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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】
[1]孙国华,丛培东.地质勘探工程测量方法今夕谈[J].科技信息,2012(09).
[2]张清.论矿山测量中新测绘技术及其特点[J].山西建筑,2012(03).
[3]张维宽,张永胜,孟红何.全站仪极坐标法测设物探网的一种新方法[J].价值工程,2012(11).
中图分类号:P2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)03(c)-0030-01
从20世纪50年代开始,遥感技术就已经步入人们的视野,第一颗由苏联发射的人造地球卫星就是凭借遥感技术而取得成功。截止到目前,遥感技术已谱写了半个世纪的篇章,纵观今天的遥感技术,已经不再应用于人造地球卫星领域,多种应用在航天飞机卫星运转、发射、检测以及环境方面的遥感技术提供更为客观、真实的数据。现阶段,我国测绘工作具体涵盖资源测绘、地质勘测以及环境检测等方面,由于遥感技术的显著性效果,在此行业中被普遍应用。
1 遥感技术发展概况
所谓的遥感技术,主要是指利用相关设备对遥远的事物进行监测,从而获取信息及感知的有效方式。其中,传感器这项装备可以说是遥感技术最为关键的设备。利用传感器自身的传播性能,遥感技术感知附近及地面事物,在经过确定及筛选之后,获得有用的数据,同时再将这些信息与数据利用传感器传递到地面,采用分析法与计算机技术对其进行系统的比较,最终得出较为全面、客观的信息。此外,遥感技术渗透了计算机科学、地球科学、测绘科学及地球科学等学科知识,结合了各个学科的优点,整合而成的一项高端、先进而又精确测绘技术。
2 测绘工作中遥感技术应用现状分析
2.1 测绘遥感应用不够广泛
在我国,在所有的测绘工程项目中,遥感技术是完成任务目标的必备手段,可见,具有十分广阔的发展前景,技术的水平与领域也随之不断延伸。然而,由于人们习惯和观念,对遥感技术存在一定陌生感,导致其推广受限。
2.2 遥感工作资金造价高
在实际工作当中,有些测绘项目因为遥感技术价格高等问题望而怯步,随着近几年来计算机技术以及遥感技术的快速发展,促成遥感技术由最开始的理论层面正式步入实质阶段,其具体的环境资源、灾害监测、地质勘探以及地理测绘方面的检测功能逐渐明显。但是,仍然遥感技术造价高、花费大等特点仍然制约了其发展。此外,在我国,遥感技术主要应用在一些重点研发的科研项目上,譬如说资源勘探、环境污染以及地址灾害等方面,而用于煤矿开采或工程地址检测方面的则少之又少。
2.3 遥感信息源空间分辨率较低,应用水平较低
遥感技术在环境污染检测以及地质灾害勘测方面的优势将会促进我国环境保护失业用户地质灾害研究事业的长远发展,所以,从某种方面来看,提高遥感技术信息员的空间分比率,在测量水平、覆盖范围、以及信息数据准确性方面有着不容忽视的作用。
3 完善遥感技术在测绘工作中应用的策略及其具体做法
随着时展,遥感技术也被广泛应用于各个测绘工程项目中,遥感信息技术的漏洞与不足也愈加明显,而完善遥感技术手段、加强其宣传力度以及提高技术水平可以说是普及遥感技术的主要方式。
3.1 遥感技术在测绘工作中的应用
现阶段,遥感技术在我国测绘工程项目中应用较为广泛,因为遥感技术相比传统的测绘工具,其优势更为明显,避免了很多容易出现的测绘漏洞。
(1)跟传统的测绘技术相比,遥感技术发生人为干预的情况较少,可以客观、全面的将监测区域的情况反映出来。而若是采用传统的方式进行测量,极容易出现误差偏大或误差累积等现象。而不得不说,遥感技术的测量数据比较真实、准确。譬如说:在矿区资源的定位和监测上,可以通过遥感技术来确定煤矿资源的具置,避免以为内不科学开采威胁生命或资源浪费等问题。
