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【关键词】煤矿;测量;方法;原理
0 引言
随着计算机技术以及软件工程的快速发展,测绘专业领域也得到了空前的发展,煤矿测量已由传统的经纬仪、水准仪、光电测距仪、平板仪及手工记录计算的方法,逐步转变全站仪、电子水准仪、GPS等先进的现代仪器,为测绘行业带来了质的突变。虽然先进的仪器使得测绘工作者更为方便、高效,但我们必须全面了解测量方法的相关原理,才能更好的为现代煤矿测量工作服务[1,2]。
1 煤矿测量方法
煤矿测量,主要依托全站仪,因此全站仪常用的方法主要有极坐标法、小角度法、前方交会法、后方交会法等。下面根据本人工作经历,具体对各自方法进行详细介绍。
1.1 极坐标法
根据极坐标的原理,以2个已知点建立坐标轴,并以其中1个点为极点作为极坐标系,测定观测点到极点之间的距离,测定观测点与极点连线和两个已知点连线夹角的方法。如图1所示:
假设,需测定某点C坐标,首先必须先计算已知点A、B的方位角:
采用全站仪进行极坐标测量时,具体操作步骤如下:
(1)在测站点A点安置全站仪,对中整平,然后开机,首先要对仪器进行相关参数设置,主要有温度、气压、湿度、棱镜常数、对比度等:紧接在程序中选择测量模式为“放样”。
(2)首先输入已知点A的点号,测站点仪器高度,以及A点的三维坐标坐标,并照准后视点B点,输入A点到B点的方位角,或者是输入后视点B点的已知坐标,然后照准B点,读出数据,作为检核,使测出的数据与设计数据差距很小[3]。
(3)输入待测点的坐标,然后在仪器上显示出当前视线方向与待定方向之间的水平夹角,当该夹角接近0度时,转动水平微动螺旋使夹角为0°。
(4)指挥将棱镜立于视线方向上,按“测设”键,全站仪即测量出测站至棱镜的水平距离,并计算出该距离与设计距离的差值,在仪器上显示出来。
(5)仪器操作员根据计算的距离偏差指挥持镜员,持镜员按照此距离靠近或远离仪器,直到偏差量满足要求时,并在地面上打入带有小铁钉的木桩。
(6)木桩固定后,将棱镜架设在木桩顶板的小铁钉上,仪器操作人员回到常规测量界面,测定出该点坐标。
该方法在矿山地下工程测量比较常用,且该方法比较灵活,限制条件比较少,适合长距离传递。
1.2 小角度法
由于矿山地下开采,形成了采空区,由于采空区上方岩层长期下沉,导致地表沉陷,使得地表产生沉陷、曲率变形、水平位移、倾斜变形等,严重影响了矿区人民的安全状况。因此我们必须对矿区地区地表进行监控,及时了解该处地表变形情况,其中除了我们进行常规的沉降测量外,还需对水平位移变形情况进行观测,由于矿山在监测设计时,主要是沿着开采区走向与倾斜断面进行布设监测点,因此小角法是一种很实用的方法。
小角度法是将仪器安置于稳定点,测定视准线位移点间的微小夹角和水平距离。如图2,利用全站仪精确测出基准线与置镜点到观测点视线之间的微小角度,并按式(4)计算偏离值:
小角度法观测时,要尽量将观测墩埋设在两端基点的连线上,使观测角度微小,以减小正弦函数泰勒级数展开的舍入误差。
1.3 前方交会法
前方交会就是利用已知坐标条件求出未知点的一种比较实用的方法。在煤矿测量中,由于煤矿地质地貌条件复杂,因此往往致使测站点无法与前方测点通视,经常需要用前方交会的方法来预计待测点坐标和待测边边长。
因此,必须选择远离变形区且稳固的目标作为定向点,测站点与定向点的距离要求大于交会边的长度,观测点埋设在能进行多个方向观测的位置。前方交会的角度最好满足30°≤α≤150°,否则观测出的位移量受测角误差的影响较大。如图3,假设对工作基点C进行校核时,可在稳定区埋设2~3个基点,用前方交会法检定C的稳定性[4,5]。
1.4 后方交会法
在矿山测量作业过程中,特别是在年代较久或废旧矿区开展工作,经常遇到如下情况:
(1)测区已知控制点相互通视条件差;
(2)在矿区所布设的控制网,因考虑图形条件、控制范围、通视等,已知点大多位于较高的山上,携带仪器不方便,或有些测点架设仪器很困难。虽然GPS在测绘工作中以得到普遍应用,但由于各作业单位的实际情况及林区卫星信号接受等诸多因素。为解决上述问题,我们在工作实践中,经常采用全站仪测边后方交会来测设测站,然后进行工程放样或测量等工作[6]。
测边后方交会一般在待定点上架设仪器,在已知点上摆设棱镜,假设已知点为A(Xa、Yb)、B(Xb、Yb),待定点为P, 通过测量出已知点到待定点之间的距离分别为Sa、Sb.
2 结论
随着科学技术的发展,矿山测量逐步走向自能化。论文结合本人的生产实际情况,主要介绍了现在矿山测量依托全站仪常用的测量方法,在矿山测量生产实际当中,现代矿山测量不仅仅是狭义上的施工放样,随着科学的发展,逐步发展到了地表监测等,因此极坐标、前方交会、后方交会以及小角度法是最为常用也是最为熟悉的方法,论文通过对这些方法的原理进行了详细介绍,分析了各自方法的特点,因此在以后工作过程中,可根据自身条件进行择优选择。
【参考文献】
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[4]曾庆琦.浅谈小型矿山测量方法及其应用[J].北京测绘,2013(03).
