《数字测量》 教案大纲

《数字地形测量学》课程教学大纲一、基本信息课程编号课程中文名称数字地形测量学课程英文名称DigitalTopographicSurveying课程类别通识教育（）大类基础（√）专业核心（）专业方向（）课程性质必修（√）任选（）适用专业测绘工程、测绘工程（智能导航实验班）、地理空间信息工程、遥感科学与技术总学时64学分4先修课程高等数学，计算思维导论，CAD基础与应用，测绘地理信息概论,地球科学概论并修课程线性代数开课单位本课程对毕业要求的贡献支撑毕业要求：1.1、4.3、5.2、6.1、12.1二、教学目标与任务数字地形测量学是测绘工程专业、地理信息科学专业和遥感科学与技术专业开设的一门大类基础课。通过本课程，培养学生掌握扎实的测绘工程专业理论与技术知识，具有利用现代测量方法与手段获取地球空间信息的能力，为后继专业课的学习打下牢固基础。通过本课程理论与实践教学训练，使学生具备下列能力，实现以下课程目标：课程目标1：理解并掌握测量学的基本概念、高斯投影及测量坐标基准理论、测量误差等知识，能够针对特定测量项目或工程中相关问题运用相关理论与方法进行合理表达与描述。（对应1.1）课程目标2：能够基于专业理论知识（控制测量、数字测图、施工放样、导线平差、水准网平差等）构建实验系统、开展实验及获得所需的实验数据。（对应4.3）课程目标3：掌握常用测绘仪器（如水准仪、经纬仪、全站仪等）的使用方法和技能，能够利用相关仪器完成相应的测量数据采集，并能够利用相关软件（平差软件、数字测图软件等）完成相应的测量数据处理工作，获得相应的测绘成果，能够针对复杂测绘工程问题进行设计数据处理及精度分析；（对应5.2）课程目标4：熟悉测绘法律法规和测绘行业技术标准与规范，能够基于工程相关背景知识进行合理分析，同时理解不同文化对工程活动的影响。（对应6.1）课程目标5：能在课程学习、教学实习及相关技术应用中认识到技术的日新月异，认识到自主学习和终身学习的必要性（对应12.1）课程目标与毕业要求对应关系表毕业要求对应课程目标备注1．工程知识1.1能将数学、自然科学、工程科学的语言工具用于测绘工程问题的表述。课程目标14.研究4.3能够根据测绘技术方案构建实验系统，安全地开展测绘实验，正确地采集测绘实验数据。课程目标25．使用现代工具5.2能够选择与使用恰当的现代测绘仪器、信息资源和测绘软件，对复杂测绘工程问题进行技术设计、数据处理与精度分析。课程目标36．工程与社会6.1了解测绘领域的技术标准体系、知识产权、测绘管理政策和法律法规，理解不同社会文化对工程活动的影响。课程目标4终身学习12.1能在社会发展的大背景下，认识到自主学习和终身学习的必要性课程目标5三、教学内容、教与学要求、教与学方法知识单元教与学方法知识点教与学要求支撑课程目标建议学时知识单元一：测绘技术的作用、地图测绘在工程应用中的地位及技术发展沿革本知识单元为测绘技术及地图测绘综述，宜采用图片、视频等资料进行多媒体教学，结合工程测量案例融入课程思政内容。知识点1：测绘科学的任务、作用及发展沿革理解测绘科学相关定义及其欲解决的科学问题，理解其在工程建设中的作用；了解测绘技术发展沿革。课程目标1课程目标52知识点2：地图测绘的作业、方法及发展沿革【重点】理解地图测绘相关定义及其欲解决的科学问题，理解其在工程建设中的作用；了解测绘技术发展沿革。课程目标1课程目标5知识单元二：地表及其附着物的数学建模与表达本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：地表及其附着物的数学建模、量化描述及测绘空间基准的建立【重点】理解地表及其附着物的数学建模、量化描述的基本方法，以及测绘空间基准的建立方法；了解模型（如水平面代替水准面）的的限制性。