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礦產資源的開采不可避免的會破壞土地和生態環境,土地復墾便應運而生。當前,土地資源的緊張導致國家對土地復墾項目、土地復墾方案編制、礦山地質環境治理等日益重視;2011年3月5日,國務院令第592號《土地復墾條例》,土地復墾工作日益常態化,人才需求量大。因此,《土地復墾學》作為一門新興的交叉性應用學科,在各大專院校陸續開設,如河南理工大學、中國農業大學、安徽理工大學等,成為面向土地資源管理、測繪工程、地理信息系統等專業開設的一門特色專業課程,為學生就業開辟途徑。
《土地復墾學》自1994年首次在中國礦業大學開課,已有16年的歷史。隨著土地復墾技術的發展與完善,教學改革從未停止。
一、教學改革的目標
《土地復墾學》是我校土地資源管理專業的主干課和核心課程,同時也是測繪工程專業的專業核心課程,土地復墾學的教學宗旨是使學生在課程學習中了解土地復墾的產生與發展,掌握土地復墾的政策與各種實用技術如土地復墾的管理技術、土地復墾規劃設計技術、采煤沉陷地的土地復墾技術、露天礦復墾技術、煤矸石山綠化技術和微生物復墾技術;另外,也培養學生很強的實踐動手能力,使學生能勝任土地復墾的日常工作。
二、教學內容的完善
《土地復墾學》開課之初沒有教材,沒有平臺,教學內容以國外和教師實踐經驗介紹為主,輔以現場需求,不成體系。
教學內容主要是介紹土地復墾的概念和采煤沉陷地及露天礦的復墾工作,重點是介紹國外的土地復墾技術和我國的需求。隨著我國土地復墾事業的蓬勃發展,特定區域的土地復墾技術日趨成熟,但也引發了新的土地復墾技術需求;隨著土地科學、測繪科學、環境科學等的發展,緊抓交叉學科中取得的成績,逐漸澄清了土地復墾的概念與內涵,建立了土地復墾的理論和技術體系,并向土地復墾學方向發展。土地復墾技術拓展到矸石山復墾、采石場復墾、污染土壤治理等,并緊密結合國家投資土地復墾項目、地質環境治理項目、土地復墾方案編制等,逐步完善《土地復墾學》的教學內容,同時提出在教學中體現“少而精”與“寬而新”的原則,即在基本原理上注重體現“少而精”,而在介紹土地復墾學發展和實際應用方面體現“寬而新”。如今,本課程已形成集課堂教學、上機、實驗、實習、畢業設計五位一體七個環節的教學體系,教學內容也基本確定,相關科研成果包含在“煤礦區土地生態環境損害的綜合治理技術”中榮獲2004年國家科技進步二等獎,這也是我國煤礦土地復墾方面的國家級最高科技獎勵。
1.教材改革
課程開設之初,沒有教材,只有教師的講義。隨著課程的講授,采用了張國良教授的專著《礦區環境與土地復墾》(ISBN:9787810405867,中國礦業大學出版社,1997)做為教材,初步形成了課程教學體系。隨后,礦業類院校如河南理工大學、安徽理工大學等先后開設《土地復墾學》課程,目前,一些農業類院校如中國農業大學、河南農業大學也開設了本課程,致使對本課程的定位、內容、教材等的需求日趨迫切。自2006年,胡振琪教授組織河南理工大學、遼寧工程技術大學、中國地質大學等多個高校撰寫了礦業“十一五”規劃教材《土地復墾與生態重建》,由中國礦業大學出版社于2008年8月正式出版。據出版社統計,該書已售出4200冊,反映效果良好。同時,編寫了輔助教材《土地整理概論》,由中國農業大學出版社2007.7出版,并被列入普通高等學?!笆晃濉眹壹壱巹澖滩?。
2.教學手段改革
《土地復墾學》課程內容涉及土地、測繪、生態、地質、采礦等多方面內容,實踐性強、新內容不斷出現,因此,教學組從2000年開始進行多媒體教學手段的改革探索,同時收集國內外土地復墾方面的錄像資料,配合課程內容利用畢業設計制作模擬動畫,利用學校的網絡教學平臺,將課件、圖片、聲音、動畫、錄像等資料集于一體,圖文并茂、內容翔實、信息量大,充分體現了現代教學理念,符合學生的認識水平和認知規律。
另外,積極探索靈活多樣的教學方式,將課堂精講、課堂討論、案例分析、錄像、上機、實驗等有機結合,精心組織安排。不僅極大地激發了學生學習興趣和熱情,而且能促進學生積極思考,挖掘學生潛能,取得了很好的教學效果。尤其是來自山西、山東等國家大型煤礦區的學生,學過本課程之后,積極的利用所學知識為家鄉采煤破壞土地的復墾出謀劃策,激發他們建設家鄉、改變家鄉的信心。
3.教學方法改革
(1)“研究型”教學方法
本課程一改過去傳統的灌輸式教學方法,采用“研究型”的教學方式和方法。具體做法:一是教師對所教的內容有相當研究和準備,并緊密結合科研的新進展;二是教材嚴格按照學術研究的規范和要求來編寫,多提供參考書和論文,在沒有教材時編寫出講義試用;三是課堂講授以探討問題為主,盡可能幫助學生了解所探討問題的發展沿革和前沿狀況,使學生從諸家研究的比較之中得出自己的獨特而可靠的理解和認識,同時專門安排研討課,對專門的問題進行研討,提高學生分析問題和解決問題的能力;四是鼓勵和幫助學生自己動手完成兩三個具體題目。講課還采用聲音、圖像等多媒體以及3D模擬等講授方式,使學生在教室就能對復墾技術和復墾工程的實際情況有感性認識。
(2)雙語教學
國外土地復墾技術較先進和成熟,一直以來是我們學習的對象,因此,逐漸將雙語教學引入本課程,成為本專業2門雙語課程之一。不僅教學組成員均有出國訪問經歷,而且多次邀請國外專家來校開展學術講座,拓寬了本校學生在土地復墾領域的視野,并將其引入課堂。2008年邀請3位美國、英國的土地復墾專家走進課堂為本科生授課4學時。
(3)優秀學生提前培養
在對所有學生都盡心盡責培養教育的同時,在實踐和研討教學中注重選拔突出學生重點培養,探討培養尖子人才的方法。具體方法是:對選中的苗子進入具體科研項目參加研究,同時由于土地復墾國際交流多,我們重點培養可以與國際交流與合作的人才,往往通過安排接待外國專家和參加國際交流活動增加英文交流和科研的能力,通過重點培養,在2006屆畢業設計中本人指導的湯世璐同學首次用英文撰寫了畢業論文,并用英文進行學士論文答辯,在中國礦業大學的本科教育中開創了先例,榮獲學校2006屆優秀本科生畢業設計(論文)一等獎和本科生畢業設計(論文)學術成果獎一等獎。
四、實踐教學改革
1.實踐教學環節的設置
此外,針對本課程實踐性強的特點,在理論教學的基礎上,增加了上機和實驗輔助環節,在國內同類課程中尚屬首次,讓學生親自動手做一個規劃設計實例,動手操作儀器,增強了學生的動手能力,也加深了對課堂內容的理解與掌握。在實際教學中,上機和實驗開始之前,學生一般無從下手,也說明學生對課堂精講內容的認識不夠深入,上機與實驗完成后,學生都能獨立完成一個小區域的復墾規劃與設計,對基本實驗設備能熟練操作,學生反應很好,更加印證了實踐課不可替代的輔助作用。
2.結合學校建設和科研實踐構建教學平臺
2005年,課程教學組將土地復墾學課程實踐環節與學校“十五”211建設相結合,建立了400m的土地復墾專業實驗室,包括物理實驗室、化學實驗室和溫室;結合土地復墾的科研需要自主設計了復墾土壤構造模擬裝置、不同土壤基質污染性滲濾試驗裝置和復墾介質透氣性試驗裝置等多種復墾技術試驗或模擬設備,其中“用于自燃矸石山隔離層透氣性測試的方法與設備”已授權國家實用新型專利(專利號:2008 2 0123452.9)。上述裝置不僅開拓了學生的視野和激勵了學生的創新意識,尤其是不僅用于學生的實驗、而且作為學生參觀教育和參與科研的有效設備,取得了很好的應用效果。
結合暑假實習、畢業實習與設計開展土地復墾的實踐教學。2003年9月1日與山東省兗州市國土資源局簽訂了長達15年的校外實習基地協議。在這里,學生可以參觀到井工開采煤礦導致的多種土地破壞形式,如坡地、裂縫、積水等,而且,該地有3個國家投資的土地復墾項目可供參觀,復墾工程全面,學生可以獲得非常直觀的認識。由本教學組教師指導的畢業實習和設計學生均到礦山企業實習,也可以參觀礦山破壞土地及復墾工程。此外,結合本地經濟發展和“綠色北京”建設,在土地復墾與生態修復方面與北京市科學技術委員會建立全面的合作,重點是建立實習基地和參與其“國家生態修復科技綜合示范基地”建設。
3.科研促進教學內容建設
教學組成員均是在土地復墾領域有著多年實踐經驗的教師,尤其是負責人胡振琪教授,做為我國第一個中外聯合培養的土地復墾博士,是土地復墾領域的領軍人物,因此,教學組除注重教學研究以外,十分注重結合科研開展教學,將科研成果及時轉化為教學內容,豐富了課堂教學內容,提高了教學質量。如上述國家科技進步二等獎是本課程體系確立的重要組成部分,另外,依托科研項目和研究成果,增加了課外教學實踐機會,例如,從科研課題中為本科生畢業設計選題,同時設計成果充實到教學當中,形成良性循環。
五、教學改革的效果
經過16年的教學,本課程教學改革與研究取得了卓越成效,主要表現在以下六個方面:
①完成了教學體系建設,形成了五位一體七個環節的教學體系;
②編寫了專用教材和輔助教材;
③教學方法由傳統的板書、掛圖、理論教學模式逐步過渡為多媒體、錄像等,開展“研究型”、優秀生提前培養等探討;
④加強了實踐教學,搭建了教學平臺,尤其是自主設計設備應用與實習基地建設;
⑤逐步進行雙語教學;
中圖分類號:P2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)03(c)-0030-01
從20世紀50年代開始,遙感技術就已經步入人們的視野,第一顆由蘇聯發射的人造地球衛星就是憑借遙感技術而取得成功。截止到目前,遙感技術已譜寫了半個世紀的篇章,縱觀今天的遙感技術,已經不再應用于人造地球衛星領域,多種應用在航天飛機衛星運轉、發射、檢測以及環境方面的遙感技術提供更為客觀、真實的數據。現階段,我國測繪工作具體涵蓋資源測繪、地質勘測以及環境檢測等方面,由于遙感技術的顯著性效果,在此行業中被普遍應用。
1 遙感技術發展概況
所謂的遙感技術,主要是指利用相關設備對遙遠的事物進行監測,從而獲取信息及感知的有效方式。其中,傳感器這項裝備可以說是遙感技術最為關鍵的設備。利用傳感器自身的傳播性能,遙感技術感知附近及地面事物,在經過確定及篩選之后,獲得有用的數據,同時再將這些信息與數據利用傳感器傳遞到地面,采用分析法與計算機技術對其進行系統的比較,最終得出較為全面、客觀的信息。此外,遙感技術滲透了計算機科學、地球科學、測繪科學及地球科學等學科知識,結合了各個學科的優點,整合而成的一項高端、先進而又精確測繪技術。
2 測繪工作中遙感技術應用現狀分析
2.1 測繪遙感應用不夠廣泛
在我國,在所有的測繪工程項目中,遙感技術是完成任務目標的必備手段,可見,具有十分廣闊的發展前景,技術的水平與領域也隨之不斷延伸。然而,由于人們習慣和觀念,對遙感技術存在一定陌生感,導致其推廣受限。
