豐富。2001年8月投產,現整個礦井年生產能力已達到1300萬噸,是安徽省首個千萬噸級現代化特大型礦井。工業廣場內主要建(構)筑物有主、副井、井架、煤倉等,它們對地面沉降和變形要求高,在工廣范圍內布設沉降觀測網進行沉降觀測,能夠及時掌握井下開采及礦井疏水活動對地面沉降影響情況,實時監測工廣主要建(構)筑物安全狀況,研究地表沉降規律,及時消除安全隱患,為礦井安全生產提供基礎保障。
2、觀測基點的選擇
要測地面沉降得先有個固定不變的基準,基準點的穩定是觀測結果準確可靠的基本保障,基巖標是埋設與穩定基巖內的高程測量基準標志,具有穩定、可靠、永久等特點,是進行地面變形監測、高程控制測量的重要基準設施。基巖標是將穩定基巖體作為參照,通過標體構件,將其引至地面,從而使其成為測量基點,設立基巖標作為穩定與長期的測量基準,對于工程的沉降監控及減少測線長度,提高水準測量精度是至關重要的。
張集煤礦礦區松散層巨厚,該地層不穩定,把基準埋在松散層中,難免不穩定,只能把基準固定與松散層之下、基底巖石之上,我礦于2007年在張集礦中央區工廣建立了一組基巖標(共2個),即N1(N2)、S1(S2),其中N1、S1為主(上)標高點,布設在基巖中,不受地面下沉影響,N2、S2為副(下)標高點,與地面同步下沉,基巖標建好后,從國家Ⅲ等水準點“皮莊北”、“張小樓”將絕對高程分別引測到基巖標上(按三等水準測量技術要求施測),兩個基巖標作為沉降觀測及工程施工的測量基準。
3、沉降觀測點(網)布設及觀測技術要求
3.1沉降觀測點布設
工廣沉降觀測點布設在主副井井架、圓煤倉、絞車房四周,將銅樁分別埋設在主副井井架四個根基及圓煤倉四周混泥土內,外露2cm,用于立尺測量,觀測點(網)布設位置及編號如工廣沉降觀測站布置圖所示。
3.2觀測技術要求
按四等水準測量技術要求施測,測量儀器采用WILDNA2-70372型水準儀及配套的木質雙面因瓦尺正反面讀數、后-前-前-后觀測順序進行觀測,每次觀測時,首先檢查N1與S1是否附合,如無問題,再進行沉降觀測,起算數據以N1、S1為準。
4、觀測數據結果分析
2007年基巖標建成至今,我們每半年對工業廣場進行一次沉降觀測,目前已累計進行8次觀測(觀測結果如下表),分析觀測結果,可看到2011年6月進行的第8次觀測與2007年3月的首次測量成果比較,同一沉降觀測點之間的高差為7mm~20mm之間(正值為下降);相鄰兩次測量成果比較,同一沉降觀測點之間的高差為1mm~3mm。
此外,2002年至2007年,沉降觀測水準基點為DS1、S01、S02(S01、S02為2001年潘謝礦區三等水準點,DS1為按三等水準技術要求由“皮莊北”、“張小樓”施測獲得的水準點),由于這些點布設在地面上,與地面同時下沉。在2007年基巖標建成后,由基巖標測得DS1、S01、S02標高,與之前標高對比,高差為26mm~35mm,即2007年以前工廣地面下沉量為30mm。
說明:1、部分觀測點有時由于現場原因無法測量; 2、02年至07年地面(各觀測站)下沉量按DS1、S01、S02三個點下沉量取平均值,即(35+30+26)/3=30mm
