单基线小三角锁平面控制测量实验教学研究
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[摘 要] 单基线小三角锁平面控制测量实验是高校非测绘专业测量学实验的重要内容，是学习和掌握平面控制测量的重要方法和手段。通过研究分析单基线小三角锁平面控制测量实验教学，了解和掌握测量仪器的性能和使用方法，掌握外业测量和内业计算方法，确定恰当的教学方法和合理课时，更好地深化理解测量学理论知识，培养学生的实际操作能力，增强学生的综合素质，提高测量学教学质量。
[关 键 词] 测量学实验;平面控制测量;小三角测量;基线
[中图分类号] P24 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）35-0278-02
随着测绘新理论和新技术的快速发展，测绘仪器的更新换代步伐加快，测量实验方法和测量实验手段不断推陈出新，测量学实验操作性和实践性日显突出，测量学实验教学内容日益丰富，测量学实验教学模式和内容也要不断优化，适应测量测绘发展需要。单基线小三角锁平面控制测量实验是高校非测绘专业测量学的实验内容之一，是学习和掌握平面控制测量的重要内容，也是建立三角网平面控制测量的重要组成。单基线小三角锁平面控制测量是建立小三角锁的布设形式之一，适合于带状地形或开阔区域，测量方法比较简单易行，可以在比较短的时间内完成测量任务，达到比较好的测量效果，其特点是测角工作量大，量距工作量小，只需测量基线距离即可。结合专业实际需要和实验教学特点，提出以下单基线小三角锁平面控制测量实验教学内容。
一、外业测量
本实验主要以单基线测量为基础，建立小三角锁的平面控制测量，只测基线距离，测量距离任务小，而测量角度任务重，可以利用先进的测量仪器如全站仪，加快测量速度，在较短的时间内完成实验教学任务。
（一）测量仪器和分组
1.测量仪器
主要有全站仪、对中杆、罗盘仪等（或经纬仪、花杆、罗盘仪等），实验所使用仪器最好是全站仪，测量速度快、精度高，也能了解和掌握全站仪的性能和使用方法，在草地等野外环境测量时需要测纤，在广场或硬化路面测量时，则需要粘纸或粉笔划点即可。
2.实验分组
根据班级人数、仪器数量及学生实际操作能力等实际情况，一般采用4～5人一组，一人操作仪器，一人操作对中杆，一人记录，组长掌控全局，在实验过程中要轮换，让每一名学生都能较好地操作和使用实验仪器和工具。
（二）测量步骤
1.场地选择
在实验开始前，就要对校园周边进行踏查，选择比较理想的实验场地，场地选择直接影响测量进度和测量效果，要在有限的时间内完成测量任务，就要选择地势开阔，或狭长地带，通视良好，有利于测量角度，容易架设仪器，给测量工作带来方便[2]。在选择场地时，要尽量离测量实验室能近些，方便测量，节省时间。
2.基线测距和定向
单基线小三角锁平面控制测量，可以布设成独立的小三角网，建立独立的坐标系统，基线既是起始边，也是唯一需要测量距离的三角边，因此要求基线要方便测距，其他各三角形的边长由基线距离和三角形的关系推算求得[3]。同时要对基线进行直线定向，使用罗盘仪测其磁方位角，确定其方向。
3.测角和观测方向
角度观测是测量三角形各水平内角，用全站仪观测角度只用盘左位置观测盘左角值，盘左位置观测操作方便快捷，顺时针方向测角，因此，三角形观测方向应为顺时针方向，对中杆位置只放置四个点位，否则要放置六个点位，顺时针方向观测可以节省时间，减少误差，提高工作效率。
4.内角编号和数据记录
对所测三角形各内角要统一编号，采用三角形内角编号为ai、bi、ci的形式，第一个测量的三角形内角i为1，第二个三角形内角i为2，依此类推。编号原则为已知边所对应的内角为b，待求边所对应的内角为a，另一个三角形内角为c，在测量过程中要画草图，把各个内角编号标注到草图上。
在测量过程中要进行数据记录，虽然全站仪有数据记录的功能，但为了能掌握记录方法和表格制作方法，采取随测随记的方法，在记录时采用重复报数的方法，避免出现记录错误，记错划线，在原始记录上方重写，测完每一个三角后，根據记录的内角现场校核，若误差符合要求，则数据可信，可以作为原始数据留存;若数据不符合要求，则数据作废，查找原因。
外业测量完成后，须经教师审查原始数据，审核通过教师签字认可后，方可结束实验。
二、内业计算
在外业测量工作结束后，应仔细检查外业原始数据，确认无误后，要及时转入内业计算工作，内业计算时间一般比较短，可以和其他相关内业实验一起进行，能较好地利用课堂时间。
内业计算实验过程主要以讲解方式为主，以外业测量原始数据为依据，对外业测量数据及其计算、绘图等工作任务进行详细的讲解。结合撰写实验报告要求，内业计算实验过程主要内容有实验原理、实验仪器与材料、原始数据及数据处理、实验结果与讨论等，对一些关键内容进行重点讲解，使学生在课余时间能较好地完成实验报告，主要内容如下。