课程目标1课程目标24知识点2：测量的基本工作和基本原则了解测量的基本工作和基本原则。课程目标1课程目标2课程目标4知识单元三：测绘数据获取手段与技术本知识单元采用课堂讲授为主的方法，辅以课堂讨论。知识点1：角度测量技术与方法【重点】掌握角度的概念与测量原理，掌握光学经纬仪的构造及使用方法，掌握水平角、竖直角的观测、记录计算方法，了解经纬仪的检验和校正方法，了解角度测量误差分析与注意事顶。课程目标2课程目标3课程目标426知识点2：高差测量技术与方法【重点】了解高程测量的方法，掌握水准测量的原理，掌握水准仪的构造及使用方法，掌握四、五等水准测量的观测、记录与计算方法，了解水准仪的检验与校正方法，了解水准测量误差，掌握三角高程测量原理、观测与计算方法。课程目标2课程目标3课程目标4知识点3：距离测量技术与方法【重点】了解钢尺量距、视距测量和电磁波测距的原理与方法，掌握距离测量成果精度的评定方法，掌握直线定向的有关概念，掌握坐标方位角的推算方法；了解全站仪的构造及功能，掌握全站仪的基本操作。课程目标2课程目标3课程目标4知识单元四：测量误差基本知识本知识单元宜采用图片、视频等资料进行多媒体教学，结合定位精度的作用融入课程思政内容。知识点1：测量误差概念、规律性及误差分配原理【重点】掌握测量产生的原因和种类，掌握系统误差的概念及消减方法，掌握偶然误差的概念及统计规律，掌握误差传播定律，掌握等精度观测值的最或然值和精度评定，掌握非等精度观测值的最或然值和精度评定。课程目标1课程目标36知识单元五：小区域控制测量本知识单元宜采用图片、视频等资料进行多媒体教学；结合特殊工程施工测量的意义融入课程思政内容。知识点1：控制测量的基本原理及基本布控方法了解控制测量的有关概念，掌握导线测量的外业工作和近似平差计算，了解三角形网测量的外业和内业计算，掌握交会测量方法，掌握高程控制测量方法，了解GNSS控制测量，了解控制测量的技术设计。课程目标2课程目标3课程目标4课程目标58知识单元六：地形图测绘技术与方法本知识单元宜采用图片、视频等资料进行多媒体教学。知识点1：模拟测图原理与方法掌握地形图上地物、地貌的表示方法，掌握地形图的分幅与编号方法，掌握碎部点平面位置的测量方法，了解大比例尺地面模拟法测图方法。课程目标2课程目标3课程目标416知识点2：数字测图原理与方法【重点】了解大比例尺数字地形图测绘技术设计书的编写，掌握图根控制测量的方法，了解数字地形图的绘图基础，掌握数字测图的外业数据采集方法，掌握数字测图软件的使用方法，了解三维立体图测绘等数字测图新技术。课程目标2课程目标3课程目标4知识单元七：地形图应用本知识单元宜采用图片、视频等资料进行多媒体教学；结合国界划定就融入课程思政内容。知识点1：地图的阅读及应用方法了解地形图阅读方法，掌握地形图的基本应用和在工程建设中的应用，了解数字地形图的应用。课程目标3课程目标4课程目标54四、学时分配表内容讲授实验上机延续课外学时小计知识单元一：测绘技术的作用、地图测绘在工程应用中的地位及技术发展沿革22知识单元二：地表及其附着物的数学建模与表达44知识单元三：测绘数据获取手段与技术16824知识单元四：测量误差基本知识66知识单元五：小区域控制测量88知识单元六：地形图测绘技术与方法122216知识单元七：地形图应用44总计5210264五、主要教学方法本课程是测绘工程专业的一门应用型专业基础课程，培养学生了解测绘基本技术与方法。本课程采用线上线下混合教学方法，充分发挥现代信息化技术教育教学、仿真教学手段的优势，以帮助学生理解和掌握各类测量的原理与方法，通过增加复杂工程测量案例分析与讨论，以提高学生解决复杂测绘问题的能力，结合测量教学内容增加课程思政元素，以增强学生的职业素养、专业自信和爱国情怀。