綜合以上成果分析,2002年至今,工廣下沉量為37mm~50mm,年平均下沉量為4.1mm~5.6mm ,每年的地面下沉均勻,各構筑物尤其是主副井筒四周布設的觀測點下沉量基本相同,表明地面傾斜值小,說明井架井筒主要構筑物未發生明顯變化。
5、結論
(1)選擇的基準點一定要穩定可靠。
(2)工廣下沉量小,下沉均勻,各構筑物四個方向觀測點下沉量基本相同,傾斜值小,表明工廣受采動影響較小,地面下沉主要受疏水活動影響,但疏水暫時未對工廣構筑物造成破壞性影響,井筒、煤倉等安全生產基礎運轉安全。
(3)礦井工廣各類保護煤柱留設合理。
參考文獻:
[1]許延春,孫曉虎,喻懷君.臨渙工業園區非采動沉降安全監測研究,《礦山測量》,2011第153期。
摘要:礦山資源開發無論是過去還是現在都無法擺脫手工繪圖設計的局限,因此,將日臻成熟的計算機技術合理地運用于礦區資源開發的規劃設計中,并通過對礦山可視化、集成化模型的設計、仿真和建立,實現從規劃、設計、繪圖的全部數字化已經迫在眉睫。本文從實際出發,結合可視化、集成化的特點,從其CAD系統的組成、結構、功能實現等發面做出研究,以期提高礦山開采系統的設計效率、成本和適用性等。
關鍵字:可視化集成采礦CAD系統
中圖分類號:TP391.72 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)03(a)-0000-00
三維模型與二維繪圖顯著的區別在于給人的視覺效果不同。二維圖形缺乏立體感,只有經過專業訓練的人才能看懂,而絕大多數人一眼就能看出三維圖形所要表達的含義。通過三維模型不僅能很明白地表達設計人員的設計思想,方便與非專業人士進行交流,而且從三維模型中也能很容易的得到想要的二維圖形。立體成型系統是AutoCAD建立三維模型的基礎,是AutoCAD系統重要的組成部分。
1采礦系統的基本認識
作為一種重要手段和有力工具,采礦CAD系統的應用能夠在解放生產力、提高工作效率的同時使設計水平和質量上個臺階,而且一個系統的廣泛應用需要得到設計者和使用者的一致認可。因此,要合理、有效地實現采礦CAD系統的設計,就必須全面了解和掌握傳統采礦設計的過程。
任何系統的設計都必須遵守一個規則:前期設計為后續設計奠定基礎,后續設計則必須完全實現前期設計的目標。就像一棵樹,由樹干起源,開枝散葉,最終要結出果實。普遍而言,采礦CAD系統的設計需經歷三個階段:需求設計、深化設計和操作設計。需求設計一般是通過已有知識和設計經驗構造大概框架,確定設計方向和原則、提出設計要求等;深化設計則是工程參數、負載、造價等的計算和布局、礦道、炮孔及施工等圖紙的設計;操作設計則需要明確工程的開展順序、時間和空間的組合以及安全等級的設計。因此,采礦CAD系統的設計需以此為基準,再結合自身特色和實際需求做適當改變才能適應生產的需要。
2采礦CAD系統結構設計
在了解了傳統的采礦過程后,下面討論基于CAD的采礦系統設計。系統結構不僅要結合實際行業特點,也要考慮行業發展方向和速度。目前應用較廣泛的是一種分布式的采礦CAD系統,其具有獨立性強,開發周期短、效率高等特點,但是由于獨立性太強,各立門戶、自定標準,致使各種不同的系統之間無法進行溝通,完全無法得到普及而且受AutoCAD版本的限制。本文所研究的可視化集成采礦CAD系統則克服了以上局限,具有很好地適應性,可以不受AutoCAD軟件的版本限制而且擁有獨立的知識版權,市場前景很好。
