面向土地整治工程專業(yè)的測繪課程設(shè)置與教學探討

趙占輕，陳艷紅，周銘，郭曉楠，尚國琲

(河北地質(zhì)大學 土地科學與空間規(guī)劃學院，河北省石家莊市槐安東路136號 050031)

土地整治工程是對低效利用、不合理利用、未利用以及生產(chǎn)建設(shè)活動和自然災害損毀的土地進行整治，提高土地利用效率的活動，以期通過對鹽堿地、水土流失土地、沙化土地、污染土地、農(nóng)村村莊、高標準基本農(nóng)田以及礦山受損土地的整治，實現(xiàn)存量土地盤活、節(jié)約集約用地強化、適時耕地補充以及土地產(chǎn)能提升等[1]。測繪技術(shù)對土地整治工程起著重要的支撐作用[2]。

當前國內(nèi)外土地整治工作不斷深化[3-6]，對從業(yè)人員的知識結(jié)構(gòu)和能力要求也不斷提高。然而，我國土地整治從業(yè)人員主要來自于土地資源管理專業(yè)[7]，2016年教育部才首次批準部分高校開設(shè)土地整治工程本科專業(yè)，以系統(tǒng)培養(yǎng)專門人才。筆者所在高?！颖钡刭|(zhì)大學也被批準開設(shè)該專業(yè)。因此，我國土地整治工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系尚不健全，很多方面均處于探索階段，人才培養(yǎng)嚴重滯后于實踐應用[8]。

鑒于測繪技術(shù)對土地整治工程的重要作用以及土地整治工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系尚不健全的問題，筆者在系統(tǒng)梳理土地整治工程對測繪技術(shù)的要求、分析土地資源管理專業(yè)測繪類課程的開設(shè)現(xiàn)狀及特點的基礎(chǔ)上，提出了面向土地整治工程本科專業(yè)的測繪課程設(shè)置及教學的建議。

1 土地整治工程對測繪工作的要求

與大部分工程項目類似，土地整治工程項目也可劃分為前期勘察、評價和規(guī)劃設(shè)計，中期工程實施和后期工程竣工三個階段，各階段對測量的要求不同。

勘察、評價和規(guī)劃設(shè)計階段主要要求測量提供研究區(qū)1:2000或1:1000甚至更大比例尺的現(xiàn)狀地形圖，同時通過土地權(quán)屬和土地利用現(xiàn)狀調(diào)查，建立地籍和土地利用數(shù)據(jù)庫[9]，從而為土地整治工程規(guī)劃設(shè)計和實施提供準確、及時的基礎(chǔ)信息。

土地整治實施階段的測量工作主要包括土地平整測量、土地面積量算以及施工放樣等，其中施工放樣關(guān)系到田塊土方平衡測量、田間道路鋪設(shè)、輸電線路施工以及灌溉排水工程的修建等，是保證工程實施質(zhì)量的關(guān)鍵[9]。

土地整治工程竣工階段主要以項目規(guī)劃設(shè)計為依據(jù)，對工程的整體施工精度、土地整治質(zhì)量、土地整治現(xiàn)狀以及土地權(quán)屬等進行驗收，最后進行竣工測繪，形成土地整治最終成果[9]。

因此，土地整治工程專業(yè)人才需要掌握測繪基本理論知識和地面點定位、地形圖測繪及應用、地籍調(diào)查與測量以及工程測量等相關(guān)技能(如圖1所示)?？紤]現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展與普及應用，土地整治工程專業(yè)人員在掌握測繪基本理論知識的基礎(chǔ)上，應重點掌握包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System, GNSS)在內(nèi)的電子測量儀器的使用及其在控制測量、數(shù)字地形圖測繪、地籍圖測繪和施工放樣中的應用，能夠借助地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)軟件制作數(shù)字地形圖、土地利用圖和地籍圖，以及在已有地形圖、土地利用和地籍圖上進行相應空間分析與應用等。

圖1 土地整治工程專業(yè)人才需要掌握的測繪知識與技能Fig.1 Knowledge and technique of surveying and mapping for the land renovation engineers

2 土地資源管理和土地整治工程專業(yè)測繪類課程的開設(shè)現(xiàn)狀及特點

2.1 課程開設(shè)現(xiàn)狀

測繪類課程均為我國土地資源管理和土地整治工程專業(yè)的主干課程[10]。表1列出了部分高校面向土地整治工程專業(yè)的測繪類課程的開設(shè)情況。從表中可以看出，各高校開設(shè)的測繪類課程名稱不盡相同，授課內(nèi)容的側(cè)重點也有差異，但測量學和地籍測量均為重點內(nèi)容。只有東北農(nóng)業(yè)大學將測量學、地籍測量、工程測量和全球定位系統(tǒng)原理及應用分別作為獨立課程開設(shè)，內(nèi)容較其他高校開設(shè)的測繪類課程詳細很多，接近工程測量專業(yè)的相關(guān)課程。