（一）线上教学本课程线上教学采用超星学习通网络教学平台、测绘3D仿真实训平台。1、教师应做的线上教学工作（1）教师在课前制作教案、PPT课件、教学视频、复杂测量案例和作业等学习资源并上传到网络教学平台，在学习资源中要明确知识要点和关键问题，在教学视频中设计一些练习作业题，以促使学生带着问题预习，可激发学生的学习积极性和提高线上教学效果。（2）和校外合同单位一起建设测绘3D仿真实训平台。（3）教师应随时关注学生线上学习状况和学生的反馈信息，以便对课堂教学内容和方式进行调整。（4）根据学生的作业完成情况和学习中存在的问题安排好线上答疑。2、学生自主线上学习学生自主安排课外时间进行课前和课后线上学习，需要完成以下工作：（1）通过PPT课件、教学视频、复杂测量案例和作业等，安排时间自主学习和研究解决PPT课件、教学视频、复杂测量案例和作业中的问题。（2）针对自己无法解决的问题，在学习平台上进行反馈，以便教师合理安排和调整后面线下学习的内容和方式。（3）课后完成老师布置的作业并在线上提交。（4）通过测绘3D仿真实训平台学习测量仪器的使用方法、施工放样方法。（二）线下教学1、知识传授重点讲解工程测量学基本原理、基本概念与基本方法，构建测量学的基本理论知识架构。教师要根据线上教学的反馈信息及作业完成质量及时调整课堂教学内容和方式，对于重点、难点知识和综合性强的知识可采用分组讨论方式教学。2、能力培养通过实验教学，使学生掌握规范的操作流程、数据计算过程、结果分析要点等；结合典型工程案例剖析，使学生深入了解地图测绘工程项目在技术设计、组织实施、质量控制、进度管理等方面的技术要求和工作内容，培养学生应用测量学基本理论与方法分析和解决问题的能力。3、素质提升根据本课程的任务和特点，通过课程思政教学培养学生德、智、体、美、劳全面发展，培养学生具有良好的职业道德和爱国情怀，树立团队协作、吃苦耐劳、执行规范、严谨求实、为工程质量负责等意识。（三）课程思政教学环节设计序号知识点思政教学内容思政教学环节设计时间分配1知识点1激励学生树立爱国情怀和专业自信、行业自信1、通过讲解测量工作在各种工程建设中的地位与作用，让学生爱专业、树立职业道德。2、通过介绍我国“大国工程”、“大国工匠”，激励学生树立爱国情怀和专业自信、行业自信。5min2知识点2培养学生精益求精、吃苦耐劳的工匠精神通过讲述海洋测绘知识，让学生明白海洋开发的重要性，测绘技术在海洋开发、领土保护中的重要性，以钓鱼岛测图为例，培养学生的爱国情怀与测绘成果资料的保密意识。5min3知识点3培养学生的爱国情怀与测绘成果资料的保密意识通过介绍珠峰测量，培养学生精益求精、吃苦耐劳的工匠精神5min4知识点3培养学生实践创新的工匠精神在讲述鸟巢施工测量方法，通过多种形式的教学，强调实践创新，将工匠精神内化为数字工匠时代的精致创新的品格。5min5知识点4培养学生精益求精、科技创新的科学精神在讲述高耸建筑物测量、异形异构建筑物测量内容时，通过案例分享，以及学生的分组讨论，培养学生精益求精的态度，在以后的工作中针对复杂的异形异构建筑物要有科技创新的精神。5min6知识点5培养学生的爱国情怀、精益求精与科技创新意识在讲述高速铁路测量内容时，通过案例分享，介绍我国的高速铁路世界领先现状，为自己作为一个中国人而自豪；通过高速铁路测量精度要求高的特点，培养学生精益求精、科技创新的意识。5min7知识点6培养学生的爱国情怀、精益求精与科技创新意识通过桥梁工程测量内容的讲述，结合我国大型桥梁工程，尤其是港珠澳大桥的建设，培养学生的爱国情怀、精益求精与科技创新意识。5min8知识点7培养学生精益求精、吃苦耐劳的工匠精神在讲述地下工程测量技术方法时，通过案例分享，强调地铁隧道工程的施工特点和精度要求，强调地铁施工测量的职业道德和工程安全的重要性。