2.1采礦CAD系統的可視化
圖形(或圖像)是一種簡單卻能包含豐富信息的符號,特別適合儲存和傳遞信息。采礦系統的圖形化并不是指利用AutoCAD軟件進行手工繪制各種圖形,而是利用計算機高速、重復計算、低失誤的特點,設計人員只需確保數據的正確輸入,系統便能自動生成圖形畫面,高效精確。設計者既可以在圖形上直接修改,也可以通過更改輸入數據改變已有圖形。簡單說就是圖形和數據間實現一一對應。雖然三維實體已經成功應用到實際的開發設計,但實踐表明,二維平面設計更加符合工程師的實際開發和研究需求,有利于系統過渡,能夠確保目標的短期實現。
2.2采礦CAD系統的集成化
集成化的采礦系統是區別于分布式采礦CAD系統而言的。它即依托于AutoCAD進行開發,又獨立建立自己的數據庫,從而確保各階段設計均能得到來自圖形數據庫的支持。同時系統采用與AutoCAD軟件相同的通信協議,以實現AutoCAD圖形文件與本系統設計圖之間的無錯轉換,這就大大增加了系統的通用性,增強了系統的應用范圍和前景。也由于該系統在設計過程中沒有與AutoCAD軟件進行直接對話,從而不受其版本的限制,作為獨立的軟件產品擁有較高的開發價值和銷售市場。
3可視化集成采礦CAD系統的實現方式
基于上述對系統功能的要求,本系統采用VC++進行開發以提高開發效率,縮短工期。在開發前需要熟悉文檔類、框架類、視圖類及應用類這幾個概念。下面圍繞文檔與圖形間的通信以及系統外部接口的設計兩個方面予以簡單介紹。
3.1文檔與圖形間的通信
文檔與圖形之間需要相互通行,就要求各自包含指向對方的指針。各自的類成員采用不同的方式來獲取指向對方的指針。文檔類的成員函數在返回指向圖形對象的指針時,宏允許圖形對象進行有效性測試,反之亦然。同時,當用戶進行文檔信息的編寫時,通過每個圖形對象的更新函數使得它們中的文檔數據得到及時更新,從而實現多視圖同步,無論是編輯、創建還是修改都方便快捷。實現了系統的可視化。
3.2系統外部接口的設計
為實現系統的集成化,就要求系統能夠與大多數圖形處理軟件進行通信,也就是常說的數據交換。系統要想有更大的應用空間,則必須既能識別其他格式的圖形文件,也能生成其他軟件能夠處理的數據格式,實現數據共享。因此可將系統的外部接口分為輸入和輸出(I/O)兩種。Input-port的功能在于能夠分析其他格式的文件并轉化為自身系統能夠識別的圖形文件,而且要不斷完善自己圖形數據庫所包含的類容,否則將不能對某些圖形實現誤差轉換。Output-port的功能則相對簡單些只用按照要求轉換的格式完成數據的生成即可。
另外,可視化集成采礦CAD系統需要有其簡潔、舒適易懂的圖形界面的支持,這里就不贅述。
總之,采礦CAD系統的可視化和集成化將是今后該領域的主要研究方向。本文從生產實際出發,結合采礦CAD系統的開發和應用中出現的問題,試圖運用多個學科的知識和理論對其進行完善。目前尚有許多問題沒有解決,如對特殊模塊的開發、系統的模糊化、智能化、專家化等方面還需要進行更多的研究。
參考文獻
[1]李梅;毛善君;劉橋喜;;中國礦山地理信息系統軟件研究進展[A];國際礦山測量協會(ISM)工作會議暨“數字礦業城市、數字礦山”建設信息技術學術研討會論文集[C];2006年.