(2)与传统的测绘方式不同,遥感技术能够动态实时、全方位、全天候的进行工作,这可以说是遥感技术最为显著的特点,它以全球定位系统作为后盾与支撑,在完成空间定位与导航工作之后,能够实时监测区域的实际情况。
(3)遥感技术发展至如今,应用范围已经极为广阔,它可以迅速了解所在区域的地质特点、资源所在地以及地理情况,从而获取全面、精确的数据。
3.2 加强对遥感技术深度研究,拓展应用领域
可以说,在地质调查这项工作中,应用遥感技术不仅是社会经济发展的急迫需要与客观要求,从事物本身出发来看,也是十分必要的。就我国目前的发展态势来讲,遥感技术的发展前景极为广阔,应进一步以研究遥感技术为出发,提高其精度、准确度以及宣传力度。首先,加大资金的投入力度可以说也为遥感技术的深入研究工作做出了贡献。我国必须以进一步开发遥感技术为核心,以强国为目标从而不懈努力。除此之外,我国还需提高思想认识与观念意识,增加遥感技术的覆盖范围,加大资金扶持力度,解决当前各大测绘工程项目应用遥感技术而遭遇的一些难以解决的问题,拓展其技术领域。其次,相关部门也应重视起来,加强对遥感技术的推动、深入研发与鼓励,可制定一系列优惠政策来促进遥感技术的应用及普及。
3.3 大力推广遥感技术,加大遥感技术普及力度
只有在大力推广工作中,才能充分的显示遥感技术对测绘工作的适应力与优势。现阶段,不少应用遥感技术的测绘工程项目已经发现遥感技术高超的环境适应力以及技术优势,譬如谁:能够勘测不同地形,实现对地质灾害、气象灾害以及火灾等的全程监测,获取真实的数据,为建立灾害防御制度以及我国灾害研究做出了巨大的贡献,适合监测不同地形,可实现对地质灾害、气象灾害以及火灾的全程监测,从而获取有效的数据信息,为建立灾害防御制度以及我国灾害研究做出了巨大贡献,所以,增加遥感技术的覆盖面积以及普及程度势在必行。
(1)利用遥感技术来降低项目工程的测绘造价,实现遥感技术在各行各业的实用度。只有降低资金成本,让更多和项目去接受,而不是目前集中在几个重点项目上。
(2)提高遥感技术的空间分辨率也将有利于遥感技术的普及。早期遥感技术受分辨率限制,较多应用于宏观的检测,而当前由于新工作思路的拓展,遥感技术与地质的符合程度越来越高,受距离的限制也越来越小。但是相关人员在改善工作思路,加大遥感技术地质检测水平上还需进一步努力。
4 结语
总之,在当今的测绘工作中,应用遥感技术已经成为社会发展的必然趋势。随着计算机的普及与科技的进步,遥感技术的覆盖范围将会大大增加,实现遥感工程司、灾害、气象、地质遗迹环境资源监测等项目,拓展遥感技术的应用范围,让其充分发挥自身优势,在灾害预防、社会发展以及国民经济上做出贡献。
参考文献
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中图分类号:G642 文献标识码:A
经济全球化发展,推动了工程技术职业全球化和工程专业人才跨国流动,相应地推动了高等工程教育适应全球化发展趋势。由于不同国家、地区工程教育的体制和办学条件不同,如何界定和评价其办学水平、人才培养质量,实施各国工程教育专业可比性和等效性的专业认证,是工程专业教育界和工程技术界共同关注的问题。另一方面,我国高等院校工科专业培养出的工程科技人才总量居世界前列,但存在着一系列问题。究其原因,一是进入新世纪以来,我国高等教育已从精英教育扩展为大众教育,与精英阶段培养出的“杰出工程师”相比,目前教育质量落差较大,越来越引起公众的不满;二是我国工程教育面向工程实际的工程技术教育相当欠缺,迫切需要寻求提高教学质量的有效管理、评估体系。本文结合专业认证,探讨如何设置测绘工程专业课程体系,以提高测绘专业教育质量,培养学生对采矿行业发展的适应性、促进专业国际互认,提升专业国际竞争力。