5min实践教学内容与要求1、课间实验本课程课堂教学期间，结合教学进度和内容安排了6次12学时实验；实验由4～5人组成1个实验小组，每组独立完成数据准备、现场测量、数据处理、成果检核等实验任务全过程。具体内容和要求如下表所示。教学内容对学生的要求支持课程目标(一)实验一J6光学经纬仪的认识和使用【2学时】（1）了解J6光学经纬仪的基本构造、各操作部件的名称及其作用，并熟悉使用方法。（2）掌握J6光学经纬仪的安置、瞄准和读数方法。（3）练习用测回法观测水平角。课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5(二)实验二S3微倾式光学水准仪的认识和使用【2学时】（1）了解S3微倾式光学水准仪的基本构造、各操作部件的名称及其作用，并熟悉使用方法。（2）掌握S3水准仪的安置、瞄准和读数方法。（3）练习普通水准测量的观测、记录和计算方法。课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5(三)实验三四等水准测量【2学时】（1）掌握四等水准测量的观测方法。（2）掌握四等水准测量的记录和计算方法。课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5(四)实验四全站仪的认识和使用【2学时】（1）了解全站仪的基本构造、各操作部件的名称及其作用，并熟悉使用方法。（2）练习全站仪的安置、瞄准和读数方法。（3）练习水平角、竖直角和距离测量方法课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5(五)实验五用全站仪采集数据【2学时】（1）掌握用全站仪采集数据的程序和方法。（2）练习草图的绘制方法。课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5(六)实验六南方CASS数字测图软件的使用【2学时】（1）了解南方CASS数字测图软件的功能和基本操作。（2）练习数字地形图的绘制方法。课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标52、集中教学实习本课程结束后，安排了一门独立的3周“数字地形测量实习”，详见《数字地形测量实习教学大纲》。七、课程的考核与成绩评定（一）课程考核方法课程的考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握情况和应用能力为重点内容，包括过程性考核和终结性考核两部分。过程性考核包括作业完成率及质量（期中考试或其他类型的阶段性考核属于局部检测，并入作业考评）、课堂实验参与度及完成质量、其他学习活动参与度及任务完成情况（含考勤、线上线下自主学习、课堂互动等），终结性考核是完成全部教学活动后的终极考核，可以采用期末考试、结课报告、结课论文等多种方式进行。课程考核各部分在课程总评成绩中的占比分配：（1）过程性考核，占比50%。平时作业占过程考核成绩的40％（本课程期中考试成绩并入平时作业成绩，占比为平时作业成绩的25%，期中未能完成全部教学目标，所以期中考试仅是一个阶段性学习效果评价活动）、课堂实验占过程考核成绩的20％及其他学习活动成绩占过程考核成绩的40％，上述3项过程性考核之和构成平时总成绩。（2）终结性考核，占比50%。本课程期末考核采用闭卷考试方式进行。（二）课程考核评分标准1、过程性考核评分标准（1）平时作业：主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程度，此外还包括阶段性考核，基于试卷的考核按照试卷评分标准执行。