关键词 : 矿井测量特点;常见问题;解决办法
中图分类号:TD163文献标识码: 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
随着科学技术的发展,矿山的建设和安全生产尤为重要,矿井测量是不可忽视的。它是开发矿业过程中不可缺少的一项重要的基础技术工作。要求工作认真细致,提供的数据、图纸及时、准确、齐全、清晰、统一。
2.矿井测量的特点
矿井测量所使用的仪器和方法与地面测量相同,由于矿井测量的环境与地面不同,所以矿井测量有如下特点:
(1) 测量环境的不同。
在巷道测量中,井下潮湿、黑暗、空气透视度低;空间狭小设备多,车辆与人员来往频繁,巷道内又有各种管线障碍,所以无论测角或是量边,都给测量工作带来极大困难,往往需要采用特殊的仪器或方法。必须注意安全,爱护仪器工具。
(2) 测量对象的不同。
矿井测量的对象是井下各种巷道、硐室和采掘工作面等工程,这些对象的空间位置随时间变化,为了确定平面位置将其及时、准确、完整地反映在矿图上,矿井测量就必须贯穿于工程的始终,为生产提供数据与图纸资料。
(3) 井下矿图的精度不均匀。
由于井下测量中误差积累较快,离起始边越远,其精度越差。
(4) 考虑精度的出发点不同。
生产矿井测量应以满足采矿工程要求为原则,选用测量仪器和测量方法。
(5) 井下测量的方式不同。
主要是导线测量,导线的布设形式一般有闭合导线、附合导线和支导线三种,但井下巷道施工测量中,一般以支导线为主,当巷道贯通以后,进行联测时才可以布设闭合导线或附合导线。
(6)测量程序不同。
井下测量必须适应采掘工程的特点,一般从高级点起,先测设次级的导线进行控制、测图,而后测设基本控制导线进行检查,在巷道贯通后形成闭(附)合导线这种分段测量的特点,要求测量人员必须及时、严谨准确。
3.井下测量时出现的问题
3.1测量仪器的校正及使用管理
测量仪器的按期校正,以保证检验、测量仪器的正确性,确保产品质量。 掌握仪器的检验和校正方法,并且,要明白测量误差的来源,其主要有三个方面:仪器误差(仪器本身所决定,属客观误差来源)、观测误差(由于人员的技术水平而造成,属于主观误差来源)、外界影响误差(受到如温度、大气折射等外界因素的影响而这些因素又时时处于变动中而难以控制,属于可变动误差来源)。仪器下井前应检查仪器箱的背带、提手、搭扣是否牢固,锁扣是否锁好,三脚架各部件螺丝有无松动损坏,否则应加工修理。井下测量时物镜、目镜、读书窗上的灰尘、水汽、油污等应用物镜纸或绒布轻轻擦净,不能用手、工作服等硬东西擦镜头。为了减少仪器的误差,在井下携带仪器行走时,注意巷道两帮和机电设备,不可以携带仪器奔跑,坐车等,由于,剧烈的震动会对仪器的内部结构产生影响。仪器操作用力要轻,制动螺丝不要拧的太紧,微动螺丝的旋转速度要均匀。
3.2井下所需要的工具准备
测量人员往往到了工作地点才发现没有带齐工具或者放线所需要的数据没有抄全等。所准备的工具有:全站仪、脚架、对讲机、棱镜、喷漆、细线绳、钢尺、钉子、锤子、测距仪、记录本、电池等等,虽然这都是一些小问题,但是,再准备齐,就得上井去取,既费工费时又影响了施工单位的施工。
有一次,要去3250中段放线的时候,把数据抄在了一张纸上到地点的时候发现没有带坐标纸, 没办法又回去重新抄坐标了,回来半个小时浪费了,这样很影响施工。还有忘记带钢卷尺,仪器高无法量取,耽误了当天的工作,造成无法施工。
3.3 下井前对图纸的不认真审核
测量人员由于为了尽快完成工作,不认真仔细审核设计图纸,量错图上距离、方位等导致与实际设计不符,造成损失过大。测量人员在审核图纸时,没有认真审核,本来设计方位为233°,设计者粗心大意写为53°,测量的没有检查出来,就施工了,可想而知,对工程的施工影响有多大。所以,一定要看清楚,明白意思了再去工作。还好施工方及时的提出来,更改了方位,避免了损失。
3.4井下测量时错用导线点
由于前视人员、后视人员、仪器操作人员不细心用错了导线点,造成测量数据错误。
井下测量点很多,要是看不清那个是哪个的话,就会用错点。在井下工作的时候,要细心,看清楚那个是导线点那个是中心点。低等级导线测量过程中,有时存在着一段巷道附近有2个测点或多个测点,在导线延伸测量时工作人员不细心就会错用导线点。如果不能及时的发现测点用错会造成按设计方位标定的巷道中线方向发生错误,严重者会造成贯通安全责任事故,给企业造成巨大损失。
3.5标高的测设
施工人员为了赶进尺在施工过程中不严格按照中腰线施工。
如在3400中段18线联络巷透20线时,测量人员定的腰线为腰线点前3m,为变坡位置,变坡后即能达到所规定的高程。但施工队在执行
的过程中用坡度规直接在腰线位置开始变坡,导致到位后高程比实际预测高程高了,出现高程控制的错误。幸亏发现的及时,避免了事故发生,但也给施工造成了不便,耽误了施工进度。
3.6 井下测量的数据记录不完整
在井下测量作业时,遇到生产单位急需运料或放炮要撤人等条件时,测量人员为尽快完成测量任务,容易急躁,忙乱,从而导致测量数据记录不完整。上井后导致内业工作无法计算和成图,导致重测,不仅增加了工作量,而且影响生产。
4 . 针对井下测量出现问题所采取的措施为了避免矿井测量工作的各种失误对
井下工程造成的影响及严重的后果,注意以下几个方面的问题:
(1)测量仪器的维护,对于测量工作者来说,犹如战士的武器,要用它去完成各种任务,为矿山生产服务。因此,我们要经常的予以保养和维护,使仪器经常处在完好状态,充分发挥作业能力并延长使用寿命。如何避免测量结果错误,最大限度的减少测量误差的方法,即要作到:
(一)在仪器选择上要选择精度较高的合适仪器。
(二)提高自身的
测量水平,降低误差水平。
(三)通过各种处理数据的数学方法如:距离测量中的温度改正、尺长改正,多次测量取平均值等来减少误差。
(2) 熟悉施工图纸和资料,认真审核图纸。对原有的已知点、数据、图纸等资料,检查核对。
(3)每次测量时,都要把测点周围的无用的线绳标记处理掉,并把没用的点号及时擦掉,把使用的点号标记清楚并且挂上线绳,特别要区分好导线点和中心点,以防以后用错测点。在巷道开口时,一定要把开口所用导线点测两遍,且检查水平角时一定要将前后视距离重测一下,以便校核所用导线点正确与否。同时,每次测量时前视人员应把所用的导线点亲自指给仪器观测者。同样,仪器观测者把测点指给后视人员。这样,可以避免用错测点,造成不必要的损失。
(4)测量人员一定要积极与个中段队长联系,并经常深入现场检查中腰线的使用情况,确保工人能严格按照标定的中腰线施工。
(5)测量记录要求规范化。所有测量必须有正式的记录簿,测量记录、计算成果书和图表必须符合《测规》要求标准,记录清楚,符号数据准确,并应复核和检算,不得乱涂乱写或用计算器在现场现算现用不作记录。不准在测量记录本中演算草式。不准随意撕毁测量记录簿。
5.结论
测量技术是一门具有自身专业体系,理论性和实践性都非常强的前沿科学。矿山测量是矿山企业生产的基础工作,它是在矿山生产过程中进行深入细致的测量工作,保证生产掘进的正常进行。矿山测量也是比较细致的工作,测量必须严格,数据要准确,严禁估算和弄虚作假。测量的数据是指导矿山生产的重点,相反测量的失误会给矿山生产带来重大损失。因而测量人员责任重大,测量工作的正确与否直接影响了井下工人的施工进度和质量,所以要求测量人员在井下施测的过程中一定要严格按照《YSJ415-1993有色金属矿山井巷工程测量规程》中的有关规定进行,要做到工作认真仔细,提供的数据、图纸及时、准确、齐全、清晰、统一。为了保证今后的质量问题,首先,提高测量人员的日常业务学习和专业技术水平。其次,测量人员在井下多练习仪器的整平、对中、读数等方法。再次,认真记录数据,计算坐标等等。发现问题及时更改。以上的这些问题都引起了测量小组的注意,并在今后的工作当中大家避免了类似的问题再次出现。测量小组不断地总结经验,吸取教训,相互学习,逐渐改进了工作方法,提高了自身的素质,使测量工作省时省力,测量结果可靠。为矿山今后的工作提供宝贵的资料。在工作中逐步学习、完善操作规程,才能更好的为生产提供更优质的服务。
参考文献
[1] 张国良. 矿山测量学. 徐州:中国矿大出版社,2001.
