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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇測繪工程畢業論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:煤及煤層氣;畢業論文(設計);存在問題;對策
中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)02-0206-02
教育部辦公廳關于加強普通高等學校畢業設計(論文)工作的通知:“畢業設計(論文)是實現培養目標的重要教學環節。畢業設計(論文)在培養大學生探求真理、強化社會意識、進行科學研究基本訓練、提高綜合實踐能力與素質等方面,具有不可替代的作用,是教育與生產勞動和社會實踐相結合的重要體現,是培養大學生的創新能力、實踐能力和創業精神的重要實踐環節。同時,畢業設計(論文)的質量也是衡量教學水平、學生畢業與學位資格認證的重要依據。”本科畢業論文(設計)作為一種學習、實踐、探索和創新相結合的綜合教學環節,是培養學生綜合素質和工程實踐能力、創新能力的重要載體;是對學生知識、能力和素質的全面檢驗;也是一所高校教育教學質量的直接反映。它對學生的思想品德、工作作風、工作態度和獨立工作能力具有深遠的影響。
一、煤及煤層氣工程專業本科畢業論文(設計)特點
“煤及煤層氣工程”專業是我國高等學校近年新設教學研究方向,其設置符合我國煤礦瓦斯災害治理及煤層氣開發利用對專業人才的需求。煤及煤層氣工程專業是一個要求理論基礎寬厚,偏重實踐的專業,其培養要求學生具有腳踏實地、勇于創新的能力。隨著國家能源政策尤其是煤礦整合治理的進行及煤層氣商業化的實現,對煤及煤層氣工程專業的學生需求量很大,煤及煤層氣專業學生剛讀大四已與用人單位簽約,且畢業生數量遠遠不能滿足企、事業單位的需求。煤及煤層氣工程專業本科畢業設計(論文)具有以下特點:
1.選題范圍廣。由于煤及煤層氣工程專業在本科期間開設了鉆井工程、完井工程、煤層氣排采、井下瓦斯抽采、采煤學、礦井通風與安全、煤層氣地質學、礦井地質學、瓦斯地質學等學科課程,畢業后,既可從事地面煤層氣勘探開發,又可以從事煤礦井下瓦斯災害治理,因此,煤及煤層氣學生本科畢業論文(設計)選題廣泛,涵蓋了采礦工程、安全工程、地質工程、物探工程等專業核心課程。
2.緊密聯系實際。煤及煤層氣工程屬于工科專業,絕大部分學生畢業之后將在煤礦生產企業、煤層氣勘探開發公司從事技術工作,怎么樣能夠更快、更好地適應、熟練掌握并在自己的技術崗位上能夠有所創新,本科期間的教師的教學至關重要,好的教學,能夠將理論與實踐相結合,有利于培養學生看待問題的思維方法。本科煤及煤層氣工程本科畢業設計是對其所學知識的融合,同時,也要緊密結合現場實際情況,并尋求解決問題的方法和途徑。因此,要利用畢業實習的機會,使畢業課題的選取與現場生產過程中存在的問題要緊密聯系,對于優秀的學生,要通過實習,能夠發現、解決生產中存在的問題。
3.綜合考察性強。煤及煤層氣工程專業涉及課程門類多、跨越大但又不失專業性。既要懂得井下的安全生產,又要明白地面煤層氣的勘探開發;既要能看懂機械圖紙,又要會土木實施;能測量會勘查……總而言之,為掌握煤層瓦斯的賦存、運移、產出規律,與之相關的巷道部署、設備選型、施工作業、測繪測量等等都需要具有一定的專業知識,才能將所學能所用。環環相扣、相輔相成,對綜合能力考察能力強。
1.選題存在一定的盲目及隨意性。統計分析河南理工大學2009―2013年煤及煤層氣專業畢業生去向主要有三類:第一類是考取了碩士研究生,占26.4%,第二類是在相關的煤層氣開發公司就業,從事地面煤層氣的勘探開發,占24%,第三類是從事煤礦井下瓦斯抽采及安全管理工作,占41.6%,其余占8%。絕大多數學生在畢業選題之前個人畢業去向已經確定,但在選題過程中,往往選擇難度較小的畢業課題,管理較為寬松的指導教師,甚至有少數同學認為無所謂,做什么課題都可以,并沒有與自己的以后相關工作進行關聯,具有較大的盲目性和隨意性。
2.學生實習落實考核不到位。畢業實習作為畢業論文(設計)必不可少的一環節,為畢業論文(設計)提供素材及支撐,起到了理論聯系實際的作用。但限于近些年煤炭行業整體不景氣,用人單位出于安全考慮并不愿意接收實習學生,尤其是煤礦井下,往往即使同意到礦實習,也難以實現井下學習的目的。單靠指導教師的推薦能獲取實習機會的學生人數有限;同時,少數學生在聯系實習時,害怕被拒絕,害怕和人溝通,甚至是由于惰性不愿意深入現場進行實習;學校對畢業生實習盡管采取抽查等形式,但也不能從根本上對學生的實習情況及實習效果進行考核。
3.重答辯結果輕過程管理。本科畢業答辯不僅僅是對學生論文(設計)的一個展示和體現,更是對其本科四年學習的一個總結合凝練。但答辯過程中,往往側重于對論文(設計)本身的就事論事,而弱化了論文(設計)之外的相關專業理論,對其實習、選題、開題、中期等各環節缺乏有效的考察,并且在最后的答辯過程中也難以體現。而過程往往決定了學生掌握理論知識及技能的水平,防止了少數學生在極短時間內粘貼融合成最終論文(設計)卻能取得不錯的答辯成績的弊端。
三、解決對策
1.端正態度,明確職責。(1)指導教師負責指導畢業論文(設計)的全過程,指導學生獨立完成所承擔的畢業論文或設計課題,對論文的選題方向、思想觀點、結構格式及文字質量負指導責任,并對學生的論文成果及表現做出評價。(2)指導的重點應放在基本概念和理論的正確理解和應用,綜合分析能力,測試、計算及編圖的基本技能,文字表達能力,正確的思維,優良的學風及專業外語閱讀能力等方面。(3)貫徹“因材施教”的精神,應針對每個學生的學習基礎、綜合分析和獨立工作能力等方面的差別,在確定選題、論文的內容要求、指導方案等方面區別對待。根據每個學生的情況,指定閱讀有關的中文資料及與論文有關的外文閱讀材料,供學生編寫論文參考。(4)鼓勵和保護學生的創新精神,在指導中要善于發現學生在分析研究過程中的獨創精神,加以正確引導。(5)培養學生實事求是、理論聯系實際的科學態度,告誡學生在論文中引用別人成果及觀點時應注明來源,尊重他人成果。
2.聯系實際,認真選題。畢業實習是本科生在經過三年半的通識教育課、專業基礎課、專業課、課程設計以及各種教學實習之后,在畢業論文(設計)之前,到科研院(所)、生產企業等單位進行的綜合實習,是學生綜合運用所學知識,學習科學研究或工程設計的基本方法,培養實踐動手能力、科研能力和創新能力的重要教學環節。通過畢業實習,鞏固所學理論知識,了解煤及煤層氣資源勘探、煤層氣開發領域的現狀,在實踐中檢驗學生理解和掌握書本知識的程度。但在進行畢業論文(設計)時,教師要結合學生自身素質、個人興趣、畢業實習情況、已簽約工作性質等有針對性、目的性地進行布置,使學生能夠在眾多課題可選范圍之內,選擇出具有一定挑戰性、對工作具有較強指導意義的課題進行研究并做出相關的設計或畢業論文。
3.考察效果,注重過程。畢業論文(設計)目的是培養學生運用所學的理論知識及基本技能進行綜合分析和解決實際問題的能力。具體要求是在現場(野外)調研、測試分析、收集資料的基礎上,系統整理和分析各種實際資料,編制各種圖件,分析和論證有關煤及煤層氣勘探、煤層氣開發等問題,提出個人的認識和見解。因此,在答辯過程中,問題設置不應僅僅局限于論文(設計)結果本身,更應該側重對于論文(設計)的整個過程的提問。同時,要加強教師在畢業實習、選題、開題、中期報告、論文(設計)終稿、匯報PPT等環節的考察和監督,從而提高最終的論文(設計)質量。
本科畢業論文(設計)是大學本科教育最后一個實踐環節,是大學四年學習成果的集中展現,在分析研究煤及煤層氣工程專業本科畢業論文(設計)特點的基礎上,查找其存在的不足,并提出了相應的對策,以期能夠提高煤及煤層氣本科生的畢業論文(設計)水平,相信只要端正態度、明確職責、扎實落實、細化管理、注重過程、精心指導、全面監控、科學評價,就一定可以把煤及煤層氣工程專業的本科畢業(論文)設計提高到一個新水平。
參考文獻:
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Wang Xuesong
摘要:從認識注冊測繪師入手,提出了在注冊測繪師制度影響下,測繪教育應以培養和造就符合國家注冊測繪師基本要求的測繪人材為培養目標。為適應新的培養方向,應調整相應的教學計劃,設置合理的課程體系,改善師資結構,加強工程訓練,提高實踐能力。
關鍵詞:注冊測繪師測繪教育教學改革
Abstract: from understanding registered surveyors, some Suggestions on the registration system in surveying and mapping division influence, surveying and mapping shall be in education train and bring up conforms to the national registered surveyors basic requirements of the surveying and mapping of talent for training goal. To adapt to the new training direction, should be adjusted the corresponding teaching plan, set up reasonable curriculum system, improve the teachers' structure, strengthen the engineering training, improve the practice ability.
Keywords: registered surveyors, mapping education, teaching reform
中圖分類號: P2文獻標識碼:A 文章編號:
1 引言
注冊測量師制度是世界多數國家和地區通行的基本測繪管理制度。在美國、加拿大、澳大利亞、馬來西亞、德國、日本等國家和中國香港地區,已經有專門的注冊測量師立法,對注冊測量師的申請、條件、注冊程序、執業機構、職責、違法處罰等進行了明文規定。為了推動我國測繪市場與國際測繪市場接軌,在全國建立誠信測繪體系,提高測繪專業技術人員素質,促進我國測繪事業的改革和發展,國家測繪局和人事部決定從 2007 年 3 月 1 日開始,在我國測繪行業建立職業資格制度,也就是注冊測繪師制度。為了適應這種變化,必須深化測繪教育改革,要根據專業測繪師的從業要求,確定學生培養目標,制定相應的教學計劃,設置合理的課程體系,改善師資結構,加強工程訓練,提高實踐能力,培養和造就符合國家注冊測繪師基本要求的優秀專業人材。
2 認識“注冊測繪師”
《注冊測繪師制度暫行規定》第四條明確指出:注冊測繪師,是指經考試取得《中華人民共和國注冊測繪師資格證書》,并依法注冊后,從事測繪活動的專業技術人員。
2.1注冊測繪師的執業能力
《注冊測繪師制度暫行規定》要求注冊測繪師必須具備四個方面的執業能力。一是熟悉并掌握國家測繪及相關法律、法規和規章;二是了解國際、國內測繪技術發展狀況,具有較豐富的專業知識和技術工作經驗,能夠處理較復雜的技術問題;三 是熟練運用測繪相關標準、規范、技術手段,完成測繪項目技術設計、咨詢、評估及測繪成果質量檢驗管理;四是具有組織實施測繪項目的能力。
2.2注冊測繪師的認證
對注冊測繪師資格的確認,有嚴格的條件和考試程序,申請參加注冊測繪師資格考試,除遵守國家法律、法規,恪守職業道德外,必須取得測繪類專業大學專科學歷,而且經過規定時間的測繪實踐。注冊測繪師資格實行全國統一大綱、統一命題的考試制度,原則上每年舉行一次。考試設《測繪綜合能力》、《測繪管理與測繪法規》、《測繪案例分析》3 個科目,考試合格者,方可獲得注冊測繪師資格證書。
2.3注冊測繪師與測繪工程師的區別
注冊測繪師與測繪工程師不完全一樣,其主要區別在于:一是注冊測繪師必須通過全國統考合格,并經登記注冊才能獲得注冊測繪師資格;二是注冊測繪師必須有全面的測繪專業知識和熟練的測量實際操作技能;三是注冊測繪師必須具有豐富的法規知識和高尚的職業道德,必須做到忠于職守、公正、廉潔;四是注冊測繪師必須服從注冊測繪師協會(理事會)和有關部門的自律管理,其行為要受有關法規的約束,并要承擔民事、刑事和法律責任;五是注冊測繪師不是終身制,每 3 年要重新登記注冊,與聘用單位解除聘用關系,或發生重大質量事故等都將被取消注冊測繪師資格。
3 注冊測繪師與測繪教育的關系
我國的注冊測繪師制度主要包括四項內容:教育評估、職業訓練、注冊考試和注冊管理。其中,教育評估和注冊考試兩個重要環節與測繪教育密切相關。教育評估是國家按照有關 標準對高校測繪工程專業的辦學條件、教學過程和教育質量提出要求和進行檢查。通過評估的院校,可以授予測繪工程專業的學士學位。
4 調整和完善教學體系,以適應新的培養目標
4.1堅持道德標準,加強對學生的人格培養
在強調職業測繪師培養方向、強調測繪師進人市場能力的情況下,還必須加強對未來測繪師健康人格的培養。首先,《注冊測繪師制度暫行規定》明文規定注冊測繪師必須履行“遵守法律、行政法規,恪守職業道德”、“保守知悉的國家秘密和委托單位的商業、技術秘密”的義務,而這些義務的履行是以健康的人格做為保障的,測繪教育有責任為測繪師履行自己的義務打下良好的基礎;再有,社會主義市場經濟下出現的“商業主義”正沖擊著測繪教育,這種經濟第一,賺錢第一的價值觀,對教師隊伍的建設和學生的道德建設有著嚴重損害,如不加強德育工作,不加強引導,將會助長拜金主義和利己主義,把培養方向引向邪路。測繪教育應該面向社會,面向市場,但不能偏離培養合格的職業測繪師的方向,堅持德育標準,堅持教書育人是非常必要的。
4.2完善課程體系,制定合理的教學計劃
建議開設《測繪技術文件編寫和論文寫作》課程,目前大學生普遍缺乏寫作基本知識、文字表達能力和論文寫作能力,切實提高他們測繪技術文件的編寫水平和論文寫作水平,這既是在校大學生撰寫畢業論文的現實需要也是未來注冊測繪師執業能力的必然要求。對其它課程的內容,在不影響評估的前提下,應和注冊測繪師考試大綱保持一定的對應關系。
4.3加強隊伍建設,逐步形成具有執業實踐的師資結構
各高校應鼓勵和要求專業教師參加注冊測繪師資格考試,并將自己的切身體會貫徹到教學中去。應大力提倡教師走出校門,積極參與工程設計,增加工程實踐的經驗,以利于提高教學水平、改進教學方法、拓寬教學思路。同時,建議有關部門放寬對專業教師的注冊限制,允許專業教師在校外的測繪生產、設計單位注冊,增加參與工程設計的機會,這些措施將有利于把測繪教學與測繪師的執業實踐有機地結合起來,提高教學質量。
4.4加強工程訓練,提高學生的實踐能力
由于各種條件的限制,目前各高校學生實習多是自找門路,其結果是管理混亂,效果較差。要切實提高實習效果,一是建設一個技術含量高、多功能、綜合性強的校內工程實踐訓練基地(中心),為學生創造一個良好的工程實踐訓練環境和氛圍,加強學生的技能訓練職業化研究和推進,實現學歷證書與技能證書的有機結合,提高學生的社會適應能力。二是進一步加強產學研合作的研究與實施,建立一批相對穩定的校外實習和實訓基地,從而為學生更好更快地適應崗位需要提供良好的外部環境。
5 結語
在我國,注冊測繪師制度剛剛起步,在注冊測繪師制度的推行過程中,測繪教育將不斷面臨新的課題,測繪教育的改革是一個動態的前進過程,是一項長期而艱苦的工作。隨著改革的不斷深入,相信測繪教育會適應注冊測繪師制度的要求,為國家培養出大量的優秀的職業測繪師。
[1]寧津生.測繪工程專業與測繪學[J].測繪工程,2000,(2):70-74