每次作业的评价细则如下：支撑课程目标作业评价细则及得分优(37-40)良(33-36)中(29-32)及格(25-28)不及格(＜24)课程目标1、2、3、4、5按时交作业；概念解释清晰，分析问题条理清楚，计算过程层次清晰，方案设计依据合理、充分，结果正确率高于90%；表述合理，书写规范等。按时交作业；概念解释、分析问题、计算过程等比较清晰，方案设计依据比较合理，结果正确率不低于80%；表述比较合理，书写比较规范等。按时交作业；概念解释、分析问题、计算过程等基本清晰，方案设计依据基本合理，结果正确率不低于70%；表述比较合理，书写基本规范等。短时迟交作业；概念解释、分析问题、计算过程等基本清晰，方案设计依据尚可，结果正确率不低于60%；表述基本合理，书写基本规范等。不交或严重超时迟交作业；概念解释、分析问题、计算过程等不清晰，方案设计无据可依，结果正确率低于合格水平；表述不合理，书写不规范等。（2）课堂实验：主要考核学生仪器操作的规范性、数据处理方法是否正确、测量精度是否合格、实验报告书写是否整洁。课间实验的评价细则如下：支撑课程目标实验评价细则及得分优(19-20)良(17-18)中(15-16)及格(12-14)不及格(＜12)课程目标1、2、3、4、5仪器操作规范、熟练，测量方法正确，测量数据记录规范，能熟练、正确地进行数据处理。仪器操作较规范、较熟练，测量方法正确，测量数据记录较规范，能比较熟练、正确地进行数据处理。仪器操作基本规范但不熟练，测量方法基本正确，测量数据记录基本规范，能正确地进行数据处理但不熟练。仪器操作不太规范，测量方法不太正确，测量数据记录不规范，能进行数据处理但不熟练。仪器操作不规范，测量方法不正确，测量数据记录不规范，不能进行数据处理。（3）其他学习活动：考查学生线上线下自主学习情况、出勤情况、回答问题状况及课堂讨论效果。评价细则如下：支撑课程目标课堂表现评价细则及得分优(37-40)良(33-36)中(29-32)及格(25-28)不及格(＜24)课程目标1、2、3、4、5积极参与面授课程，课前能认真预习，听讲认真，回答问题流利、正确，讨论时认真思考，表现积极等；积极参与线上线下自主学习活动，高质量完成相应学习任务。能积极参与面授课程，课前能认真预习，听讲认真，回答问题流利、正确，讨论时认真思考，表现积极等；能积极参与线上线下自主学习活动，较圆满完成相应学习任务。参与面授课程，课前能认真预习，听讲认真，回答问题流利、正确，讨论时认真思考，表现较积极等；参与线上线下自主学习活动，能完成相应学习任务。参与面授课程，课前基本能认真预习，听讲认真，回答问题基本正确，讨论时能够认真思考，表现较积极等；参与线上线下自主学习活动，基本能完成相应学习任务。参与面授课程不积极，课前不进行预习，听讲不认真，回答问题不佳，不参与讨论，或表现比较消极等；参与线上线下自主学习活动，无法完成相应学习任务。2、期中与期末考试评分标准期末考试按照百分制出试卷，根据试卷标准答案与评分标准评分。八、课程目标达成度评价课程目标达成度评价包括两个部分：对整个班级进行分目标和总目标达成度评价,对每个学生进行分目标和总目标达成度评价。具体计算方法如下：（1）过程性考核评价过程性考核内容包括作业完成率及质量（期中考试或其他类型的阶段性考核属于局部检测，并入作业考评）、课堂实验参与度及完成质量、其他学习活动参与度及任务完成情况（含考勤、线上线下自主学习、课堂互动等），这是检测通过各种教学活动实现学生知识、能力和素养目标是否达成的必须环节，以避免仅凭终结考试评价产生虚假结果。鉴于区分具体哪种教学活动服务于何种课程目标的复杂性和相关性，过程性评价不针对单个课程目标进行过程性评价，认为所有过程