目前国际上,工程教育的学位互认协议有《华盛顿协议》、《悉尼协议》、《都柏林协议》和《首尔协议》等4个,其中《华盛顿协议》被普遍认为是最具权威性、国际化程度最高、体系较为完整的工程教育专业互认协议。《华盛顿协议》是一个有关工程学士学位专业鉴定国际相互承认的协议,1989年签约之初,这个协议覆盖了3大洲的6个国家,即美国、加拿大、英国、爱尔兰、澳大利亚和新西兰,目前《华盛顿协议》已经在世界范围内享有声誉,吸引了覆盖27国的欧洲国家工程协会联合会前来谈判入盟问题。我国在2005年、2007年、2009年作为华盛顿协议体系的观察员参加,2013年11月在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上,《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员,我国成为该协议组织第二十一个成员,这在一定程度上表明我国工程教育规模取得高速发展,位居世界第一的同时,质量也得到了国际社会的认可。中国矿业大学测绘学科于2013年5月接受并通过了中国工程教育认证协会的专业认证。笔者有幸参与组织、实施了本次专业认证工作。以下是笔者作为专业认证全程准备工作主要参与者的一些认识和体会,以供其他院校参考。
1 专业认证标准
认证标准分为通用标准和专业补充标准两部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求;专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的特有的具体要求。
1.1 通用标准
通用标准共包含7个方面的内容:(1)学生,包括专业吸引优秀生源、学生指导、学生表现跟踪与评估、转专业、转学等制度;(2)培养目标,包括毕业要求、培养目标修订;(3)毕业要求,包括专业知识、基础知识、职业道德、人文科学素养、创新和团队精神、国际视野、终身学习等;(4)持续改进,包括教学过程质量监控机制、毕业生跟踪反馈机制、社会评价机制等;(5)课程体系,包括数学与自然科学、工程基础、专业基础、专业课、工程实践、毕业设计(论文)、人文社会科学类等课程;(6)师资队伍,包括教师人数、教师结构、企业或行业专家作为兼职教师、教师工程背景、教师教学时间等;(7)支持条件,包括教室、实验室及设备实习基地、计算机和网络以及图书资料资源、教学经费、教师队伍建设、教学管理与服务规范等。在上述通用标准中,课程体系方面的内容很模糊,只给出了工程教育专业应在哪些方面开设课程,并没具体的课程名称。
1.2 专业补充标准
专业必须满足相应的专业补充标准。专业补充标准规定了相应专业在课程体系、师资队伍和支持条件方面的特殊要求。测绘专业补充标准包括3个方面:
课程体系,分为理论课程、实践环节和毕业设计(论文)。理论课程包括:(1)数学、物理类课程,其中数学类课程应包括高等数学、概率论和数理统计及线性代数等基本知识。物理类课程应包括力学、振动、狭义相对论力学基础、光学、分子物理学和热力学、电磁学等基础知识;(2)工程基础类课程,主要包括工程力学、计算机与信息技术基础、工程制图及电工与电子技术等;(3)专业基础类课,教学内容为:测量学、误差理论与测量数据处理等;(4)专业类课程,作为煤炭行业特色高校,除大地测量学基础、摄影测量基础、GPS现代定位技术等核心知识需要掌握外,必须掌握的核心内容还应该包括矿山开采及沉陷控制工程、矿山测量学及土地复垦工程等。实践环节包括:(1)课程设计:大地测量学课程设计、工程测量课程设计等;(2)现场实习:认识实习、生产实习及毕业实习,建立相对稳定的实习基地,密切产学研合作,使学生认识和参与生产实践;(3)科技创新等多种形式的实践活动。在毕业设计(论文)一项,要求选题应符合本专业的培养目标并且以工程设计为主,需有明确的应用背景。
师资队伍。有两点要求,一是从事本专业主干课程教学工作的教师其本科、硕士和博士学位中,必须有毕业于采矿工程专业,部分教师具有相关专业学习经历,二是要求专业教师具有工程背景,即从事本专业教学(含实验教学)工作的80%以上的教师至少要有6个月以上的厂矿企业或工程实践经历。