摘 要:建筑工程的施工測量管理是一項系統的并且具有較大難度的建筑工程。在充分考慮可能受到的各種外部影響的同時,要確保管理方的有序開展工作,統籌各個環節,將各項具體工作進行落實,在嚴格把關建筑工程施工測量管理的同時,重視相關工程測量問題的有效控制,落實對整個建筑工程項目的控制管理實施。針對建筑工程施工測量管理的現狀,與建筑工程經驗充分結合,進行細致研究,除了在建筑工程的施工定位測量管理的應用方面提出具體措施,還在建筑工程的施工高程程測量管理應用方面找出相應辦法,并進一步對建筑工程施工測量管理總結應用措施。
關鍵詞:建筑工程;施工測量管理;現狀分析;對策研究
中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9132(2017)15-0235-02
DOI:10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.15.153
近年來,我國城市化進程不斷加快,建筑工程的實際使用功能和建筑外觀造型也更加的多元化以及藝術化,建筑物的混凝土結構在這樣的大環境以及建筑趨勢下,有了更高的要求和更豐富的內容,超常規結構的混凝土結構建筑物也越來越多的應運而生,跨度大、高度高、自身重量大通常是這些超常規混凝土結構建筑物的顯著特點,建筑工程施工測量管理在這樣的條件下的開展有了更高難度。傳統的施工方法與技術在對施工工程的質量與安全上很難確保,對于建筑工程的施工測量管理便有了用武之地。現階段建筑工程的施工測量管理的優勢是怎么樣的,如何正確對建筑工程施工定位以及對施工高程進行測量管理應用,更好地引用實踐建筑工程施工測量管理,是值得思考的問題。
一、建筑工程施工測量管理的現狀
由于在實際操作中,建筑物高度的影響,使得在建筑上部分找一個精準的測量位置較為困難,在測量過程中,更多地運用了天頂模式,首先需要借助天頂儀,再根據預先裝備好的通道,使得建筑物下部分結構的測量點進入施工范圍內部,天頂模式的測量辦法一般是這樣的。這種方式最大的困難是需要設置數量較多的連接基準點,所以經常會受到設備等方面所帶來的影響,測量產生的誤差比較大。除此之外,數據的讀取完成的進行場所是在預先裝備好的通道內,也容易因為光線等原因的制約,導致測量工作難以完成,無法得到較為準確的數據。
GPS處理技術以及RTK的操作技術在現代技術不斷發展的推動下,技術水平不斷提高,也被各個領域廣泛應用,性能穩定,操作性較強等是這些技術在人們對建筑工程的勘測以及施工的方面的應用優勢。相對定位是在實際應用RTK的具體辦法,靜態定位辦法的采用,經過大量的實驗,得出這樣的測量方法使得測量數據更加精準。
選擇視野較為開闊的測區控制點,沒有遮擋物在其15度及以上的高度角上;設置點位不會產生因重物擠壓,如車輛通行等因素導致變形現象發生;不在高壓線200米以內的范圍等方面都是在定位測量的過程中需要注意的關鍵點。在對樓層的控制點、架站點以及放樣點等進行設置要確保能夠相互通視,GPS信號的穩定,避免被周圍環境等各種因素的干擾,都是確保采集原始數據的準確性方面需要特別注意的方面。
二、建筑工程施工測量管理的技術應用
(一)定位測量技術
確保GPS1、GPS2、GPS3、GPS4這幾個在操作前從有關部門得到的數據在測量過程中與在建建筑物的距離保持在300米左右,保證施工范圍內全面數據測量的實現。
選擇GPS1、GPS2這兩個點進行外部測量,用十字鋼釘設置記號在相應的位置上,在采用GPS靜態處理的辦法的基礎上,配置GPS裝備在對應的位置上,此外,基于此后的操作要求的思考,還需要對角度進行相應的調整。配置GPS裝備在建筑工程頂部并且用十字鋼釘標記好的AB兩個位置,AB兩個位置需要事先選擇,對GPS裝備進行角度調節,確保GPS設備不超出3毫米的誤差,保證測量數據的精準。
借助計算機技術對通過GPS靜態操作得到的數據信息進行綜合測繪處理,對得出的數據進行基數與平差處理,對通過借助GPS1和GPS2兩點得到的AB的數據利用全站儀作處理,施工處理位置就設立為這兩個點。
(二)高程測量技術
確定放樣點。A點設置全站儀,B點配置棱鏡。通過調整角度保證全站儀在位置方面與工程地點沒有誤差,再根據柱子的中心點確定放樣點進行放樣。利用工程施工圖以及COGO軟件可以確定柱子的具體中心位置。
三、提高建筑工程施工測量精度的相關措施
首先需要對GPS相關設備做準確度方面的測試,再分析研究相關已知點的具體坐標,保證已知點具體坐標在數據上的準確性,在根本上對建筑工程施工測量數據的準確性上得到加強。
可以通過設置一級光電測距導線在網內,特別是一些建筑工程施工測量項目對精度要求比較嚴苛,對這些項目進行GPS內部檢測時,利用設置好的一級光電測距導線的閉合坐標,提高檢測數據的準確度。這種方法不但能使GPS對建筑工程測量的精度結果進行有效控制,對于已知點的精度狀況也有較為明確的了解。
除了精度與準確度方面的優勢,GPS技術在對建筑工程進行施工測量工作方面還有諸如對測量位置要求相對較低等方面的優勢,相關工作人員利用GPS技術在對建筑工程施工測量方面獲得了極大的便利。這也要求了工作人員要學習和完善自身對于GPS技術的掌握,確保對建筑工程測量數據的精度和準確度,避免延誤工期或者返工現象的出現,造成巨大的損失。
四、結語
對于建筑工程項目施工測量工作受到多種條件的影響,包括地質條件、氣候因素、運輸、資金以及政策等人為因素等,管理這種難度較大的項目需要有系統的方案,也需要對建筑工程測量管理嚴格要求。針對建筑工程測量管理過程中出現的具體問題,尋找科學有效的解決方法,確保建筑工程項目的施工測量管理正常有序的進行。
參考文獻:
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關鍵詞:本科畢業設計(論文);組織管理模式;指導教師;探索性課題
作者簡介:寇紅召(1962-),男,河南臨穎人,信息工程大學密碼工程學院,副教授;高承實(1973-),男,遼寧新民人,信息工程大學網絡空間安全學院,講師。(河南 鄭州 450004)
中圖分類號:G642.477 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)04-0156-02
畢業設計(論文)是本科教學的最后一個環節,也是本科教育最重要的一個綜合性環節。畢業設計(論文)的目標是使本科生能夠將所學知識融會貫通,在此基礎上完成畢業設計(論文)任務,進而鞏固所學的理論知識,提高實踐技能,并使綜合能力得到進一步的提升。
從近年的本科畢業設計(論文)實踐來看,本科畢業設計(論文)存在流于形式的問題。[1]究其原因,一方面與大部分學生忙于找工作,時間和精力得不到保證有直接關系;另一方面目前本科畢業設計(論文)工作的組織和管理模式有待于進一步改善。
一、 現有本科畢業設計(論文)組織和管理模式及其分析
1.現有組織和管理模式
目前大部分院校的本科畢業設計(論文)安排在第七個學期期末進行。在具體操作上,一般是由承擔畢業設計(論文)任務的指導教師擬制一些題目,供學生選擇。在題目確定以后,學生一般要經過開題、中期檢查和驗收答辯等環節,直至完成整個畢業設計(論文)工作。
目前多數高校為了確保畢業設計(論文)質量,實施了一系列管理創新,這些管理創新措施基本上已形成了事實上的操作標準。在畢業設計(論文)工作開始之前,管理部門就制定了嚴格的規定,同時組織專家組對指導教師擬制的題目和內容要求進行審查。另外,對畢業設計(論文)的開題、中期檢查和驗收答辯等環節也采取了專家組集體評議,以方便實施全程監控。
這些措施對于確保本科畢業設計(論文)質量,督促指導教師加強指導等起到了重要的把關定向作用,但專家組和集體評議也容易導致集體平庸。指導教師為了保證學生能夠順利完成學業,不得不迎合專家組的要求,很少敢于提出帶有挑戰性的題目,也不敢放手讓學生在課題研究中另辟蹊徑。
相關研究成果表明,[2]大多數畢業設計(論文)題目是對所在專業四年所學知識的綜合實踐或具體應用。從指導教師的角度來看,無論是實現難度還是完成時間均在可控范圍內,畢業設計(論文)的實現和完成路徑也基本確定。但本科畢業設計(論文)的指導工作,對指導教師的教學和科研基本沒有幫助,很難達到教學相長的目的。另外,對于指導教師而言,此類題目屬于駕輕就熟,在幾年內大多可以重復使用;學生也可以從互聯網上搜索到此類大部分題目的解決方案,這在一定程度上也導致了本科畢業設計(論文)抄襲現象比較普遍。
2.現有組織和管理模式存在的問題分析
現有組織和管理模式從課題題目與課題內容方面來看,存在以下幾個問題:
(1)課題題目是教師壟斷的,學生只有有限的選擇權,而沒有自己確定畢業設計(論文)題目的權力。在這一階段,對于指導教師來說,沒有“導”的工作;對于學生來說,這些題目既與個人的興趣、愛好關聯不大,也與畢業后的工作相脫節。
(2)課題內容上更多的是知識導向或專業導向,很少涉及問題導向。這既是本科畢業設計(論文)的內在要求,也受限于指導教師個人的知識寬度和廣度,同時也是指導教師為保證學生順利畢業而向專家組妥協的結果。根據人才培養方案的要求,本科畢業設計(論文)工作應“根據不同專業學科特點”進行,[3]同時在專業化教育背景下,多數高校指導教師的學科專業知識僅限于其所在學科,而缺少必要的社會工程實踐經歷和交叉學科背景。專家組的組成也一般是以專業系或學院為單位,成員具有基本相同的學術背景,另外,指導教師為了保證學生順利畢業,也很少敢于越過專業的邊界另辟蹊徑確定指導題目。因此,這類以知識或專業為導向的題目,既難以適應當今社會以問題為導向的多學科交叉融合的發展趨勢的要求,也不符合應用型人才培養的大方向。
(3)課題研究的路徑基本固化。對于指導教師來說,課題如何開展、什么時間完成哪些工作,在題目確定時就已經基本確定,同時限于時間要求和指導教師自身的學術視野,基本不存在多路徑、分頭嘗試的可能,指導教師一般也不敢完全放手讓學生去嘗試。雖然學生的積極性、主動性是高質量完成畢業設計(論文)工作的關鍵,但指導教師的學術水平、視野和能力也直接決定著學生畢業設計(論文)的起點和方向。目前這種管理和組織模式很容易導致指導教師的指導過程平庸化,進而抹殺學生的積極性、主動性。
首先,基于目前的操作模式,在確定指導和被指導關系前,學生和教師基本處于“背對背”狀態。一方面,教師對學生一無所知,因此在擬定指導課題題目時,指導教師一般會趨向于“保守”狀態。另一方面,專家組對題目的集體把關和最后的集體評議也導致指導教師為了保證學生能夠順利畢業,而不敢擬制具有挑戰性的題目。
其次,對于學生而言,從選題的確定到研究路徑的取舍,甚至是研究方法和工具的選定,都會局限于一個極其狹小的范圍內。大部分指導教師為了保證學生按時完成畢業設計,甚至在選題確定以后,仍具體規定研究路徑和使用的工具,導致學生很少擁有發揮積極性、主動性的空間。對于部分學生來說。此種模式是合適和恰當的,但對于優秀的學生來說,則缺少了挑戰。陳平原教授認為好的大學教育,要從制度上“為中才立規劃,為天才留空間”。[4]雖然陳平原教授是針對大學教師培養制度所說,但對于學生而言也同樣適用。
二、開展探索性本科畢業設計(論文)課題的實踐
基于以上認識,在2012年的部分優秀本科畢業生中,筆者所在課程組開展了探索性本科畢業設計(論文)題目的實踐。
1.探索性題目的擬制
在實施探索性畢業設計(論文)的5名本科畢業生中,3名是初級指揮學員,2名是專業技術學員。結合他們所學課程和未來可能從事的工作,為初級指揮學員擬制了“網絡輿情研究”、“信息素養研究”和“信息質量評價研究”3個課題題目;為專業技術學員擬制了“網絡黑洞研究”和“軟件中間件質量測評”2個課題。這幾個題目都具有廣泛的開放性,是基于特定問題而非特定知識的,又都是當前的研究熱點。每個題目又包含了眾多小題目,且都沒有固定的研究路徑和成熟的工具,同時又涉及到多個學科的內容,要深入下去并取得一點突破絕非易事。
2.階段性進展
畢業設計(論文)題目確定后,學生們開始廣泛查閱相關文獻資料,進而確定了各自的具體研究內容,到畢業答辯時已都能提出一些自己的可行性想法。另外,所有學生都撰寫了畢業論文,研究深入的學生已經取得了一些標志性的成果,并將相關成果整理成了相關的學術論文投稿發表,進而產生了深厚的研究興趣和動力。此外,參與探索性畢業設計(論文)的5名學生,都能夠在短期內迅速發現自身知識上的短缺,認識到能力上的不足。通過探索性課題研究,學生們在認識問題、發現問題、分析問題方面的能力得到了迅速提高。畢業壓力、探求新知的動力和空前的探索空間,極大地激發了學生們的積極性、主動性和探究熱情,開啟了他們探索未知領域的帷幕。
階段性的進展表明,在本科畢業設計(論文)實踐中開展探索性課題是可行的。
3.指導教師的作用和指導方式
這些探索性課題無論是內容的深度、廣度,還是研究路徑、研究方法及工具的選取,對于指導教師來說都是不確定的,一切都需要指導教師和學生通過共同研究與討論來確定。
探索性本科畢業設計(論文)課題使指導教師失去了在知識上的優勢和壟斷地位,教師的工作更多的是檢查和督促及平等地與學生進行討論,并依據自己的科研經驗及時給學生提供各種建議。當然,每一個建議也都需要學生花大量時間和精力繼續去探索,而不是絕對地以教師的建議或意見為準。
此外,本科生畢竟不同于研究生,在課題入門階段和相關的技術支持方面,還需要指導教師“傳幫帶”,同時在文獻搜集、相關文獻的閱讀和整理過程中教師也要親力親為,帶領學生克服最初的迷茫。另外,還要及時組織相關的討論,盡可能地開啟學生的智慧,拓展他們的想象空間。
三、相關工作的討論和思考
從已經開展的工作來看,該探索具有較好的效果,但在理論和實踐上也存在一系列需要繼續深入思考和急需解決的問題。
1.質量評價難以把握
對于這種探索性的畢業設計(論文)課題,如何評價其質量,是一個需要深入研究的問題。既然是探索性題目,就有取得一定成果的可能,也存在在規定時間內無法取得相應成果或干脆失敗的可能。因此,如何既能考慮到題目的特殊性,又能考慮到本科生的實際水平,確實是一個不易解決的問題。
2.畢業設計(論文)的時間偏短
在現有模式下,學生從事畢業設計(論文)的時間僅為半年。就本科生而言,學術起點偏低,同時需要大量搜集和閱讀相關文獻,半年之內能夠有新的設想已非易事,至于這些設想是否可行、是否科學合理則缺乏足夠的時間去驗證。因此,建議進一步延長畢業設計(論文)的時間,如可從學生完成基礎課,甚至從學生一入學就開始。讓學生一開始就帶著問題學習,帶著問題選課,以此培養學生分析問題和解決問題的能力。
3.團隊協作不足
教育部要求“要把一人一題作為選題工作的重要原則”。[3]雖然指導教師可以將大題目分解為小題目,分別交給不同的學生完成,但這是指導教師統領的團隊,而不是學生自己組織的團隊。這種模式使學生在無形中損失了自行分析問題、分解問題,以及采取不同方式實現相互配合與協調的鍛煉機會。
4.學生的自主空間尚待進一步拓展
目前開展的探索性工作仍然是由教師擬制題目,以教師為主導,只是在學生開展研究的過程中,教師以平等的研究者的身份參與研討,或者在方法論上進行相應的指導。對于特別優秀的學生,是否可以考慮由學生自擬課題,這樣既能更大程度地調動學生的積極性和主動性,學生也能在這個過程中收獲更多。當然,在此過程中,教師的參與和指導必不可少,并非粗放的“放羊式”管理,參與和指導方式也需要進一步研究。
四、結束語
對傳統的本科畢業設計(論文)的課題內容和指導方式進行了初步改革,從目前取得的階段性進展來看,這一模式對激發學生的想象力,挖掘學生的潛能,提高學生的綜合能力起到了一定的作用。從研究和分析的情況來看,在進一步挖掘學生潛能,提高學生綜合能力方面,還有進一步拓展的空間。
但這種改革時間尚短,很多問題需要進一步研究和深入思考,相關的經驗與不足需要進一步總結和提煉。此外,筆者所在學校是部隊院校,學生不存在畢業找工作的問題,管理上也相對嚴格,因此時間上相對更有保證。如何兼顧大部分學生因需要找工作從而時間精力投入不足的實際情況,或在哪一部分本科畢業生中進一步推廣和應用該做法,有待于進一步研究和探索。
參考文獻:
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關鍵詞:高校專業實踐教學 理論研究 畢業論文
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)08(c)-0038-02
目前來看,對實踐的解釋有諸多的說法:從英文Practice,即實踐看,有“實行”、“練習”、“應用”、“實習”等含義。從存在論角度來解釋,馬克思認為,實踐就是感性對象性活動。[1]人類社會向前發展的基礎和動力來自于實踐,實踐也就是整個人類社會客觀過程的高級形式。從構成內容看,實踐分三個方面:實踐主體、實踐客體及實踐手段,其中,實踐主體是從事實踐活動以及認識活動的個人或組織,而實踐客體則指實踐主體在其實踐活動中所作用的對象。實踐主體為了一定的目標,通過一定的中介和手段讓自己與實踐客體之間發生相互作用。因此,實踐活動必然使得實踐主客體之間存在一定的作用:實踐主體對實踐客體的能動作用,實踐客體反過來也制約著實踐主體;從基本形式看,實踐有兩種:一種是改變自然的實踐活動,如生產、流通、服務、消費等,其目的是以此自然滿足人們物質生活的需要;另種是以調整或者改革人與人之間社會關系的活動,包括政治、軍事、科學技術、文化、教育、社會管理和社會交往等活動。
實踐是萬物的創造者,實踐創造了我們人類賴以生存的現實環境,創造出了城市鄉村、山川大地和生靈物種,而且通過實踐人類創造出了新的客體,甚至創造出了新的主體。從廣義上說,只要人(實踐主體)活著,實踐就存在著,實踐就一定在進行中。盡管在許多時候,人類的實踐活動是在人們無意識或下意識或不由自主地、甚至是被迫地進行著。可以說,一切人類的實踐活動都不是孤立存在的,而那些因實踐活動所帶來的意想不到的實踐結果卻是人類打開其未知世界大門的鑰匙。
1 專業實踐教學的涵義
如前所述,實踐是人類改造大自然和社會有意識的活動,而“實踐教學”又是怎樣的活動?縱觀現代高等教育理論術語,對實踐教學的解釋尚無準確的說法,到是《教育大辭典》從描述實踐教學環節角度認為,實踐教學指的是相對于理論教學而言的諸多種教學活動的總稱。例如,實驗、工程設計和測繪、實習、社會調查等。[2]但這種解釋沒能揭示出實踐教學的內涵。多年來,諸多學者、專家對實踐教學的涵義曾提出各種不同的闡釋。從實踐教學基本特征角度看,有學者和專家指出:與理論教學聯系緊密,實踐教學是在教師指導下,學生通過實際操作,以此獲得感性知識、訓練基本技能,綜合素質得以提高的一系列組合的教學活動。[3]此定義明確了實踐教學的最基本的特征為實際操作,即實踐教學的最主要的特點是實踐性。從實踐教學的形式角度看,有學者認為實踐教學就是一種教學形式或方式,也就是說實踐教學是在生產現場或實驗室,在教師指導下,以學生自我學習和自作為主,根據生產、設計和實驗任務的要求,通過邊學邊干,從而得到感性知識及基本技能,讓學生綜合實踐能力得以提高的教學形式。從實踐教學的組成內容看,有的學者提出實踐教學是整個教學活動的一個組成部分,是有計劃、有目的地組織學生通過現場觀察、試驗操作來掌握專業培養目標所要求的相關理論知識和工藝技能之教學活動。[4]如此種種,學者專家們從不同視角對實踐教學的內涵進行了分析界定,為我們科學認識高校專業實踐教學的內涵起到了積極的借鑒作用。一般認為,實踐教學的概念與理論教學相對應。實踐教學的內涵可以理解為:配合和結合相關理論教學,為培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力以及實施專業技能訓練、培養和提高學生實際動手能力而設置的有別于一般理論教學的以學生參與為主、教師輔導為輔的一種教學形式。
高等院校的專業實踐教學一般認為是高校根據各自院校的各個專業所指定的培養目標,依照各專業課程教學大綱的要求,組織大學生通過多種形式的基本技能訓練、實踐能力培養和分析處理問題綜合能力開發以達到獲得感性知識之教學目的的多種教學形式的統稱。實踐教學環節一般包括有多種技能訓練、科學實驗操作、課程內容實習、認識環節實習、金工生產實習、工程項目訓練、課程項目設計、畢業設計(論文),以及軍訓、勞動鍛煉和公益勞動、考察和參觀實習、社會調查等。綜合來看,高校的專業實踐教學是以培養提高大學生專業實踐水平和綜合素質能力為目標,有別于高校專業理論教學,采用多種形式的教學方式。
2 專業實踐教學的基本特征
通過對比分析,相對于理論教學而言,高校專業實踐教學的基本特征如下。
(1)實際操作性。有別于理論教學,大學生開展動腦、動手的實際操作活動,也就是包括動手的實際操作活動,又包括動腦的創意實際活動是實踐教學的本質特征。高校專業實踐教學常常是圍繞特定的問題開展深入探討,無論是文科,還是理工科等高校專業的課程都應該是如此。特別是像工商管理這樣的高校文科類專業課程,更需要大學生針對所學知識邏輯所產生的疑問和難點、指導教師所設置的學術問題和科研課題、以及現實所遇到的學習困境等方面,采用正確的、科學的、可行的研究方法來解決上述一系列的問題,從而最終形成大學生自己的獨立見解。例如,教育部明確地將高校畢業論文(設計)作為大學生實踐教學的主要環節,因此在這個環境中,大學生需要將其思維高度集中,通過經歷較高水準的科研訓練,以及大學生自己觀察、動手寫作、以及親身體驗等等一系列現場實際活動,可以實現大學生們用感官親自接觸客體,由此獲得感性認識和感性知識,從而使得大學生們比較容易地達到較好掌握相關實務技能的效果,讓其實實在在地感受到一些有效的分析、解決和處理問題的方法,并且對所學知識和技能進行實際運用,進而積累一些調查研究經驗,豐富和提升實踐知識,最終達到拓展大學生綜合素質和能力目的。例如,畢業論文(設計)活動就是高校的一種專業實踐教學的典型代表。
(2)學生參與性。從高校實踐教學要求看,大學生在實踐教學中的主體作用是非常突出的。與理論教學不同,高校實踐教學常常采用類似小組/小班教學或個別教學等形式,大學生小組/小班或個人可以高效地利用所提供的實驗室、工廠、企事業和政府機關單位等多種環境條件,主動地、或是合作或是獨立地開展各種需要的實際操作活動,從而獲得感悟認識和感悟知識,使大學生們在這些實踐活動中因自己主動參與而得到鍛煉和能力的提高。
(3)教學完整性。主要體現在三個方面:一是高校實踐教學多數都是由一系列自成整套體系的包括實踐教學目標、實踐教學形式、實踐教學內容、實踐教學流程、實踐教學條件和保障等等元素組成的;二是高校實踐教學要求一方面要努力發展大學生的專業技能、問題處理能力和社會適應能力,另一方面要注重培養大學生進入社會所需要的職業應變能力,以便他們可以隨環境變化及時調試其思想與行為――這樣可以對大學生開展完整的全方位綜合能力的培養;三是高校實踐教學能夠對大學生進行敬業意識、質量意識、安全意識等職業素質的培養,還能夠培養鍛煉大學生職業情感、職業意志和職場協作精神,讓大學生們具備相對完整的職場作風。
(4)活動系統性。實踐教學活動作為高校系統的整個教學活動一部分,貫穿于高校人才培養的全過程。作為培養大學生全面且綜合能力的一種重要途徑,實踐教學活動從課程設計、各類專業實訓、實驗,到社會實踐、畢業實習、畢業設計(論文),讓大學生經過了這些種種地連續不間斷的系統訓練學習―― 一個系統工程。由此這樣的根據大學生成長需求和能力水平,在不同時期合理安排實踐教學內容、步驟和長短時間,由低向高、從簡到繁、先局部后整體,呈現出階段性和層次性,由此逐步積累、深化,讓高校的實踐教學成為一個完整的系統。
(5)形式多樣性。通過多年的努力,我國高校實踐教學的形式為多種多樣的,例如,教學實驗、實習、實訓、工程測繪、調查報告和論文、設計、創作、社會調查與實踐、學科競賽與科技創新活動、社團科技文體活動等。另外,類型和層次各異的高校以及不同專業所開展的實踐教學必然有其特有的形式和組合。
(6)物資支撐性。實踐教學的開展需要場地、儀器設備、實訓軟件和實訓平臺、實踐教材和指導書、各種實驗室和實習基地等等。因此,高校實踐教學活動的順利開展必須獲得相應的物資支持,依附相對完善的物資條件。
3 高校實踐教學與專業理論教學的關系
高校實踐教學與專業理論教學在思維和操作等多方面存在著較大差異(見表1)。
盡管在性質上、功能上、形式上具有較大的差別,高校的專業理論教學與實踐教學并不是兩種相對立的教學體系。這是因為,一是兩者均是高校完整的教學體系中的一個部分,其中任何一種教學缺失了或有缺陷問題,則高校整個教學體系將會失效或運轉不良,高校教學效果和教學質量必將受到嚴重影響。高校要培養有知識、強能力和高素質的當代社會需要的復合型人才,則理論教學和實踐教學二者缺一不可,需互為補充。二是專業理論教學和實踐教學兩者自身就存在著密不可分的內在聯系,專業理論知識為實踐教學提供著必不可少的指導,也為實踐中的各種現象給出合乎邏輯的解釋和說明;實踐教學則對鞏固和加深專業理論知識的理解和其價值的認識有很大的幫助,并且還為新理論創造輸送必要的經驗素材和靈感。因此,從實踐教學的內涵看,高校的實踐教學是與專業理論教學相輔相成的統一體,是建立在較為系統的專業理論教學基礎上,檢驗理論教學、豐富理論教學,彌補理論教學環節中不足的感性認識,促進大學生對理論知識的鞏固和再次理解,鍛煉大學生的實踐能力的一種教學[5]。可以說,高校的實踐教學是專業理論課程教學的延續、補充、拓展和深化,它在高校教育教學體系中獨立于理論教學,但又與之互為補充、相輔相成、不可分割,兩者共同構成高校完整的教學體系。
另外,高校的現代教學所需要的專業理論教學活動本身就是實踐性很強的活動。專業理論的教與學的根本目的是為了專業理論的應用以及理論的發展。而要突出這些目的,就需要根據專業理論教學實踐活動的構成要素(主體、目的、手段、客體、結果)來設計其教學活動,即在教學的主體、目的、手段、客體和結果方面,努力讓教師和學生達到高度一致。一旦做到這些,專業理論教學也就具備了實踐的一般特征,成為一種實踐性的活動[6]。
所以,高校的專業理論教學和實踐教學之間具有相互加強和補充的關系,兩種教學的好壞會相互影響和作用。因而專業理論教學和實踐教學一體化的高校人才培養模式是當前高校培養應用型人才的主要途徑,成為高校的現代教學特性。
參考文獻
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關鍵詞 :工程實踐能力;專業課;教學模式
一、國內外相關研究現狀分析
目前國內機械設計制造及其自動化專業的大學教育模式基本上是“2+1+1”模式,即兩年的通識課和基礎課,一年的專業基礎課和一年的專業課,中間有部分實習內容,如生產實習、金工實習、機械制圖測繪實訓及課程設計等。從實踐來看該模式的主要問題有三方面:一是從學習內容看知識點是各自獨立的,沒有系統化,二是專業課內容基本以理論為主,缺乏對學生工程實踐能力的培養,理論知識與生產實際相脫離,三是學生缺乏嚴格的專業訓練。比如作為機械專業的學生,機械制圖能力是最基本的要求之一,雖然學生也學習了機械制圖的相關知識,但學生在獨立完成一個完整圖樣時仍然感到無從下手,從畢業設計學生所交的圖紙來看,經常出現一些不應有的錯誤,如視圖表達、尺寸標注、形位公差標注、零件明細欄表達、技術要求的編寫等不規范。
國外機械專業工程實踐能力培養模式主要有三種:1)德國模式:強調專業課程實踐性,在大學完成工程師的訓練;2)前蘇聯模式:重視理論及實踐,強調人才培養的針對性;3)美國模式:重視在學校打好基礎,畢業后在工廠實訓,強調人才培養的適應性。
與普通本科教育相比,我院作為應用型本科教育應突出學生應用能力的培養。應用能力具體體現在獲取信息的能力、實踐能力以及創新能力三個方面。而對于機械設計制造及其自動化專業的學生而言,工程實踐能力是應用能力的集中體現。根據對以往畢業生的調查,工科學生如果缺乏工程能力的培養,導致實際工作中所設計的產品看起來似乎很“完美”,但在實際生產中要么由于精度不必要的過高導致生產成本無謂增加,要么工藝結構不合理根本無法生產出來,我們的教材內容都是按標準化的設計方法展開,但實際生產中碰到有很多非標的產品不知道如何設計等等。
二、本研究項目對促進教學工作、提高教學質量的理論意義和現實意義
從專業基礎課及專業課就注重開始工科學生工程實踐能力的培養,通過生產實際中的案例分析及學生實驗動手能力的培養使他們養成善于理論與實際相結合,防止陷于閉門造車的泥潭,而目前企業比較看重而學生欠缺的主要是這種能力。
本文的研究對象為我院機械設計制造及其自動化專業的學生。他們在培養層次上既不同于一本院校的研究型人才,也不同于職業學院培養的單一的技能型人才。從就業方向來看,絕大部分應該是在公司和企業,我們主要培養的是未來的工程師,因此,學生培養的重點應該是強化工程實踐能力的訓練。
主要研究內容是針對“機械制造裝備設計”這門課程的教學內容,以及教學過程中的一些教學方法兩方面進行分析研究,在教學內容上突出實用性原則,把重點放在機床典型零部件設計方面,如主軸、導軌的設計,機床夾具設計方面,如組合夾具、可調夾具的設計,金屬切削機床設計上。在教學過程及實驗設置中突出專業知識的應用。
三、研究方法和思路
3.1 通過專業課程實驗最大限度地培養學生的工程實踐能力,在大四的專業課程“機械制造裝備設計”開設貼近生產實際的實驗,如組合夾具的拆裝實驗、數控車床的拆裝實驗,對于由于條件所限無法開設的實驗,如大連理工大學開設的工業機器人實驗則通過視頻方式進行演示。讓學生了解遇到各種零件怎樣來設計夾具,數控車床的結構與普通車床的區別等等。
3.2 在教材內容安排上把與企業生產實際結合緊密的內容作為重點,如機床典型零部件設計,機床夾具設計,金屬切削機床設計上,將這門專業課中的有關內容與上學期同學們在十堰東風汽車有限公司車間實習所見過的設備工裝結合起來,并盡可能把近幾年出現的新工藝新技術新材料介紹給學生。
3.3 把專業課的內容與畢業設計課題相結合,如布置有關機床夾具設計,發動機缸體的機加工工藝設計作為畢業論文題目并指導完成,培養學生的工程實踐能力,真正做到學以致用。
3.4 調查其它獨立學院機械設計制造及其自動化專業的專業課程設置及其模式,吸收比較成功的經驗進行完善。四、達到的目標
通過對“機械制造裝備設計”專業課的研究改革和畢業設計的訓練使機械設計制造及其自動化專業的學生具有一定的理論知識和工程實踐能力,走上工作崗位后能順利完成由大學生向工程技術人員的轉換。
機械設計制造及其自動化專業大三和大四學生的主要課程是學習專業基礎課和專業課,提高其工程實踐能力是工科類學生必不可少的基本技能,不管他們到企業后從事產品開發、生產管理還是工藝設計都離不開工程實踐能力。有針對性的在學生的畢業設計課題中安排貼近生產實際的論文題目,使他們帶著問題進行畢業實習并在企業的生產實際過程中將理論與實踐相結合,縮短由學校到企業過渡期間的不適應期,使我校為湖北省乃至全國培養有較高工程實踐能力的高素質人才。
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關鍵詞:土地信息系統、數據質量、誤差、分辨率、坐標變換、矢量數據、柵格數據、拓撲
Abstract:Data is very important for Land Information System,A key to Land information the system's developments success is whether the data quantity is accuracy. This paper will Study the data quantity the problem in Land information the system establish the process.
Key words:Land Information Systems;Data Quality;Error;Accuracy;Remote Sensing;Digitize;Resolution;Coordinate Transformation;Vector Data;Raster Data;Topological.