（一）数据整理和计算
在外业测量过程中，记录了大量的数据资料，一般以小组为单位，共享原始数据，独立完成计算和绘图。原始数据资料主要包括单基线小三角锁外业测量手簿、单基线小三角锁草图、仪器和工具草图、外业校核数据等，对这些原始资料进行必要的整理和核对，要反映在实验报告上，以完成实验后续工作。 （二）列表和绘图
根据外业原始数据，对数据进行归纳整理，采用适当的表格进行列表，有利于数据计算和绘图工作，主要表格有单基线小三角锁闭合差的调整和单基线三角锁坐标计算等表格，在表格中有计算数据的，有表格之外写出计算公式和计算过程。图面材料主要有单基线小三角锁测绘图等，可以采用角度或坐标等方法绘图[4]。
（三）实验结果和讨论
根据外业测量和内业计算实验过程中数据和图面材料，探讨分析实验结果和测量过程中出现的一些问题，讨论出现问题的原因，查找出现问题的关键因素，理论联系实际，写出自己的见解、体会和收获，提出对实验的改进意见。
三、教学方法
本实验包括外业测量和内业计算环节，外业测量内容丰富，测量时间比较长，要使用测量仪器和工具进行教学，针对性比较强，教学方法灵活多样，比较注重实验效果，有较强的目的性，让学生更快地掌握本实验。根据外业测量实验特点，主要采用以下几种教学方法。
（一）实验预习
在实验课程开始之前，要求学生对实验相关内容进行预习，对实验项目有必要的知识储备。预习的重点主要包括以下几个方面：明确实验目的和要求，了解仪器的构造、原理和使用方法;弄清楚实验原理，了解误差产生的原因，怎样减少误差，掌握现场校核方法;认真阅读教材和有关资料，掌握测量方法，写好预习报告[5]。
（二）演示讲解
在外业测量实验教学开始时，教师要对仪器构造、原理和使用方法进行详细的讲解，明确测量任务、测量路线和具体要求，演示讲解测量仪器使用方法和操作过程，理论联系实际，深入浅出，提高教学效果。
（三）现场指导和巡视纠错
在外业测量实验教学过程中，会遇到各种各样的问题，教师必须随叫随到，巡视检查，现场指导，答疑解惑，纠正错误，并且督促进度，查看学习态度，记录课堂表现。
（四）分組教学
在实验教学过程中，一般都是分组进行，各组有时相距较远，学生要相对独立地进行实验，就要选出责任心强、学习较好的学生为小组组长，负责保管仪器，组织小组实验工作，合理安排测量时间，及时汇报实验情况，掌握实验进度。
四、课时安排
单基线小三角锁平面控制测量实验教学所需课时和测量仪器、场地和学生掌握实验情况有很大的关系，根据实验教学实际情况，外业和内业所需时间一般为4课时左右，外业测量3～4个小三角，如以4个课时为例，具体安排见下表。
在测量过程中，由于各小组外业测量进度不同，允许多测几个小三角，但一般必须保证完成三个小三角，如果测量速度缓慢，可以适当延长测量时间。
五、结论
单基线小三角锁平面控制测量实验是高校非测绘专业测量学实验中的一项重要内容，对测量学课程学习和深刻理解控制测量起到了重要作用。在该项实验教学中，必须随时掌握学生的学习情况，采取灵活的教学方法，调动学生学习的积极性和主动性，结合当前测量测绘生产实际，使用先进的测量仪器和工具，让学生更好地掌握先进的测量方法和测量手段，提高测量效率，对每一实验教学环节能细致认真，严格要求，达到比较好的实验效果[6]。在新形势下测量学实验教学必须与时俱进，不断充实更新实验教学内容，优化整合测量学实验教学资源，不断改革创新，提升学生的学习能力、实践能力和创新能力，做到学以致用，理论联系实际，实验紧跟理论，突出实践性教学环节，提高测量学课程教学质量，培养适应社会需要的应用型人才。
参考文献：
[1]杨国范.普通测量学[M].北京：中国农业大学出版社，2011：136-137.
[2]蒋兴华.控制测量学实验指导[M].昆明：云南大学出版社，2013：74-75.
[3]王增利，郑加柱，齐冬梅.测量学实验教学体系建设研究[J].现代测绘，2017，40（1）：62-64.
[4]闫玉厚.测量学实训指导[M].西安：西安交通大学出版社，2015：56-57.
[5]田良辉.测量学课程实验教学的现状分析与对策[J].实验科学与技术，2015，13（6）：98-101.
[6]Young，Smith，Murphy.Contemporary surveying education changing with the times[J].Survey Review，2012，44（326）：223-229.
◎编辑 马燕萍
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