2.2 遙感工作資金造價高
在實際工作當中,有些測繪項目因為遙感技術價格高等問題望而怯步,隨著近幾年來計算機技術以及遙感技術的快速發展,促成遙感技術由最開始的理論層面正式步入實質階段,其具體的環境資源、災害監測、地質勘探以及地理測繪方面的檢測功能逐漸明顯。但是,仍然遙感技術造價高、花費大等特點仍然制約了其發展。此外,在我國,遙感技術主要應用在一些重點研發的科研項目上,譬如說資源勘探、環境污染以及地址災害等方面,而用于煤礦開采或工程地址檢測方面的則少之又少。
2.3 遙感信息源空間分辨率較低,應用水平較低
遙感技術在環境污染檢測以及地質災害勘測方面的優勢將會促進我國環境保護失業用戶地質災害研究事業的長遠發展,所以,從某種方面來看,提高遙感技術信息員的空間分比率,在測量水平、覆蓋范圍、以及信息數據準確性方面有著不容忽視的作用。
3 完善遙感技術在測繪工作中應用的策略及其具體做法
隨著時展,遙感技術也被廣泛應用于各個測繪工程項目中,遙感信息技術的漏洞與不足也愈加明顯,而完善遙感技術手段、加強其宣傳力度以及提高技術水平可以說是普及遙感技術的主要方式。
3.1 遙感技術在測繪工作中的應用
現階段,遙感技術在我國測繪工程項目中應用較為廣泛,因為遙感技術相比傳統的測繪工具,其優勢更為明顯,避免了很多容易出現的測繪漏洞。
(1)跟傳統的測繪技術相比,遙感技術發生人為干預的情況較少,可以客觀、全面的將監測區域的情況反映出來。而若是采用傳統的方式進行測量,極容易出現誤差偏大或誤差累積等現象。而不得不說,遙感技術的測量數據比較真實、準確。譬如說:在礦區資源的定位和監測上,可以通過遙感技術來確定煤礦資源的具置,避免以為內不科學開采威脅生命或資源浪費等問題。
(2)與傳統的測繪方式不同,遙感技術能夠動態實時、全方位、全天候的進行工作,這可以說是遙感技術最為顯著的特點,它以全球定位系統作為后盾與支撐,在完成空間定位與導航工作之后,能夠實時監測區域的實際情況。
(3)遙感技術發展至如今,應用范圍已經極為廣闊,它可以迅速了解所在區域的地質特點、資源所在地以及地理情況,從而獲取全面、精確的數據。
3.2 加強對遙感技術深度研究,拓展應用領域
可以說,在地質調查這項工作中,應用遙感技術不僅是社會經濟發展的急迫需要與客觀要求,從事物本身出發來看,也是十分必要的。就我國目前的發展態勢來講,遙感技術的發展前景極為廣闊,應進一步以研究遙感技術為出發,提高其精度、準確度以及宣傳力度。首先,加大資金的投入力度可以說也為遙感技術的深入研究工作做出了貢獻。我國必須以進一步開發遙感技術為核心,以強國為目標從而不懈努力。除此之外,我國還需提高思想認識與觀念意識,增加遙感技術的覆蓋范圍,加大資金扶持力度,解決當前各大測繪工程項目應用遙感技術而遭遇的一些難以解決的問題,拓展其技術領域。其次,相關部門也應重視起來,加強對遙感技術的推動、深入研發與鼓勵,可制定一系列優惠政策來促進遙感技術的應用及普及。
3.3 大力推廣遙感技術,加大遙感技術普及力度
只有在大力推廣工作中,才能充分的顯示遙感技術對測繪工作的適應力與優勢?,F階段,不少應用遙感技術的測繪工程項目已經發現遙感技術高超的環境適應力以及技術優勢,譬如誰:能夠勘測不同地形,實現對地質災害、氣象災害以及火災等的全程監測,獲取真實的數據,為建立災害防御制度以及我國災害研究做出了巨大的貢獻,適合監測不同地形,可實現對地質災害、氣象災害以及火災的全程監測,從而獲取有效的數據信息,為建立災害防御制度以及我國災害研究做出了巨大貢獻,所以,增加遙感技術的覆蓋面積以及普及程度勢在必行。
(1)利用遙感技術來降低項目工程的測繪造價,實現遙感技術在各行各業的實用度。只有降低資金成本,讓更多和項目去接受,而不是目前集中在幾個重點項目上。
(2)提高遙感技術的空間分辨率也將有利于遙感技術的普及。早期遙感技術受分辨率限制,較多應用于宏觀的檢測,而當前由于新工作思路的拓展,遙感技術與地質的符合程度越來越高,受距離的限制也越來越小。但是相關人員在改善工作思路,加大遙感技術地質檢測水平上還需進一步努力。
4 結語
總之,在當今的測繪工作中,應用遙感技術已經成為社會發展的必然趨勢。隨著計算機的普及與科技的進步,遙感技術的覆蓋范圍將會大大增加,實現遙感工程司、災害、氣象、地質遺跡環境資源監測等項目,拓展遙感技術的應用范圍,讓其充分發揮自身優勢,在災害預防、社會發展以及國民經濟上做出貢獻。
參考文獻
煤礦勘探測量是礦業開發過程中一項重要的基礎性技術工作,而傳統的平面控制測量方法普遍受地形條件、季節變化和障礙物的影響,存在內外業工作量大、戰線時間長、點間需要通視等缺點。GPS(即全球衛星定位系統)技術以其定位精度高、觀測時間短、操作簡便和點間無須通視等特點逐漸被應用到煤礦勘探的測量工作中。
1、概況
布臘圖礦區位于和布克賽爾蒙古自治縣和什托洛蓋鎮東30千米處,行政區劃隸屬和布克賽爾蒙古自治縣管轄。礦區東西長7.1千米,南北寬4.15千米,面積29.21平方千米。礦區位于和什托洛蓋凹陷帶,基本形態為山間盆地,地勢西北高,向東南逐漸變低,海拔867~1097米,高差230米,按我國山地高度分類屬侵蝕低山區。礦區內第四系洪積層分布于礦區溝谷,覆蓋較厚,區內地形較復雜。
收集測區附近國家等級三角點83109(Ⅳ)、83110(Ⅳ),及礦區內以往由新疆煤田地質局161隊施測GPS D級點2個,質量可靠,利用它們作為本次平面及高程控制測量的起算數據。此外,在測繪局收集礦區內1:50000地形圖。這些成果平面坐標系統均為1954北京坐標系,中央子午線經度為87度。
2、GPS平面控制網的布設
2.1作業依據
(1)、《地質礦產勘查測量規范》(GB/T18341-2001)
(2)、《煤田地質勘探工程測量規程》(煤炭部1987版)
(3)、《全球定位系統(GPS)測量規范》
(4)、《測繪產品檢查驗收規定》
2.2網形規劃及時段安排:
根據測繪局收集1:50000地形圖及對勘探區的踏勘,結合規范要求和實際需求,我們在勘探區內布設了9個GPS D級控制點,形成控制網,控制網邊長盡量保持一致。最長邊長2.3公里,最短邊長1.6公里,平均邊長1.8公里。
2.3擺站程序:
外業負責人應負責明確告知擺站人員其所擺設測站點名、點號及開關機時間,若架站人員有未明了事項,也應主動向負責人請示了解。以下是架設GPS時應該注意的事項及操作程序:
(1)找尋點位:
該點若已去過,應該不會發生問題;若是沒去過點位,而應按點之記找尋,在到達點位之后應確認該點之標石號碼,檢核無誤后再行架設儀器。
(2)架設儀器:
首先進行儀器的定心及定平。通常要注意的是:
在定心及定平過程中,不要將天線盤架在腳架上,僅架上基座即可。
光學求心儀因儀器高及個人視力不同,而有不同的焦聚,所以在定心之前應該要調整到最適合的焦聚,避免求心上有像差的發生。
天線盤掛上之后,將天線盤的指示方向指向北方(若不知道北方在那,可利用石樁上刻字判別之,字的正向為北方),量測三個方向上的天線盤高(北方、東南及西南)及對應之英吋數,記錄下來。開機后,將點號、天線高輸入接收儀中,并開始接收衛星數據(注意每筆數據間隔秒數)。。
(3)記錄觀測手簿:
手簿是數據下載及內業計算最重要的信息記錄,外業所發生的錯誤都必須要經由手簿的記載來改正之,因此手簿數據的記載務必要求正確、詳盡。注意事項:
注意點名、點號書寫是否正確;
天線高、天線盤及接收儀的型號、序號記錄是否正確;
開關機時間務必記錄。
(4)意外狀況處理:
擺設GPS人員盡可能留在儀器旁邊,不要讓儀器離開視線范圍之外,數分鐘需至接收儀查看一次,注意數據有無持續接收、電池剩余電量等。
注意:任何意外造成儀器之定心、定平移動甚至傾倒,則立即關機重新架設,并在手簿上記錄關機及開機時間;斷電處理:換上新電池,重新開機,記錄斷電及重開機時間;若有本身無法排除之困難,則立即回報并記錄狀況。
2.4 選點埋石
(1)選點
控制點選擇在便于安置接收設備和操作、視野開闊、被測衛星高度角>15度的地方,測點距無線電發射源(如電視臺、微波站等)>400m,距高壓輸電線>200m,其距離點位附近嚴禁有強烈干擾衛星信號接收的物體,并盡量避開大面積水域;點位地面基礎穩定,且利于長期保存。
(2)埋石
根據點位所在的具置,本測區GPS控制點按如下規格埋設標石:
混凝土標石規格為:頂部巧15cm×15cm,底部30cm×30cm,高50cm。埋設時底部鋪設40cm×40cm,高20cm的混凝土,頂部加固20cm厚的混凝土,標石頂面與地面持平。
3、數據觀測
本礦區數據觀測采用一套三臺 AshtechⅡ型單頻GPS靜態定位,觀測時間長度均在30分鐘以上。技術參數為:
衛星高度角 ≥15°
有效衛星觀測數 ≥4
數據采樣間隔 15'
時段長度 ≥30分鐘
點位強度因子PDOP ≤6
4、數據處理
4.1 野外數據檢核
觀測任務結束后,及時對外業觀測數據進行了全
核,各項檢核限差為:
(1)同步環全長相對閉合差<6ppm;
(2)異步環全長相對閉合差<6ppm;
(3)復測基線的長度較差限差<√2δ。。式中δ為相應等級規定的精度(按基線長度計算)。
本測區GPS控制網的計算使用ASHTECH SOLUTION 2.5軟件在電腦上進行。同步環相對閉合差、異步環相對閉合差及復測基線長度較差限差均在誤差允許范圍。
4.2 平差處理
在現行GPS測量技術中采用的是WGS84大地坐標系,而本測區需要提供的是1954年北京坐標系,因此平差計算在WGS84坐標系統內進行無約束平差,進行坐標換算后在1954年北京坐標系內進行約束平差??刂凭W采用83109(Ⅳ)、83110(Ⅳ)進行約束平差。
平差后控制點平面最大點位中誤差為0.01米,符合規范要求,滿足需求。。
5 結語
中圖分類號:P624文獻標識碼:A
引言
隨著計算機、網絡技術的發展及測量儀器的智能化,特別是全球定位系統技術全面用于大地測量定位,全數字化測圖系統、影像掃描系統、全數字攝影測量工作站等數字化測繪技術裝備以及地理信息系統基礎軟件和應用軟件相繼問世,實現了地理信息獲取、處理、管理和分發服務全過程數字化,測繪生產力水平和生產效率大大提高。作為地質勘查專業單位,山西省地球物理化學勘查院(簡稱山西物化院)已經全面涉入了數字化測繪生產技術,具備了空間定位(GPS系統)、數據采集、外業一體化數字成圖與建庫等技術生產能力。從事控制測量、地形地籍測量、房產測繪工程與精密工程測量、航空攝影測量、地理信息工程、立體模型制作,服務領域涉及土地管理、水利工程、城市建設、房地產開發、公路與鐵路交通、國防建設、基礎測繪、地質找礦與礦山開發。作為一名測繪工作者,筆者簡要談一下對數字化測繪技術和地質工程測量發展應用的認識。