一、前言
土地是人類的寶貴財富,是人類社會進行物質生產所必需的基本條件和自然基礎。如何科學、合理地利用有限的土地資源,如何及時了解與掌握土地利用變化數量和空間特點,對于保持耕地總量動態平衡和土地持續利用具有十分重要的意義。
隨著社會經濟的日趨多樣化,土地部門的業務工作及范圍也在不斷擴大,原有的靠手工操作,圖紙管理的模式已經越來越不能滿足高效率的需求。為強化土地管理,滿足社會對土地資源信息更多、更細、更完善的服務要求,各土地管理部門紛紛加入信息化、數字化的改革大潮。特別是在市場經濟條件下,因土地管理部門工作的嚴肅性、準確性、科學性和規范化要求,管理中任何規定的確定和變更都需要完成大量的信息收集、分析、綜合、決策和評估等工作,土地管理也只有強有力的信息技術(IT)的支持下,才能做到真正的科學決策和管理。
土地信息系統(LIS)是地理信息系統的一個分支,是一種基于宗地[以宗地(地塊)為單位]的計算機管理信息系統。是一種利用計算機技術及其屬性數據進行采集、處理、管理、查詢、分析、應用和維護更新的空間信息系統,是土地管理的現代化工具,是土地規劃和管理定量化、科學化的方法、手段。但是,在土地信息系統的建設過程中,還存在許多問題,給土地信息系統的建設及發揮帶來一定困難。這里僅對土地信息系統建設中的數據質量問題進行探討。
二、對LIS數據質量的認識
數據是一種未經加工的原始資料,是客觀對象的表示,它可以是數字、文字、符號、圖像,數據是信息的具體表達形式。一個LIS系統包括空間數據、屬性數據、空間數據之間的關系以及空間數據與屬性數據之間的關聯。
人們往往以為計算機為基礎的信息系統的數據質量是可靠的,很少懷疑利用信息系統產生的分析結果在數據質量方面會有問題,但事實遠非如此。在某些情況下,由于多種原因,計算機分析的結果甚至會比手工分析的誤差更大。這里除軟件、硬件的質量問題,計算方法上的問題,以及分類、編碼、輸入、操作的明顯疏忽外,數據本身的質量是重要的原因。
眾所周知,數據是LIS的“血液”,是組成系統的重要元素。數據質量的好壞是土地信息系統成功與否的關鍵所在;數據質量的高低優劣,都直接影響到土地信息系統的經濟效益和社會效益,決定了系統應用價值的大小;數據的可靠,質量的好壞將直接影響到整個系統的成敗。系統如果不能提供正確、可靠的信息,這個系統也就失去了存在的價值。
數據質量的好壞是一個相對概念,并具有一定的針對性。衡量其好壞主要有以下幾個指標:誤差、數據的準確度、數據的精度和不確定性[1]。數據質量是數據整體性能的綜合體現。
統而言之,數據的質量問題主要表現在兩個方面:一是數據是否及時反映了現實世界;二是數據是否保持了一致性和完整性。
土地信息系統的數據量大,數據來源廣,數據采集的任務重,在數據庫建立過程中會出現許多人為和系統的誤差,甚至還有可能產生數據錯誤,最后采集的數據無法準確反映規劃和管理的實際狀況,建立在此數據庫基礎上的系統往往也就達不到管理自動化輔助決策的目的,而只不過是“看看而已”的一種“擺設”罷了。轉貼于
數據庫(包括空間數據庫和非空間數據庫)是土地信息系統最基本、最重要的組成部分,也是投資比重最大的部分。數據質量的好壞,直接影響系統的功能和應用。不僅要根據技術規程衡量數據質量,還要從數據使用角度分析數據質量問題。數據質量通常是指數據的可靠性和精度,它主要用數據的誤差來度量的。現就土地信息系統建立過程中的數據質量問題作進一步的探討。
三、數據源質量的問題
土地信息系統的數據源指建庫中所需要的各種數據類型的來源。它是土地信息系統最基本、最重要的組成部份。土地信息系統的數據源多種多樣,主要包括有:地圖,地圖是系統最主要的數據源,因為地圖是地理數據的傳統描述形式,是具有共同參考坐標系統的點、線、面的二維平面形式的表示,內容豐富,圖上實體間的空間關系直觀,而且實體的類別和屬性可以用各種不同的符號加以識別和表示。土地信息系統其圖形數據大部分都來自地圖,土地信息系統的屬性數據主要有地籍圖、宗地圖、土地詳查圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖、專題圖、乃至地形圖等各種圖件的矢量化地圖數據。二是遙感影像數據,遙感影像數據是一個極其重要的信息源。通過遙感影像可以快速、準確地獲得大面積的、綜合的各種專題信息,航天遙感影像還可以取得周期性的資料,這些都為土地信息系統提供了豐富的信息。三是統計數據,包括土地的分類、面積、權屬、分布及質量、等級狀況、利用狀況、非法占地等統計資料。四是實測數據,包括GPS點位數據、地籍測量數據等。五是數字數據,包括數字圖形數據和屬性數據。數字數據主要有地籍號、檔案卷宗號、地類號、圖號、手簿號、宗地界址點點號及坐標控制點坐標,宗地面積,面積中誤差、年代、日期等等。屬性數據包括圖形、圖像以外的各種文字、數字信息。其中文字信息主要是與宗地檔案,文件檔案組成相關的各種檢索和查詢信息(如:土地權利人姓名或單位各稱、土地座落,文件檔案的標題、發文機關、公文字號等等),以及土地登記、地籍調查、權屬審核、登記發證各辦公流程中的各種鍵盤輸入信息。六是各種立法文件和文字檔案,主要有地籍檔案、文件檔案等具有法律效力或需要經常查閱的原始文件材料,它們是土地信息的重要組成部分,在土地的規劃管理中起著很大的作用。
數據源質量問題指數據的采集和錄入中可能產生的誤差,建庫所需的各種類型的數據的可靠性和精度。
從土地信息系統建立的過程來看,它的主要因素有:各種測量數據,地圖和遙感數據等的誤差;調查和統計造成的屬性數據誤差,以及文檔數據的錯誤等,數字化前的預處理、手扶踀自動化的分辨率和矢量化精度。
1、遙感數據
地理信息系統、遙感和計算機輔助制圖是現代地理學的重要技術手段。遙感作為一種獲取和更新空間數據的強有力手段,能及時地提供準確、綜合和大范圍進行動態監測的各種資源與環境的信息,因此遙感數據是土地信息系統的一個重要數據源。
所謂遙感(Remote Sensing)就是遙遠感知的意思,也就是不直接接觸目標物和現象,在距離地物幾公里到幾百里、甚至上千里的飛機、飛船、衛星上,使用光學或電子儀器接受地面物體或發射的電磁波信號,并從圖像膠片或數據磁帶形式記錄下來,傳送到地面,經過信息處理,判讀分析和野外實地驗證,最終服務于有關部門的規劃決策 [2]。土地管理部門可以運用遙感技術快速獲取現狀空間的信息。
盡管遙感技術有很多好處,但因其自身特性,獲取的遙感數據可能存在一些誤差。如:不同的高度引起的問題,由于傳感器的結構及穩定性產生的問題,對信號進行數字化產生的誤差。傳感器在航線、航向上出現的誤差,大氣輻射產生的誤差,地形和地貌等因素產生的誤差等等。在遙感資料的獲取時,有些誤差是可以控制的,有些則不可控。因此必須對原始數據進行預處理,包括利用地面控制對原始數據進行幾何校正,圖像增強和分類。對獲取的遙感數據進行光譜校正,特征提取,自動識別分類、自動成圖等處理[3]。
2、測量數據
各種原始的測量數據是土地信息系統的主要來源之一。包括宗地的權屬界線、位置、形狀、數量、面積、各級行政界線、地形圖測量等。由于人和環境的因素,測量數據不可避免地受到人為誤差(對中、讀數、平分等誤差)、儀器、環境的影響。來源于地面測量的數字數據中含有控制測量和碎部測量誤差。其中控制點誤差又受控制網的參考基準、網形和觀測精度以及觀測費用等因素的影響。碎部點誤差除了繼承了控制點的誤差外,還受自身觀測方法,觀測精度和地界的人為判斷,以及地物地貌的取舍等因素的影響。當然原始數據誤差受觀測儀器、觀測者和外界環境三種因素影響。除此之外,還有測量數據的實時性以及數據老化,采集數據的密度不合理,或概括取舍不合理,選取測量規范標準不一致或精度等級不一致造成測量數據的不一致的影響。
地籍要素是構建土地信息系統極為關鍵的一步,其測量數據的精度高低決定了系統功能能否得到正確和充分發揮。
從地籍測量成果的有效性和土地管理的可能性來考慮,為了保證各權屬單元之間的界線清晰,邊界無爭議,并且雙方都能接受而不損害他人和國家的利益,地籍測量要達到一定精度。因此,必須要有相應的數據采集方法作為保證。地籍要素的采集方法目前主要有兩種,一種是傳統的模擬式外業測圖方法,另一種是野外全數字化數據采集方法。傳統方法的主要作法是在地籍控制測量的基礎上,用解析法測量出權屬界址點坐標,以控制點或以界址點為基礎施測成地籍圖,要形成入庫數據信息,則要通過對原圖數字化來實現。用傳統數據采集方法形成地籍要素數字信息其誤差影響因素較多,主要誤差來源為:測站點誤差m1,量距誤差m2,在測圖板上描繪方向線誤差為m3,刺點誤差m4,數字化儀采點誤差m5等。按有關專著論述,一般情況下,m1≈±0.12mm,m2≈±0.2,m3≈±0.1mm,m4≈±0.14mm,這四項誤差為野外采集誤差。數字化m5的影響因素比較復雜,誤差產生首先與圖形要素有關,要素本身的復雜程度對數字化精度有顯著影響,數字化儀本身的精度更應引起重視。正常情況下,用常規數字化儀進行數字化時,精度一般可達到±0.13mm。綜合上述得,地籍要素采集精度m采 為:
m采 =±
=±
=±0.02mm
按1:500比例尺來考慮,實地誤差將達到±10cm,由此可見,按傳統方法施測,則擬入庫的地籍要素信息很難達到規定的±5cm的精度標準[4]。
采用野外全數字化方法,界址點野外數據采集一般采用直接測定坐標法,即將全站儀或測距儀置于測站點上,對界址點上的移動棱鏡進行水平角和距離測定,電子手薄記錄計算。此種方法的主要誤差來源為水平角測角誤差mβ和測距誤差mD,測角中誤差角保守為±5″,測距誤差主要來自移動棱鏡偏離界址點位置誤差,其偏離值按2cm考慮。測距平均邊長取100m,按點位誤差精度估算公式m2= 來計算,則m≈±2cm,即便考慮測站誤差和其他偶然的聯合影響,點位精度也肯定在規定范圍內,所以地籍要素信息數據的野外全數字化有利于提高界址點精度,從而保證地籍數據的質量。
3、調查、統計、文檔數據問題
土地信息系統的建設過程中,涉及大量的調查統計數據,這些資料尚存在許多不足之處,為土地信息系統的建設帶來了一定困難。
建立土地信息系統,必須首先進行土地基本信息的搜集,開展地籍調查工作,核實宗地權屬,掌握土地利用狀況,獲得宗地位置、形狀及其面積的準確數據,為建庫奠定基礎。
現就地籍調查工作加以探討,眾所周知,權屬調查的工作之一是填寫地籍調查表。由于權屬調查技術性強,工作量大,參與人員多且水平不同等原因,填寫后的地籍調查表或多或少會出現下面一些問題。在填土地使用者名稱時,單位本應填寫全稱,可出現了類似這樣的情況:某林業局有3宗地,而在3份地籍調查表上出現了xx林業局、縣林業局、林業局等名稱。按這樣的名稱錄入建立信息系統,將導致不能正確地自動的歸戶。在填寫土地使用者性質時,本應該寫“全民”或“集體”或“個體”或“個人”,而出現了“國營”或“國有”或“私營”這樣的名詞。在填寫宗地四至時應說明權屬界線所經地物名稱及歸屬、位置、與誰接壤。但出現了東(南、西、北)至xx,而未填出接xx。且有的四至填寫錯誤,如兩宗地共用一堵墻時,則只能出現兩宗都至墻中,或一宗至墻內另一宗至墻外,但填出了兩宗都至墻外或墻內等情況。在填寫界址標示處的界址線位置時也有類似錯誤,有的表填寫字跡潦草,或使用簡化字,讓人難以辨認。有的內容還可以猜出,但戶主的姓名、調查員、勘丈員的簽名等內容實在難辯;有的表中該填的內容而未填,任意涂改。
共用宗的處理,一個地塊被幾個權屬單位共同使用,而其間又難以劃清權屬界線,這樣的地塊稱為共用宗[5]。不少縣(市)是這樣處理的:有多少土地使用者就填多少份地籍調查表,表上的內容按各分宗填寫。這樣做的好處是所填的內容詳細,調查表和土地登記申請書、審批表形成一一對應的關系。但其弊端也是顯而易見的,其一較大地增大了填表的工作量,其二增大了復雜程度,在填寫四至時,如遇一個土地使用者使用幾個地塊則不得不寫清幾個地塊的四至;為填清界址指標,又得設置內部界址點,增加了宗地草圖和地籍圖的負荷量,填表時如不小心還會造成表與表之間的相互矛盾。為了和地調表統一,有的在形成宗地界址點成果表時,除了有宗地界址點成果表外,還有分宗的界址點成果表。如果內部界址點是在紙圖上圖解的,則將該宗地的宗地界址點和內部界址點和計算機展點后,會出現界址線混亂的情況。在土地信息系統建庫時,這些內部點是不能當界址點錄入進庫的。如進庫則在面積統計時,這種內部界址點所圍成的區域的面積就被多統計了一次。
建立完備的信息系統,必須具備這樣的條件:大比例的地形圖或地籍圖;野外測量的界址點數據;宗地的屬性數據(土地登記申請書、地籍調查表、審批表等)。全省在進行大大規模的城鎮地籍時,由于受當時的條件限制,自動化程度低,各作業單位作業水平的不同,或多或少出現一些問題。在建庫時所發現的問題主要是界址點的坐標成果與地籍上的位置不吻合;相鄰宗的同一界址點坐標不同;界址邊長、宗地面積計算有誤。某些縣(市)為了進行土地登記,由于多方面的原因,在進行初始地籍調查時,只作權屬調查,不作規范的地籍測量。為了計算面積,用皮尺或鋼尺丈量界址邊長及相關尺寸,用幾何圖形法計算出宗地面積,而不測址點坐標和地籍圖。這樣做不利于信息化的管理。
4、圖形數字化
影響數據質量的因素是多方面的,有相當一部分來自于建庫過程中的數字化過程。建庫過程中的數據質量,包括數字化前的預處理,紙張變形、手扶跟蹤數字化精度或掃描數字化的分辨率和矢量化精度。
(1)數字化前的預處理
用于數字化作業的地形圖(工作底圖)一般采用聚酯薄膜圖,其變形一般小于0.2‰。采用紙質圖紙時,圖紙的尺寸隨濕度和溫度的變化而變化,溫度不變的情況下,溫度由0%增至25%,則紙的尺寸可能改變1.6%[6]。因為紙的膨脹率和收縮率不相同,即使溫度回到原來的大小,圖紙也不能恢復原來的尺寸。因此在數字化時要適當的比例因子,通過仿射變換進行幾何糾正,以減小工作底圖變形產生的位置誤差,達到相應的精度。
對不同種類和比例的工作底圖進行數字化時,應注意它的投影方式是否一致,比例是否匹配。對于不同投影方式應在數字化后及時變換為系統要求的投影方式。對于不同比例應將比例尺和精度記錄到元數據中,以便估記由此可能產生的誤差。
(2)跟蹤數字化
手扶跟蹤數字是一種自動化精度較低的數字化方式,其數字化精度也因操作員及其工作的疲勞程度而異,操作員的勞動強度較高。隨著大幅面掃描儀的成本不斷降低,掃描和矢量化技術不斷完善,這種數字化方式可能成為自動掃描數字化的一種補充。
手扶數字化是從地形圖輸入空間數據的最廣泛采用的輸入方法。把地形圖放置于數字化桌上,用手持設備,跟蹤每一個地圖特征、數字化設備精確量測鼠標的位置,產生數據形式的坐標數據。
影響跟蹤數字化數據質量的因素很多;主要有:數字化底圖中地理要素的寬度、密度和復雜程度對數字化結果的質量有著顯著影響。數字化儀的分辨率和精度對數字化數據質量有著直接的決定性的影響。《地形圖數字化規范》規定,數字化儀的分辨率不能小于每厘米394線(約1000dpi),精度不低于0.127mm(0.005英寸)。常見數字化儀在分辨率方面通常能滿足要求,而在精度方面卻有相當一部分不能達到要求。在選擇數字化儀時要特別注意其精度指標,以滿足LIS工程的需要。數字化操作員的技能與經驗不同而引入的人為因素誤差是不同的,由于操作員視力、操作習慣,熟練程度和疲勞程度的不同,最佳采樣點位值判斷,十字絲與目標點重合程度的判斷會有一定程度的差異,影響數字化的質量。操作方式(如曲線采點方式和采點數目)也會影響數字化數據的質量。
假定各種誤差影響符合誤差傳播規律,手扶跟蹤數字化的綜合精度應按下式求得:[7]
m數=±
其中:m數 表示手扶跟蹤數字化的綜合精度;m定 表示工作底圖定向誤差,m儀 表示數字化儀精度,m人 表示人為因素誤差。
(3)、掃描數字化
