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测绘与国土信息实验教学示范中心现有人员94人,其中专职人员66人,兼职人员28人,面向8个学院20个专业,开出实验课76门,年实验学生人数6400人、194140实验人时数。现有测绘基础教学、多功能数字化测绘、摄影测量与遥感、地理信息系统、卫星导航定位、矿山测量模拟与实训、土地利用与复垦、开采沉陷与控制等教学实验室;拥有矿山测量国家级虚拟仿真实验教学中心、测绘专业机房、地信专业机房、土地专业机房;拥有ENVIGAMMAPCI等多种InSAR处理软件、无人机低空摄影测量系统、激光三维扫描仪、全球导航定位系统、数字摄影测量采集及处理系统、高光谱成像光谱仪、岩体内部变形监测系统、测量机器人、探地雷达、全自动陀螺全站仪、无缝定位模拟与实验系统、环境空天地协同观测系统等国际先进的软硬件设备;拥有数字化测图实验场、巷道测绘模拟实训场、井下钢尺比长台、井下钢丝模拟观测平台、开采沉陷模拟实验场,环境空天地协同观测综合试验场、室内外无缝定位实验场等实训场;产学研联合,共建了22个校外实践教育基地,总价值5400余万元,实验室建筑面积6132平方米,校外实践教育基地、野外实验场等占地面积75平方公里,为学生进行验证型、设计型、综合型和创新型等实验提供了良好条件。

测绘与国土信息中心实验教学中心下设1个国家级虚拟仿真实验中心、3个中心机房和8个专业实验室,具体见图1

 

图1   中心构成

1)矿山测量国家级虚拟仿真实验教学中心

中心发挥中国矿业大学测绘学科在虚拟仿真与三维可视化等方面的学术、科研、装备及师资优势,按目标引导、校企联合、集成创新、教科协同模式,在云服务、信息化虚拟仿真实验平台下,针对矿山测量及矿业特点,建立了包括矿山环境感知、矿山测量仪器认知、陀螺定向、井上下联系测量、井下定位、开采沉陷过程认知、岩层移动与变形预计、矿体几何分析、矿区土地复垦规划等内容在内、虚实互补的实验教学系统,从基础训练型、综合设计型、研究创新型三个层次,基础、技术、创新三个阶段,为测绘等16个专业全程学习矿山测量及通用测绘类课程提供了虚拟实验条件和环境,可让学生自由搭建和自主设计相关测量任务、场景和应用模型,组建团队共同完成实验项目,进行科研与创新训练,实现统一规划、分阶段培养、多层次提升、全方位实训的教学目标。

中心拥有三通道环幕立体投影系统、PPTx动作捕捉系统、3D裸眼显示器、数据头盔、数据手套、头戴式立体显示器、unity3dVizard等虚拟仿真研发平台,配备了高性能服务器7台,仿真实验用计算机260台,同时满足8个自然班的虚拟仿真实验教学需要。

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图2  虚拟仿真实验教学中心教学体系框架

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图3  虚拟仿真实验教学中心场景

 

2)测绘基础教学实验室

测绘基础教学实验室拥有包括三维激光扫描仪器,徕卡TCA2003测量机器人等各种类型全站仪100余台;拥有信息化测绘系统EPS2008、网络绘图软件WalkFireld、数字测图系统网络版软件RDCIS 6.0CASS9.0等多种绘图软件。室内外数字化测绘实验场,室内为数字化测绘实验创新平台,野外实验场地分布于整个南湖新校区,面积约1905000平方米。数字化测绘实验室可以同时满足至少600人的数字化测绘实验、实习,贯穿从外业数据自动采集、至内业数据传输、数据编辑到使用各种绘图软件自动成图的全过程。面向全校《测量学》、《工程测量》、《数字测量学》等测绘类课程实验和实习。

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图4   测绘基础教学实验室场景 

 

3)多功能数字化测绘实验室

多功能数字化测绘创新实践平台主要针对测绘工程、地理信息系统、土地资源管理专业,同时还兼顾采矿工程、土木工程、地质工程等相关专业开展非专业测量学实践教学。主要开设的课程有测量学大地测量学数字化测图地籍测量工程测量等,其实验学时占总学时的1/4以上,内容不仅涉及光学(电子)经纬仪、水准仪、全站仪等各类测量仪器的操作使用方法,而且包括角度测量、距离测量、高差测量、GPS定位、数据采集等各种测量方法。其特色主要体现如下:

1)实现集中实验演示、讲评、指导,规范管理,高效率地实现人、财、物的共享;

2)不受天气变化和夜间的影响,可全天候进行实验,仪器的利用率得到提高;