[2] 煤矿测量. 山东矿业学院、合肥工业大学合编 . 北京:煤炭工业出版社,1977.
[3] YSJ 415-93 .有色金属矿山井巷工程测量规程. 北京:中国北京计划出版社,1994.
[4] 测量学.武汉测绘科技大学《测量学》编写组. 北京: 测绘出版社,1991.
[关键词]GPS;测绘;原理;煤矿
中图分类号:TD822 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0139-02
1 引言
GPS技术主要特点在于高精确度、视野度广阔、自主性强等。其主要地理测绘、煤矿测量等领域。随着GPS技术的不断发展,其主要特点也得到了长足的进步,极大地方便了人民的的生产生活,使得各项工作都能够适应时代的变化。在煤矿产业中,测量工作是一项很重要的工作,可以保证具体施工的准确性和稳定性。而各种高科技技术的应用就是为了近一步提高测量的精确性。GPS 技术与以往的传统技术相比,是采用布设空间网的方式,大大减少了布局设线传统观测的局限性,极大地提供了生产效益,降低了生产成本[1,2]。
2 GPS卫星定位原理
GPS卫星定位的原理与无线电测距交会的原理一致,首先由地面3个以上已知点(控制站)交会出卫星的位置,然后,利用3颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。
GPS卫星发射测距信号和导航电文,导航电文中包含有卫星的相关信息。用户通过GPS接收机在某一时刻同时接收到三颗以上的GPS卫星信号,并测出测点(接收机天线中心)P至GPS卫星之间的距离,并解算出该时刻GPS卫星的空间坐标,由此利用交会法计算出测点P的位置[2,3],原理图见图1。
设在时刻在测站点P用GPS接收机同时测量出P点到3颗GPS卫星、、的距离分别为、、,通过GPS电文解译出该3颗GPS卫星的三维坐标分别为,。用距离交会的方法求解P点的三维坐标的观测方程为:
(2-1)
(2-2)
(2-3)
3 工程实例
3.1 工程概况
某煤矿区属温带大陆性季风气候区,由于受大陆性季风气候影响,使得该地区四季分明。该煤矿生产能力为700万吨/年,该3#煤层采厚8m,开采方式为房柱式开采,回采率37%,空区埋深在地表以下60-120m,煤矿的开采厚度为7m,最大开采宽度为25m,采深采厚比8-15,采深采宽比1。由于该煤矿是新建不久,因此地表附近没有现成的控制网,为了矿山建设的需要,要求在地表布设相应的控制网指导煤矿生产。该煤矿拥有6台中海达F61静态GPS接收机 (标称精度:±5mm+2.5×10-6)。
3.2 控制网设计
3.2.1 网形设计
GPS控制网的网形主要有点连式、边连式、网连式、边点混合连接式、多边形连接、环形图以及星形布设。点连式网的几何强度最低,因此要适当增加GPS控制网的可靠性指标,如加入部分地面边长替代部分GPS边长;边连式的几何强度相对于点连式较高,由于该网形非同步图形闭合条件和复测边相对较多,但在仪器数量相同的条件下,比点连式的观测时段数大大增加;网连式的几何强度和可靠性指标相对于与边连式具有较大的提高,但所需的经费与时间也明显增加,因此,该网形适合于高精度的GPS网测量;边点混合连接式,结合了点和边的优势,组成的GPS网,既保证了网的几何强度,提高了网的可靠性指标,又能减少外业工作量,降低了成本;星形图的几何图形简单,但其检查与发现粗差的能力差,该方法的优点是,需要的仪器较少[5,6]。
3.2.2 GPS选点与埋标要求
GPS选点与埋标的要求主要包括如下4点:
(1)测点四周视野开阔,高度角在15°以上没有障碍物,且测点易于安置GPS天线及接收机;
(2)GPS测点应远离大功率无线电发射源和高压电线,前者距离不得小于200m,后者距离不得小于50m;
(3)测点应远离能反射信号的物体,以免产生严重的多路径误差影响观测精度,如房屋、广告牌、围墙、山坡以及大面积水面等;
(4)GPS测站应位于地质条件良好的地方,同时要便于保存且交通条件相对较好,在地面沉陷区、潮湿区、以及易于塌方区域不应布设控制点;
3.2.3 GPS控制网观测要求
对进行GPS观测过程应注意以下事项:
(1)编制观测计划表并作好观测前的准备,开始观测前应进行预热和静置,用脚架安置天线时对中误差不应大于3mm;
(2)观测数据文件中应包含测站名或测站号、观测单元、测站类型、日期、时段号等信息;
(3)观测作业要求:按规定的时间进行作业,电源电缆和天线等联结无误方可开机,观测过程中不允许进行以下操作:接收机关闭又重新启动,进行自测试、改变卫星仰角限、改变天线设置等;
(4)外业成果记录:
①记录类型:观测记录、测量手簿、其它记录;②记录内容:测站和接收机初始信息,测站名、测站号、观测单元号、时段号,天线及接收机编号、天线高、观测日期、采样间隔,卫星载止高度角、卫星星历参数等。
控制网参照《全球定位系统(GPS)测量规范》中C级GPS网的要求进行观测,具体技术指标见表1。
3.3 数据处理
根据GPS测量规范,GPS基线解算,各项指标均需满足规范要求,才能进行平差计算,具体技术指标如下:
(1)复测基线长度较差应满足:ds≤2δ,δ为相应级别规定的精度mm(按平均边长计算),,式中a为固定误差、b为比例误差、d为相邻点间距离km,本项目根据实际情况及规范设计固定误差a=5mm,比例误差b=2mm/km。
(2)同步环闭合差应满足:Wx≤δ,Wy≤δ,Wz≤δ
(3)独立闭合环或附合路线坐标闭合差应满足:Wx≤3δ,Wy≤3δ,Wz≤3δ;Ws≤
将GPS测量的记录的数据,利用数据线将数据导入到电脑中,GPS控制网的内业数据处理步骤如下:采用中海达GPS数据处理软件对观测数据进行基线解算,使得保证各项指标合格后,才对GPS控制进行三维平差;三维平差是对GPS控制网进行整体基线检验,剔除误差较大的误差,使得整个网误差最小,然后再进行二维平差;二维平差主要是将坐标系转变为当地坐标系为,并对成果质量进行检验,包括点位中误差、长半轴以及比例误差比较,如果各项指标均达到要求,得到GPS控制点的平面坐标,否则还应对基线重新处理或者进行返工重测。
4 结语
由于GPS相对于传统的测量手段,具有定位精度高、操作简便、观测时间短,极大地降低了外业观测强度,同时也减少了内业计算工作量,因此,GPS技术逐步渗透到各个领域和行业,特别是在当前进行煤矿控制网的应用更为常见,GPS技术在煤矿测量中的应用将会更加广阔和深远。
参考文献
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窗体顶端
【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.