掃描數字化用高精度掃描儀將圖像等掃描并形成柵格數據文件進行處理,將之轉化矢量圖形數據。規范規定:圖形定位控制點掃描誤差不大于0.1mm,相對于工作底圖,矢量化后的掃描點誤差不大于0.15mm,線劃誤差不大于0.2mm。影響掃描數字化質量的因素除原圖質量外,還包括:掃描精度、定向精度、矢量化精度損失等。
①掃描儀的分辨率和精度
掃描儀的分辨率和精度對掃描數字化質量的影響是至關重要的。因此,要根據具體情況選擇適當的掃描儀。目前,大幅面掃描儀大致有,滾筒式(drum),平板式(flatebed),直進式(direct feed)3種。這些掃描儀能夠輸出一種或多種形式柵格數據文件(二值、灰度和彩色)。
滾筒式掃描儀精度較高價格較貴,能以較高的分辨率掃描AO或更大的圖紙。
平板式掃描儀與滾筒式一樣精度高、價格貴、分辨率很高,但一般幅面不會超過A1幅面。由于平板式掃描儀幅面小,掃描后多需進行拼接,從而增加了工作難度,引入了更多的誤差源。LIS工程一般不選用這種掃描儀。
直接式掃描儀精度較低,價格也較便宜。通常能夠滿足一般LIS工程的需要。
目前,需要的大幅面掃描儀品牌有:CONTEX、VIDER、ANATECH等。
在選擇掃描儀時,應注意其是否采用硬件消藍。光學分辨率代表了掃描儀的分辨率能力,而經銷商往往只是給出插值分辨。同時,應注意掃描儀的歪斜失真,歪斜失真的大小與掃描儀的走紙方式有關。
②柵格數據矢量化的精度損失
在土地信息系統中,柵格數據與矢量數據各具特點與適用性,為了在一個系統中可以兼容這兩種數據,以便有利于進一步分析處理,常常需要實現兩種結構的轉換。
柵格的矢量轉換處理的目的,是為了將柵格數據分析的結果,通過矢量繪圖裝置輸出,或者為了數據壓縮的需要,將大量的面狀柵格數據轉換為由少量數據表示的多邊形邊界,但是主要目的是為了能將自動掃描儀獲取的柵格數據加入矢量形式的數據庫。
在柵格數據矢量的過程中的細化、跟蹤等均可能引入一些誤差。復雜圖形全自動化矢量化效果極差,會產生眾多的交叉線,導致多邊形跟蹤錯誤。對此,應采用交互式矢量化方法。因此在選擇矢量化軟件時不應僅僅關心自動化程度(全自動矢量化軟件價格往往很高)。還要特別注意是否具有以下功能:智能去斑,裁剪,扭曲較正,比例控制,水平校正,光柵編輯和交互式矢量化等。
③掃描數字化方法誤差
掃描數字化的幾何分辨率是掃描數字化方法誤差中最重要的誤差源,減小這種誤差的唯一方法就是提高掃描儀的幾何分辨率。但是,隨著分辨率的提高,柵格數據量以平方級速度增長。這往往造成計算機存儲資源耗盡,數據處理時間平方級延長。以300dpi(約每mm12個點)的分辨率掃描時,獨立點間距離的相對精度為1.4/1000左右。全自動矢量化細化過程所產生的點位誤差為1~2個像素點,而交互跟蹤矢量化最大點位誤差可以控制在一個像素點。按300dpi計,每個像素點相當于圖上0.01mm。掃描數字化綜合精度可按下式計算:
M掃=±
其中:M掃 表示掃描數字化的綜合精度;M定 表示底圖定向誤差;M儀 表示掃描儀精度;M矢 表示矢量化誤差。這里,M定取±0.12mm,按300dpi計算M儀取±0.09mm,M矢取±0.1mm。則M掃=±0.180[8]。
四、數據處理質量
土地信息系統的數據庫建立后,其中已經包含了數據源和數據庫建庫所引入的誤差。數據庫中的多源數據,經過系統的各種分析處理后,在形成新的數據和最后產品的過程中還會產生新的數據質量問題。這些問題包括:幾何改正,坐標變換和比例變換,幾何數據的編輯、屬性數據的編輯、空間分析,數據格式的轉換等。
1、空間分析
空間分析是對分析空間數據的技術的通稱。從客觀上區分,可歸納為:空間的圖形數據的拓撲運算;非空間屬性數據的運算;空間和非空間屬性的聯合運算等[9]。空間分析賴以進行的基礎是空間數據庫,土地信息系統的空間數據分析,是實現土地資源信息系統的實際運用的重點途徑。
空間分析中的疊加分析是土地信息系統中十分常用的一種分析方法,是用戶經常用以提取數據的手段之一。通過同一地區不同內容的多幅地圖的疊加組合,產生新的圖形和屬性信息。在這個過程中往往產生拓撲匹配、位置和屬性方面的數據質量問題。由于疊加時多邊形的邊界可能不完全重合,從而產生若干無意義多邊形。對這些無意義多邊形進行處理的結果往往會改變界線的位置,疊加后形成的新的多邊形的屬性值也可能存在由于屬性組合帶來的誤差。
2、坐標變換
土地信息系統數據來源較多,各種數據輸入信息系統應便于系統對數據進行圖形顯示,疊加查詢,統計分析處理。LIS要實現這些功能,一個首要和基本的前提就是各種不同來源的數據在系統內必須在一致的地形圖坐標系下。但是,在實際的數據采集過程中,大量的數據坐標并不一定屬于系統用戶所要求的坐標系,原始數據為一種坐標系,系統要求的數據為另一種地圖坐標系,有的數據坐標根本沒有地理意義,對此情況,必須提供從一種地圖坐標系到另一中坐標系的坐標變換。
在具體的操作過程中,有可能產生新的誤差。在不同比例尺下對坐標數據的重新設立產生誤差,進行投影變換和/或基準面變換時產生的誤差。生產實踐中為提高數據質量,確保系統的數據精度和可靠性,通常用仿射變換和相似變換等模型來進行數據處理,以減小或消除誤差。
坐標變換的實質是建立兩個平面點之間的一一對應關系,現有一般GIS(LIS是GIS的專題)軟件大都提供了以下兩種模型實現坐標變換。
一是仿射變換:仿射變換也稱六參數變換,其變換公式為:[10]
x′=Ax+By+C
(Ⅰ)
y′=Dx+Ey+F
(Ⅱ)
其中,x′、y′為地圖輸出坐標系中的坐標點對;x、y為輸入坐標中的坐標點時;A,B,C,D,E,F為方程參數。參數在坐標系空間上的幾何意義為:A和A分別確定點(x,y)在輸出坐標中x方面和y方向上的縮放尺度。B和D確定旋轉角度,C和F分別確定在x方向和y方向上的水平移尺寸。
二是相似變換:當式(Ⅰ)、(Ⅱ)中的參數滿足條件A=E=Scos@,B=-D=Ssin@時,則得到四參數的相似變換公式:
x′=Ax+By+B
(Ⅲ)
y′=-Bx+Ay+D
(Ⅳ)
式中,x′、y′為輸出地圖坐標系中的坐標點對;x、y為輸入地圖坐標中的坐標點對;A、B、C、D為方程參數,相似變換實質上也是坐標系間的平移,旋轉和縮放尺度的變換,式中C和D分別為坐標在x軸和y軸上的平移大小, 為縮放比例,@=arctg(B/A)為旋轉角度。
為了求出以上公式中的參數,建立兩種坐標之間的仿射(或相似)轉換關系,至少需要三個(或兩個)已知的控制點坐標。而實際上,應選擇多于三個(或兩個)控制點,方能按照最小二乘法原理進行平差,得出系數值,代入上述方程即建立輸入和輸出坐標系之間的仿射(或相似)變換數學模型。
可以看出,仿射變換和相似變換都為線性函數變換模型,可實現對原圖形的平移、旋轉和縮放,相比較而言,相似變換不能進行x軸、y軸不均勻縮放的變換,而仿射變換能保證更高的數據精度。
3、數據變換
(1)CAD向GIS的轉換
目前我國土地管理中存在一個較為普遍的問題是土地信息系統的構建與圖形數據采集較少作用一個整體來通盤考慮,地籍測繪大大超前于信息管理系統構建。中小城市這種問題表現得更為突出。為滿足土地確權發證,土地定級估價等需要,1995年前測繪的地籍圖等圖件因受技術條件的限制絕大部分是采用傳統白紙測圖方法完成的。隨著計算機技術的發展和在測繪工作中的普及應用,1995年之后數字地圖逐漸取代傳統測繪。但一個不容忽視的事實是,絕大多數測繪圖軟件是在AUTOCAD上進行二次開發完成的。有些甚至是采用低版本的CAD,有些測繪圖軟件雖然測的是數字圖,但只有非編碼的圖形文件,不保留信息,或者圖形編輯以后,返不成信息。這種數字圖說到底僅僅是從傳統的白紙圖過渡到計算機驅動繪制的白紙圖。本質上與傳統測繪沒有什么區別。有些雖然采用了較高版本的CAD基礎軟件二次開發成數字測圖軟件并采用了數字編碼技術,但由于較少考慮CAD與GIS的數據共享問題(土地信息系統屬于專題GIS)。在著手考慮構建土地信息系統時,遇到的突出問題則是如何充分,有效利用已有數字信息資料,并確保數據轉換質量。
對于傳統模擬圖或難以返成信息的所謂數字圖只能采用原圖數字化,形成數字信息后方可加以利用,但其精度丟失是不可避免的。
對于采用了編碼技術,也能返成信息的數字圖,其數字信息可以通過數據轉換來實現數據共享,但由于 CAD與GIS圖形數據之間其數據格式,數據內容甚至數據概念都有很大差異,數據轉換時應注意以下三個方面:[11]①數據格式轉換。不同的軟件有不同的數據格式,有些可以通過通用數據格式如DXF實現轉換,但轉換過程中的數據丟失也的確令人煩惱。②數據元素轉換。CAD與GIS兩者之間的圖形元素不是一一對應關系,CAD圖形中的圖形元素種類要比GIS圖形文件中的圖形元素種類多,GIS中只有點、線、面三類基本圖形元素,而CAD中包括有點、線、面、注記、矩形等多種圖形元素,在具體轉換中,CAD的圖形元素哪些轉換成GIS的點,哪些元素轉換面面,什么元素需要轉換成GIS的屬性數據,什么元素則不需要轉換到GIS中去等。CAD與GIS圖形元素之間的對應關系,都需要認真細致地加以技術處理,使空間數據和屬性數據在輸入系統后正確地連接起來。③拓撲關系的形成。因為CAD的圖形元素之間沒有拓撲關系,實現CAD向GIS數據轉換的一個重要內容就是要將轉換后的圖形數據按照一定的技術要求經過編輯,在GIS環境下建立幾何元素的拓撲關系。
在實際轉換中,還會出現許多意想不到的技術問題,會影響數據轉換質量,有待進一步解決。
(2)矢量數據結構向柵格數據結構的轉換
土地信息系統的建設中,許多數據如行政邊界,交通干線,土地利用類型、土壤類型等都是用矢量數字化的方法輸入計算機或以矢量的方式存在計算機中,表現為點、線、多邊形數據。然而,矢量數據直接用于多種數據的復合分析等處理將比較復雜,特別是不同數據要在位置上一一配準,尋找交點并進行分析。相比之下利用柵格數據模式進行處理則容易得多。加之土地覆蓋的疊置復合分析更需要把其從矢量數據的形式轉變為柵格數據的形式。
矢量數據的基本坐標是直角坐標(x,y),其坐標原點一般取圖的左下角。網格數據的基本坐標是行和列(i,j),其坐標原點一般取圖的左上角。兩種數據變換時,令直角坐標x和y分別與行與列平行。由于矢量數據的基本要素是點、線、面,因而只要實現點、線、面的轉換,各種線劃圖形的變換問題基本上都可以解決[12]。
矢量數據變成柵格數據的原理與方法并不困難,但由于矢量數據的記錄方式各不相同,也會產生一些問題。如多邊形之間公共邊原來只有一條交界線,轉變成網格后成為有一定寬度的界線,產生了一定的近似性。特別是幾條線交叉處,一個網格元素中包括了相鄰的幾種類別,轉換時只能用其中的一種類別作為交叉點所在的元素的類別,這種誤差應在允許的范圍以內。而減小網格尺寸,雖提高了精度,但大大提高了數據的冗余量。
柵格數據結構需要大量的計算機內存來存貯和處理數據,才能達到與矢量數據結構相同的空間分辨率,而矢量結構在某些特定形式的處理中,如象多邊形疊置,空間均值處理等尚有大量的技術問題來解決。值得注意的是,無論采用哪種轉換方法,轉換的結果都會不同程度地引起原始信息的損失。
4、空間數據的編輯
通過矢量數字化或掃描數字化所獲取的原始空間數據,都不能避免地存在錯誤或誤差。屬性數據在建庫時,也難免會存在錯誤。諸如:空間數據的不完整或重復,空間點、線、面數據的丟失或重復,區域中心點的遺漏,柵格數據矢量化時引起的斷線等,空間數據位置的不準確、線段過長或過短,線段的斷裂、相鄰多邊形結點的不重合及空間數據的變形等。因此,必須對圖形數據和屬性數據進行一定的編輯。
土地信息系統數據編輯是消耗時間的交互處理工作,對空間數據不完整或位置的誤差,主要是利用LIS圖形編輯功能,如刪除(目標、屬性、坐標),修改(平移、拷貝、連接、分裂、合并、裝飾)、插入等進行處理。對空間數據比例尺的不準確和變形,可以通過比例尺變換和糾正來處理。轉貼于
在數據的編輯過程中,由可能產生一些新的問題。如:線段的相關與延伸出現的問題,圖形的平移與旋轉出現的問題,刪除“細部多邊形”時產生的誤差,數值計算與變化的誤差;文件的合并以及形成新文件的問題;屬性數據的重新定義和更新的問題。有的問題時可能避免的,有的問題則無法避免。因此,必須進行檢核。通過耐心細致的檢查,主要誤差都能從數據中尋找出來,并有效消除誤差。一般采用疊合比較法,目視檢查法和邏輯法。
疊合比較法是空間數字化正確與否的最佳檢核方法,按與原圖相同的比例尺把數字化的內容繪在透明材料上,此后與原圖疊合在一起,在透光桌上仔細的觀察和比較。一般。對于空間數據的比例尺不準確和空間數據的變形馬上就可以觀察出來,對于空間數據的位置不完整和不準確則須把遺漏、位置錯誤的地方明顯地標注出來。目視檢查指在屏幕上用目視檢查的方法,檢查一些明顯的數字化誤差與錯誤,包括線段過長或過短,多邊形的重疊和裂口、線段的斷裂等。
5、由計算機引起的問題
在計算機中,數據是由一定字長的編輯數碼表示的,由計算機字長可能引起一種誤差。這種誤差出現在各種數值運算和模型分析中,由這種誤差引起的問題很多[13],例如LIS空間數據庫中整數編碼對面積和周長計算的影響,比例尺變換和旋轉變換對拓撲關系的影響等。削弱誤差影響的主要方法有:改變數據在計算機中的表示方式,采用合適的算法等。
除了數據處理精度外,數據存儲精度也與計算機字長有關。16位的計算機在存儲低分辨率的柵格圖像時不會出現問題,但存儲高精度的控制點坐標或點位精度要求高的地理數據時,則不能勝任。
五、數據應用質量
土地信息數據在使用過程中往往出現一些質量問題,這些問題包括數據的完備程度,時間的有效性,拓撲關系的正確等。
1、數據的完備程度
數據的完備程度指地理數據在范圍、內容、及結構方面滿足所有要求的完整程度。包括數據范圍、空間實體類型、空間關系分類、屬性特征分類等方面的完整性。
一般來說,空間范圍越大,數據的完整性就越差。在土地信息系統的建庫過程中,數據不完整最簡單的例子是缺少數據。如計算機從GPS接收機傳輸位置數據時,由于軟件受干擾或其它因素的緣故,只記錄下經度而丟失緯度,以至造成數據不完整。另外由于GPS接收機無法收到四顆或更多的衛星信號而無法計算高程數據也會造成數據的不完整。又如某個應用項目需要1:5000的基礎底圖,但現在的地圖數據只覆蓋項目區的一部分,底圖數據便不完整。
在土地信息系統底建庫中,涉及大量的地籍檔案。地籍檔案來源于土管機關的地籍部門,數量大、形式多、浩繁、零亂,隨著時間地推移,以及人為和自然的各種因素地影響,有可能遭到損壞。如檔案老化,書寫材料低劣、地籍檔案變到污染,變色、蟲蛀等現象,進而影響到整個系統的質量。
2、數據的現勢性
數據的現勢指數據反映客觀現象目前狀況的程度。數據的現勢差,反映的客觀現象就可能不準確。不同現象的變化頻率是不同的。如地形的變化一般來說比人類建設要緩慢,地形可能會由于山崩、雪崩、泥石流、人工挖掘及填海等原因而在局部區域改變。但由于地圖制作周期較長,局部的變化往往不能及時地反映在地形圖上,對那些變化較快的地區,地形圖就失去了現勢性。城市地區土地覆蓋變化較快,這類地區土地覆蓋圖的現勢性就比發展較慢的農村地區會差些。地形圖上記錄著所用航空像片獲得的年代。若又用其他數據進行過修改(一般是較新的航空像片),也應記錄于上。
在土地信息系統建庫中,要求地籍信息和地籍圖必須具有現勢性。地籍信息變更比較頻繁,如土地利用類型,權屬或宗地的重劃,合并等。由于受自然因素和人為作用的影響,土地資源的數量、質量、分布和使用情況都處在經常變化之中。基于這一特點,土地管理部門提供的數據很難保證現勢性,這也是影響數據質量的一個重要方面。
3、拓撲關系
