[發明專利]全站儀虛擬仿真教學系統

在審

• 申請號: 202010410597.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111597709A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 朱鵬程;劉永浩;何萬金;景尚晨;鄭好;陳俊妍;黃從禮
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F3/0482;G06F3/0484;G09B9/00;G09B5/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明公開了一種全站儀虛擬仿真教學系統，涉及教學系統研發技術領域，其包括場景模塊、環境修改模塊、儀器模塊、場景切換模塊和視圖命令模塊，其對于實踐實習測量，不會出現學生失誤操作造成的儀器損失或實習過程靠隊員不認真的現象，測量精度、效率更高，能夠自動的對數據進行處理；豐富了測量場地，能夠更好的提升學生實際操作能力與綜合素質；能夠切換使用不同型號的全站儀模型，解決了教學試驗設備陳舊，更新速度與社會和教學實際脫離的問題；能夠模擬全站儀模型在3D場景模型內的移動、架設、旋轉、面板參數設置以及照準測量，整個畫面為3D場景，能更好的滿足學生真實動手操作的要求，保證了仿真模擬效果。

技術領域

本發明涉及教學系統研發技術領域，具體而言，涉及一種全站儀虛擬仿真教學系統。

背景技術

工程測量在工程建設中占據著重要的地位，從工程規劃、設計到施工建設，從竣工測量到后期的安全監測、運營維護，都起著不可代替的作用。

目前非測繪類高校測量實踐課的教學環節普遍存在一些問題，但仍未得到有效的改善。國內學者經過不斷研究發現：

1.數字化時代的需求，傳統的教學模式與教學手段亟待改革。

當前測量學教學模式為課上理論知識吸收學習，通過短視頻講解儀器操作，然后分組進行高程測量、大比例尺地形圖測繪，碎步測量等儀器實習操作。但相關學者發現該過程無論是數據記錄與處理還是儀器操作等過程均為人工方式進行，精度和效率低下，缺乏內外一體化和自動化的數據處理流程。除此之外，實踐實習過程中極有可能出現學生失誤操作造成的儀器損失或實習過程靠隊員不認真的現象。

2.實習場地單一。

大部分測量課程的實習場地都選用學生所在校區的校園內，而校園內的地形一般過于平坦，高程變化不大，同時地物測量相對實際工程中的要素又過于簡單，不能很好的提升學生實際操作能力與綜合素質，造成測量工作人員的緊缺。

3.滿足該實習教學基本需求的試驗設備陳舊，更新速度與社會和教學實際脫離。

測量儀器的高昂費用使得高校的儀器供應不足，不能滿足學生人手一臺儀器進行實踐實習。除此之外，儀器的類型與型號繁雜，導致測量儀器的選擇和操作多樣化，傳統教學模式無法保證學生掌握各類測量儀器的基本使用。

總的來說，測量學傳統教學模式和教學手段呈現單一化和落后化，與高速發展和更新的數字化時代脫軌，要解決學者提出的上述問題，就需要跟進時代的發展步伐，與數字化時代相結合，探究出新的教學模式。

而隨著虛擬仿真技術的快速發展，少數研究學者提出將虛擬仿真技術與工程測量教學相結合實現教學，但因研究想法新穎，研究人數過少，目前均未有成果被廣泛應用于實際教學或生活中。有學者對全站儀面板操作的模擬系統。但這并不能滿足工程測量中全站儀不同型號不同操作方式的工作掌握要求，更不能完成工程測量課程教學內容，達到考核水平。同時存在極少數的發明專利提出建立半虛擬半現實仿真平臺，該類研究并不能達到實際操作時學生或工作人員對儀器搬運，架設，和測量前調零等操作的學習或熟悉，且該類發明專利只能通過平臺為學生呈現平面化的實習教學，學習儀器模擬操作的理論知識，本質上并未達到學生能動手真實操作的要求。除此之外，該類研究是基于平面控制網建立的平面操作平臺，通過GNSS技術建立平面控制網，利用數字高程模型(DEM)獲取基礎數據，利用高等級計算機語言底層開發或GIS平臺二次開發建立對照半現實仿真區。平面操作系統界面缺乏真實性，二維的操作平臺缺乏實際實習場景中的空間操作隨意性，也沒有與實際操作環境的影響，儀器模擬的效果大打折扣。半虛擬技術本身也存在很多缺陷，如半虛擬半現實仿真會對客戶機操作系統做出修改，并不符合未來虛擬化技術的核心。

發明內容

本發明在于提供一種全站儀虛擬仿真教學系統，其能夠緩解上述問題。

為了緩解上述的問題，本發明采取的技術方案如下：