一、數字測圖的優點
大比例尺數字測圖有力地沖擊著傳統的平板儀或經緯儀的白紙測圖方法,大有取代白紙測圖之勢,這是因為數字測圖具有諸多的優點。
(一)測圖用圖自動化。
傳統測圖方式主要是手工作業,外作業測量人員人工記錄,人工繪制地形圖,在圖上人工量算所需要的坐標、距離和面積等等。數字測圖則使野外測量自動記錄,自動解算,使內業數據自動處理,自動成圖,自動繪圖,并向用圖者提供可處理的數字地形圖軟盤,用戶可自動提取圖數信息。
(二)圖形數字化。
用軟盤保存的數字地形圖,存儲了圖中具有特定含義的數字、文字、符號等各類數據信息,可方便地傳輸、處理和供多用戶共享。數字地圖不僅可以自動提取點位坐標、兩點距離、方位以及地塊面積等,還可以供工程、規劃CAD計算機輔助設計使用和供GIS地理信息系統建庫使用。數字地圖的管理,既節省空間,操作又十分方便。
(三)便于成果更新。
數字測圖的成果是以點的定位信息和屬性信息存入計算機,當實地有變化時,只需輸入變化信息的坐標、代碼,經過編輯處理,很快便可以得到更新的圖,從而可以確保地面的可靠性和現勢性,數字測圖可謂“一勞永逸”。
(四)避免了因圖紙伸縮帶來的各種誤差。
表示在圖紙上的地圖信息隨著時間的推移,會因圖紙的變形而產生誤差。數字測圖的成果以數字信息保存,避免了對圖紙的依賴性。
二、數字化技術在礦區地質勘查中的應用
(一)數字化測繪工作方法。
基礎控制部分,D、E級GPS的布設及選點埋石:根據煤礦區視野開闊,通視良好的實際情況D級GPS網在三等三角點之間布設為點連式、邊連式相結合的GPS網,每個點至少有4條基線與其相連。D級GPS點共布設點位50+,平均邊長1.5km。E級GPS點的布設在D級CPS的基礎上采用點連式的方法進行布設兩已知點問最多布設5個三角形,邊數不超過8條,共布設E級GPS點60+。D、E級平面控制網均采用GPS靜態相對定位測量布網,網形大多由三角形單點連接,少部分三角形邊連接。GPS控制點在測區內分布較均勻,網形合理,強度較高。
外業觀測:數據采集利用美國三臺阿什泰克M單頻接收機標稱精度5mm+2ppm。D進行觀測,觀測時段D級>~60min,E級>~45min,數據采集間隔10s,同步接收衛星頻數最少為5顆,絕大部分為7-8顆,衛星高度角大于15°,接收機與衛星的圖形強度良好。
數據處理:GPS外業數據處理和基線向量采用GPS接收機隨機商用軟件“Loucus軌跡處理軟件”在筆記本電腦上采用獨立基線平差方法進行。GPS網先在WGS-84坐標系中進行三維無約束平差,其目的在于檢核GPS網的內部符合精度,亦即處理由于多余觀測而引起的網內不符值問題,本次作業所有基線向量無一剔除,順利通過了檢驗,然后在基準點已知點的約束下進行二維約束平差,最后提供各點在高斯平面,第33度,帶上的1954年北京坐標系坐標和1956年黃海高程系。高精度均符合量規范要求。
數字化測圖的工作方法:由于測區的D、E級GPS點的密度能夠滿足地形圖的測繪要求,因此本次測圖直接在D、E級GPS點上進行。
(二)常規測圖方法和數字化測圖的精度比較
野外大比例尺數字化測圖的全過程幾乎都是用解析法進行的。雖然最后成果仍表現為圖解的線劃圖,但與傳統的平板儀測圖相比,有著本質的差別。數字化測圖不僅在效率上有很大提高,而且大大減輕了野外的勞動強度,更為突出的是地形圖數學精度的提高。
三、數字化測繪技術展望
現代測繪技術及測繪儀器向數字化、電子化、自動化方向發展,打破了傳統的手工測繪理念,形成目前較好的一套數字化測繪解決方案。但是,目前的測繪技術在地質工程測量中的應用依舊存在著若干問題.需要我們廣大測繪工作者的不懈努力,不斷提出新的任務、新課題和新要求.有力地推動和促進工程測量事業的進步與發展。目前,數字化測繪技術傳統的定位和繪圖仍是重要的社會需求,但社會已經對測繪部門提出了新的需求.以前和測繪部門無關或關系小大的屬性信息的采集、綜合分析利用等也開始要測繪部門承擔。由于社會發展和人民生活的各類信息都要以空間定位為基礎,由于市場需求的大量涌現,信息化測繪將迅速推動測繪企業的技術進步,測繪企業參與地理信息系統在各方而的應用和開發是總體趨勢,也是測繪企業生存和發展的方向。信息化測繪將是我國測繪由傳統測繪向數字化測繪轉化和跨越之后進入的又一個新的發展階段,它代表著我國測繪技術總的戰略方向。
四、結束語
本單位自數字化測繪技術應用于生產后,生產效率和經濟效益得到顯著提高。數字化測繪技術的探討,可使作業人員少走彎路、降低出錯率。數字化測繪技術的提高,可為提供數字產品奠定基礎,并提高了職工的技術素質。隨著數字工程的深入發展,GIS技術的不斷成熟、GPS技術在各行各業的廣泛應用。大力開展數字化測繪技術是地質測繪單位科技創新的任務和方向、也是提高地質測繪單位自身實力和經濟效益的重要手段。
參考文獻:
[1]廖立新,對數字化測繪技術在地質勘查中的應用探討[J].廣東科技,2009,4.
中圖分類號:X734文獻標識碼: A
1、公路工程測繪工作要求
工程的建設說到底是與社會以及經濟利益緊密相聯系的。在進行工程建設之前首先要進行工程測繪工作,特別是道路、橋梁、隧道的建設,更加需要測量工作來保障工程能夠順利的進行。在施工之前需要測繪人員在建設地點進行實地考察。測繪人員需要對工程所處的地質環境等條件有充足的了解,再結合當地的歷史地質資料進行考察。當上述的事情做好以后將數據匯總并對地質環境進行判斷,考察施工現場是否穩固,是否能支撐起工程施工的建設,為工程建設范圍的路線提供依據,比如在設計鋪設路線的時候需要盡可能節約成本,我們首先需要要對路線的地質環境進行勘測,然后繪制地形線條圖,對圖上的線路進行測量,按照收集來的數據進行路線鋪設的定制,對于設計好的路線平面圖和路線縱斷面圖、路線橫斷面圖也應該在圖紙上標注出來,如果路線需要穿過河流也要將河流兩岸的地形圖繪制出來,需要架設橋梁的話也要測量兩岸的距離制定合適的橋梁中軸線,測定橋軸線的長度及橋梁所處的河床斷面,要對橋位處的河水比降的數據進行測量,方便進行橋體結構和鋪設線路的選擇,當遇見山體而又無法采取避讓的路線時,這時就要開通隧道了,按照規定繪制出隧道設計圖,為將來的隧道修建做準備。
2、公路工程測繪技術的發展
現代測繪工程技術也需要做出改變,它與傳統的測繪方法有幾點不同:傳統的測繪技術設計方法是按照規則來進行的。而現代測繪技術設計方法與之不同,它需要借助計算機來對設計進行改進,而且對設計方法的改進是在不斷的變化中的,因為新科技帶來新的設計思路會對現代測繪工程技術產生深遠的影響,再加上現在需要測繪的地質條件越來越復雜,導致其公路的測繪需要大量的數據來支撐。外加現代測繪工程技術引入了新的獲取數據的方法,所以這些數據的儲存、傳輸和管理對工程設計的質量有著相當重要的作用?,F在學科的種類越來越多,其分類也是有多種的,要想一個人掌握測繪技術方面所有的知識不是現實的。所以現代工程測繪需要多種專業領域的人才一起協作才能更好的完成。
3、幾種測繪技術在公路施工前期的具體應用
3.1、遙感技術
遙感技術利用的是光學測量原理,可見光可以掃描地理空間形態,衛星或航空器將這些掃描數據收錄到信息處理系統中,經過短時間處理把數據信息轉化成實景地形圖片、通常情況下,利用航攝照片和地面控制測量工作的配合,為公路工程的勘測設計等工作提供各種照片平面圖和地貌信息,為選線和紙上定線提供有力依據;利用航攝照片得到的豐富地面信息資源,可以構成航測立體光學模型,再經過立體觀察、判釋和實地調查等工作就可以在立體模型上選取路線,同時還可以為工程設計提供地質、水文等很多有關資料;利用解析攝影測量技術和數字攝影測量技術,計算機直接生成被攝區域的大比例等高線地形圖和地形三維坐標數據,這些地形圖和數據為公路工程的設計和勘測提供原始地形數據。
3.2、檢測預報技術的實際應用
檢測預報技術現階段在公路工程前期主要是運用高邊坡三維攝像成圖系統將邊坡巖體結構數據化,三維立體可視化,以便對邊坡巖體的穩定性和發展趨勢進行分析。檢測預報系統對邊坡線路的選取也有很大作用,減少線路以后因塌方造成損失的風險。
3.3、鉆探與重型勘探技術的實際應用
近幾年來鉆探和重型勘探技術在公路測繪中的應用越來越多,對公路測繪工作幫助很大,并且隨著我國科技的發展也在不斷得到改進和創新。對于我國公路工程中的測繪工作,使用先進的鉆探和重型勘探技術可以大大提高工作效率,縮短測繪周期,保證測繪成果的質量水平。當前在我國應用最廣泛的鉆探和重型勘探技術是金剛石繩索取芯鉆進技術。其先進性在于可以在不提鉆的情況下利用專用鉆桿內的繩索將裝有巖芯樣品的內管提取到地面,這樣在復雜的地層可以減少回鉆次數,以防止發生孔洞坍塌、掉塊,減少巖蕊之間的對磨。在軟弱夾層取樣時同樣可以保障巖蕊的質量。利用專用的粘結劑可以使插入的鋼管與含軟弱夾層的巖蕊凝結為一體,不僅可以將弱質夾層完整地取出,而且還可以基本保持原狀結構。
2.4、瞬變電磁測量技術的實際應用
瞬變電磁技術(TEM)屬于時間域電磁感應方法,它的工作原理是通過不接地回線或接電極發送脈沖式一次電磁場,然后再利用線圈或接電極觀測由這個脈沖電磁場感應的地下渦流產生的二次電磁場的時間和空間分布,從而得到被測區域地質情況。瞬變電磁測量技術是通過收集各個測道的瞬變感應電壓并換算成視電阻率、視深度等參數,然后再經過濾波、時深轉化、繪制各參數圖件等步驟,確定被測區域的地質情況。此法比較適用于地形條件比較復雜的山區公路隧道的測繪,它還擁有操作簡便,精確度高等優點,并且已經在這些區域取得了良好的效果。近幾年來隨著我國高速公路的迅速發展,許多高速公路不可避免地要經過煤礦采空區。在高速公路的測繪實踐當中,瞬變電磁測量技術在煤礦采礦區域的應用取得了顯著效果,它能夠很直觀地反映出地層深處的地質信息,而且劃分詳細,勘測的深度比較大。
3.5、全球定位系統的實際應用
GPS定位技術是指通過導航衛星傳遞測繪信息的處理系統,這種測繪技術的操作程序很簡單,可以實現地理環境的實時監控和測量。導航衛星的測繪數據可以表現出兩種處理形態:靜態測量,可以測量地形角度、距離、水準等多個參數信息;動態測量,通過2臺以上接收器觀測地理空間變化形態,觀測到的數據存在一定差異性,工作人員可以根據這個數據差異精確的測算出地理空間變化的坐標數據、平差數據、變形數據等、CPS技術在工程監測、地理變形控制、隧道工程測量方面有著突出貢獻,可以協助國家土地管理局創建精密、高效的地理收測才空制網.