關鍵詞;市政工程 GPS 技術,測量
中圖分類號:P228.4 文獻標識碼:A 文章編號:
如今GPS 技術在工程應用中更加普及,比如礦山測量,交通土建選線,城市建設等等。但是GPS 由于布設價格的昂貴,所以不會被大范圍應用到一般的土建和交通建設中,它只是作為提供控制用,例如:在工程建設開始階段,交付幾個GPS 控制點,作為導線和三角網的基線,由它們向外擴展,用全站儀引出加密點或是作為靜態的GPS 基線,配合RTK 來進行動態圖籍測繪。但是在90 年代以后,平面控制測量基本都被GPS取代。
1、GPS技術概述
GPS定位是以GPS 衛星和用戶接收天線之間的距離為基本觀測量,根據已知的衛星瞬時坐標,確定用戶天線所對應的位置,其實質是空間距離后方交會。在一個測站上只需3個獨立距離觀測量。GPS 采用的是時差測距原理,即通過測量GPS 信號從衛星傳播到用戶接收機的時間差計算距離,由于衛星鐘與用戶接收機鐘不同步,因此,觀測的測站至衛星間的距離稱為偽距。衛星鐘差可以通過衛星導航電文提供的鐘差參數修正,接收機鐘差難以預先準確確定,可將其作為未知參數與觀測站坐標在數據處理中一并解出。在一個測站上,除了三個待定位置參數外,還需要增加一個接收機鐘差參數,因而至少應有4個同步偽距觀測量,即至少必須同步觀測4顆GPS 衛星。
GPS 技術相對于其他的定位、測量技術,其技術優勢是很明顯的,主要表現在以下幾個方面:
1.1 功能多、用途廣。
GPS 系統不僅可用于測量、導航,還可用于測速、測時。測速的精度可達0.1 m/s,測時的精度可達幾十毫微秒。其應用領域不斷擴大。
1.2 定位精度高。
GPS 可為各類用戶連續提供動態目標的三維(立置、三維速度及時間信息)。隨著GPS定位技術及數據處理技術的發展,其精度還將進一步提高。
1.3 實時定位。
利用GPS 進行導航,既可實時確定運動目標的三維位置和速度,由此可實時保障運動載體沿預定航線運行,亦可選擇最佳航線。特別是對軍事上動態目標的導航,具有十分重要的意義。
2、GPS 的定位方式
按定位方式,GPS 定位分為單點定位和相對定位(差分定位),單點定位就是根據一臺接收機的觀察數據來確定接收機位置的方式,它只能采用偽距觀測量,可用于車船等的概略導航定位.相對定位(差分定位)是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法,它既可采用偽距觀測量也可采用相對觀測量,大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位,對常規測量而言相對測地定位是主要的應用方式, 而按照用戶天線可分為動態定位和靜態定位。
2.1 動態定位
在定位觀測時,若載體上的接收機在跟蹤GPS 衛星的過程中相對于地球表面運動,接收機用GPS 信號實時的測得運動載體的狀態參數,則稱為動態定位。動態定位的特點:逐點測得,多余觀測量少,精度較低。依目前GPS 定位的精度動態定位可分為:a. 20m左右的低精度定位,如用于車船等概略導航定位的偽距單位定位;b. 5m 左右的中等精度定位,如用于城市車輛導航定位的米級精度的偽距差分定位;c. 厘米級的高精度的定位,如用于測量放樣等的厘米級的相位差分定位(RTK),其中實時差分定位需要數據將兩個或多個站的觀測數據實時傳輸到一起計算。
2.2 靜態定位
在定位觀測時,若接收機在跟蹤GPS 衛星的過程中相對于地球表面靜止,則稱為靜態定位。接收機高精度的測量GPS 信號的傳播時間,聯合GPS 衛星在軌的已知位置,從而解算出固定不動的接收機所在位置的三維坐標。靜態定位的特點;多余觀測量大,定位精度高,可靠性強,在進行控制網觀測時,一般均采用這種方式由幾臺接收機同時觀測,它能最大限度地發揮GPS 的定位精度。
3、GPS在市政工程測量中的應用
GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字頭縮寫詞NAVSTAR/GPS的簡稱。其含義是導航衛星測時測距/全球定位系統。
GPS是全球性的衛星定位和導航系統,能夠提供連續的實時的位置、速度和時間信息。整個系統包括空間(衛星)、地面控制站和用戶(接收機)三個部分。它具有全能性、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能,而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此,GPS技術率先在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領域得到應用,并在軍事、交通、通信、資源、管理等領域展開了研究并得到廣泛應用。下面是GPS在市政工程中的應用實例。本工程為某工業園工程,該工業園屬于一個比較方方正正的地形,由于工業園里有很多樹,而且通視比較困難,工期比較急,考慮種種因素,決定采用GPS測量。
3.1 GPS測量的技術設計
(1)設計依據
GPS測量的技術設計主要依據1999年建設部的行業標準《城市測量規范》和應采用的《全球定位系統城市測量技術規程》及工程測量合同有關要求制定的。
(2)設計精度
根據工程需要和測區情況而定。
(3)設計基準和網形
控制網共6個點,其中聯測已知平面控制點2個。采用4臺GPS接收機觀測,網形布設成邊連式,等級為一級。
(4)觀測計劃
根據GPS衛星的可見預報圖和幾何圖形強度(空間位置因子PDOP),選擇最佳觀測時段(衛星多于4顆,且分布均勻,PDOP值小于6),并編排作業調度表。
3.2 GPS測量的外業實施
(1)選點
GPS測量測站點之間不要求一定通視,圖形結構也比較靈活。因此,點位選擇比較方便。但考慮GPS測量的特殊性,并顧及后續測量,選點時應著重考慮:①每點最好與某一點通視,以便后續測量定向使用;②點周圍高度角15。以上,不要有障礙物,以免信號被遮擋或吸收;③點位要遠離大功率無線電發射源、高壓電線等,以免電磁場對信號的干擾;④點位應選在視野開闊、交通方便、有利擴展、易于保存的地方;⑤選點結束后,按要求埋設標石,并填寫點記之。
(2)觀測
根據GPS作業調度表的安排進行觀測,采取靜態模式定位,衛星高度角≥15。,時段長度45min,采樣間隔10s。在4個點上同時安置4臺接收機天線(對中、整平、定向),量取天線高,測量氣象數據,開機觀察,當各項指標達到要求時,按接收機的提示輸入相關數據,則接收機自動記錄,觀測者填寫測量手簿。
3.3 GPS測量的數據處理
GPS網數據處理分為基線解算和網平差兩個階段,基線解算采用隨機軟件,網平差采用武測寶威GPS―Adj3.0軟件完成。經基線解算、質量檢核、外業重測和網平差后,得到GPS控制點的二維坐標,其各項精度指標符合技術設計要求。
4、結束語
GPS 技術的發展日新月異,包括GPS衛星靜態和RTK都深入到生產生活中,隨著GPS,GIS,RS及其他科學的不斷相互滲透,它的應用也將越來越廣泛。這里也有我們需要注意的,GPS由于參數設定的問題,在測量高程是產生的誤差也是很大的,這個跟球體有關。總的來說現在的GPS 可以用在,土建,交通,地籍測繪,海洋測繪,國土資源,城市規劃,空間測量,急救等等領域,是一種多元化學科,以后的發展會更加的廣闊。
參考文獻:
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[關鍵詞]獨立學院 工程測量 開放式教學
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)07-0016-02