【关键词】工程测绘;GPS测绘技术;应用;实践
【Keywords】 engineering surveying; GPS mapping technology; application; practice
【中图分类号】TU98 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)03-0134-02
1 GPS测绘技术的特点
1.1 可以实时定位
GPS测绘技术采用的是全球定位系统对其进行导航,可以实现对目标物体的速度以及三维位置的实时精确定位,从而有效地保证运动物体可以按照之前预定的方案运行。
1.2 定位的精度非常高
根据相关的工程测绘具体实验可以得知,工程测绘中GPS测绘技术的应用在具体的定位精度上可以达到50km之内,相对定位的精准度高达10×1-6到10×2-6,在距离为100km到500km时其定位精准度可以达到10-7,距离超过1000km时其相对定位的精准度可以到达10-9。GPS测绘技术采用实时的动态定位以及实时地查分定位方式,使工程测量的精准度可以按厘米级以及分米级来进行计算,这样几乎可以满足工程测量中的所有测量要求,现阶段GPS测绘技术依旧在不断的发展,因此GPS测绘技术的精准度还可以得到进一步的提升。
1.3 观测所用时间短
现阶段进行测量的模式选用的是经典静态的相对定位模式,现在要对20km以内的目标进行测量,借助单频接收机进行观测所用的观测时间大概为1h,如果借助双频接收机来进行测量所需的测量时间为15-20min。而如果采用实时动态的定位模式,仅仅需要1~5min的时间就可以将初始化观测完成,在每个站所需要的观测时间短到仅需几秒。因此可以得出结论,GPS测绘技术可以将工程测绘的观测时间降到最低,从而有效地提升工程测绘的效率。
1.4 操作难度较低
伴随着国家各种测量技术的不断发展,GPS测绘技术也在不断更新,现阶段GPS测绘技术已经基本可以实现完全的自动化,因此在对GPS测绘技术进行操作时难度相对会比较低,只需要了解并且掌握一些基本的监测仪器、量取仪器,采集数据以及安装仪器的技术,接下来的一些测绘工作系统可以自动展开,操作的简便也促进了GPS测绘技术在工程测量中的进一步应用。另外,GPS接收机的重量比较轻体积非常小,方便携带。
1.5 可以用于长期作业
因为GPS卫星的分布数量非常多并且分布非常均匀,所以GPS测绘技术的覆盖面非常广,除去在比较恶劣的雷雨天气下,地球上的几乎任何一个位置都能够接收到观测信息,因此GPS测绘技术,受所用地点以及时间的限制非常少,具有可以用于长期作业的特点。
1.6 功能多用途广
GPS测绘技术不仅仅可以用于各类导航工作以及测量工作,同时还可以进行相应的测时以及测速工作,在进行测速工作时,GPS测绘技术的精度可以达到每秒0.1m,可以说精度非常高。
2 工程测绘中GPS测绘技术的具体应用实践探讨
2.1 一些精密工程中GPS测绘技术的应用实践
现阶段伴随着GPS测绘技术的不断发展以及应用范围的不断扩大,工程测量的多个环节中都有用到GPS测绘技术。工程测绘的范围非常广,包括工程的勘察设计,工程的施工以及工程的验收等,当然还包括工程施工中一些设备的安装,所有的工程环节中都会用到GPS测绘技术。另外,由于GPS测绘技术操作比较简单测量结果精度高,在很多的精密设备工程中也得到了一些应用实践,例如,桥梁工程、管道工程、隧道工程以及安装工程,工程测绘中GPS测绘技术的实践表明了GPS测绘技术在工程测量中发挥了较大作用。在进行两个控制点间的具体测量工作时,如果采用传统的测量方法只能进行通视,但如果借助GPS测绘技术就完全不用通视。例如,如果要对隧道的贯通控制进行测量,为了能够有效保证隧道贯通测量的精准性,需要借助联测确定隧道起始基点的方向,然后再将隧道的开挖方向进行测定。这样不仅可以使隧道工程的测量变得足够简单,同时还可以将隧道工程质量得到有效提升。现阶段,GPS测绘技术已经充分借助自己高效益以及高精度的优势,在很多的隧道工程以及矿山测量工程中得到了应用实践[1]。
2.2 工程变形方面GPS测绘技术的应用实践
工程变形主要是指由于人为因素使得建筑未发生位移或者变形,工程变形在工程建筑中是一种普遍存在的现象,工程会发生变形也就给了GPS测绘技术应用的实践空间,GPS测绘技术拥有可以三维定位的技术优势,因此可以现对工程变形的监测。在具体的工程建设中,工程变形可以分为陆地上的建设物发生变形、矿山变形、大坝发生变形以及一些海上的建筑物发生沦陷等方面。另外,利用GPS测绘技术也可以实现对矿山变形的监测,在具体的应用实践中,需要选取一个特定的位置,在该位置上设立几个监测点以及一个基准点,然后再进行GPS接收机的安装,从而不断地接收数据并且对数据进行分析,从而利用GPS测绘技术实现对矿山的自动化监测[2]。
2.3 网型设计中GPS测绘技术的应用实践
在进行工程测量时,其中一项非常重要的步骤就是网型设计,因为GPS测绘技术在进行测量工作时不需要通视,因此这就可以使图形设计的灵活性得到增强。但是需要注意一些问题,其一,GPS测绘技术采用的是无线定位的方式,所以不可避免的会受到外界环境的一些影响,因此在利用GPS测绘技术进行网型设计时需要注意提升检核条件,从而保证网以及数据的可靠性。其二,在进行GPS点的选择工作时,需要远离各类变压所,选择一个信号接收方便的地方。
2.4 选点以及建立标志方面的应用
利用GPS测绘技术进行选点工作会比应用其他测量方法进行选点工作比较方便,在进行具体的选点工作时,需要保证选点位置的视野比较开阔并且交通比较方便,一定要让GPS远离具有干扰能力的障碍物以及金属。例如,高层建筑、高压线以及大范围的水平。在选点工作完成后,要进行标石埋置的工作,然后再进行网选点图的绘制工作。
3 结语
综上所述,GPS测绘技术相比较其他的测量技术具有操作简便、精度高等一系列的优点,经过实践表明,在工程测绘中运用GPS测绘技术有助于提升工程测量的精准度以及测量效率,因此需要进一步加强工程测绘中GPS测绘技术的实践探讨,使GPS测绘技术得到更好的应用。
【参考文献】
关键词:工业广场 沉降观测 基岩标观测点下沉量
中图分类号:[TU196.2]文献标识码: A 文章编号:
1、概况
淮南矿业集团张集煤矿位于安徽省淮南市凤台县境内,地处淮河平原,地势平坦,矿区为隐伏式煤田,煤系地层上覆盖巨厚松散层,厚约220m~380m;矿区含水层丰富。2001年8月投产,现整个矿井年生产能力已达到1300万吨,是安徽省首个千万吨级现代化特大型矿井。工业广场内主要建(构)筑物有主、副井、井架、煤仓等,它们对地面沉降和变形要求高,在工广范围内布设沉降观测网进行沉降观测,能够及时掌握井下开采及矿井疏水活动对地面沉降影响情况,实时监测工广主要建(构)筑物安全状况,研究地表沉降规律,及时消除安全隐患,为矿井安全生产提供基础保障。
2、观测基点的选择
要测地面沉降得先有个固定不变的基准,基准点的稳定是观测结果准确可靠的基本保障,基岩标是埋设与稳定基岩内的高程测量基准标志,具有稳定、可靠、永久等特点,是进行地面变形监测、高程控制测量的重要基准设施。基岩标是将稳定基岩体作为参照,通过标体构件,将其引至地面,从而使其成为测量基点,设立基岩标作为稳定与长期的测量基准,对于工程的沉降监控及减少测线长度,提高水准测量精度是至关重要的。