3.6、RTK技術
公路選線時,應減少農田占用量、減少房屋拆遷量,依據勘測設計的規范行事。為使中線的選用達到要求,保障道路中線的精確性,可采用RTK技術,以RTK接收機為流動站,隔一定的距離收集相關數據,以另一個已知點作為參考,準確定位重要物質,把得到的數據輸入接收機后,就可以利用CAD軟件選線。傳統的放樣方法很多,如全站儀邊角放樣、經緯儀交會放樣等,效率不高,難度偏大。如果采用GPSRTK放樣技術。只需輸入點位坐標,靠接收機的提醒能到達任一放樣點,不但快捷方便,而且精確度也高。
總言之,目前我國的公路工程中依舊存在著很大的問題。因此在以后的工作中,我們為了能夠更準確、全面地掌握公路建設路線的地質情況。就必須在公路工程的施工前期不斷地研究、改進,應用更先進更準確更經濟的測繪技術,以此保證我國公路工程整體施工質量。
參考文獻
[1]李志剛.測繪技術在公路勘察中的應用[J].江西建材,2014,21:165.
[2]孟杰.GPS技術在公路工程測量中的應用研究[J].中國科技信息,2014,Z2:69-70.
Abstract: the 21 st century digital mapping technology is with the development of computer and network technology and intelligent measuring instrument and the rise of the emerging of surveying and mapping technology. Global positioning system GPS, geographic information system, GIS and remote sensing Rs and photogrammetry digital surveying and mapping and ground measurement advanced geological surveying and mapping model paper of the development of the technology, especially the tilt photography technology introduce, make engineering surveying the means and methods of produce profound changes.
Keywords: digital surveying and mapping; Geological exploration; Engineering measurement
中圖分類號:F407.1文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
隨著計算機、網絡技術的發展及測量儀器的智能化,特別是全球定位系統技術全面用于大地測量定位,全數字化測圖系統、影像掃描系統、全數字攝影測量工作站等數字化測繪技術裝備以及地理信息系統基礎軟件和應用軟件相繼問世,實現了地理信息獲取、處理、管理和分發服務全過程數字化,測繪生產力水平和生產效率大大提高。已經全面涉入了數字化測繪生產技術,具備了空間定位(GPS系統)、數據采集、外業一體化數字成圖與建庫等技術生產能力。從事控制測量、地形地籍測量、房產測繪工程與精密工程測量、航空攝影測量、地理信息工程、立體模型制作,服務領域涉及土地管理、水利工程、城市建設、房地產開發、公路與鐵路交通、國防建設、基礎測繪、地質找礦與礦山開發。作為一名測繪工作者,筆者簡要談一下對數字化測繪技術和地質工程測量發展應用的認識。
1數字測圖的優點
大比例尺數字測圖有力地沖擊著傳統的平板儀或經緯儀的白紙測圖方法,大有取代白紙測圖之勢,這是因為數字測圖具有諸多的優點。
1.1 測圖用圖自動化。傳統測圖方式主要是手工作業,外作業測量人員人工記錄,人工繪制地形圖,在圖上人工量算所需要的坐標、距離和面積等等。數字測圖則使野外測量自動記錄,自動解算,使內業數據自動處理,自動成圖,自動繪圖,并向用圖者提供可處理的數字地形圖軟盤,用戶可自動提取圖數信息。
1.2 圖形數字化。用軟盤保存的數字地形圖,存儲了圖中具有特定含義的數字、文字、符號等各類數據信息,可方便地傳輸、處理和供多用戶共享。數字地圖不僅可以自動提取點位坐標、兩點距離、方位以及地塊面積等,還 省略 可以供工程、規劃CAD計算機輔助設計使用和供GIS地理信息系統建庫使用。數字地圖的管理,既節省空間,操作又十分方便。
1.3 便于成果更新。數字測圖的成果是以點的定位信息和屬性信息存入計算機,當實地有變化時,只需輸入變化信息的坐標、代碼,經過編輯處理,很快便可以得到更新的圖,從而可以確保地面的可靠性和現勢性,數字測圖可謂“一勞永逸”。
1.4 避免了因圖紙伸縮帶來的各種誤差。表示在圖紙上的地圖信息隨著時間的推移,會因圖紙的變形而產生誤差。數字測圖的成果以數字信息保存,避免了對圖紙的依賴性。
2數字化技術在礦區地質勘查中的應用
2.1數字化測繪工作方法?;A控制部分,D、E級GPS的布設及選點埋石:根據煤礦區視野開闊,通視良好的實際情況D級GPS網在三等三角點之間布設為點連式、邊連式相結合的GPS網,每個點至少有4條基線與其相連。D級GPS點共布設點位50+,平均邊長1.5km。E級GPS點的布設在D級cPS的基礎上采用點連式的方法進行布設兩已知點問最多布設5個三角形,邊數不超過8條,共布設E級GPS點60+。D、E級平面控制網均采用GPs靜態相對定位測量布網,網形大多由三角形單點連接,少部分三角形邊連接。GPs控制點在測區內分布較均勻,網形合理,強度較高。
外業觀測:數據采集利用美國三臺阿什泰克M單頻接收機標稱精度5mm+2ppm。D進行觀測,觀測時段D級>~60min,E級>~45min,數據采集間隔10s,同步接收衛星頻數最少為5顆,絕大部分為7-8顆,衛星高度角大于15°,接收機與衛星的圖形強度良好。
數據處理:GPs外業數據處理和基線向量采用GPs接收機隨機商用軟件“Loucus軌跡處理軟件”在筆記本電腦上采用獨立基線平差方法進行。GPS網先在WGS-84坐標系中進行三維無約束平差,其目的在于檢核GPS網的內部符合精度,亦即處理由于多余觀測而引起的網內不符值問題,本次作業所有基線向量無一剔除,順利通過了檢驗,然后在基準點已知點的約束下進行二維約束平差,最后提供各點在高斯平面,第33度,帶上的1954年北京坐標系坐標和1956年黃海高程系。高精度均符合量規范要求。
數字化測圖的工作方法:由于測區的D、E級GPs點的密度能夠滿足地形圖的測繪要求,因此本次測圖直接在D、E級GPs點上進行。
2.2常規測圖方法和數字化測圖的精度比較
野外大比例尺數字化測圖的全過程幾乎都是用解析法進行的。雖然最后成果仍表現為圖解的線劃圖,但與傳統的平板儀測圖相比,有著本質的差別。數字化測圖不僅在效率上有很大提高,而且大大減輕了野外的勞動強度,更為突出的是地形圖數學精度的提高。
3數字地圖的發展與工程測量
行業特色型大學依托行業而建,肩負著培養行業發展所需人才、引領行業科技進步、解決行業發展重大技術難題等重任。促進高水平行業特色型大學的發展,不僅是大學和行業相互促進、共同發展的需要,而且對于統籌和優化我國高等教育結構,均衡學科和地域的合理布局,促進高等教育科學發展具有重要的意義。在高等教育規模已經成為世界第一的中國,要實現高等教育強國目標,當務之急就是要提高高等教育的人才培養質量,實現由重數量到重質量的轉變。多年來,山東科技大學(下文中的學校皆指山東科技大學)堅持行業特色辦學,注重提高教育教學質量,走出了一條特色之路。
一、創新人才培養模式,突出人才培養的特色性和多樣性
人才培養模式改革是高校深化教學改革的關鍵。在大眾化教育背景下,本科教育應是個性化的、多模式的;對學生的培養和教育不應整齊劃一,而應根據學生的不同潛質和社會對人才的不同需求進行培養?;谶@一認識,立足學校實際,學校構建了“精英型”、“應用型”、“復合型”三種培養模式并存的人才培養機制。
1.選拔優秀學生創建勵志班,實施精英教育培養模式
學校從當年錄取的理科新生中,按高考成績與學生自愿的原則選拔40名左右的學生組建礦業工程勵志班,單獨制定培養方案,實行導師制管理,從數理基礎、學科基礎、專業素養和科研能力四個層面進行培養。學生人學后即確定指導教師,使學生從人學開始就有專人指導。前三個學期強化數學、力學、英語和計算機基礎教學,第四、五學期強化學科基礎教學,同時強化實踐教學。在凝練學科大類平臺課程的前提下,為每一平臺課程配置課程設計或獨立開設實驗,促進知識向能力的轉化;后一年半進人專業學習,以導師科研項目為牽引,在導師指導下進行科研方法的訓練和創新能力的培養。
2.以服務于煤炭企業特定人才需求為目標,實施應用型人才培養模式
學校在8個煤礦主體專業實施了“定單式”應用型人才培養模式,該模式實行單獨招生、定向就業,按“3+1”模式培養。學校根據煤炭企業的需求制定招生計劃,考生填報高考志愿前與煤炭企業和學校簽訂協議,免費上學,按協議就業。前三年在校學習,第四年到簽訂協議的單位進行生產實習、畢業實習、畢業設計和科研訓練,由學校和煤炭企業共同培養。
3.以重點學科為依托,實施復合型人才培養模式
為發揮重點學科在人才培養方面的師資優勢、科研優勢和實驗條件優勢,學校在具有博士學位授權點、本科一批招生的傳統優勢專業,實施了“工科專業十英語或法學專業”的復合人才培養模式,如在采礦、安全、地質、測繪工程等本科專業實施了“采礦(安全、地質、測繪)工程十英語(或法學)”的復合型人才培養模式,該培養模式將兩個專業的主干課程和實踐性教學環節進行整合,形成復合型培養方案,在對學生進行工程素質培養的同時進行英語或法學素質的培養,以滿足社會對既懂工程又會英語、熟知法律的復合型人才的需求。學生畢業時頒發兩個專業合一的畢業證書和兩個學位證書。
二、加強學科專業建設,形成特色優勢專業