《工程測量》一直是我院土木工程本科、工程管理本科、建筑施工專科和工程造價專科等專業的專業基礎課。該課程對于培養學生掌握測量基本理論、基本技能、施工測量方法,熟悉儀器操作,培養專業興趣等具有重要的作用。同時,它也是后續課程包括《橋梁工程》、《道路勘測設計》、《土木工程施工》、《橋梁與道路施工》等的重要前導課程。本課程教學效果直接影響到后續課程的教學實施,影響到人才培養的質量。
近幾年來,我們結合新技術、新方法、新工藝在施工中的應用,克服傳統教材內容浮泛和針對性差的缺陷,對《工程測量》課程內容進行了較大的調整,加大實驗課程的研究和學時比例,以適應施工企業對工程測量人才的需要。目前該課程教學時數為48學時,其中課堂教學24學時,課間實驗24學時。除課程教學以外,本課程還安排有兩周的綜合實習。
一、教學改革的方法與思路
1.教學思路和方法與教學思想體系創新特征相匹配。(1)以測繪學“定位”為核心展開基本內容,恰當地把握教學導向。(2)以現代測繪技術為主導,確立測繪技術循序漸進的創新思路。(3)注重現代工程測量技術的完整性,正確處理常規技術與高新技術的關系。(4)從課程系統性出發,健全整體知識構成,精練優化,擴充工程測量的技術視野。(5)合理組織科技新成果。
2.在教學過程中強調理論與實際相結合。測量科技具有創新密集的現代特征,而且具有現實應用特色。教學過程必須強調理論與實際相結合,強調測繪科技在工程建設整體技術構成的現實地位,這樣才能有效提高學生掌握現代測量技術的學習興趣和緊迫感。
3.大力應用教學新技術,促進教學現代化。(1)按“十一五”國家級教材《土木工程測量》主線制作全程教學的多媒體課件。(2)文字教材+多媒體一體化教學,教材、影像、主講有機結合。(3)數據處理練習程序化、可視化,以增強學生測量新技術的應用能力。
4.采取模擬生產的實習方式,強化實際訓練意識。實踐性教學的設計思想:開展模擬生產方式的土木測量實習改革,堅持全面土木工程師的基本測量技術訓練。模擬生產,實際上是把學生個人從專注書本的環境帶進群體的仿真生產實習,實施人人互相關聯的集體行為。效果:學生通過模擬生產實習,土木測量技術素質得到快速提高。學生說,模擬生產實習不亞于軍訓鍛煉,能學到技術,鍛煉人生,終生難忘。
5. 通過舉辦測量競賽,鼓勵學生利用課余時間積極參加科技創新和實踐教育活動,讓學生將書本上學到的理論知識應用到實踐操作中。通過加強實踐教學環節,將課程教學與技能競賽結合起來,以增強大學生的動手能力,培養其團隊合作精神和嚴謹的科學態度,提高學生的測量技能水平,并且給學生提供展示才華的平臺。通過競賽,可以檢驗學生現場分析問題和解決問題的能力、組織管理與團隊協作的能力、適應實踐需求的應變能力,提高其終生學習的能力,展示師生的學習風貌和教學成果。
二、建設開放式實驗室
(一)實驗室開放的必要性
21世紀高校教育的重要目標就是全面推進素質教育,培養具有實踐能力和創新精神的高素質應用型人才。實驗室教學是整個教學活動中不可缺少的一個環節,起著極其重要的作用。實驗室的建設與管理是保證實踐教學順利實施的關鍵。將實驗室針對學生開放是職業技能培養與創新能力培養的重要實踐性環節,是實驗教學改革的重要內容,也是激發廣大教師、科研人員、實驗技術人員積極進行科學研究的重要舉措。
傳統型的實驗教學對學生很難做到因材施教,學生處于被動地位,缺乏積極性,實習教學很難達到理想效果。測量學是一門實踐性很強的課程。隨著測量科學技術的飛速發展,測量學的基本理論、技術原理、實際操作手段、儀器設備發生了革命性的變化。為了充分調動學生的積極性、激發學生的創新熱情,需要采取新的實驗教學形式將測量實驗從封閉式教學、封閉式實驗之中解脫出來。開放性是這種實驗教學和實驗室建立首先要考慮的原則之一。開放式實驗室要實現實驗實習儀器、實習時間、實驗項目、實習教學方法、實驗教學內容、實驗教學觀念的開放。將測量實驗室開放可不受學生專業、學科、年級的限制,進行多層次、多方向的實踐訓練。學生可以根據自己的情況進入實驗室,獨立設計實驗,并且完成實驗。