表1 土地資源管理/土地整治工程專業(yè)測繪類課程開設(shè)情況Tab.1 Surveying and mapping courses offered for major of Land Resources Management/Land Renovation Engineering

2.2 課程特點

2.2.1 課程內(nèi)容涉及面廣

面向土地整治工程專業(yè)的測繪類課程涉及普通測量學、GNSS定位原理與應用、地籍調(diào)查與測量以及工程測量的相關(guān)內(nèi)容。具體包括測量坐標系、方向定向、測量誤差基本知識等基本測繪理論知識，還包括GNSS在內(nèi)的各種定位技術(shù)在控制和碎部測量上的應用、大比例尺地形圖的基本知識、數(shù)字地形圖的繪制技術(shù)以及地形圖的應用；土地利用現(xiàn)狀與土地權(quán)屬調(diào)查、地籍測量的基本方法以及地籍數(shù)據(jù)庫的建立與應用等；工程項目施工過程中的主要測繪技術(shù)，如工程施工控制網(wǎng)的建立和施工放樣等。

2.2.2 實踐性強

測繪類課程具有很強的實踐性。學生應掌握使用各種測量儀器設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集和地面點定位的技術(shù)，以及使用地理信息系統(tǒng)或地籍管理軟件進行數(shù)字地形圖和地籍圖以及土地利用圖的制作、分析和應用技能，并具備綜合運用這些儀器設(shè)備和軟件完成工程項目所需要的數(shù)據(jù)采集、管理和應用的能力。各高校均設(shè)置了一定量的測繪技能實驗/實踐課，如河北農(nóng)業(yè)大學安排了與理論課時相同的實驗課和2周的課程實習，以培養(yǎng)和鍛煉學生的實際操作技能和綜合能力。

2.2.3與多學科聯(lián)系緊密，專業(yè)性和綜合性強，對師生要求高

面向土地資源管理或土地整治工程專業(yè)的測繪類課程專業(yè)性很強，主要涉及地面點的定位原理與方法、地形圖以及地籍圖的測繪與應用、工程測量技術(shù)等內(nèi)容。同時，測繪類課程的開設(shè)需要高等數(shù)學、線性代數(shù)、土地管理、地圖學、地理信息系統(tǒng)、攝影測量與遙感、計算機輔助設(shè)計和數(shù)據(jù)庫原理與應用等多個學科課程的支撐。因此，測繪類課程是專業(yè)性很強的綜合性課程，對師生的要求也較高。例如，學生必須牢固掌握相關(guān)學科的基本知識和技能，才能學好測繪類課程，并鍛煉綜合運用多學科知識解決實際工程問題的能力；測繪教師除了具備扎實的測繪知識外，還應掌握相關(guān)學科的知識和技能，同時具備一定的綜合實踐經(jīng)驗，才能在教學過程中更好地將測繪和其他學科的知識技能融合在一起，培養(yǎng)學生綜合運用多學科的知識和技能來完成實際工作的能力。

3 面向土地整治工程的測繪類課程設(shè)置的建議

根據(jù)土地整治工程對測繪的需求、當前面向土地整治工程專業(yè)開設(shè)的測繪類課程的現(xiàn)狀和特點、以及教育部淘汰“水課”的要求，筆者建議面向土地整治工程專業(yè)僅開設(shè)一門“測量與地籍測量”課程即可，涉及到的GNSS基本原理及應用和工程測量的相關(guān)內(nèi)容可融入到該課程當中。針對該類課程實踐性強、與多學科課程聯(lián)系緊密的綜合性特點，實驗課設(shè)置除了針對基本測量方法的實踐外，還應包括利用CASS或ArcGIS等地理信息系統(tǒng)軟件進行數(shù)字地形圖的繪制與應用(如土方量的計算、縱橫斷面圖的繪制等)訓練、土地利用及地籍數(shù)據(jù)庫的建立與應用方面的實驗。當前河北地質(zhì)大學面向土地資源管理和土地整治工程專業(yè)開設(shè)的“測量與地籍測量”課程設(shè)置了72個學時(包括48學時的理論課和24學時的實驗課)，同時設(shè)置了兩周的野外綜合實習(包括數(shù)字測圖和土地利用現(xiàn)狀調(diào)查)。本文參照河北地質(zhì)大學“測量與地籍測量”的課程設(shè)置情況，對該課程的教學內(nèi)容及學時進行了改進，具體見表2。對于條件允許的院校，建議參照河北地質(zhì)大學開設(shè)兩周的野外綜合實習，以保障學生更好地理解、掌握和綜合運用多學科的相關(guān)知識和技能，在從事土地整治工程工作方面得到初步訓練。

表2 “測量與地籍測量”課程內(nèi)容及學時設(shè)置Tab.2 Curriculum setting for Survey and Cadastral Survey course