學科建設是龍頭,要牽動龍頭來提升整體;專業建設是基礎,要夯實基礎來創出特色。學校以社會需求為導向,不斷改造傳統專業,加大專業調整力度,加強品牌專業、特色專業建設,形成了以工為主、工理結合、文理滲透、多學科相互協調的本科專業結構與布局。
1.合理調整專業結構與布局
學校以社會需求為導向,加大專業調整力度。停招了生源少、社會需求量小的農業機械化和教育技術學專業,減少了部分社會需求量不大的專業的招生人數,適當增加了傳統優勢專業和社會需求量大、生源好的專業的招生人數。將水利水電工程專業由資源與環境學院調整到土木工程學院,將分散在多個學院的廣告設計、藝術設計、工業設計和音樂學專業集中起來組建了藝術與設計學院。在進行學科專業與院系調整的同時,新增了少量新興學科、應用學科的專業,使專業結構和布局進一步趨于合理。
2.依托重點學科,建設優勢專業
發揮重點學科人才和科研優勢,以重點學科、重點實驗室、博士點為依托,制訂了《品牌、特色專業建設規劃》,根據規劃,每年對擬建設的品牌、特色專業進行重點投人,在人才引進、教師隊伍培養、實驗室建設、信息技術建設等方面給予優惠政策支持,選聘專業建設負責人,定期進行考核。經過多年的建設,形成了一批以采礦工程、安全工程、測繪工程、自動化、土木工程等品牌、特色專業為代表的優勢專業,并通過品牌、特色專業的輻射和帶動作用,促進優勢專業建設。
3.合理設置新辦專業,加大新上專業的建設力度
學校制定了《山東科技大學本科專業設置暫行規定》,根據社會需求和學校發展規劃,遵循專業建設的基本原則,合理設置新專業,嚴格新上專業的申請、論證和審批程序。新上專業必須制定四年建設規劃,實行專業建設負責人制度。學校每年給予新上專業100萬元的經費支持,連續四年,對新上專業從師資培養、實驗室建設、教材建設等方面給予支持。
三、推進課程建設,深化教學內容改革
課程建設是一項系統工程,涉及教師、學生、教材、教學技術手段、教育思想和教學管理制度等多層面。學校通過課程建設,不斷深化教學內容、課程體系、教學方法和教學手段的改革,及時將新知識、新理論和新技術充實到教學內容中,構建了以核心課程和選修課程相結合、有利于學科交叉與融合的課程體系,提倡啟發式教學,注重因材施教,實現了從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養的轉變。
學校課程建設工作起步較早,先后經歷了“一類課程—系列課程—試點課程—精品課程”等多個階段。
學校自1987年至1996年,三年一輪的課程建設工作共進行了三輪,建設了《高等數學》、《大學物理》、《畫法幾何及機械制圖》等23門量大面廣的一類課程,占當時必修課總門數的38. 7%。由于效果明顯,原山東省教育委員會和原煤炭部教育司分別在山東省和煤炭系統高校中推廣我校課程建設的經驗與做法。1997年后,學校進行了更大規模的系列課程建設工作,建設了數學類、電工電子類、力學類、化學類等一批覆蓋面廣、影響大的公共基礎課程和專業基礎課程。2000年,啟動了“新世紀教改工程”,進行了省校兩級試點課程建設,建設了《大學英語》等3門省級試點課程和一批校級試點課程。2003年,根據教育部《精品課程建設工作實施辦法》,制定了《山東科技大學精品課程建設實施意見》,大力開展精品課程建設工作,著力建設了一批具有較強示范作用的精品課程。目前,學校有國家級精品課程2門、山東省級精品課程17門。
四、加強教師隊伍建設,充分發揮教師提商教學質量的重要作用
1.實施青年教師教育教學導航計劃,不斷提升青年教師教學水平
自2003年開始學校實施了青年教師教育教學導航計劃,要求當年新進教師必須參加為期一年的教育教學導航。導航計劃包括集中培訓、老教師全程指導、觀摩教學、互相聽課以及講課比賽等內容。導航計劃實施七年來,由600多名青年教師參加了培訓,對提高青年教師的教學素養和教學水平起到了積極作用。
2.改革教學名師評選與考核制度,發揮好教學名師的導向作用
學校從2001年開始實施“教學名師工程”,引導廣大教師把主要精力投人到教學工作中來。對當選的名師,崗位津貼浮動半個級差,同時對教學名師在開展教學研究、培養青年教師等方面提出了要求。學校每兩年組織一次校級教學名師的評選工作,每年組織一次校級教學名師的考核工作,在校級教學名師評選考核的基礎上推薦評選省級教學名師。目前,學校有39名校級教學教名師、6名省級教學名師,他們在教學工作中,發揮了很好的示范、輻射和帶動作用。
3.建設教學團隊,培養可持續發展的教學隊伍
重點遴選和建設了一批教學質量高、結構合理的教學團隊,形成了團隊合作機制。積極開展教學內容和教學方法的改革、教學資源的開發與建設,促進教學研究工作的開展、教學資源的共享。推進老、中、青相結合,發揚傳、幫、帶作用。目前,己建設1個國家級教學團隊、4個山東省教學團隊。
4.完善教師培養辦法,加強中青年教師培養
支持和鼓勵中青年骨干教師到國內外知名大學進行訪學,支持和鼓勵青年教師到工礦企業進行實踐鍛煉。教師在訪學和實踐鍛煉期間享受同級別教師的待遇,所需費用從師資培養費中列支。對新聘任的青年教師,第一年必須擔任輔導教師,并安排其從事一至兩年的兼職輔導員或班主任工作,沒有這一經歷的教師不能晉升高一級專業技術職稱,以提高他們教書育人的責任感和使命感。
五、探索加強實踐教學環節的新路子,切實提高學生實踐能力、創新精神和創業意識
1.構建“全過程、三層次、七模塊”的實踐教學體系
全過程是指從人學軍訓,到畢業設計實踐教育四年不斷線。三層次包括基礎實踐層次、綜合實踐層次、創新實踐層次。七模塊包括軍訓、實驗教學、實習教學、工程訓練、畢業設計與課程設計、科研訓練與科技創新、社會實踐等模塊。
2.建設校院兩級實驗中心,改革實驗管理體制和實驗教學內容
改變傳統以課程為中心設置實驗室的做法,將全校分屬課程管理的135個實驗室,整合為13個校級實驗中心,21個院級實驗中心,實現了校院兩級管理,資源開放與共享的管理體制。通過增加綜合型、設計型、創新型實驗,增加計算機仿真實驗、計算機輔助設計、計算機仿真實習等,強化訓練學生的動手實踐能力。目前,學校有1個國家級實驗教學示范中心建設單位,6個省級實驗教學示范中心。
3.建設特色鮮明的校內實踐基地,為學生實踐能力和創新精神的培養搭建平臺
學校建成了全國惟一的校內實習礦井以及為數不多的全國先進大學科技園、測繪實習場、工程訓練中心、電子工藝實習車間等校內實習基地。其中,校內實習礦井具有生產礦井的所有功能,學生不出校門即可完成煤礦主體專業的大部分實習;省級大學科技園已經成為學生的實習園、創業的試驗園、教師的科研園和高新技術的示范園。
4.成立大學生科技訓練中心,設立創新基金,實施大學生科技創新計劃
1 引言
煤礦井下測量工作主要包括井下平面控制測量、井下高程控制測量、采區測量等,與設計、施工緊密相聯,起著承上啟下的作用。井下測量的空間是各種巷道與采掘場所,由于巷道狹窄,加之各種管道、車輛乃至行人、風流等都在其中通過或活動,必然對測量工作產生干擾或阻礙。由于井下測量特殊條件的限制,隨著采掘工程的進展,受誤差傳播影響,井下測量工作可能存在誤差越來越大的現象,這給井下測量工作帶來了一定的難度。探討井下測量方法,總結應用技巧,對于提升井下測量工作質量,提高工作效率,具有重要意義。
2 煤礦井下平面控制測量方法及技巧
2.1 煤礦井下平面控制測量方法
2.1.1 煤礦井下平面控制測量要求
根據測量內容,井下平面控制測量可以分為基本控制測量和采區控制測量兩類,根據《煤礦測量規范》要求,都應敷設成閉(附)合導線或復測支導線,其中基本控制導線分±7″、±15″兩級,采區控制導線分為±15″、±30″兩級。
煤礦井下基本控制導線的主要技術指標見表1。
2.1.2 煤礦井下導線點的設置
煤礦井下導線點可以分永久點和臨時點兩種。永久點應設在碹頂或巷道頂底板的穩定巖石中。所有測點應統一編號,并將編號明顯地標記在點的附近。永久導線點應設在礦井主要巷道中,一般每隔300-500m設置一組,每組至少應有三個相鄰點。有條件時,也可在主要巷道中全部埋設永久導線點。
2.1.3 煤礦井下導線測量
井下導線水平角觀測,7″導線使用DJ2 型號儀器,采用測回法觀測;15″、30″導線使用DJ6型號儀器,采用測回法或復測法觀測,井下導線水平角測量作業要求見表2。
隨著全站儀的廣泛使用,目前已經實現了測角測距一體化作業,通過棱鏡配合,可以方便的實現測距工作,即提高了測量的精度,又降低了勞動強度。
2.1.4 井下導線測量的內業計算
觀測工作結束后,應及時整理和檢查外業觀測手簿,檢查手簿中所有計算是否正確,觀測成果是否滿足各項限差要求等。確認觀測成果符合本規程規定后,方可進行計算。
加入各項改正數后往返觀測(或不同時間的單向觀測)的水平邊長的互差不超過限差時,取其平均值作為觀測結果。
在煤礦井下平面控制測量中,導線的坐標方位角閉合差應滿足《煤礦測量規范》的要求。
2.2 煤礦井下平面控制測量技巧
2.2.1 煤礦井下導線點的設置技巧
煤礦井下環境復雜,受到煤礦施工、開采、運輸、通視條件等一系列因素的影響,煤礦井下導線點需要選在在易于保存、方便觀測的區域,防治被破壞。
2.2.2 煤礦井下導線的觀測技巧
全站儀具有測角和測距的功能,同時內置有大量的測量軟件,測量人員只需進入坐標測量菜單,按儀器操作提示步驟進行測站設置、后視定向、儀器高覘高等量取并輸入后,即可進行坐標測量,依此往前傳遞,即可測量得到各導線點的平面坐標及高程,這是測量人員常用的方法,該方法可直接測出每個點的三維坐標,不需進行導線的內業計算,但有不足之處。比如該方法測量導線,實際只測了半個測回水平角、垂直角、單次距離測量等,測量結果沒有進行平差計算,而且測量過程中后視定向后所謂的坐標測量檢核,其實只起到距離檢核作用,若測站坐標和后視點坐標對調后是檢查不出來的。因此該方法的測量精度較低,容易出錯且難檢查出來,在井下控制測量、貫通測量時,要求慎用該方法。