(二)開放式實驗室的建設
1.制訂、完善實驗室的管理制度。實驗室的管理是保證實驗室正常運轉的關鍵因素之一。要制定和完善各項實驗室的管理制度,如《實驗室儀器、設備管理及使用辦法》、《實驗室事故責任與損壞、丟失賠償制度》、《實驗室安全衛生管理規則》、《實驗室低值耐用品、易耗品管理辦法》等規章制度。對不遵守紀律、不愛護儀器設備造成損失浪費嚴重者,實驗指導教師應及時終止其實驗,并視情節輕重給予紀律處分和經濟賠償。
2.改進實驗教學方法。為了充分發揮開放式測量實驗室的作用,應從教學方式、教學內容、實驗手段等方面進行相應的改革。隨著計算機技術、空間技術、信息技術的迅速發展,測繪儀器不斷更新換代,測繪方法、手段發生了巨大的變化。因此,必須以測定“高差、角度、距離”三要素為基礎,以測圖、用圖和測設為主線,在講授基本知識、基本理論和基本方法的傳統測量教學內容的同時,另增加數字測圖、GPS、數字攝影等新興的、實用的測繪技術和GIS基本知識。為了提高課堂的教學效率和教學質量,應積極利用電子教材、網絡以及多媒體技術,使教學內容更加豐富、飽滿,不再枯燥。同時加大授課的信息量,補充當今測繪行業內研究最前沿的熱點問題,不斷更新和拓寬知識面,完善學生的專業知識結構。
理論教學與課堂實驗相結合,開展一系列開放式實驗項目:水準儀常規測量、經緯儀常規測量、控制測量、全站儀測量、施工放樣、數字測圖等。實驗室開放后,學生可以根據教學大綱自由選擇實驗項目,在實驗教師和實驗教材的指導下獨立設計并且進行實驗。在時間安排上,學生可以自由選擇適合自己的實驗時間,并在做好預習的前提下,既可進行各種測量實驗項目,也可通過實驗室的網絡系統觀看多媒體實驗原理和操作指南。這樣就解決了在傳統的封閉式管理方式下,由于實驗設備數量不足而使一部分學生處于等待狀態,從而浪費時間的現象。
3.建立實驗室管理系統,提高實驗室管理效率。開放式測量實驗室要建立實驗室管理系統,學生在進入開放式實驗室做實驗之前均需按照選題再預約預習實驗指導書提交申請報告或實驗可行性論證報告的程序進行,經批準后方可進入實驗室。通過實驗申請,學生可以提前對所使用的儀器設備及其說明書、實驗步驟、實驗的注意事項等進行預習,不清楚的地方可以向實驗教師進行咨詢。在實習過程中,每個實驗項目都要建立相應的項目情況表,登記該實驗的指導教師和主要參與人員,應填寫相應的實驗進度表,由指導教師定期檢查項目進展,以便隨時了解學生的實驗情況。實驗項目結束時,學生及時做好總結并提交實結或論文后,由指導教師最終評定學生成績。
(三)開放式實驗室建設效果
所有實踐教學環節從課程設置、內容,到教學方法,再到實踐教學管理都是突出激勵學生主動訓練、主動探索的。所有實驗項目都對學生開放的,學生不僅在時間上可以自由選擇,而且在教學內容上也可根據自身的興趣愛好和專業特點來進行選擇。這滿足了個性化教育的需求,也激發了學生主動學習的熱情,提高了學生的科學實驗素質。
三、結語
實驗室的全面開放和利用是培養學生的創新精神與創新能力、實現資源共享的一種有效途徑和方法。雖然我院在實驗室的開放方面做了一定的嘗試和研究,并且取得了很好的教學效果,但是在測量實驗室實施開放的過程中,仍然有很多問題有待我們去探索和解決。我們相信,只有進一步提升學生的實踐能力和創新精神,才能培養出更多高素質的應用型技術人才。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 李永,宋云連,胡兵.工程測量實踐課程教學改革研究[J].高等建筑教育,2012(6).
[2] 趙寶鋒. 工程測量實踐教學的改革與實踐[J].礦山測量,2005(3).