具體課程內(nèi)容講授過程中，還應充分考慮現(xiàn)代測繪技術(shù)的普及應用，如全站儀的使用、GNSS定位技術(shù)在控制和碎部測量中的應用、數(shù)字攝影測量和遙感技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)軟件用于數(shù)字地形圖和土地利用圖制作以及地籍數(shù)據(jù)庫的建立與應用等。此外，鑒于“測量與地籍測量”與多個學科的課程密切相關(guān)，建議該課程還應該注意開設(shè)在相關(guān)課程之后，以便學生更好地理解、掌握和綜合運用相關(guān)學科的知識。

4 教學方面的建議

4.1 積極開展教材建設(shè)

面向土地整治工程專業(yè)的“測量與地籍測量”課程內(nèi)容涉及面廣，與多學科聯(lián)系緊密，當前尚無相關(guān)教材可直接用于教學；當前多數(shù)測量學、地籍測量學教材內(nèi)容未反映現(xiàn)代測繪技術(shù)的新發(fā)展，工程測量教材涵蓋多種工程類型，針對性較差；GNSS原理及應用教材往往重理論、輕應用等。因此，建議由測繪專業(yè)各分支學科、土地整治工程和土地管理等多行業(yè)專家組成教材建設(shè)團隊，根據(jù)實際教學目的，在現(xiàn)有相關(guān)教材和測繪科技的現(xiàn)代發(fā)展與應用基礎(chǔ)上，進一步選擇、提煉、綜合和新增適合土地整治工程專業(yè)的教材內(nèi)容；在工程案例方面，廣泛征求土地整治工程行業(yè)專家建議，建設(shè)反映“測量與地籍測量”課程全貌和最新進展的、適合作為土地整治工程本科專業(yè)測繪課程的教材。

4.2 合理配備教師，加強備課環(huán)節(jié)

鑒于“測量與地籍測量”課程涉及內(nèi)容較多、實踐性強、對教師的要求高等特點，建議綜合考慮教師的知識結(jié)構(gòu)和實踐經(jīng)驗，建立課程教學團隊，充分發(fā)揮多學科教師的專業(yè)優(yōu)勢。在教師自主完善知識結(jié)構(gòu)、提升自身理論水平和技能[15]的同時，通過集體備課、講評教案、建設(shè)課程案例庫等，提升團隊協(xié)作能力、促進師生互學互練，保障優(yōu)質(zhì)高效的教學活動。

4.3 多種教學手段和方法結(jié)合

為保障教學效果，應充分結(jié)合當前主流的“多媒體+講授”教學方法與現(xiàn)代教學方法。例如：將“基于問題式學習(Problem-Based-Learning,PBL)”的新型教學模式[11-12]引入課堂教學過程中，把學習內(nèi)容設(shè)置于復雜、有意義、相對真實的問題情境中，教師通過設(shè)置問題引導學生主動思考，幫助學生把問題解決轉(zhuǎn)化為清晰可行的學習目標，從而充分調(diào)動學生的主動性，培養(yǎng)學生在探究和合作過程中解決真實問題的能力。

為保障實踐教學環(huán)節(jié)的質(zhì)量，可在校內(nèi)建立模擬實習基地[13]，采用項目教學法(即將實驗內(nèi)容組織成“項目”交給學生，教師指導學生以小組合作方式按照實際工作的完整工序來制定計劃、共同或分工實施來完成項目)[14]來組織實踐教學。該教學方法一方面可幫助學生進一步理解和掌握相關(guān)的知識和技能，另一方面還可以培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力以及團隊合作精神和能力。此外，為擺脫校內(nèi)模擬實驗條件限制，還可積極開展校企合作，為學生提供真實的綜合實踐環(huán)境，教師全程提供指導，從而有效建立課堂與社會生產(chǎn)實際的聯(lián)系，為學生今后的職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.4 建立合理的課程考核方式

“測量與地籍測量”課程實踐性強，教學考核不可忽略實踐技能的考核。建議除通過期末筆試形式考核學生對基本理論知識的掌握情況外，可在課程結(jié)束后、期末考試前增加實踐環(huán)節(jié)的考核，考核內(nèi)容應包括室外儀器操作和室內(nèi)專業(yè)軟件的使用。為提高學生對實踐環(huán)節(jié)的重視，實踐考核成績不合格者不得參與期末筆試考試。兩種考核均采用百分制，學生的課程總成績?yōu)槠谀┕P試成績(50%)和實踐考核成績(50%)的綜合。

5 結(jié)束語

測繪技術(shù)對土地整治工程起著重要的支撐作用。文中在系統(tǒng)分析土地整治工程對測繪工作的需求以及相關(guān)專業(yè)測繪類課程開設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，建議面向土地整治工程專業(yè)開設(shè)“測量與地籍測量”課程，并針對該課程的內(nèi)容設(shè)置與教學進行了探討，以期幫助土地整治工程專業(yè)學生建構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)，為土地整治工程專業(yè)人才培養(yǎng)提供參考。