煤礦井下導線水平角測量時,由一個測回轉到下一個測回觀測前,應將度盤位置變換180°/n(n為測回數);多次對中時,每次對中測一個測回。若用固定在基座上的光學對中器進行點上對中,每次對中應將基座旋轉360°/n。在傾角大于15°或視線一邊水平而另一邊的傾角大于15°的主要井巷中,水平角宜用測回法觀測。在觀測過程中水準氣泡偏離不得超過一格,否則應重新整平后重測。
2.2.3 煤礦井下導線延長測量技巧
基本控制導線一般應第隔300-500m延長一次。采區控制導線應隨巷道掘進第30-100m延長一次。延長導線前,須對上次測量的最后一個水平角按相應的精度進行檢查。
3 煤礦井下高程控制測量方法及技巧
3.1 煤礦井下高程控制測量方法
3.1.1 煤礦井下高程控制測量基本要求
在主要水平巷道中的高程點,應采用水準測量方法確定。在其它巷道中可根據具體情況采用水準測量或三角高程測量方法確定。水準測量應使用精度不低于DS10級的水準儀和普通水準尺進行。井下高程點應設在巷道頂、底板或兩幫的穩定巖石中、碹體上或井下永久固定設備的基礎上。也可用永久導線作為高程點。所有高程點都應統一編號,并將編號明顯地標記在點的附近。高程點一般應每隔300~500m設置一組。每組至少由三個高程點組成,兩高程點間距離以30~80m為宜。
3.1.2 煤礦井下水準測量的要求
井下每組水準點間高差應采用往返測量的方法確定,往返測量高差的較差不應大于±50mm (R為水準點間的路線長度,單位km)。如條件允許,可布設成水準環線,其閉合差不應大于±50mm (L為水準環總長度,單位km)。
相鄰兩點間的高差,用兩次儀器高(或其它方法)觀測,其互差不大于5mm時,取平均值作為觀測結果。水準測量高差的較差(或高程閉合差)不超過限差時,取往返觀測的平均值(或按測站數進行分配)作為測量成果。
3.1.3 煤礦井下三角高程測量要求
煤礦井下三角高程測量儀器高和覘標高應在觀測開始前和結束后用鋼尺各量一次,互差不得大于4mm,取其平均值作為丈量結果。煤礦井下三角高程閉合差可按導線邊長成正比例分配。復測支導線最終點的高程應取兩次測量結果的平均值。高差及高程計算取位至毫米。
3.2 煤礦井下高程控制測量技巧
由于井下高程控制點設置要求與導線點類似,故不再介紹高程控制點的設置技巧。
在煤礦井下測量中,由于控制點的設置問題,會經常出現倒尺測量的情況,記錄時應注意,避免在進行數據處理計算時發生錯誤。與普通水準測量類似,井下水準測量同樣需要嚴格執行《國家三四等水準測量規范》的各項限差及要求,在測量前進行水準儀的i角檢查,在環境允許條件下,盡量保證前后視距相同,減小i角的誤差影響。
同樣,井下三角高程測量同樣需要參照《工程測量規范》等相關標準規范的要求。三角高程測量的主要誤差來源包括測距誤差、豎直角誤差、儀器高和覘標高量取誤差等,在進行三角高程測量時,需要重點注意以上誤差來源。
4 煤礦井下采區測量方法及技巧
4.1 煤礦井下采區測量方法
煤礦井下采區測量主要包括采區內的聯系測量、次要巷道測量、回采工作面和各種碎部測量等內容。
目前采區控制測量主要根據地面已有控制測量成果,通過聯系測量從兩個斜井進行導入。采區內定向測量的測角、量邊按采區控制導線的要求進行,兩次定向結果之差不得超過14′。分水平(即分階段)依次逐級定向時,同一水平兩次定向測量結果之差不得超過14′/ (n為中間定向個數)。
次要巷道測量工作包括下列內容:
(1)測量巷道輪廓,繪制大比例尺巷道圖。
(2)丈量巷道長度,驗收巷道的進尺。
(3)丈量巷道斷面的各種尺寸,驗收巷道的規格質量。
(4)規定斷層、煤層厚度變化等地質特征點和瓦斯突出點、涌水點的實際位置,并填繪到有關的圖紙上。
在測量采煤工作面位置的同時,還要測出充填區和煤柱位置,煤層厚度和采高,以便計算采區煤量、反映各煤層間的采煤關系,檢查資源的損失情況。當采煤工作面發生冒頂、火害或其他事故時,需對冒頂的位置、長度、寬度及火區的位置準確地進行測量并及時填繪到圖紙上。對于綜合機械化采煤工作面測量,根據礦井地質條件和開采即使程所提出的要求,考慮綜合機械化開采的特點來進行。一般作業方法是:(1)監督綜采機的位置。(2)檢查綜采機工作面的直線性。
4.2 煤礦井下采區測量技巧
回采工作面每月的測量次數,應能滿足生產和回采率計算的要求,至少須測出工作面月末位置?;夭晒ぷ髅鏈y量應以導線點為基礎,采用的儀器、工具和施測方法應能保證測量工作面長度和進度的相對誤差不超過1/200。測量回采工作面時,還要測出充填區和煤柱的位置、煤層厚度和采高等。
井下碎部測量可采用支距法、極坐標法或交會法等進行。
5測繪新技術在煤礦井下測量中的應用
5.1 陀螺全站儀在煤礦井下測量中的應用
5.1.1 陀螺全站儀簡介
陀螺全站儀是將陀螺儀和全站儀結合在一起的儀器,采用陀螺尋北本體與全站儀共同配合來測定任意測線的陀螺方位角。陀螺儀相對于慣性空間有定軸性的特性,而地球相對于慣性空間有自轉效應,因此在地球表面某一緯度φ處的陀螺儀就可以測量出相對于慣性空間的自轉角速度ω,然后將地球的自轉角速度分解為水平分量和垂直分量,其中水平分量ωn=ωcos?沿地球經線指向真北;可見,通過慣性技術測量敏感地球自轉角速度的水平分量便可以獲得地球的北向信息,這就是尋北儀工作的基本原理。
5.1.2 陀螺全站儀觀測程序
陀螺全站儀定向采用中天法進行觀測,定向程序為:(1)先在地面任意點上測定儀器當地的比例常數C值。觀測6個測回,計算出3個C值,取平均值作為當地本儀器C值,在一定時期內,50km范圍內可以使用同一C值;(2)在地面已知邊上觀測3個測回,計算儀器常數;(3)在井下待定邊上用2測回測量陀螺方位角;(4)返回地面后,在原已知邊上采用3測回測量陀螺方位角,再求得三個儀器常數。
根據以上測量成果來檢驗儀器的穩定性和測量的精度,確保陀螺定向成果的可靠性和精度。
5.1.3 陀螺全站儀在煤礦井下測量中的應用技巧
為了保證觀測精度,測量時需要嚴格執行以下各項限差:(1)陀螺全站儀的C值測量互差不大于0.06;(2)儀器的懸掛帶零位不能超過±0.5格,測量前后零位值的互差不得超過0.2格;井上下零位差超過0.3格時,應加入零位改正;(3)相鄰擺動時間的互差不得大于0.4秒,間隔擺動時間的互差不得大于0.6秒;實踐總結可以保證相鄰擺動時間的互差不大于0.3秒,間隔擺動時間的互差不大于0.4秒;(4)兩個鏡位觀測測線測前方向值、測后方向值。測前測后方向值的互差不得超過10";(5)測回間方向值互差不大于40"。
5.2 地面三維激光掃描技術在煤礦井下測量中的應用
5.2.1 地面三維激光掃描技術簡介
地面三維激光掃描技術的工作原理,即由三維激光掃描儀內部的一個發射體發射激光脈沖,再通過兩塊反光鏡有序快速旋轉,把由發射體發射的窄束激光脈沖按一定次序掃過目標區域。通過測量每束激光從發射到物體表面反射回儀器的時間計算相關距離,并且編碼器還會測量脈沖的相關角度,最終得到目標的真實三維坐標。軟件處理后,便會輸出實體建模。運用地面三維激光掃描技術,從事各類復雜、不規則的實景或實體三維數據的采集,快速重構目標的三維模型。
5.2.2 地面三維激光掃描的工作流程
(1)實地踏勘實際情況,制定合理的施測方案。合理布設掃描測站,劃分地面三維激光掃描作業面,保證整體掃描無缺失,避免數據過度冗余,提高掃描效率。
(2)按照制定的施測方案計劃進行數據采集工作。根據精度要求設置掃描分辨率,對于規則區域,采用較低的分辨率,不規則區域采用高分辨率掃描。
(3)對采集好的點云數據進行數據預處理,包括:點云的拼接、去噪以及統一坐標系統等工作;并進行數據處理,得到觀測數據及三維模型等成果。
5.2.3 地面三維激光掃描應用技巧
根據作業現場周邊環境,合理設置掃描站點,保證數據的完整性和準確性,減少工作強度。掃描站點不能離目標物體太遠,也不能太近,盡量避免遮擋,選擇合適的掃描站點既可以提高工作效率,又能保證精度。
利用地面三維激光掃描測量時,掃描完成后在現場初步分析數據質量是否符合設計要求,保證地面三維激光掃描采集的數據既不缺失,又不過度冗余。地面三維激光掃描的過程中避免人員走動,以減少異常點的出現。
6 結論
在煤礦井下測量工作開始前,應根據任務要求,收集和分析有關測量資料,進行必要的現場踏勘,制定經濟合理的技術方案,編寫技術設計書。在施測過程中,外業觀測工作本身須有校核,或者進行兩次。對起算數據、外業記錄和計算成果均須經過嚴格的檢查或對算。另外,陀螺全站儀、地面三維激光掃描儀等測繪新技術、新儀器的利用有利于提高煤礦井下測量的效率和精度,且能減輕勞動強度,相信隨著測繪技術的發展和進步,煤礦井下測量將會更加智能化。
參考文獻
依據工程教育專業認證標準和“信息化測繪”時代對高校測繪工程專業人才培養要求,結合專業提出的培養目標,文章從專業課程教學內容與時俱進、加強測繪新技術下學生專業技能培養、多樣化實踐基地建設、本科生導師制以及科研促進學生綜合能力培養等方面闡述了測繪工程專業培養模式改革嘗試與實踐效果,不僅為河北工程大學測繪工程專業達到工程教育認證標準奠定基礎,也為其他工科專業人才培養提供一種思路與借鑒。
關鍵字:
測繪工程;專業認證;培養模式;測繪新技術
一、引言