张集煤矿矿区松散层巨厚,该地层不稳定,把基准埋在松散层中,难免不稳定,只能把基准固定与松散层之下、基底岩石之上,我矿于2007年在张集矿中央区工广建立了一组基岩标(共2个),即N1(N2)、S1(S2),其中N1、S1为主(上)标高点,布设在基岩中,不受地面下沉影响,N2、S2为副(下)标高点,与地面同步下沉,基岩标建好后,从国家Ⅲ等水准点“皮庄北”、“张小楼”将绝对高程分别引测到基岩标上(按三等水准测量技术要求施测),两个基岩标作为沉降观测及工程施工的测量基准。
3、沉降观测点(网)布设及观测技术要求
3.1沉降观测点布设
工广沉降观测点布设在主副井井架、圆煤仓、绞车房四周,将铜桩分别埋设在主副井井架四个根基及圆煤仓四周混泥土内,外露2cm,用于立尺测量,观测点(网)布设位置及编号如工广沉降观测站布置图所示。
3.2观测技术要求
按四等水准测量技术要求施测,测量仪器采用WILDNA2-70372型水准仪及配套的木质双面因瓦尺正反面读数、后-前-前-后观测顺序进行观测,每次观测时,首先检查N1与S1是否附合,如无问题,再进行沉降观测,起算数据以N1、S1为准。
4、观测数据结果分析
2007年基岩标建成至今,我们每半年对工业广场进行一次沉降观测,目前已累计进行8次观测(观测结果如下表),分析观测结果,可看到2011年6月进行的第8次观测与2007年3月的首次测量成果比较,同一沉降观测点之间的高差为7mm~20mm之间(正值为下降);相邻两次测量成果比较,同一沉降观测点之间的高差为1mm~3mm。
此外,2002年至2007年,沉降观测水准基点为DS1、S01、S02(S01、S02为2001年潘谢矿区三等水准点,DS1为按三等水准技术要求由“皮庄北”、“张小楼”施测获得的水准点),由于这些点布设在地面上,与地面同时下沉。在2007年基岩标建成后,由基岩标测得DS1、S01、S02标高,与之前标高对比,高差为26mm~35mm,即2007年以前工广地面下沉量为30mm。
说明:1、部分观测点有时由于现场原因无法测量; 2、02年至07年地面(各观测站)下沉量按DS1、S01、S02三个点下沉量取平均值,即(35+30+26)/3=30mm
综合以上成果分析,2002年至今,工广下沉量为37mm~50mm,年平均下沉量为4.1mm~5.6mm ,每年的地面下沉均匀,各构筑物尤其是主副井筒四周布设的观测点下沉量基本相同,表明地面倾斜值小,说明井架井筒主要构筑物未发生明显变化。
5、结论
(1)选择的基准点一定要稳定可靠。
(2)工广下沉量小,下沉均匀,各构筑物四个方向观测点下沉量基本相同,倾斜值小,表明工广受采动影响较小,地面下沉主要受疏水活动影响,但疏水暂时未对工广构筑物造成破坏性影响,井筒、煤仓等安全生产基础运转安全。
(3)矿井工广各类保护煤柱留设合理。
参考文献:
[1]许延春,孙晓虎,喻怀君.临涣工业园区非采动沉降安全监测研究,《矿山测量》,2011第153期。
摘要:矿山资源开发无论是过去还是现在都无法摆脱手工绘图设计的局限,因此,将日臻成熟的计算机技术合理地运用于矿区资源开发的规划设计中,并通过对矿山可视化、集成化模型的设计、仿真和建立,实现从规划、设计、绘图的全部数字化已经迫在眉睫。本文从实际出发,结合可视化、集成化的特点,从其CAD系统的组成、结构、功能实现等发面做出研究,以期提高矿山开采系统的设计效率、成本和适用性等。
关键字:可视化集成采矿CAD系统
中图分类号:TP391.72 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)03(a)-0000-00
三维模型与二维绘图显著的区别在于给人的视觉效果不同。二维图形缺乏立体感,只有经过专业训练的人才能看懂,而绝大多数人一眼就能看出三维图形所要表达的含义。通过三维模型不仅能很明白地表达设计人员的设计思想,方便与非专业人士进行交流,而且从三维模型中也能很容易的得到想要的二维图形。立体成型系统是AutoCAD建立三维模型的基础,是AutoCAD系统重要的组成部分。
1采矿系统的基本认识
作为一种重要手段和有力工具,采矿CAD系统的应用能够在解放生产力、提高工作效率的同时使设计水平和质量上个台阶,而且一个系统的广泛应用需要得到设计者和使用者的一致认可。因此,要合理、有效地实现采矿CAD系统的设计,就必须全面了解和掌握传统采矿设计的过程。
任何系统的设计都必须遵守一个规则:前期设计为后续设计奠定基础,后续设计则必须完全实现前期设计的目标。就像一棵树,由树干起源,开枝散叶,最终要结出果实。普遍而言,采矿CAD系统的设计需经历三个阶段:需求设计、深化设计和操作设计。需求设计一般是通过已有知识和设计经验构造大概框架,确定设计方向和原则、提出设计要求等;深化设计则是工程参数、负载、造价等的计算和布局、矿道、炮孔及施工等图纸的设计;操作设计则需要明确工程的开展顺序、时间和空间的组合以及安全等级的设计。因此,采矿CAD系统的设计需以此为基准,再结合自身特色和实际需求做适当改变才能适应生产的需要。
2采矿CAD系统结构设计
在了解了传统的采矿过程后,下面讨论基于CAD的采矿系统设计。系统结构不仅要结合实际行业特点,也要考虑行业发展方向和速度。目前应用较广泛的是一种分布式的采矿CAD系统,其具有独立性强,开发周期短、效率高等特点,但是由于独立性太强,各立门户、自定标准,致使各种不同的系统之间无法进行沟通,完全无法得到普及而且受AutoCAD版本的限制。本文所研究的可视化集成采矿CAD系统则克服了以上局限,具有很好地适应性,可以不受AutoCAD软件的版本限制而且拥有独立的知识版权,市场前景很好。
2.1采矿CAD系统的可视化
图形(或图像)是一种简单却能包含丰富信息的符号,特别适合储存和传递信息。采矿系统的图形化并不是指利用AutoCAD软件进行手工绘制各种图形,而是利用计算机高速、重复计算、低失误的特点,设计人员只需确保数据的正确输入,系统便能自动生成图形画面,高效精确。设计者既可以在图形上直接修改,也可以通过更改输入数据改变已有图形。简单说就是图形和数据间实现一一对应。虽然三维实体已经成功应用到实际的开发设计,但实践表明,二维平面设计更加符合工程师的实际开发和研究需求,有利于系统过渡,能够确保目标的短期实现。
2.2采矿CAD系统的集成化
集成化的采矿系统是区别于分布式采矿CAD系统而言的。它即依托于AutoCAD进行开发,又独立建立自己的数据库,从而确保各阶段设计均能得到来自图形数据库的支持。同时系统采用与AutoCAD软件相同的通信协议,以实现AutoCAD图形文件与本系统设计图之间的无错转换,这就大大增加了系统的通用性,增强了系统的应用范围和前景。也由于该系统在设计过程中没有与AutoCAD软件进行直接对话,从而不受其版本的限制,作为独立的软件产品拥有较高的开发价值和销售市场。
3可视化集成采矿CAD系统的实现方式
基于上述对系统功能的要求,本系统采用VC++进行开发以提高开发效率,缩短工期。在开发前需要熟悉文档类、框架类、视图类及应用类这几个概念。下面围绕文档与图形间的通信以及系统外部接口的设计两个方面予以简单介绍。