在LIS中,為了真實地反映地理實體,不僅要包括實體的位置、形狀、大小和屬性,還包括必須反映實體之間的相互關系,這些關系就是指它們之間的鄰接關系,關聯關系和包含關系,拓撲關系。拓撲關系的核心是建立點、線、面的關聯關系。通常有以下幾種空間關系:點-點關系、點-線關系、點-面關系、線-線關系、線-面關系、面-面關系。空間數據的拓撲關系,對數據處理和空間分析具有非常重要的意義[14]。
利用拓撲關系,可以確定一種空間實體相對于另一種空間實體的位置關系。利用拓撲關系,可以確定某縣有多少耕地,分析土地利用類型及對土地適宜性做出評價等。
在拓撲關系的建立中,拓撲過程中伴隨有數據所表達的空間特征的位置坐標的變化,拓撲關系的不正確等情況,導致空間分析的結果錯誤,給土地管理決策帶來一定的影響。
六、結論
數據是LIS最基本和最重要的組成部分,同時也是一個LIS項目中投資比重最大的一個部分。數據質量的好壞,會直接影響到LIS的系統功能和應用質量問題的三個方面(數據源的質量問題、數據處理質量問題、數據應用質量問題)著手,對LIS的數據質量問題進行了一定的歸納總結和初步的探討。眾所周知,LIS的數據質量是影響LIS的一個瓶頸環節,LIS數據量大、數據種類多、數據結構復雜。因此,在LIS的建設過程中,如何在數據采集與建庫中實施質量控制,保證數據質量對土地信息系統建設來說顯得尤為關鍵。
七、總結與體會
畢業論文的撰寫是一次再學習和鍛煉的機會,是對所學知識的一個融會貫通的過程。通過畢業論文的撰寫,我對所學的知識有了更深層次領悟和掌握,對自己所學的土地管理專業有了一個整體認識。畢業論文不僅是對所學知識的總結,也是運用所學知識探求新知的方法、手段。既是一次再學習的過程,也是一次深入學習的機會。同時,畢業論文寫作,為今后的學習工作奠定了一定的基礎。通過畢業論文的寫作,我真正懂得理論聯系實際的重要性。在撰寫畢業論文中,我運用所掌握的基本知識、方法和技能,研究探討了土地信息系統建立過程中數據質量的有關問題。通過畢業論文的撰寫,我進一步完善了自己的知識結構,學習了更多的知識。不僅如此,我對土地信息系統數據質量控制措施與方法方面有了更進一步的認識。
通過畢業論文的寫作,不僅強化了我的學習素質、研究素質和創業素質,而且培養了我的創新意識,激發了我探求新知的欲望。認真寫作畢業論文,不僅能進一步鞏固所學的理論知識,而且還能進一步提高自己的各項基本技能,實踐能力和解決問題的能力。
八、謝辭
在論文的寫作過程中,玉文龍老師給予了很大的支持和幫助,為論文的寫作提出了許多寶貴性的意見和建議;在他的指導下,這篇論文得以順利完成。在資料的搜集過程中,圖書館工作人員為我們提供了很大幫助,本組同學也給予了很多支持,在此表示衷心感謝。
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[關鍵詞]綜合實訓;教學改革;課程體系
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918(2015)20-0097-02
一、引言
隨著全球經濟一體化進程的加快,中國以其獨特的資源優勢,正在成為世界制造業的中心。在這一過程中,市場需要大量應用型人才。獨立學院是按新機制、新模式舉辦的高等教育機構。獨立學院實施“應用型”理論教學和以應用能力培養為主線的實踐教學相結合的培養體系,注重突出學生的實踐能力和創新意識的培養。
北京科技大學天津學院作為獨立學院,教育目標就是要培養高級應用型人才。自建校起就非常注重學生實踐能力的培養,在很多課程中均配有實踐課程。為突出辦學特色,培養應用型人才,北京科技大學天津學院正努力構建應用型課程體系。應用型課程要求高校培養學生應用能力、實踐能力和操作技能,不同于一般的實踐課程,是綜合了應用、實踐、技能的知識的課程體系。北京科技大學天津學院以機械工程專業綜合實訓為試點課程,改革課程體系,以培養適應市場需要的應用型人才。
二、專業基礎課教學方法改革
獨立學院在課程組織方式上必須有別于母體高校,特別是要破除母體高校那種大而全、寬而廣的課程組織方式。獨立學院可以建立靈活、高效的課程組合方式。打破傳統的基礎課+專業基礎課+專業核心課的老三段課程組合方式,建立交叉融合的組合方式,以加強課程之間的融合和滲透。
專業基礎課是為學生可持續發展奠定基礎的,注重拓寬學生就業面。專業基礎課主要包括機械制圖、電工電子學、機械設計基礎等課程,其中機械設計基礎整合了力學、公差、機械原理與機械零件等課程的內容。這些課程是后續學習專業核心課的基礎。
機械設計是是機械生產的第一步,是決定機械性能的最主要的因素。《機械設計》課程作為機械工程專業的重要課程,前后承接的課程有《機械制圖》、《互換性與測量技術》、《液壓傳動》等。要求學生掌握根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。
根據課程特點和獨立學院的教育特色,教師可以對教學方法和課堂組織形式進行改革。機械工程專業作為典型的應用型工科專業,有很多相關聯的課程,比如“機械設計”,“機械制圖”,“互換性與測量技術”等,這些課程的知識是緊密聯系的。如果單獨講授,很難達到很好的教學效果。這些課程的組合方式采取交替排列的辦法,使這些課程中的相關知識整合在一起,將幾門課的知識綜合到一個大作業上,從而使學生牢固地掌握相關知識。
比如“互換性課程”中安排了一個綜合設計,在所給的零件圖上標注幾何公差,確定尺寸公差,根據零件加工的特點,確定表面粗糙度值。根據裝配圖的特點,確定配合類型,并進行標注。這樣把機械設計、機械制圖和互換性課程的知識都揉合在一起,難度加大,通過實踐,教學效果要比單一講授理論好得多。
對機械設計基礎中齒輪傳動的講解,如果將課堂放在車間,直接面對車床的主軸箱進行講解,這樣既增強學生的感性認識,又可以激發學生的專業求知欲望。
三、專業核心課教學方式改革
專業核心課是整個課程體系中最重要的一部分,它以市場就業為導向,根據職業崗位要求,設置了以能力培養為本位,理論和實踐有機結合的幾門核心課程包括:機械加工工藝基礎、數控機床編程與操作、數控機床控制技術基礎、CAD/CAM軟件應用基礎這幾門核心課程是專業教學的重點,是技能培養的重點。其中每一門核心課程都綜合了傳統課程體系下的數門課程,這就為增加較多的實訓環節提供了保證。
專業核心課的相關專業知識和實踐技能的組成如下:
(1)通過學習《計算機輔助設計》、《計算機輔助制造》并訓練相應的軟件,使學生初步掌握運用三維CAD軟件造型的技能,并學會一種CAM軟件的使用方法,為今后的發展打好基礎。目前,根據市場需求結合我院實際情況,主要安排Pro―E和CAXA制造工程師兩種軟件的教學。
(2)通過學習《機械加工工藝基礎》,學生掌握材料、熱處理工藝、機械加工工藝、機床和刀具等加工常識;通過《金工實習》實踐訓練,使學生掌握車、銑等機床的基本操作技能,了解相關工種操作的基本知識和工藝特點;通過學習和專門訓練《數控機床與編程》,使學生具備編制中等復雜零件加工程序和操作較高檔數控機床的技能,了解數控機床的分類、結構、工藝特點、加工范圍、刀具選用、一般操作技術和數控機床的日常維護保養知識。
(3)通過《PLC可編程控制器》、《傳感器與測試技術》理論學習,使學生掌握相關機電控制基礎知識;通過實踐項目訓練,使學生初步掌握相關的編程與調試、傳感器的選型及應用等技能。
四、實訓課教學方式改革
機械工程專業很多課程更加強調實踐學習,才能領會所學的理論知識。機械工程專業專門開設有實訓課,比如金工實習,數控加工,計算機輔助制造(CAM),液壓傳動,PLC編程等,這些實訓都是在學完相應課程后完成的。而教學中實訓類課程均是每門課程之間獨立講授,導致學生學完很難將這些課程關聯起來,在實際應用中這些數控類課程存在緊密的聯系,每門課程的內容作為實際應用的一個階段進行學習。
綜合實訓類課程的學習是一個多學科的綜合工作,其內容多,分類細。涉及的課程包括機械制圖、機械設計、機械原理、計算機輔助設計、工程材料及成型工藝、互換性與測量技術、機械制造工藝學、數控機床與編程、計算機輔助制造CAM/CAPP、及沖壓工藝及模具設計等。這些課程要占到專業基礎和專業必修課程的一半以上,故這些課程學習效果的好壞對學生來說至關重要。
為增強實訓類教學的學習效果,需要加強課程之間的聯系使之更符合實際的工程應用。可以在具體的項目的引導下,帶著目的和自己的疑問去實習和實訓,能夠更好地應用和領會理論知識,做到理論學習與實踐并重。北京科技大學天津學院擬在學生第七學期開設專業綜合實訓課,結合已學完的相應課程,訓練學生的實踐能力為主要內容,培養學生的創新素質和嚴謹求實的科學態度以及自學能力。制定綜合實訓課的教學大綱,大綱分兩條主線,一條為機械設計制造,一條為機電控制。
機械設計制造方向具體的實訓內容包括:
若干零件的實際測繪一計算機二維繪圖一繪制完整零件圖和裝配圖一建立三維模型一編制工藝路線一計算機編程一數控機床加工等。
機電控制方面具體的實訓內容包括:
電力電子實驗(熟悉繼電器等元件)一可編程控制器軟件編程學習一PLC實驗室進行電控實驗(包括:彩燈、交通信號燈基礎實驗、電梯升降控制、溫度傳感控制、郵件分揀控制、攪拌機控制、電機正反轉調控、電機調速控制等)。
機械工程專業的綜合實訓課要求學生通過教師設立的課題,在教師的引導下逐步解決具體項目遇到的問題,并對學生解決項目的結果進行評價,和實踐課程成績結合,給出成績。在實際的項目中學習和領會理論知識,鍛煉學生的動手和協調能力,從而激發學生的自信心,調動學習的積極性和主動性。
五、企業項目與課程教學相結合
構建產學研合作的人才機制非常重要,它既可以保證專業培養目標符合市場需求,又可以制定滿足人才能力培養需要的課程體系,還可以保證人才培養方案的實施。在教學過程中,充分利用學校現有的實踐條件,積極聯系校外的企業和實訓基地,并建立相應的測繪實訓室,將具體項目與各門教學內容掛鉤,使教學內容更加貼合工程實際。具體做法是:
第一、依托北京科技大學母體高校的工程訓練中心,建立穩定的校外實訓基地。
第二、廣泛開展校企合作。北京科技大學天津學院與天津中德培訓中心簽訂了建教合作協議,開展培訓,建立了良好的合作關系。
第三、大四畢業生的畢設設計論文和校外工廠及職業培訓基地聯系,學生在工廠實習,并完成相應的畢業論文,實現雙贏的價值。
六、完成項目的優勢
1 GPS—RTK系統的基本組成
GPS—RTK系統主要由基準站和流動站組成,其中基準站由GPS接收機、電臺、調制解調器、基準站手薄、接收機天線盤、基座、電臺天線、三腳架、蓄電池等組成;流動站主要有流動GPS接收機、手薄、手薄托桿、接收機天線盤、背包等組成。在進行GPS—RTK測量時,要保證測量設備能同時接收5顆GPS衛星信號,并且能同時接收GPS衛星信號和基準站差分信號。
2 GPS—RTK技術的基本原理
采用GPS—RTK技術進行定位時,需要基準站和流動站緊密的進行配合,基準站將測站的已知數據和觀測值利用數據鏈傳送到流動站,流動站接收到基準站的信息后,會在系統中,和采集的GPS觀測數據進行對比處理,然后得出精確的定位結果。整個過程十分快捷,能在幾分鐘甚至幾秒內完成,并且定位精度能達到厘米級。GPS—RTK技術定位的關鍵是數據傳送和數據處理,隨著科技的不斷進步,GPS—RTK技術的數據傳輸和處理將會越來越先進,而GPS—RTK技術的應用也會越來越廣泛。
3 GPS—RTK技術在高壓輸電線路測量中的優勢
及不足
3.1 GPS-RTK技術在高壓輸電線路測量中的優勢
GPS—RTK技術的測量效率很高,在傳統的輸電線路測量過程中,需要先確定平面位置,然后在進行高程測量,將GPS—RTK技術應用在高壓輸電線路測量中,可以利用GPS—RTK技術的三維坐標信息,不需要進行中平測量,極大的提高了輸電線路的測量效率。RTK技術測量覆蓋面很廣,一般情況下,一個參考站能覆蓋10 km,在整個線路中,只需要設置好首級控制網,就能覆蓋整條線路,在測量放樣過程中,只需要控制好首級點的坐標,就能隨時進行中線放樣,不需要擔心由于一些重要點丟失,對整條線路的測量造成困難。RTK技術的測量精度很高,首級網和中線可以直接進行聯系,不會積累誤差的現象,能有效地提高測量精度。GPS—RTK技術在高壓輸電線路勘測中基本實現了智能化、自動化數據處理,極大的提高了測量作業的工作效率,降低了測量人員的勞動強度,降低了測量費用。
3.2 GPS—RTK技術在高壓輸電線路測量中的不足
在進行GPS—RTK測量時,測量結果可能受到衛星可見度的影響,并且外界干擾也會對測量結果造成一定程度的影響,同時采用GPS—RTK技術進行高壓輸電線路測量時,需要提供合理的電源。由于很多高壓輸電線路會通過山區,而山區的測量條件比較差,采用GPS—RTK技術勘測時,要根據實際情況,選用合理的觀測時段和觀測點,從而保證獲得良好的觀測效果。
4 GPS—RTK技術在高壓輸電線路測量中的應用
4.1 測繪中小比例尺地形圖
一般情況下,高壓輸電線路的選線設計往往會使用
1?誜5 000的比例尺或1?誜10 000的地形圖上進行,對于這些中小比例尺地形圖,如果使用航測方法進行成圖,需要建立控制網,并進行航空攝影,然后在進行測量、外業調繪,最后還需要在野外進行信息采集,并在測量站中進行地形圖編輯。這種成圖方法的干擾因素很多,工作步驟也比較繁多,成圖時間比較長,對線路的選線設計有很大的影響。如果采用GPS—RTK技術,只需要在野外采集局部點的數據及相關信息,就能在現場編輯地形圖,這種方法成圖速度快,操作簡單,極大地降低了成圖的難度。一般情況下,當高壓輸電線路小于100 km時,常采用GPS—RTK技術進行地形圖測量。
4.2 定位測量和定線測量
當地形圖測量完成后,工作人員就能在地形圖中將高壓輸電線路的走向繪制出來,并初步確定轉角塔的位置,然后勘測人員會根據塔位坐標進行定位測量和定線測量。為保證控制點能用于統一的坐標系中,在測量高壓輸電線路時,勘測人員會利用過去的控制點求解某一區域的轉換參數。在測量前對測量區域進行點校正,基準站校正點坐標的獲取方法有兩種:
①直接利用已知的靜態數據,將校正點坐標輸入手薄中進行求解。
②將儀器設置基準站上,從手薄中讀取出基準站的校正點坐標,然后將流動站設置控制點上,采集到校正點的坐標。
在測量過程中,勘測人員要將校正參數記錄在手薄中,從而對其他控制點進行校正。
4.2.1 定位測量
勘測人員可以根據塔位坐標,利用GPS—RTK技術的定位功能,將塔位點的坐標輸入手薄中,GPS—RTK系統就會自動將塔位的實際位置顯示出來,在測量過程中,勘測人員可以利用手薄上的收斂值,對放樣點的定位精度進行確定,當點位的精度達到相關要求后,就可以停止觀測,將點位坐標存儲起來。當測量區域沒有干擾時,儀器鎖定5顆GPS衛星后,RTK測量能在5 s內獲得固定解,此時手薄顯示的收斂值能真實的反映定位點;當測量去有一定的干擾時,RTK測量需要幾十秒甚至幾分鐘獲得固定解,此時手薄顯示的收斂值可能存在一定的誤差,這就需要勘測人員認真的采集術數據,并對觀測質量進行認真的審核,從而保證定位點的可靠性。
4.2.2 定線測量
勘測人員可以使用GPS—RTK技術的定線功能,將相鄰兩個轉角塔的坐標輸入手薄中,建立基準線,系統就會顯示一個單位圓和主線,同時還會得出流動站實際位置和主線之間的距離及流動站偏離主線的角度,勘測人員可以根據主線的位置移動流動站,當主線和流動站重合后,就能確定兩個轉角塔之間直線塔的位置。
4.3 斷面圖測量
利用GPS—RTK技術的定線功能,將兩個轉角塔的坐標輸入系統中,根據手薄顯示的結果,找出中線點的位置,然后根據當地的地形特征,每隔一段距離采集一個中線點,然后將采集的信息存儲起來,完成野外數據信息的采集。野外數據信息采集完成后,將采集的信息輸入計算機中, 對這些信息進行整理編輯,就能形成斷面圖。數據輸入計算機的方法有以下三種:
①利用手工輸入法,將原始數據輸入計算機中。
②采用表單輸入法,將原始數據批量輸入計算機中。
③導入法,利用數據連接線,將手薄和計算機連接起來,將原始數據導入計算機中。
在這三種方法中,手工輸入法費時費力,容易出現錯誤,不能用于大的電力工程中;表單輸入法和導入法能對數據[第一論文 網專業提供畢業論文寫作和寫作畢業論文論文的服務,歡迎光臨dylw.neT]進行批量處理,具有比較高的自動化程度,因此,在實際測量中,測量人員要根據實際情況,選擇合理的數據輸入方法,快速、有效地得出斷面圖,從而為高壓輸電線路施工的順利進行提供保障。
5 結 語
GPS—RTK技術具有測量精度高、測量效率高、覆蓋面廣等優點,將其應用在高壓輸電線路測量中,能有效地提高測量質量,為高壓輸電線路的施工質量提供保障,因此,在實際測量中,要合理使用GPS—RTK技術,促進電力行業的快速發展。
參考文獻:
“GIS工程設計”的教學目的是培養學生GIS設計的綜合能力,因此,該課程的實踐教學很重要。本文提出將“GIS工程設計”的實踐教學體系分為基礎實驗和綜合設計兩部分,研究實踐教學安排,改善實習的考核體系和輔助教學方法,形成一套高效的實踐教學模式。
關鍵詞:
實驗教學;GIS工程;基礎實驗;教學模式
地理信息系統專業是一個綜合性的多學科交叉的實踐型學科,在教學過程中考慮面向工程和面向應用是非常必要的[1-2]。在“GIS工程設計”課程教學過程中,不僅要培養學生使用GIS軟件構建一個GIS應用系統的能力,還要重視培養學生的GIS軟件設計與開發能力。因此,在“GIS工程設計”課程中設計科學的實驗內容,探討符合學科特點的教學方法,建立有效的實驗教學模式是非常必要的。“GIS工程設計”是武漢大學地理信息系統專業課程體系中一門重要的專業必修課程,旨在培養學生設計GIS的綜合能力。該課程也是一門涉及多門學科的綜合性課程,在學習這門課程之前,學生需要學習相關基礎課程,具備一定的背景知識和扎實的理論基礎。具體來說,這些課程主要包括:地理信息系統原理、地圖學、計算機圖形學、計算機程序設計、數據結構、數據庫原理等[3-4]。“GIS工程設計”也是一門實踐性很強的課程,除了在課堂上用一些案例輔助教學外,還要充分利用基礎實驗和綜合設計等實踐手段。基礎實驗教學作為該課程關鍵的教學實踐環節之一,能夠加強學生對課程知識點的理解和掌握。在學生具備一定的GIS設計與開發的基礎知識之后,就可以進行應用型的GIS開發綜合性設計。通過綜合性、設計性、研究性的GIS設計與開發的訓練,能有效地培養學生的專業性思維方式,提高學生分析專業問題和解決專業問題的能力,促使學生養成良好的專業科學素養。在GIS專業的實驗教學方面,很多學者探討了開放式實驗教學方法[5],重點研究了GIS軟件設計中實驗教學的實驗內容[6-11],并分析了教師隊伍的建設方法[12]。在教學過程中總結出一種比較有效的“1(基礎)+1(綜合)+D(多元環境)”的實驗教學模式,該模式可以提高學生的自主學習和動手能力,避免扼殺GIS專業學生的主動性和創新性。
1實驗環境的選擇
實驗教學重在培養學生實際解決專業問題的能力,GIS工程與計算機軟件密切相關,因此在實驗教學中應當特別注意選擇所使用的開發平臺、程序語言和軟件開發方式。所依據的重要原則是:學生的實驗環境盡量與當前GIS產業發展的需要相適應,面向國家發展需要[1-2],面向GIS工程。.NET平臺是由一組用于建立Web服務應用程序和Windows桌面應用程序的軟件組件構成,包括.NET框架和.NET開發工具。.NET平臺有很多優點:支持多種語言的互操作,可跨多種操作平臺,具有很高的安全性,支持HTTP、XML等各種網絡標準和協議。如今,多數地理信息系統的開發均基于COM技術,而.NET平臺對COM技術有很好的支持。同時,該平臺自身的優越性也決定了其在開發地理信息系統中的廣泛使用。C#是從C和C++語言演化而來,是Microsoft專門為使用.NET平臺而創建的。其語法比較簡單,但是功能非常強大,相比其他語言具有很多優點,學生學習入門也比較快。ArcGISEngine(簡稱AE)是用于構建定制應用的一個完整的嵌入式的GIS組件庫。利用Arc-GISEngine對GIS進行開發可以滿足用戶的需求,所設計的應用程序具有直觀、便捷等特點。利用這種技術,可以極大地縮短系統的開發周期,提高開發效率。可見,這種基于組件式的GIS二次開發具有廣闊的應用前景。基礎實驗和綜合設計均是在.NET平臺下利用ArcGISEngine組件庫進行GIS軟件設計與開發。考慮到學生學習該課程時所掌握的計算機基礎知識,學生依據自己對計算機程序語言的熟悉程度選擇VC,C#,VB或C++等,這樣就增加任課老師的教學工作量和講課的難度。實驗平臺選擇的多元化有利于學生根據自己的知識結構選擇最節省的計算機語言學習時間,把主要精力投入GIS工程設計中。“GIS工程設計”教學與有些課程是緊密關聯的,在GIS專業的教學計劃安排上就應當考慮這個問題,同時也應當在該課程開設之前讓學生們明白這種關系。就知道要學好“GIS工程設計”必須先掌握哪些基礎知識。其次,主講老師在課程的教學過程中也容易調整教學內容和分配教學時間,以便學生能順利理解和掌握該課程的學習內容。“GIS工程設計”課程的前期核心課程包括:計算機編程語言(VC,VB,C#或C++等)、地理信息系統基本原理、GIS軟件應用(ARCGIS)。由于該課程的課時有限,因此需要學生在上該課程之前復習這些前期課程,特別是需要熟悉計算機編程語言。計算機編程語言是GIS工程中的基本工具,隨著計算機技術的發展,編程語言的種類非常多,應當讓學生明白:在學習過程中應該注重培養自己快速掌握編程語言的能力,至少應當熟練掌握GIS專業常用的編程語言。為了顧及學生所熟悉的計算機編程語言有所不同,學生在構建GIS軟件時可以選擇自己熟悉的某一編程語言,也可以用指定的編程語言,在教學過程中主要用VB或C#。
2基礎實驗內容的設置
基礎實驗是與課堂理論教學同步且緊密結合的上機操作課,要求學生通過基礎實驗環節能夠掌握地理信息系統工程設計與開發的基礎知識。根據課堂理論教學內容與實驗教學內容相結合的原則,對理論知識體系和基礎實驗內容進行科學分析和整合,確定基礎實驗的內容和實驗教學目標是非常必要的[3]。“GIS工程設計”的基礎性實驗是強調讓學生掌握快速構建一個小型地理信息查詢系統框架的方法及其相關基礎知識。在實習過程中,考慮到教學課時的限制,需要讓學生先快速掌握AE的使用方法,針對他們將要構建的系統而言,主要是掌握使用AE構建一個系統的基本步驟、主要接口的使用方法等。在學生熟悉了所使用的軟件開發環境后,就可以依據軟件工程的要求進行軟件設計與開發。基礎實驗內容是每個學生必須掌握的基礎知識,“GIS工程設計”課程的基礎實驗內容如表1所示。
3綜合性實驗設計
“GIS工程設計”綜合性實驗基本上涵蓋了該課程的主要知識點,學生利用這些基礎知識解決GIS工程中的問題是該實習的主要教學目標。在教學過程中采用“問題式學習”教學方法,以問題為中心,與課程內容相聯系,學生參與全過程,解決真實的GIS工程設計問題。為此,在實習之前采用基于類似工程或案例的方式進行教學,這是國外許多著名大學所采用的教學方法。實習要求學生圍繞一個適當規模的應用型GIS進行軟件設計與開發,根據所學理論知識和方法進行系統分析、設計,并實現(或部分實現)系統功能。綜合性實驗分為兩類:課內的實驗和課外的實踐。課外實踐的方式主要是鼓勵學生參加老師的GIS工程項目或參加有些組織舉行的GIS設計大賽。
3.1綜合性實驗的內容選擇由于實踐教學環節時間限制,讓學生對一個陌生領域GIS系統進行設計與開發不太可行,那樣會在熟悉專業知識上消耗學生很多的時間與精力,從而偏離了實踐教學的目的。而像面向新生的校園信息查詢系統、城市公交查詢系統、城市旅游景點查詢系統等系統的業務功能簡易直觀,和學生日常生活聯系也比較多,學生對此類系統的開發設計有興趣和熱情,作為待建系統是不錯的選擇。綜合性實驗的初始地圖數據由教師提供,學生需要結合相應的專題由自己通過網絡獲取相應的專題數據或更新數據。當前網絡上獲取地圖數據的途徑很多,例如,天地圖、GOOGLE等網站。學生再根據自己系統開發的需要對數據作進一步處理,以此培養學生獲取空間數據和集成空間數據的能力。GIS工程的首要任務就是“需求分析”,其中要確定需求的空間數據,以及獲取途徑。每一組學生需要依據所學的知識,在規定的時間內完成相應的數據獲取和處理工作,最后進行空間數據的集成。從大工程觀教育理論[2]來看,這樣的實習內容可以培養學生的協作精神,讓他們形成一種具有專業精神的工程理念,在數據獲取和整理的過程中讓他們懂得職業操守的重要性。為了培養學生嚴格按照軟件工程的要求進行GIS軟件開發的能力,在綜合性實驗中每個學生必須完成需求分析報告、系統總體設計書和系統詳細設計書的編寫,這些文檔必須符合相應的標準。學生往往認為,這些報告是沒有必要的,他自己一個人就可以完成從需求分析到軟件調試的整個過程。但一個大型的GIS工程需要一個團隊來完成,這些文檔也是軟件工程中按照規定需要完成的標準化文檔,因此在實驗教學過程中強調“大工程觀”是非常必要的,“大工程觀”是在美國工程教育興起的“回歸工程”浪潮中被提出的,是對工程教育與科學教育進行比較后提出的一個理念[2]。
3.2課外實踐的多元化學生實踐能力的培養僅僅依靠基礎實驗和課堂的綜合性實驗這兩個部分的學習是不夠的,還需要通過參加一些GIS工程項目或科研活動來提高動手能力和創造能力。采用多元化的課外實踐活動,讓學生從GIS工程項目的不同方面學會解決專業問題,這是一種開放式的實驗教學。武漢大學每年都有老師指導的學生自選的科研項目,國家也給大學生提供了有關科研項目的資助;GIS協會或GIS軟件公司每年主辦的大學生GIS設計與開發比賽,如ARCGIS、MAPGIS、SUPERMAP等的軟件設計比賽;每年暑假有GIS企業提供的實習機會;老師提供的有關GIS工程項目的軟件開發任務或空間數據庫建設任務。當然,學生也可以結合畢業論文或者GIS課程集中實習來進一步提高他們的GIS軟件開發能力。學生在課外學習期間為他們提供必要的學習資料和指導是非常必要的,學校為學生建立了一個教學資源網,其中就設置了教學課件、參考書目、相關軟件、實習指導書、相關信息與數據、專業網站、學習園地、專題討論等欄目區。教學資源網可以為學生提供多種可供選擇的學習方式,可以增強教學中的互動性,對學生實踐環節起到了輔助和推進作用。在教學資源網上可以提供有關該課程實踐環節所需要的資料供學生下載,這些資料可供學生在課內和課外學習,也可以讓學生在規定的時間內提交需要討論的問題,以便老師集中時間進行指導。
4課程實踐環節的考核方法
課程實踐效果的考查是一個非常重要的環節,作為實踐性課程,“GIS工程設計”的考核方法應有別于其他的課程,檢驗的重點不是理論成績,而是學生能否理論聯系實際,最終提高自己的動手操作和實踐能力。傳統的考核方式比較單一,過于側重理論,難以真實反映學生掌握知識和應用所學知識解決實際問題的能力。為此,本課程加大了實踐環節的考核力度,實踐環節的考核分數占本課程總成績的45%,期終考試成績占55%。同時直接與實習有關的教學內容占期終考試內容的50%。實踐環節的總分是100分,其中,按照實習要求完成了基本功能設計與軟件開發的學生可以得80分,其它20分用于評價學生的自主學習能力、設計的創新能力和GIS工程的專業素質。自主學習能力主要體現在學生是否依據工程的需要,設計和開發了超出實習要求的功能模塊;設計的創新能力主要體現在設計的理念和美學效果上;GIS工程專業素質主要體現在文檔的規范程度、協作精神和學習態度等方面。如果學生只是實現了規定的軟件功能,而在文檔規范程度、設計效果、學習態度、專業精神等方面沒有達到基本要求就需要扣分。考核過程中,我們采用了互動式和交流式的考核方法,從而考核學生在他所完成的實驗成果中對工程的理解程度,同時還可以發現是否有抄襲他人成果的情況。課程的課內實習需要強調集體協作,這體現在空間數據獲取和集成階段,因為空間數據采集的工作量比較大,學生需要以分組的形式完成一個完整空間數據庫的建立。軟件設計書的編寫和軟件開發任務,每個學生必須獨立完成。在課內實習階段,必須明確每個教學時間單元需要完成的實習任務,否則很難保證完成實習任務,每個實習階段必須有相應的成果,例如:完成的空間數據庫、需求分析報告、總體設計書、詳細設計書、開發的軟件和實驗報告等。因此,要求學生必須有協作精神,必須按時完成實習任務,這部分體現在GIS工程專業素質的考核分數中。大部分學生的課外實踐往往在該課程結束之后,這部分的考核往往無法在該課程中體現,采取的方法是:在地理信息系統課程集中實習中對這部分學生的成績加分,但是,對于能在該課程結束之前已經完成額外實習任務可以考慮加分的學生,則在他們的平時成績的自主學習能力考核項目中加分。
5討論
該課程的實習只是GIS專業整個實踐環節的一個階段,應該從整個專業建設的角度來考量,比如:如何處理與計算機基礎課程之間的關系,是否需要考慮整個教學過程中使用一種編程語言,有關GIS工程設計與開發的所有實踐課程是否需要一個統一的實習環境(軟件平臺、編程語言、數字區域),課外實習應否從“學校模式”向“校企合作模式”轉換,至少針對部分學生可以采用這種教學模式。在教師隊伍的建設上應該更強調面向工程的教學,任課老師和輔導老師應該雙師型,適應GIS產業培養人才的需要。
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論文關鍵詞:GISArcEngine技術,電子海圖,讀取,顯示設計
1 電子海圖的關鍵技術
電子海圖的顯示系統所采用的是shapefile電子海圖格式,這一數據研究是美國環境系統研究所研制所得,也是目前應用比較廣泛的一種矢量數據格式。這種格式在應用中比較方便,其主要是采用點線面對空間特征表示,并且也會將這些非拓撲地理特征與其特征屬性全部都保存起來。在shapefile文件中其標準形式需要有圖形、DBASE屬性文件以及索引文件。
其中圖形文件則組成部分包括固定長度的文件頭以及不定長度的記錄,其中文件頭需要對這一文件的數據類型、邊界范圍以及文件長度等相關信息全部記錄。在對shapefile文件進行讀取的時候首先也就要獲取其文件頭,以能夠首先了解這一文件的相關信息,在此基礎上將元數據表建立起來[1]。不定長度的記錄形式與其基本相似,組成部分包括定長記錄頭(Record Hearder)以及不定長記錄(Record Contents)。其結構如表1所示。屬性文件則是用來對屬性信息記錄,其標準形式是DBF文件,組成也被分成兩部分,分別是頭文件和實體信息。其中頭文件是不定長記錄,主要目的是詳細說明DBF文件,實體信息的組成則是和圖形文件相對應的記錄項,任何一條記錄中均有可能會出現多個屬性記錄,甚至也有可能會是空值,其需要依照實際情況呈現。索引文件是坐標文件的索引信息,從整體上來看,其結構和圖形文件一樣,其內容則包括文件頭以及實體記錄,對于文件頭大小的確定則和圖形文件相同,實體記錄包括兩個部分記錄長以及偏移量,記錄長主要是對其相對應圖像文件記錄長度記錄,偏移量則是關于這一文件頭位置的偏移數值記錄。
2 電子海圖的結構設計
電子海圖顯示設計關系到數據解析、圖形顯示以及坐標變換等過程,所以如果是在Android系統中的電子海圖顯示,其步驟可以被分成以下幾步,具體如下所示。其中系統組織結構則如圖1所示。
2.1 S-57數據解析和系統內部數據存儲