隨著空間技術、計算機技術、信息技術以及通信技術的飛速發展,測繪科學經歷了“傳統測繪”、“數字化測繪”,再到“信息化測繪”的快速變革[1]。特別是2014年1月和2015年6月,國務院辦公廳分別和批復了《關于促進地理信息產業發展的意見》(〔2014〕2號)和《全國基礎測繪中長期規劃綱要(2015-2030年)》,極大地推動了我國測繪地理信息產業發展,在國家政策驅動和國家測繪地理信息局的總體戰略部署下,現代測繪技術突飛猛進,地理信息數據獲取、處理、分發服務等領域的關鍵技術不斷取得突破,測繪行業呈現跨越式發展,這給我國測繪教育提出了新的挑戰,同時也對高等院校培養服務于測繪地理信息行業及相關部門的應用型、復合型人才提出了新的要求。為推進中國工程教育改革,提高工程教育質量,建立與工程師制度相銜接的工程教育認證體系,促進工程教育與企業界的聯系和中國工程教育的國家互認,提升國際競爭力[2],教育部2006年啟動了工程教育專業認證試點工作,2009年后進入普及推廣階段,標志著我國高等工程教育迎來了一個新的發展契機,并于2015年3月,中國工程教育專業認證協會推出了最新的《工程教育認證標準》(修訂),設置了通用標準和專業補充標準。作為工科特色鮮明的測繪工程專業,我校正在積極按照工程教育認證標準開展測繪工程專業建設及認證工作。為達到工程教育認證標準(2015年版)和“信息化測繪”時代對高校測繪工程專業人才的培養要求,測繪專業應制定符合認證標準、學校定位和適應當前社會經濟發展需要的測繪工程專業培養目標[3-4],為此提出新的培養目標,即注重現代測繪學科新理論新技術、專業技術能力、工程設計與管理能力、團隊合作、組織與領導能力、繼續學習能力的培養和評價,關注畢業生社會認同感及用人單位的信息反饋,體現新測繪時代高級工程技術人才的本質要求。面對新的培養目標,如何更新教育思想觀念,改革創新人才培養模式是目前測繪工程專業教學改革的當務之急[5]。為此,本文以河北工程大學測繪工程專業為對象,探討工程教育論證建設背景下,為適應當前社會經濟發展對測繪專業人才的需要,在測繪工程專業培養模式方面做的一些改革嘗試。
二、培養模式改革與實踐
(一)融入新技術,更新教學內容
當前,測繪新設備新技術日新月異,使測繪的作業方式、生產手段和組織形式都發生了變化,不僅提高了測繪效率,而且大大減輕了測繪人員的勞動強度。為了保證測繪工程專業學生緊跟測繪新時展步伐,在專業課教學方面應當確保教學內容與時俱進,不斷融入本專業的新技術和新應用的相關知識[6],引導學生不斷去接受專業前沿信息,以高新技術突出測繪學科的作用。近年來,我校測繪工程專業不斷引進了TrimbleGPS測量系統、低空無人機、軌道幾何狀態檢測儀、三維激光掃描儀等先進設備與技術,而相關課程的教材對最新儀器的使用方法和測量新方法原理涉及的不多[7],為了使學生對這些新設備新技術相關知識與應用有足夠的了解,相關教師對《工程測量學》、《攝影測量學》、《GPS原理與應用》以及《變形監測及數據處理》等專業課程的教學內容進行重新設計、拓展和深化,并隨著測繪科學的發展不斷更新、完善教學內容,保障教學內容與專業發展不脫節的同時,促進學生對專業的認知,激發學生從事本專業的興趣。
(二)拓展新的實習環節,加強學生專業技能培養
測繪工程專業必須注重實際動手能力與技術應用能力培養,不僅要培養學生外業操作和維護儀器設備能力,而且也要培養學生運用專業軟件進行內業數據處理能力,特別需要加強學生使用測繪新儀器新技術的專業技能培養,促進學生緊跟新時代測繪發展的步伐[8]。因此,在保障傳統基礎測量實習與設計環節的基礎上,包括測量學實習、數字化測圖實習、控制測量課程設計與實習、GPS實習、工程測量課程設計與實習和畢業實習等,對各項實習內容進行整合調整,借助引進高、精、尖儀器設備,拓展測繪新技術的實習環節,如增加多功能全站儀應用實習、軌道精調課程設計、3D激光掃描儀使用與數據處理實習、高光譜儀使用實習、遙感實驗以及工程結合的無人機低空攝影測量實習等。另外,鼓勵學生自主探索,組建測繪機器人、3D建模、GPS定位與技術、低空無人機、遙感等興趣小組,并每年舉辦綜合測繪技能大賽,鍛煉、提高和檢驗測繪工程本科生測量技能,為今后就業增強了競爭力,例如,目前累計成立50人的無人機攝影測量興趣小組,完成了邯礦集團太行礦區、永年廣府古城、平山縣營里鎮石榴溝村等區域的飛行方案設計、無人機航拍、像控點測量、數據處理和立體測圖等工作,激發了學生的學習興趣,提高了學生的專業技能。
(三)開拓實踐基地,提供多樣化工程實踐機會
近年來,我校測繪系在不斷完善校內及邯鄲市內實習場地的同時,積極面向社會,開拓省外、企業實習基地建設,注重校企合作,建立校企聯合的測繪工程專業實習與就業基地。目前,測繪工程專業已與山西省煤炭地質物探測繪院、開灤集團、中煤設計工程有限責任公司、中地數碼集團有限公司、河北博翔地理信息技術有限責任公司以及一些煤礦企業等簽訂了校企聯盟協議和校外實習基地協議,建立了近20余個教學實踐科研基地,并在相應的實踐基地聘請具有高級職稱和豐富工程實踐經驗的工程師進行指導;另外,鼓勵學生在GPS應用、三維激光掃描儀應用、三維校園建設等方面進行工程模擬實踐,開展以“在工程實踐中成長”為主題的項目現場實踐等活動。通過多層次、多領域、多形式、多內容的實踐教學基地建設,為測繪工程專業本科生提供多樣化工程實踐機會,保障課堂理論學習與工程實踐無縫結合,培養學生實際動手能力以及應用理論知識和技能解決實際問題能力,激發創新能力,同時在工程實踐中,有利于培養學生團結合作、愛崗敬業、艱苦拼搏的良好專業素養,為他們今后進入社會打下堅實的基礎。
(四)創新培養方式,實施導師制
在創新培養方式方面,測繪工程系通過一系列輔助措施來對學生進行思想引導、生活指導和專業知識學習輔導,如組建生活和學習興趣小組,對優秀本科生實施導師制。值得一提的是測繪工程本科生導師制在學院最先實施,其做法是:在剛進入大二階段學生中選取成績優秀或動手能力強,具有較強專業興趣的同學,安排測繪系具有博士學歷或經驗豐富的教師作為本科生導師,每位導師可帶3~6位本科生進行跟蹤指導,并在以后學習階段實行淘汰制,目的是為學生提供一種與專業老師接觸和交流的途徑,幫助解答學生思想、生活和學習所遇到的各種問題、特別是在專業課程學習與實踐中遇到的問題,培養優秀拔尖學生的同時激發學生之間良性競爭,以及學生對專業知識和技能學習的動力。目前,測繪工程系本科生導師制已實施3年,從學生成績、參與工程實踐與課題的能力和積極性以及創新項目申請來看,該項制度取得較好的效果。
(五)結合教師科研課題,促進學生綜合能力培養
針對《工程教育認證標準》和我國高等院校的教學宗旨和教學目標,測繪工程專業培養應當鼓勵學生參加科研,科技創新活動,提高學生的科技創新能力。因此,在本科生培養過程中,需要充分利用大學生科研創新項目以及老師科研課題,吸收優秀大學生加入到教師的科研或科技服務項目中來,培養學生針對實際科研問題進行思考分析和尋求方法解決的能力,并讓學生經歷從項目方案設計到組織實施再到驗收的全過程,獲得豐富的實踐經驗。通過產、學、研結合的培養模式以及教師的言傳身教,給學生創造從事測繪生產、科研活動的機會,幫助學生了解學科前沿,引導學生制定研究計劃及撰寫科技論文,不僅有利于學生鞏固和拓展所學的理論知識,鍛煉其實踐與自身創新能力,還有利于提高學生綜合能力[9];同時也有利于促進教師將科研融入教學,及時給學生灌輸學科發展的前沿和動態信息,提高教學質量。近三年來,在教師的指導下,針對礦區變形監測、土地權屬確定,地籍測量、地形圖測繪、軌道精調、線路測量、邊坡放樣與監測、流域下墊面信息提取、種植結構提取、流域資源環境監測等,測繪工程專業本科生400多人次參與完成教師橫縱向科研課題40余項,申請獲得省、校級大學生創新、創業實踐項目9項,極大地鍛煉和提高了學生的實踐動手能力、創新能力、組織能力、社會適應能力和競爭能力,促進了學生綜合能力的培養。
三、結語
在工程教育認證建設背景下,面對信息化測繪時代和工程教育認證標準對測繪人才的要求,進行測繪工程專業培養模式改革是培養符合當前社會經濟需要的創新性復合型測繪人才的首要任務。本文從更新教學內容、注重學生技能培養、實踐基地建設、導師制和引導學生參與科研等方面闡述了近年來我校測繪工程系對專業人才培養模式的一些做法和取得的成效,不僅為河北工程大學測繪工程專業達到工程教育認證標準相關要求奠定基礎,也為信息化測繪時代測繪人才培養以及其他工科專業人才培養提供一種新思路;但同時應該注意到,測繪專業人才培養必須緊跟測繪時展步伐,因此人才培養模式需要不斷改革創新,并在實踐中得到不斷的改進與完善。
參考文獻:
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中圖分類號:O434文獻標識碼: A
引言:控規由城市人民政府審批,規劃局代表市政府履行職責。根據土地的使用功能,通過拍賣等方式,為開發者使用。在控規的編制階段,有責任和義務在指導性指標中,提示地塊內存在的對影響地塊使用的地質問題。比如,某控規地塊可能有地裂縫分布,但控規的指導性指標中未作以提示,土地拍下土地,經過地質災害評估后才了解地塊內地裂縫的影響問題,造成開發成本不可預見的損失,以及開發計劃的延長,致使一些與規劃和土地相關的部門與開發者之間產生不必要的矛盾或糾紛。若控規編制時,對地塊內存在的地質問題先行了解并進行提示,將可以避免此類問題。
1、常州地質特點
常州市地處長江三角洲沖積平原,水文地質、工程地質及環境地質大致有以下幾個特點:
1、水文地質情況較復雜,淺層承壓水含水層埋深淺深不一,從淺部埋深5m到缺失;
2、第四紀地質情況也較復雜,新近沉積土在一定范圍內分布,局部地區的松軟土層埋深可達地面下數十米左右;
3、由于印染、造紙、化工類等具有污染性企業三廢的偷排、偷埋,以及垃圾場中具有腐蝕性液體通過滲透,致使地下水土一定程度的污染或形成了潛在的污染;
4、不良地質災害局部地區有所發育,其中影響范圍最廣、影響程度嚴重的主要凸顯為地面沉降及地裂縫現象;另外也可能存在著小范圍的山體滑坡、崩塌,以及由于局部的地下煤礦開采可能形成的地下采空區等;
5、常州市區及鄰近地區地質構造復雜,分布有數量眾多的隱伏斷裂。
以上存在的地質問題,都可能對土地的使用造成一定限制及不良的影響。
2、國內城市工程地質智能分析方面現狀
在工程建設適宜性分析方法研究方面,龔士良(1994)分析了上海浦東新區地基土的工程地質特性,根據土層組合劃分了地質結構,對建筑適宜性進行了評價。葉筱菊等(2001)用模糊模式識別的方法,用多因子綜合評價場地適宜性,編制了南京市江寧區工程地質適宜性圖。曹繼勇等(2007)在宏觀地質研究的基礎上,對北京市巖土體工程性質、分布規律、地質構造及工程地質特征進行了分析研究,根據地形地貌、地質構造及巖土工程性質等方面將北京市地基按照程建設條件劃分為良好場地區、基本良好區、中等區和較差區,并對北京市地質條件及對工程特別是地下工程建設的適宜性進行了評價。王珊珊(2007)以鎮江市為例,選取城市工程地質環境研究中的重要組成部分―場地工程建筑適宜性區劃作為研究對象,分析工程建設層的性質并計算承載力,建立不同高度建筑物適宜性的評價體系,從地基承載力和經濟適用性角度對評價指標定量化,通過建立聚類分析模型對疊加結果進行分類,劃分不同高度建筑物的適宜區,完成評價。實現過程中,引入DPS數據處理系統處理鉆孔資料及物理力學指標數據,進行數據的統計分析,保證了原始數據的有效性。以GIS為實現平臺,利用空間分析模塊對評價指標進行柵格計算,解決工程地質編圖僅靠直覺經驗綜合分析多信息的局限性[4]。