3.1文档与图形间的通信
文档与图形之间需要相互通行,就要求各自包含指向对方的指针。各自的类成员采用不同的方式来获取指向对方的指针。文档类的成员函数在返回指向图形对象的指针时,宏允许图形对象进行有效性测试,反之亦然。同时,当用户进行文档信息的编写时,通过每个图形对象的更新函数使得它们中的文档数据得到及时更新,从而实现多视图同步,无论是编辑、创建还是修改都方便快捷。实现了系统的可视化。
3.2系统外部接口的设计
为实现系统的集成化,就要求系统能够与大多数图形处理软件进行通信,也就是常说的数据交换。系统要想有更大的应用空间,则必须既能识别其他格式的图形文件,也能生成其他软件能够处理的数据格式,实现数据共享。因此可将系统的外部接口分为输入和输出(I/O)两种。Input-port的功能在于能够分析其他格式的文件并转化为自身系统能够识别的图形文件,而且要不断完善自己图形数据库所包含的类容,否则将不能对某些图形实现误差转换。Output-port的功能则相对简单些只用按照要求转换的格式完成数据的生成即可。
另外,可视化集成采矿CAD系统需要有其简洁、舒适易懂的图形界面的支持,这里就不赘述。
总之,采矿CAD系统的可视化和集成化将是今后该领域的主要研究方向。本文从生产实际出发,结合采矿CAD系统的开发和应用中出现的问题,试图运用多个学科的知识和理论对其进行完善。目前尚有许多问题没有解决,如对特殊模块的开发、系统的模糊化、智能化、专家化等方面还需要进行更多的研究。
参考文献
[1]李梅;毛善君;刘桥喜;;中国矿山地理信息系统软件研究进展[A];国际矿山测量协会(ISM)工作会议暨“数字矿业城市、数字矿山”建设信息技术学术研讨会论文集[C];2006年.
关键词;市政工程 GPS 技术,测量
中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:
如今GPS 技术在工程应用中更加普及,比如矿山测量,交通土建选线,城市建设等等。但是GPS 由于布设价格的昂贵,所以不会被大范围应用到一般的土建和交通建设中,它只是作为提供控制用,例如:在工程建设开始阶段,交付几个GPS 控制点,作为导线和三角网的基线,由它们向外扩展,用全站仪引出加密点或是作为静态的GPS 基线,配合RTK 来进行动态图籍测绘。但是在90 年代以后,平面控制测量基本都被GPS取代。
1、GPS技术概述
GPS定位是以GPS 卫星和用户接收天线之间的距离为基本观测量,根据已知的卫星瞬时坐标,确定用户天线所对应的位置,其实质是空间距离后方交会。在一个测站上只需3个独立距离观测量。GPS 采用的是时差测距原理,即通过测量GPS 信号从卫星传播到用户接收机的时间差计算距离,由于卫星钟与用户接收机钟不同步,因此,观测的测站至卫星间的距离称为伪距。卫星钟差可以通过卫星导航电文提供的钟差参数修正,接收机钟差难以预先准确确定,可将其作为未知参数与观测站坐标在数据处理中一并解出。在一个测站上,除了三个待定位置参数外,还需要增加一个接收机钟差参数,因而至少应有4个同步伪距观测量,即至少必须同步观测4颗GPS 卫星。
GPS 技术相对于其他的定位、测量技术,其技术优势是很明显的,主要表现在以下几个方面:
1.1 功能多、用途广。
GPS 系统不仅可用于测量、导航,还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1 m/s,测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。
1.2 定位精度高。
GPS 可为各类用户连续提供动态目标的三维(立置、三维速度及时间信息)。随着GPS定位技术及数据处理技术的发展,其精度还将进一步提高。
1.3 实时定位。
利用GPS 进行导航,既可实时确定运动目标的三维位置和速度,由此可实时保障运动载体沿预定航线运行,亦可选择最佳航线。特别是对军事上动态目标的导航,具有十分重要的意义。
2、GPS 的定位方式
按定位方式,GPS 定位分为单点定位和相对定位(差分定位),单点定位就是根据一台接收机的观察数据来确定接收机位置的方式,它只能采用伪距观测量,可用于车船等的概略导航定位.相对定位(差分定位)是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法,它既可采用伪距观测量也可采用相对观测量,大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位,对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式, 而按照用户天线可分为动态定位和静态定位。
2.1 动态定位
在定位观测时,若载体上的接收机在跟踪GPS 卫星的过程中相对于地球表面运动,接收机用GPS 信号实时的测得运动载体的状态参数,则称为动态定位。动态定位的特点:逐点测得,多余观测量少,精度较低。依目前GPS 定位的精度动态定位可分为:a. 20m左右的低精度定位,如用于车船等概略导航定位的伪距单位定位;b. 5m 左右的中等精度定位,如用于城市车辆导航定位的米级精度的伪距差分定位;c. 厘米级的高精度的定位,如用于测量放样等的厘米级的相位差分定位(RTK),其中实时差分定位需要数据将两个或多个站的观测数据实时传输到一起计算。
2.2 静态定位
在定位观测时,若接收机在跟踪GPS 卫星的过程中相对于地球表面静止,则称为静态定位。接收机高精度的测量GPS 信号的传播时间,联合GPS 卫星在轨的已知位置,从而解算出固定不动的接收机所在位置的三维坐标。静态定位的特点;多余观测量大,定位精度高,可靠性强,在进行控制网观测时,一般均采用这种方式由几台接收机同时观测,它能最大限度地发挥GPS 的定位精度。
3、GPS在市政工程测量中的应用
GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。其含义是导航卫星测时测距/全球定位系统。
GPS是全球性的卫星定位和导航系统,能够提供连续的实时的位置、速度和时间信息。整个系统包括空间(卫星)、地面控制站和用户(接收机)三个部分。它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此,GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到应用,并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。下面是GPS在市政工程中的应用实例。本工程为某工业园工程,该工业园属于一个比较方方正正的地形,由于工业园里有很多树,而且通视比较困难,工期比较急,考虑种种因素,决定采用GPS测量。
3.1 GPS测量的技术设计
(1)设计依据
GPS测量的技术设计主要依据1999年建设部的行业标准《城市测量规范》和应采用的《全球定位系统城市测量技术规程》及工程测量合同有关要求制定的。
(2)设计精度