支持条件,包括专业资料、实验条件和实践基地。一是专业资料,要求配备各种高质量的(含最新的)、充足的教材、参考书和相关的中外文图书、期刊、工具手册、电子资源等各类资料,其中包括国内外典型测绘工程案例;二是实验条件,一是要求实验设备完备、充足、性能优良,满足各类课程教学实验的需要,且实验室布置合理、安全,二是要求实验技术人员数量充足,指导学生进行专业课程等方面的实验;三是实践基地,需拥有校内外实习基地、产学研合作基地和以校外矿山企业为主的实践基地。
从上述通用标准和测绘工程专业补充标准可看出,课程体系是培养目标细化的基础,师资队伍是教学质量监控体系和保障体系,可保证课程目标的实现,而支撑条件是课程教学的配套体系,对培养目标、师资队伍建设等方面产生促进作用。因此,要使学生毕业时达到培养目标要求,最基础的是要加强课程体系的建设。
2 课程体系建设
2.1 以培养目标为细化标准,进行课程体系设置
测绘工程专业的目标是“培养掌握空间信息采集、表达、处理与利用知识的高级工程技术人才”。要求学生毕业后能通过运用全站仪、陀螺经纬仪、计算机、遥感、卫星定位、地理信息系统等现代化仪器手段或常规测绘方法,在城建、土地、房地产、矿山、交通、水利等部门从事各种工程的测量制图、勘测设计、资源环境信息分析处理及相关的设计管理和科学研究工作,如城市与厂矿工程测量、测量数据处理与计算机制图。地理与土地信息系统开发、地籍测量与房地产管理、变形与沉陷观测及其控制、国土资源评价与管理等。
衡量培养目标实现的标准是看学生是否掌握了空间信息采集、表达与处理等方面的基本能力和知识,即学生应掌握:(1)测绘学科的基本理论和基本知识;(2)测绘工程的设计及实施方法;(3)基础测绘、矿山测量、土地复垦等技术;(4)先进的测绘生产组织和技术管理基本能力以及测绘新技术研究和开发的初步能力;(5)国家有关采测绘生产的基本方针、政策和法规;(6)测绘学科的发展动态;(7)文献检索、资料查询的基本方法。具备前述7个方面的知识和能力,才能毕业。为使学生达到培养目标,可从毕业生具有上述7个方面的要求进行课程设置,如开设画法几何及工程制图、测量学基础、大地测量学基础、摄影测量基础、测绘工程专业英语、现代测绘新技术、测绘法律法规、文献检索与科技论文写作等。以测绘工程专业培养目标为依据进行课程设置,符合专业认证中测绘专业补充标准“专业基础类、专业类课程”要求。
2.2 以专业认证标准为基础,进行课程体系设置
专业认证一个重要内容,就是强调学生的实践,针对这要求,需要加强“面向工程实际”的工程技术教育,可设置各类课程设计和实习,训练学生的动手和实践能力。因此,除理论课程体系外,还要设置实践课,如测量学基础实习、矿山认识实习、摄影测量基础实习、基础地形图测绘生产实习、测绘毕业实习、大地测量课程设计、通风安全学课程设计,另外在有条件的厂矿企业,建设一批产学研基地,为实践课顺利进行提供实景场所。专业认证一个显著的特色是要求企业或行业专家作为兼职教师参与学生教学,来自现场的教师把行业发展形势和需求反馈到教学,使学生所学的知识能真正解决现场需要,因此,可设置一些反映行业形势的课程,如数字化测绘、现代测绘新技术、矿山测量新技术等课程作为选修课,供学生学习。另外,测绘专业属于工科,除开设一些诸如基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、大学生心理健康教育与指导等必要的人文社会科学课程外,还需按照工程认证“通用标准”并结合“测绘专业补充标准”设置数学、力学和信息基础课程,如高等数学、线性代数、数理统计和概率论、大学物理、理论力学、材料力学、弹性力学、电工与电子技术、计算机与信息技术基础等。
2.3 以毕业生服务行业为特色,进行课程体系设置