工程地質智能系統的建立是今后一段時期內的必然趨勢,這方面已經開展了大量的理論層面的研究工作,但由于專業差異等原因,與控規結合的應用上還不夠,從應用、服務于規劃工作的方面需進一步探索和實踐。
3、基于常州工程地質數據庫智能系統
常州市于2011年完成工程地質數據庫智能系統”(以下簡稱“數據庫智能系統”),該數據庫智能系統從應用、服務于規劃為目的。參考了國內一些城市初步成庫的經驗。從高標準、高要求的角度,與國內著名高校同濟大學為合作單位,聘請南京大學為監理單位,建立了以GIS為框架、基于ArcGIS系列平臺和Oracle數據庫為主的數據庫智能系統,實現了智能化、可視化、標準化及數據集成。
其次數據庫智能系統匯集了常州市大部分區域的水文地質、工程地質及環境地質資料。另外,參與部門廣,包括常州市規劃局信息中心、常州市測繪院、常州市規劃設計院、同濟大學、南京大學等。將分散于各個部門的地質資料進行了標準化整合,且資料一直維持著有計劃的更新狀態。
4、研究方法
4.5.1需求分析法(問卷調查)
為了讓規劃專業能夠更多的了解地質數據庫成果內容,同時為了數據庫成果內容更好的服務于規劃的編制工作,課題首先從需求調查著手,采用問卷調查的方法。首先對數據庫智能系統生成的地質成果進行歸類總結,形成問卷后,對規劃編制人員進行問卷調查,然后對調查結果進行數據統計分析,把分析的結論做為問題重點引入控規指標中去。
4.5.2專家咨詢
咨詢專家對控規與地質因素結合的意見,補充問卷調查可能的不足之處。將意見及建議整理分析后納入研究成果。
4.5.3技術路線
根據研究方法,制定技術路線。
5地質因素指標分析
5.1 需求問卷調查的指標
數據庫智能系統成果豐富,大致分為以下幾類:水文地質圖件、工程地質圖件、環境地質圖件等,為了控規編制者便于對上述概念的理解,經項目組人員討論,并咨詢專家后,將上述成果做以下分類:①影響工程建設的淺層承壓水;②松軟土地層分布,③地面高程與天然防洪能力關系,④已污染的地下水土區域,或潛在的地下水土污染源分布,⑤地震砂土液化情況,⑥地裂縫分布,⑦區域性地面沉降,⑧山體的滑坡、危巖崩塌,⑨地下煤礦采空區,⑩對地震影響最大的全新活動斷裂帶。
5.2 地質因素應用于控規分析
5.2.1控規編制人員關注程度較高的地質因素分析
(1)、地面高程與天然防洪能力關系(含區域性地面沉降)
常州市區內地形以平原為主,地勢平坦,河網分布豐富。受降雨和地形地貌影響,歷史上常州市洪澇災害頻繁。其中1991年洪災最為嚴重,京杭運河常州站最高水位3.62m,且長時間持續高水位。由此可見防洪安全的重要性。
控規時,室外地坪標高一般結合用地性質、景觀要求、現狀周邊高程等數值,同時根據《常州市市區防洪設施布局及地面高程控制規劃》中的要求對地塊內室外地坪標高進行綜合分析,加上一定年限的地面沉降量。例如某控規地塊位于地面沉降速率>20mm/年的區域,20年后,地塊的室外地坪標高,已經下沉了約20mm×20年=0.4m。故設計室外地坪標高可以采用下式進行控制:
(2)、已污染的地下水土區域,或潛在的地下水土污染源分布
地下水土污染是近年來人們才逐漸關注的問題,顯現的問題也越來越突出,最近搜狐網站報導的《中國大量毒地被開發為住宅用地 官方隱藏數據》、《毒地"凈化"千億神秘生意》、《"毒地"之上,安筑廣廈萬千?》等文章即披露了此類問題。由于印染、造紙、制藥、化工類等具有污染性的企業的偷排、偷埋,以及亂堆的垃圾場中具有腐蝕性液體通過滲透,致使地下水土一定程度的污染或形成了潛在的污染,處理污染成本大,難度高,而修復越往后拖延,投入的修復資金就越高,付出的代價就越大。為避免此類的問題出現,可以從土地出讓前的控規階段著手,調查原地塊的用地性質,提示地下水土污染的可能性。
(3)、地裂縫分布
地裂縫是常州市影響范圍最廣、經濟損失最嚴重的地質災害類型之一,地裂縫主要由特殊的地質構造引起及地面不均勻地面沉降引起。地裂縫主要分布在常州市第三制藥廠、湖塘田舍村以及漕橋鎮。始發于上個世紀80年代末期的橫林地裂縫造成的直接經濟損失在2000萬元以上,間接經濟損失也在2億元以上[6]。鑒于地裂縫的危害性,控規地塊若處在地裂縫的易發區域時,建議控規指標中提示相應的部門做好相關調查工作。
(4)、山體的滑坡、危巖崩塌
常州市區丘陵山地占區域面積的1.3%左右,主要分布在新北區和武進區。由于不合理的開山采石,嚴重破壞了常州市區有限的山地資源和生態環境,同時也導致了滑坡、危巖崩塌等地質災害,造成了較大的經濟損失[5]。故建議控規地塊內若可能存在山體的滑坡、危巖崩塌現象時,建議控規指標中提示相應的部門做好相關調查工作。
(5)、地下煤礦采空區
地下礦層采空后形成的空間稱為采空區,由此采空區上方覆蓋的巖層將失去支撐,原來的平衡條件將被破壞,致使上方巖層產生移動變形,直到破壞塌落,最后導致地表各類建筑物(包括線路、橋涵等)變形破壞,甚至倒塌,另外也會使地表大面積下沉,凹陷,具有一定的危害性,目前還未搜集到常州市有關采空區資料。若控規地塊內原為地下煤礦開采區域,提示相應的部門做好相關調查工作是非常必要的。
(6)、對地震影響最大的全新活動斷裂帶分布
根據相關地震資料推測,從常州主城區通過的規模較大、活動性較新的第四紀隱伏斷裂可推斷為6條,均為推測數據,只能供參考使用,常州市目前還未探明是否存在全新活動斷裂帶分布。數據庫智能系統的建設后期,將一直關注此項進展及有關資料更新情況,并將成果更新入庫。當控規地塊或周邊存在全新活動斷裂帶時,應提示修規或開發使用時加以注意。
5.2.2控規編制人員關注度較低的地質因素分析
(1)、松軟土地層分布
常州部分地區分布有松軟土,局部地區松軟土深達地面下數十米,對工程建設特別是深大基坑的開挖有一定的影響??赏ㄟ^成熟的地基處理方法(例如樁基礎進行處理),易于整治??匾幹笜伺c技術規定中,通常要求地下建筑后退建設用地邊界距離(設為L)及地下空間開挖深度(設為H)的要求,并提出了L與H之比的要求,一般為不小于0.5,若能夠提示在修規前調查地塊周邊分布的現狀地下建構筑物及地下管線等,根據調查的情況,修規編制可將地下空間的邊界與深度做到更加合理,對于此點,可以做更進一步的討論研究。
(2)、地震砂土液化情況
常州市沿長江在圩塘、魏村及江心洲一帶15m以內分布有新近沉積的粉土、粉砂層,結構松散、厚度一般小于10m,飽水,容易產生砂土液化[5]。工程建設中可通過簡單的地基處理(例如樁基)來消除液化[8],易于整治,分析認為在控規指標中可不予以提示。
6、控規中地質狀況的應用
控規編制時,需運用地質數據庫對控規地塊內存地質問題進行初步了解和判斷,并作出提示,結論在控規文本或圖示中反映。具體如下表所示。
接口 序號 地質影響因素 控規例句
室外地坪標高 1 地面高程與天然防洪能力關系(含區域性地面沉降),當地塊內地面沉降速率>0mm/年時 受地面沉降的影響,黃海標高應為**m
其他地質災害影響復查要求 2 已污染的地下水土區域,或潛在的地下水土污染源分布。調查原地塊的用地性質,若存在污染類的企業或具有污染性的垃圾場時 宜請環保部門做環境影響評估報告,復查地下水、土質污染的狀況
3 地塊內可能存在地裂縫分布時 宜請測繪部門檢測可能產生的地裂縫影響
4 地塊內可能存在山體的滑坡、危巖崩塌時 宜請測繪部門復查山體的可能存在滑坡、危巖崩塌的影響
5 地塊內可能存在地下煤礦采空區時 宜請相應部門復查地下煤礦采空區的影響
6 地塊內可能存在全新活動斷裂帶分布時 宜請測繪部門復查可能出現全新活動斷裂帶的影響
地下建筑后退建設用地邊界距離及地下空間開挖深度 7 當在控規地塊周邊環境復雜的情況下,若基坑開挖邊界距離周邊建構筑物、管線或預留的地下開發空間(例如地鐵、地下商業街)距離較近時 宜請相應部門復查周邊環境對地下空間開發的影響
數據庫智能系統中涵蓋了以上大部分的地質影響因素,控規編制時可通過系統調閱、部門調研、現場踏勘等方式獲取相關地質資料。
7、結語
本研究課題以常州市具體情況為例,分析闡述了在控規編制中需考慮的地質因素的影響。希望在今后的控規編制階段,能夠引入地質影響評價。由于我國各地的地質條件各有不同,也希望借此課題能夠為全國的控規編制者提供一個全新的思路。
此外,本課題只對控規階段提出了地質因素的應用,希望在今后能夠探索和總結出地質因素在專業規劃中的應用,例如地下空間開發利用規劃、城市抗震防災規劃、軌道交通規劃等,更好的服務于規劃的編制。
參考文獻
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[2]《城市規劃編制辦法》及實施細則
[3]《城市規劃工程地質勘察規范》(CJJ 57-94)
[4]《常州市工程地質數據庫智能系統 研究大綱》同濟大學 上海同巖土木工程科技有限公司 2008.11
[5]《常州市市區防洪設施布局及地面高程控制規劃》(工程編號2008-GZ-013)
[6]《常州市地質災害調查與防治規劃》江蘇省地質調查研究院 2004.8
[7]《巖土工程勘察規范2009年版》(GB50021-2001)
[8]《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)
[9]《城市規劃基本術語標準》GB/T 50280-98
[10] 常州市城市總體規劃(2008―2020)
[11]《常州市工程地質數據庫智能系統應用于控規的探索及研究》鄭付濤《2014年城市發展與規劃大會論文集》