根据工程需要和测区情况而定。
(3)设计基准和网形
控制网共6个点,其中联测已知平面控制点2个。采用4台GPS接收机观测,网形布设成边连式,等级为一级。
(4)观测计划
根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度(空间位置因子PDOP),选择最佳观测时段(卫星多于4颗,且分布均匀,PDOP值小于6),并编排作业调度表。
3.2 GPS测量的外业实施
(1)选点
GPS测量测站点之间不要求一定通视,图形结构也比较灵活。因此,点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性,并顾及后续测量,选点时应着重考虑:①每点最好与某一点通视,以便后续测量定向使用;②点周围高度角15。以上,不要有障碍物,以免信号被遮挡或吸收;③点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等,以免电磁场对信号的干扰;④点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方;⑤选点结束后,按要求埋设标石,并填写点记之。
(2)观测
根据GPS作业调度表的安排进行观测,采取静态模式定位,卫星高度角≥15。,时段长度45min,采样间隔10s。在4个点上同时安置4台接收机天线(对中、整平、定向),量取天线高,测量气象数据,开机观察,当各项指标达到要求时,按接收机的提示输入相关数据,则接收机自动记录,观测者填写测量手簿。
3.3 GPS测量的数据处理
GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段,基线解算采用随机软件,网平差采用武测宝威GPS―Adj3.0软件完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后,得到GPS控制点的二维坐标,其各项精度指标符合技术设计要求。
4、结束语
GPS 技术的发展日新月异,包括GPS卫星静态和RTK都深入到生产生活中,随着GPS,GIS,RS及其他科学的不断相互渗透,它的应用也将越来越广泛。这里也有我们需要注意的,GPS由于参数设定的问题,在测量高程是产生的误差也是很大的,这个跟球体有关。总的来说现在的GPS 可以用在,土建,交通,地籍测绘,海洋测绘,国土资源,城市规划,空间测量,急救等等领域,是一种多元化学科,以后的发展会更加的广阔。
参考文献:
[1]黄声享,郭英起,易庆林,等、GPS在测量工程中的应用[M],北京:测绘出版社。2007
[2]王立富,王永国,周晓愚,GPS 基线评估与优化[J];东北测绘;2000年04期;
[关键词]独立学院 工程测量 开放式教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)07-0016-02
《工程测量》一直是我院土木工程本科、工程管理本科、建筑施工专科和工程造价专科等专业的专业基础课。该课程对于培养学生掌握测量基本理论、基本技能、施工测量方法,熟悉仪器操作,培养专业兴趣等具有重要的作用。同时,它也是后续课程包括《桥梁工程》、《道路勘测设计》、《土木工程施工》、《桥梁与道路施工》等的重要前导课程。本课程教学效果直接影响到后续课程的教学实施,影响到人才培养的质量。
近几年来,我们结合新技术、新方法、新工艺在施工中的应用,克服传统教材内容浮泛和针对性差的缺陷,对《工程测量》课程内容进行了较大的调整,加大实验课程的研究和学时比例,以适应施工企业对工程测量人才的需要。目前该课程教学时数为48学时,其中课堂教学24学时,课间实验24学时。除课程教学以外,本课程还安排有两周的综合实习。
一、教学改革的方法与思路
1.教学思路和方法与教学思想体系创新特征相匹配。(1)以测绘学“定位”为核心展开基本内容,恰当地把握教学导向。(2)以现代测绘技术为主导,确立测绘技术循序渐进的创新思路。(3)注重现代工程测量技术的完整性,正确处理常规技术与高新技术的关系。(4)从课程系统性出发,健全整体知识构成,精练优化,扩充工程测量的技术视野。(5)合理组织科技新成果。
2.在教学过程中强调理论与实际相结合。测量科技具有创新密集的现代特征,而且具有现实应用特色。教学过程必须强调理论与实际相结合,强调测绘科技在工程建设整体技术构成的现实地位,这样才能有效提高学生掌握现代测量技术的学习兴趣和紧迫感。
3.大力应用教学新技术,促进教学现代化。(1)按“十一五”国家级教材《土木工程测量》主线制作全程教学的多媒体课件。(2)文字教材+多媒体一体化教学,教材、影像、主讲有机结合。(3)数据处理练习程序化、可视化,以增强学生测量新技术的应用能力。
4.采取模拟生产的实习方式,强化实际训练意识。实践性教学的设计思想:开展模拟生产方式的土木测量实习改革,坚持全面土木工程师的基本测量技术训练。模拟生产,实际上是把学生个人从专注书本的环境带进群体的仿真生产实习,实施人人互相关联的集体行为。效果:学生通过模拟生产实习,土木测量技术素质得到快速提高。学生说,模拟生产实习不亚于军训锻炼,能学到技术,锻炼人生,终生难忘。
5. 通过举办测量竞赛,鼓励学生利用课余时间积极参加科技创新和实践教育活动,让学生将书本上学到的理论知识应用到实践操作中。通过加强实践教学环节,将课程教学与技能竞赛结合起来,以增强大学生的动手能力,培养其团队合作精神和严谨的科学态度,提高学生的测量技能水平,并且给学生提供展示才华的平台。通过竞赛,可以检验学生现场分析问题和解决问题的能力、组织管理与团队协作的能力、适应实践需求的应变能力,提高其终生学习的能力,展示师生的学习风貌和教学成果。
二、建设开放式实验室
(一)实验室开放的必要性
21世纪高校教育的重要目标就是全面推进素质教育,培养具有实践能力和创新精神的高素质应用型人才。实验室教学是整个教学活动中不可缺少的一个环节,起着极其重要的作用。实验室的建设与管理是保证实践教学顺利实施的关键。将实验室针对学生开放是职业技能培养与创新能力培养的重要实践性环节,是实验教学改革的重要内容,也是激发广大教师、科研人员、实验技术人员积极进行科学研究的重要举措。
传统型的实验教学对学生很难做到因材施教,学生处于被动地位,缺乏积极性,实习教学很难达到理想效果。测量学是一门实践性很强的课程。随着测量科学技术的飞速发展,测量学的基本理论、技术原理、实际操作手段、仪器设备发生了革命性的变化。为了充分调动学生的积极性、激发学生的创新热情,需要采取新的实验教学形式将测量实验从封闭式教学、封闭式实验之中解脱出来。开放性是这种实验教学和实验室建立首先要考虑的原则之一。开放式实验室要实现实验实习仪器、实习时间、实验项目、实习教学方法、实验教学内容、实验教学观念的开放。将测量实验室开放可不受学生专业、学科、年级的限制,进行多层次、多方向的实践训练。学生可以根据自己的情况进入实验室,独立设计实验,并且完成实验。
(二)开放式实验室的建设