關鍵詞:工科 實踐教學 創新性 改革
中圖分類號:G642;FU240 文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2015)06-246-02
實踐教學是工科高等教育教學的重要組成部分,隨著社會經濟的發展和企業對員工素質要求的提升,現在高素質工程技術人才的基本特征表現為廣博基礎知識,較強實踐應用能力、創新意識和創新能力{1}。而要培養這樣的高素質人才,實踐教學是必不可少的關鍵環節。培養創新型工程科技人才是高等工科院校的核心任務,也是高校自身發展的需要。實踐教學是工科高校十分重要的環節,是創新人才培養的重要支撐。它將科學研究、實驗教學、工程訓練融為一體,是培養學生工程實踐能力、創新意識、創新能力以及綜合素質的重要平臺{2}。隨著用人單位對創新性人才的要求不斷提高,工程教育、創新教育的大力開展,實踐教學的地位更加突出,大學生也認識到自身的實踐能力和創新能力將成為今后在就業競爭和發展競爭中的決定性因素之一。因此,從學生需求和社會需求方面看,創新性強、實踐能力高是高素質工科人才的必備條件之一。然而長久以來,我國的工科教育實踐環節一直是薄弱環節,從屬于理論教學。特別是隨著社會的發展,目前很多企業出于經濟、安全角度考慮,不愿意接收學生實習,造成實踐環節的進一步削弱。因此,加強實踐環節的教學模式創新是目前培養高素質人才的重中之重。
一、目前工科實踐教學環節中存在的問題
1.對實踐教學的認知度不足。在很多專業教師看來,實踐就是專業實驗和實習,素質教育特別是科研素質教育只是錦上添花的一個環節,可有可無。因此,在人才培養方案中雖然設置了很多的實踐教學,但往往從屬于理論教學。且在實踐教學中,由于實踐教師的認知不足以及教師年輕導致的經驗不足,往往存在走過場的嫌疑,造成實踐教學質量不高,對學生能力和素質的提高作用較小。
2.對創新能力的培養理解有誤。同志曾經指出:一個沒有創新能力的民族,難以屹立于世界先進民族之林。同樣,一個沒有創新能力的工科學生,不是一個高素質的人才。然而目前有些學校和教師對創新能力的認識存在一定的誤區,對學生創新能力的培養無限拔高,認為只有參加科研活動、發表科研論文、申請專利、參加全國性的創新創業比賽才叫創新,忽略了日常創新能力的培養。須知創新不是無源之水無本之木,只有在掌握了扎實的基礎知識和專業技能,在前人的經驗和科學理論的指導下創新才能少走彎路,真正地為生產、為社會服務。單純的、無基礎的為創新而創新,不可能出現真正的創新。
3.對專業實驗環節的忽視。專業實驗是提高學生專業素質、培養專業能力的重要環節。但目前專業實驗由于資金、師資、考核等諸多因素的制約,存在教學手段單一、實驗設備配備不齊全、教師素質不滿足實驗要求、考核機制不健全等不足{3}。由于資金的問題,很多普通大學使用的實驗設備處于落后或瀕臨淘汰的境況,或者配備臺數不滿足學生數要求,難以滿足學生實驗的需要和對新技術的掌握。而很多學校的專業實驗由理論教師兼任,或者由剛畢業的青年教師擔任,這些教師一般都是從校門到校門,實踐經驗較少,動手能力不強。設置的實驗以驗證性實驗為主,費時費力的綜合性、設計性、創新性實驗較少。
4.實踐教學的設置分散、考核不健全。目前多數學校的實踐環節,除實習環節是單獨考核外,其余像專業實驗的考核一般是納入到理論教學的考核中,且一般所占比例較小。實踐教學不成體系,一般是分散于各個專業課之間,沒有形成系統的對學生實踐能力的培養系統。在實踐教學的各個環節中,考核的方式一般以學生的實踐表現、實驗報告完成情況等作為主要評價要素,而對于學生的動手能力、創新意識和實踐能力的考評缺乏有效的方法,導致學生對待實踐環節也存在敷衍了事的態度,不利于學生能力和素質的提高。
二、黑龍江科技大學安全工程學院在實踐教學環節的嘗試