3)用高精度仪器预先测定测量成果,为客观、准确地评价学生的实验数据提供了可靠依据,可杜绝学生伪造观测数据的不良行为;

3)为开放性实验提供条件,学生可利用课余时间到实验中心预约实验时间和实验内容,通过这种空间度和自由度较大的开放式实验,既加深了学生对基本知识和基本理论的理解,又提高了学生的动手实践能力;

4)实验场克服了外界环境的不利影响,增强了实验研究的先验性和科学性;

5)培养学生进行测量工作的基本操作技能,掌握数字测图的基本方法和数字成图软件的使用;

6)培养学生在地形测量工作中的设计、组织、安排、总结等方面的能力;通过探究性实验,为学生开设多个自主学习型、综合设计型和研究创新型开放实验,从而培养学生从事科学研究的基本能力。

多功能数字化测绘创新实践平台可开展如下5个方面的实践教学:

1)数字测图;

2)航空摄影测量;

3)三维激光扫描;

4)测量机器人自动化测量;

5)GNSS测量及数据处理。

根据实验类型,该平台可设计开放精密三维室内控制网设计与施测常规测量仪器检校测量机器人变形监测“GNSS数据处理自主学习型综合设计型研究创新型实验项目。

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图5   多功能数字化测绘实验室场景 

 

4 摄影测量与遥感实验室

拥有低空无人机摄影测量系统2套、数字摄影测量采集仪、数字摄影测量工作站(适普、四维)、遥感多分类器信息处理软件、干涉雷达处理软件GAMMA、便携式高光谱成像光谱仪系统等。可以同时满足60人的摄影测量与遥感方面的实验、实习要求。建有环境空天地协同观测综合试验场,面向测绘、GIS、土地、环境等专业学生开放。

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图6  摄影测量与遥感实验室场景 

 

5 地理信息系统实验室

拥有MapGIS软件、Supermap软件、TITAN GIS软件,地理信息系统软件ArcGIS 10、加拿大影像信息软件PCIENVI遥感软件系统、虚拟现实软件等。可以同时满足60人的地理信息系统方面的实验、实习要求。

图7   地理信息系统实验室场景 

 

6 卫星导航定位实验室

拥有天宝TrimbleLeica等各种GPS仪器30余台,建设有矿山CORS实验室,可以同时满足60人的GNSS方面的实验、实习要求。

中心新近被遴选为国家北斗数据处理与分析中心,成为我国北斗卫星导航系统新技术、新产品的重要孵化地和高端人才培养地。北斗数据处理与分析中心建筑面积约150平米,总投资520万元,配有集群服务器、多屏显示器、高精度原子钟、卫星导航信号模拟器等一系列专业实验设备,可面向全校6个学院16个专业,开设卫星导航原理实验、核心算法模拟实验、接收机板卡开发实验等12门实验课程,培养学生的卫星导航数据处理能力、信号解译解析能力、软件开发能力、仪器操作能力等多方面的综合素质,是目前国内最先进的多功能卫星导航专业实验室。

中心还依托863项目及国家自然科学基金研究成果,建设了室内外无缝定位试验场,供学生实验实习、创新研究。

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图8  卫星与导航实验室场景

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图9  国家北斗数据处理与分析中心

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图10 机器人视觉定位系统

 

7 矿山测量模拟与实训实验室

矿山测量实验室拥有中心与天津七零七所合作研发的陀螺全站仪示教系统2套、陀螺仪16台(其中5″1台、10″2台,其余均为15″级),可以同时满足120人的矿山测量方面的实验、实习要求。

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图11  矿山测量实验室主要仪器

中心因地制宜利用所在办公楼空间、楼顶平台建成了GPS单基站和GPS基础实验场,楼道中安置了一系列测量观测点和岩体倾斜测量实验站,地下停车场和相邻建筑空间被开发成矿山及地下测量实验基地。

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图12  矿山测量模拟实验场 

 

8 土地利用与复垦实验室

拥有探地雷达、LCI便携式光合仪、土壤三项测量仪、生态因子监测系统、原子吸收分光光度计、土壤多参数速测仪、城乡一体化土地调查与监测建库系统、土地利用规划系统软件等各种土地利用和分析仪器设备和软件,可以同时满足60人土地利用与复垦方面的实验、实习要求。

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图13  土地利用与复垦实验场景

 

9)开采沉陷与控制实验室

拥有岩体内部移动监测系统,测深、测斜仪器等,自制了多种设备、相似模拟材料、自行开发了地表岩层移动变形规律预计软件等。

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图14  岩体内部移动监测系统

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图15   相似材料模拟模型 

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图16   Riegl三维激光扫描仪及成果