在系統中這一模塊具有基礎作用。其表示方式是點線面三種物標類型,并且再加上相應空間坐標,從而構成其具體的內部數據格式,并且還能夠將其內部數據依照其圖幅大小成功在SD卡上進行存儲。在其存儲過程嚴格依照比例尺所形成的圖幅索引,這樣可以為其海圖顯示檢索提供一定方便。內部數據格式的成功應用,對電子海圖顯示速度有明顯的提升[2]。
2.2 坐標投影以及轉換
這一模塊主要任務是成功解算出地球橢圓體上的地理坐標在計算機屏幕上所使用的迪卡坐標幾何投影,同時也要完成從電腦屏幕到地理坐標中的反解算功能。那么借助于這一模塊也就能夠將數據中的地理坐標成功在計算機屏幕上顯示,并且計算機屏幕上的位置也能夠準確標注出其具體的地理坐標。會計畢業論文范文
2.3 海圖檢索和海圖顯示
這一模塊功能則是根據當前能夠顯示的比例尺和屏幕范圍對其顯示的電子海圖進行索引,之后所有被檢索到的電子海圖內部格式數據需要全部進行加載,依照S-52規范并采用點線面格式繪制出檢索到的電子海圖顯示內容。可以采用TrueType字體實現電子海圖的符號化物標,這樣不但能夠對其顯示海圖效果實施一定的優化,同時還能夠顯著對其繪圖速度有所提升[3]。
3 電子海圖的顯示設計
3.1 ArcEngine技術和電子海圖顯示軟件
ArcEngine技術是為GIS開發人員在組件實用基礎上所開發出的一個框架,這一框架能夠為提供商或者內部開發人員提供行業內部的專用GIS應用軟件,其借助于GOM技術對其解決方案實現,并且采用ActiveX控件形式將其在應用程序中進行嵌入。但是因為控制軟件中包括大量的GIS數據接口函數,所以從理論上來講其開發人員能夠將ArcGIS所有功能全部實現。借助于VC++MFC平臺和相關海圖技術,也就能夠實現其電子海圖的顯示功能。
3.2 電子海圖的顯示實現
在電子海圖系統中S-57模塊將其海域分解成若干個小單元,其中信息量的多少能夠對其電子海圖單元大小起到決定作用,但是必須要小于5MB,每一個單元均會有自己的編號,并且均有具體的有效范圍以及編輯比例尺。其中電子海圖的顯示流程如圖2所示。在電子海圖顯示設計中,首先也就需要依照屏幕上所顯示的范圍及其具體比例尺,檢索到與其條件相符合的電子海圖,之后對檢索到電子海圖中的相關數據讀取,依照其數據找到具體的點線面物標位置、形狀等相關信息,并在緩存中對其物標進行具體繪圖,在最后對屏幕進行刷新,以完成整個顯示。在這一系統中其顯示部分均通過Android系統中的SurfaceView類實現的。其中SurfaceView能夠從其內存或者是存儲器方位方式(DMA)等一些硬件接口中直接將其圖像相關數據獲取,屬于是Android系統中的一個重要繪圖容器。在其電子海圖單元顯示過程中,不管是哪一個單元其海圖要素均比較多,另外再加上電子海圖中的漫游縮放等復雜操作,也就導致在繪制海圖過程中,需要占用大量內存,其中SurfaceView也就能夠將從主線程之外的線程中逐漸向屏幕進行繪圖,從而有效的避免因為圖畫中的繁瑣任務而導致其主線程出現阻塞情況,不管是程序的反應速度還是其相關操作的平滑性均能夠得到顯著提升。
4 結語
綜上所述,以上在Android系統中采用GIS ArcEngine技術成功實現電子海圖數據讀取和顯示功能,在S-52標準模塊上對電子海圖的渲染及顯示成功完成,之后借助于電子海圖上的經緯度相關信息,shapefile電子文件被成功轉化為相關數據信息,這樣對其電子海圖的顯示速度有大大的提升,并且還實現了電子海圖的測量和定位功能。基于電子海圖的顯示設計可以明顯看出這一海圖精度較高,同時還能夠實現和GPS數據、衛星遙感數據等相關信息的結合使用,從而大大提高其這一技術的應用前景和應用范圍。
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關鍵詞:區域經濟發展;工程創新人才;人才培養模式
中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)02-0028-04
區域是指地球表面一定的空間系統,包括一定地域內資源、環境與人口特征的社會結構[1]。地方高校肩負著為區域經濟發展輸送人才的重任。改革開放以來,國民經濟快速發展,城市化進程加快,社會對工程創新人才需求量不斷增加。當前高校人才培養目標、人才培養層次、學科專業設置以及課程與教學等方面尚不能完全滿足區域經濟快速發展的需求。如何以區域經濟發展為導向培養創新人才,是時代的要求,是區域經濟發展的需求,也是高等教育的新機遇和挑戰。確定什么樣的人才培養目標、辦學特色、人才培養模式已成為高校尤其是地方高校面臨的重要課題。
一、區域經濟發展與創新人才培養的關系
(一)創新人才是區域經濟發展的動力
人是生產力最重要最具有決定性的因素。人才在區域經濟發展中具有基礎性、戰略性和決定性作用。在區域經濟建設中,科技是關鍵,人才是核心,教育是基礎。經濟建設發展水平歸根結底取決于勞動者素質和創新人才的數量和質量。創新人才是人才資源中的精華,是實施科教興國戰略的重要力量[2]。工程創新人才已經成為區域經濟生產的關鍵要素,已成為推動區域經濟發展的主要力量和動力源泉。
(二)創新人才培養是區域競爭的必然選擇
隨著經濟全球化進程不斷加快,科技日新月異,以經濟為基礎、科技為先導的競爭更為激烈,而這種競爭最終是人才的競爭,因此,培養創新人才不僅是高校發展的需要,也是區域經濟發展的客觀要求,競爭呼喚富有創新精神和創新能力的人才。一個地區的發展和建設對人才的需求是多樣化的,其中創新人才已成為競爭的焦點,誰擁有創新人才,誰就擁有競爭力和主動權。事實證明,創新人才已構成區域競爭優勢的核心要素。
(三)區域經濟發展帶動地方高校的發展
如圖1所示,地方高等教育服務于區域經濟發展,不僅是經濟社會發展的客觀要求,也是高校生存和發展的必由之路。綜上所述,區域的經濟發展需要教育保駕護航;反過來,地方高校教育發展需要區域經濟實力的支撐,經濟發展水平制約著教育發展的規模和速度。兩者相互影響、相互制約,共同促進。
二、區域經濟視角下的地方高校人才培養
(一)廣東經濟區域劃分
廣東省土地面積17.79萬平方公里,行政區域劃分為21個地級市,2011年底常住人口數為10 430萬人,國內生產總值(GDP)53 000億元,土地面積、人口數量、GDP分別占全國的1.8%、6.4% 和12.5%。廣東省憑借得天獨厚的區位優勢和政策扶持,成為中國綜合實力最強的省份之一,2007年首次超越“亞洲四小龍”中的臺灣,成為全國第一經濟大省。截至2008 年末,廣東省生產總值達到35 696億元(其中第一產業占5.4%,第二產業占50.3%,第三產業占44.3%)。
改革開放以來,隨著深圳、珠海等一系列珠三角沿海城市逐步對外開放,這些地區的經濟在有利政策引導以及先天地理優勢下得到迅猛發展。但是由于省內區域自然條件基礎、政策和社會經濟、產業結構、人口素質、基礎設施等要素存在差異,使珠江三角洲地區經濟發展速度明顯快于省內其他地區。國家統計部門把廣東省21個地級市分劃為珠江三角洲九市、東翼、西翼和山區五市。珠江三角洲九市包括廣州、深圳、珠海、佛山、江門、東莞、中山、惠州、肇慶;東翼指汕頭、汕尾、潮州、揭陽;西翼指湛江、茂名、陽江;山區五市指韶關、河源、梅州、清遠、云浮。區域經濟發展也存在著明顯的不平衡性[2-3],不同區域經濟發展水平和產業結構分布不同,對人才的要求不同,因此,高校應結合區域經濟發展的需要來制定人才培養計劃和培養方案。
(二)廣東工業大學人才培養概況
廣東工業大學是具有50多年歷史的一所以工為主,工理經管文法結合的多學科協調發展的省屬重點大學。長期堅持以人為本,堅持為地方經濟建設、社會發展和科技進步服務的辦學宗旨,堅守“與廣東崛起共成長,為廣東發展作貢獻”的辦學特色,緊跟廣東經濟社會轉型和產業結構升級的步伐,是創新人才培養體系的教學研究型大學[4]。從1958年到2008年,已培養了本、專科畢業生共87 969人,其中本科生68 010人,專科生19 959人。目前擁有68個本科專業,全日制在校生47 000余人,本科生42 000余人,研究生4 750余人。長期以來,為廣東區域經濟發展培養了大量的應用型創新人才,畢業生中87.64%在廣東省工作,其中74.51%在珠江三角洲九市工作。近年來,學校畢業生在廣東珠三角、東西兩翼和山區四大區域的分布比重分別約為88%、4%、3%、4%,與廣東省各類專業技術人才的分布比重近似。
(三)以區域經濟發展為導向,調整專業設置和人才培養目標
《珠江三角洲地區改革發展規劃綱要(2008―2020年)》指出了廣東的區域協調發展道路,將按照主體功能區定位,優化珠江三角洲地區空間布局,以廣州、深圳為中心,以珠江口東岸、西岸為重點,推進珠江三角洲地區區域經濟一體化,帶動環珠江三角洲地區加快發展,形成資源要素優化配置、地區優勢充分發揮的協調發展新格局,因此,廣東工業大學在人才培養目標和定位上緊緊圍繞廣東區域經濟發展的規劃進行部署。堅持“以優勢學科為依托,結合學校現有專業,內涵發展與外延拓展相結合”的原則,改造現有專業,有預見地規劃、設置及申報新專業(近三年,新增了物聯網工程、安全工程、商務英語、景觀建筑設計、通信工程、會展經濟與管理、投資學、公共事業管理、道路橋梁與渡河工程、城市地下空間工程等10余個專業),把握廣東省尤其是珠江三角洲區域的發展機遇,培養適應廣東經濟社會發展需要的工程創新人才。
大力培養適應廣東中心城市發展需要的工程創新人才是廣東工業大學人才培養的重要目標 [3-4]。廣州市將充分發揮省會城市的優勢,提升“廣州佛山”同城效應,增強科技創新、文化引領和綜合服務功能,發展高端服務業,加快建設先進制造業基地,提高自主創新能力,率先建立現代產業體系,建成面向世界、服務全國的國際大都市。深圳市作為經濟特區,增強科技研發、高端服務功能,強化全國經濟中心城市和國家創新型城市的地位。以深圳為核心,以東莞、惠州市為節點的珠江口東岸地區,將大力推進國際化進程,加快發展電子信息高端產品制造業,打造全球電子信息產業基地,大力發展金融、商務會展、物流、科技服務、文化創意等現代服務業。深圳將建設通訊設備、生物工程、新材料、新能源汽車等先進制造業和高技術產業基地。東莞將加快加工制造業轉型升級。經濟、管理、外語、信息、光電子、自動化、機電、材料與能源、生物、化工、藝術設計等專業,根據各區域產業功能規劃及其布局變化,加強人才的適應性培養,增強畢業生的就業競爭優勢。
廣東大力發展開放型經濟,堅持科學發展觀,以信息化帶動工業化。珠江三角洲將建立有關城市之間、部門之間、企業之間及社會廣泛參與的多層次合作機制,實現區域經濟一體化。建筑、土木工程、交通運輸、物流、信息、計算機、應用數學、化工、法學、經濟、管理、外語等專業,面臨著良好的就業環境和機遇。
三、工程創新人才培養的若干有效措施
“創新”和“創新教育”無疑是當今高教改革最高的呼聲,但創新人才培養教育系統應該如何設計,如何管理,如何使各要素有機配合、協調推進,是一項復雜的系統工程。創新人才培養體系,主要包括現代教育思想(創新觀念)、辦學定位和特色、質量保障體系和管理體制、校園文化和創新氛圍等幾個子系統(圖2)。
建筑業是國內的支柱產業,廣東工業大學土木工程專業辦學歷史悠久,已為社會輸送了10 000名土建人才。下面結合土木工程專業人才培養,探討應用型創新人才培養的有效措施。
(一)以現代教育理論和思想為指導,創新人才培養模式
首先,以現代教育理論與思想為指導,強調“以生為本”“創新教育”,制定科學的人才培養目標。按照“夯實基礎,拓寬口徑,注重素質,強化能力,突出特色”的思路,注重對學生綜合素質、實踐能力和創新創業能力的培養。如圖3所示,根據人才培養目標的要求,秉承傳統、發揚優勢,立足學科前沿、依托辦學特色,以服務區域經濟社會發展為導向,構建畢業生素質、知識和能力結構三位一體的培養目標與培養模式[5-6]。
(二)優化課程體系,注重創新知識、理論、方法、技能的學習
優化課程體系,注重創新知識、理論、方法、技能的學習是人才培養的重要舉措之一。第一步是開設有關創新、創業理論與知識的新課程。創新知識、理論、方法和技能是進行創新活動的基礎,因此,課程設置必須作較大的調整,形成“通識+專業+創新”的課程體系。
(三)改革教學方法,加強創新能力、創新素質的培養
實踐證明,傳統的“填鴨式”“滿堂灌”教學方法很難培養出優秀的創新型人才。近年來,國內外推出了許多有利于學生創新能力、創新素質培養與訓練的教學方法,如研究式教學法、探討式教學法、指導式教學法、案例教學法、模擬教學法、項目教學法、網絡教學法、討論式教學法、啟發式教學法等[7]。這些教學方法盡管各有特色,但都注重指導、引導學生積極主動地思考、分析、探索、鉆研、質疑,創造性地解決各種實際問題,能啟迪智慧、開拓思維、引發想象、激發創新靈感與創造力。
(四)加強實踐教學,強化工程訓練,搭建實踐教學平臺
土木工程專業是一個理論性和實踐性并重的專業,必須加強實踐性教學。搭建了兩個實踐教學平臺,一是指以工程素質培養為主線的基礎課程體系平臺;二是指以學科交叉融合為依托的寬口徑應用型創新人才的綜合訓練平臺。強調“兩個結合”:一是以學生為主體的“理論與實踐結合”;二是以教師為主導的“應用與科研結合”。建立了一批穩定的土木工程專業校內和校外實習基地。
(五)改革考核與評估標準
考核與評估,對人才培養與選拔具有較大的制約與影響。要培養應用型創新人才,就必須進行考核與評估標準的改革與創新,無論是實驗、課程設計、項目設計、實習、作業、畢業設計、畢業論文的成績評定,還是期末考試的內容設定都要突出創新能力與創新素質的相關考核與檢測。
(六)搭建創新平臺,營造科研氛圍
通過創新實驗和科技競賽活動,開展創新教育,實現“理論是基礎,實踐是保障,創新是重點,競賽活動是載體”的創新人才培養思路。以培養學生的創新精神和實踐能力為核心,開展具有土木工程專業特色和較高科技含量的校園科技實踐活動。學院定期主辦一年一度的競賽,“力學架構大賽”“環保建模設計制作”“工程測繪競賽”“創新實驗技能競賽”等成為學生課外科技活動的品牌項目。組織學生積極參加全國大學生測繪科技創新論文大賽、大學生科技制作“挑戰杯”競賽、力學架構、周培源力學競賽、全國大學生制圖與建模大賽,以及各類(國家級、省級和校級)大學生創新實驗,鼓勵學生積極開展各種科研與創新活動[8-9],培養創新意識和創新能力。
(七)建設創新型師資隊伍
大學要靠大師來支撐,名校要靠名師去造就。高校要推行創新教育,培養高素質的創新人才,就必須加強高素質創新型師資隊伍建設。俗話說“名師出高徒”,只有教師自身的科研、創新能力強才能給學生很好的指導與培養。如果教師缺乏科研與創新能力,很難培養出科研、創新能力強的優秀學生。
四、結語
綜上所述,文章分析了區域經濟發展與創新人才培養的關系,廣東區域
經濟劃分和發展特點。結合廣東工業大學人才培養定位和辦學特色,以及對廣東經濟建設發展的貢獻,分析了以區域經濟發展為導向的地方高校工程創新人才培養面臨的問題和挑戰,提出了加強工程創新人才培養的策略和措施。因此,相關研究對目前高校推行的“質量工程”、專業建設和調整,以及地方院校人才培養具有一定的借鑒價值。
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Engineering innovative talents training of local universities oriented towards regional economic development
LIU Yongjian, LI Lijuan, WU Yanhai, YANG Rui
(Faculty of Civil and Transportation Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, P. R. China)