1.制订、完善实验室的管理制度。实验室的管理是保证实验室正常运转的关键因素之一。要制定和完善各项实验室的管理制度,如《实验室仪器、设备管理及使用办法》、《实验室事故责任与损坏、丢失赔偿制度》、《实验室安全卫生管理规则》、《实验室低值耐用品、易耗品管理办法》等规章制度。对不遵守纪律、不爱护仪器设备造成损失浪费严重者,实验指导教师应及时终止其实验,并视情节轻重给予纪律处分和经济赔偿。
2.改进实验教学方法。为了充分发挥开放式测量实验室的作用,应从教学方式、教学内容、实验手段等方面进行相应的改革。随着计算机技术、空间技术、信息技术的迅速发展,测绘仪器不断更新换代,测绘方法、手段发生了巨大的变化。因此,必须以测定“高差、角度、距离”三要素为基础,以测图、用图和测设为主线,在讲授基本知识、基本理论和基本方法的传统测量教学内容的同时,另增加数字测图、GPS、数字摄影等新兴的、实用的测绘技术和GIS基本知识。为了提高课堂的教学效率和教学质量,应积极利用电子教材、网络以及多媒体技术,使教学内容更加丰富、饱满,不再枯燥。同时加大授课的信息量,补充当今测绘行业内研究最前沿的热点问题,不断更新和拓宽知识面,完善学生的专业知识结构。
理论教学与课堂实验相结合,开展一系列开放式实验项目:水准仪常规测量、经纬仪常规测量、控制测量、全站仪测量、施工放样、数字测图等。实验室开放后,学生可以根据教学大纲自由选择实验项目,在实验教师和实验教材的指导下独立设计并且进行实验。在时间安排上,学生可以自由选择适合自己的实验时间,并在做好预习的前提下,既可进行各种测量实验项目,也可通过实验室的网络系统观看多媒体实验原理和操作指南。这样就解决了在传统的封闭式管理方式下,由于实验设备数量不足而使一部分学生处于等待状态,从而浪费时间的现象。
3.建立实验室管理系统,提高实验室管理效率。开放式测量实验室要建立实验室管理系统,学生在进入开放式实验室做实验之前均需按照选题再预约预习实验指导书提交申请报告或实验可行性论证报告的程序进行,经批准后方可进入实验室。通过实验申请,学生可以提前对所使用的仪器设备及其说明书、实验步骤、实验的注意事项等进行预习,不清楚的地方可以向实验教师进行咨询。在实习过程中,每个实验项目都要建立相应的项目情况表,登记该实验的指导教师和主要参与人员,应填写相应的实验进度表,由指导教师定期检查项目进展,以便随时了解学生的实验情况。实验项目结束时,学生及时做好总结并提交实结或论文后,由指导教师最终评定学生成绩。
(三)开放式实验室建设效果
所有实践教学环节从课程设置、内容,到教学方法,再到实践教学管理都是突出激励学生主动训练、主动探索的。所有实验项目都对学生开放的,学生不仅在时间上可以自由选择,而且在教学内容上也可根据自身的兴趣爱好和专业特点来进行选择。这满足了个性化教育的需求,也激发了学生主动学习的热情,提高了学生的科学实验素质。
三、结语
实验室的全面开放和利用是培养学生的创新精神与创新能力、实现资源共享的一种有效途径和方法。虽然我院在实验室的开放方面做了一定的尝试和研究,并且取得了很好的教学效果,但是在测量实验室实施开放的过程中,仍然有很多问题有待我们去探索和解决。我们相信,只有进一步提升学生的实践能力和创新精神,才能培养出更多高素质的应用型技术人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李永,宋云连,胡兵.工程测量实践课程教学改革研究[J].高等建筑教育,2012(6).
[2] 赵宝锋. 工程测量实践教学的改革与实践[J].矿山测量,2005(3).
关键词:工科 实践教学 创新性 改革
中图分类号:G642;FU240 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2015)06-246-02
实践教学是工科高等教育教学的重要组成部分,随着社会经济的发展和企业对员工素质要求的提升,现在高素质工程技术人才的基本特征表现为广博基础知识,较强实践应用能力、创新意识和创新能力{1}。而要培养这样的高素质人才,实践教学是必不可少的关键环节。培养创新型工程科技人才是高等工科院校的核心任务,也是高校自身发展的需要。实践教学是工科高校十分重要的环节,是创新人才培养的重要支撑。它将科学研究、实验教学、工程训练融为一体,是培养学生工程实践能力、创新意识、创新能力以及综合素质的重要平台{2}。随着用人单位对创新性人才的要求不断提高,工程教育、创新教育的大力开展,实践教学的地位更加突出,大学生也认识到自身的实践能力和创新能力将成为今后在就业竞争和发展竞争中的决定性因素之一。因此,从学生需求和社会需求方面看,创新性强、实践能力高是高素质工科人才的必备条件之一。然而长久以来,我国的工科教育实践环节一直是薄弱环节,从属于理论教学。特别是随着社会的发展,目前很多企业出于经济、安全角度考虑,不愿意接收学生实习,造成实践环节的进一步削弱。因此,加强实践环节的教学模式创新是目前培养高素质人才的重中之重。
一、目前工科实践教学环节中存在的问题
1.对实践教学的认知度不足。在很多专业教师看来,实践就是专业实验和实习,素质教育特别是科研素质教育只是锦上添花的一个环节,可有可无。因此,在人才培养方案中虽然设置了很多的实践教学,但往往从属于理论教学。且在实践教学中,由于实践教师的认知不足以及教师年轻导致的经验不足,往往存在走过场的嫌疑,造成实践教学质量不高,对学生能力和素质的提高作用较小。
2.对创新能力的培养理解有误。同志曾经指出:一个没有创新能力的民族,难以屹立于世界先进民族之林。同样,一个没有创新能力的工科学生,不是一个高素质的人才。然而目前有些学校和教师对创新能力的认识存在一定的误区,对学生创新能力的培养无限拔高,认为只有参加科研活动、发表科研论文、申请专利、参加全国性的创新创业比赛才叫创新,忽略了日常创新能力的培养。须知创新不是无源之水无本之木,只有在掌握了扎实的基础知识和专业技能,在前人的经验和科学理论的指导下创新才能少走弯路,真正地为生产、为社会服务。单纯的、无基础的为创新而创新,不可能出现真正的创新。
3.对专业实验环节的忽视。专业实验是提高学生专业素质、培养专业能力的重要环节。但目前专业实验由于资金、师资、考核等诸多因素的制约,存在教学手段单一、实验设备配备不齐全、教师素质不满足实验要求、考核机制不健全等不足{3}。由于资金的问题,很多普通大学使用的实验设备处于落后或濒临淘汰的境况,或者配备台数不满足学生数要求,难以满足学生实验的需要和对新技术的掌握。而很多学校的专业实验由理论教师兼任,或者由刚毕业的青年教师担任,这些教师一般都是从校门到校门,实践经验较少,动手能力不强。设置的实验以验证性实验为主,费时费力的综合性、设计性、创新性实验较少。
4.实践教学的设置分散、考核不健全。目前多数学校的实践环节,除实习环节是单独考核外,其余像专业实验的考核一般是纳入到理论教学的考核中,且一般所占比例较小。实践教学不成体系,一般是分散于各个专业课之间,没有形成系统的对学生实践能力的培养系统。在实践教学的各个环节中,考核的方式一般以学生的实践表现、实验报告完成情况等作为主要评价要素,而对于学生的动手能力、创新意识和实践能力的考评缺乏有效的方法,导致学生对待实践环节也存在敷衍了事的态度,不利于学生能力和素质的提高。
二、黑龙江科技大学安全工程学院在实践教学环节的尝试