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1、变形观测及数据处理教学大纲一、 课程基本信息表1 课程基本信息表课程名称变形观测及数据处理Deformation Monitoring and Data Process课程代码101005211课程性质专业（选修）适用专业测绘工程授课学期6学分/学时2/32对先修的要求误差理论与测量平差基础、大地测量学基础、工程测量对后续的支撑生产实习、毕业实习、毕业设计课程简介本课程是测绘工程专业专业必修课程，通过本课程学习，要求学生掌握垂直位移、水平位移、倾斜、挠度及裂缝的观测方法，数据的整理、统计与分析、及时预报以及采取安全措施的对策等工作。使学生初步学会根据各类工程的实际情况与要求进行方案设计、外业监
2、测及数据处理，以解决工程建筑物变形观测中的具体问题，确保工程的安全运行，为经济建设做贡献。本课程主要介绍各类工程从设计、施工到运营管理各阶段的变形观测的理论、方法及其数据处理的全过程。为今后在工作中应用这一先进的定位技术奠定基础。课程负责人及团队骨干（5人以内）（5人以内）姓名性别学历学位职称从教时间xx女研究生硕士讲师2012.6xxx女博士研究生博士副教授2000.7xxx女研究生硕士讲师2010.1xxx女研究生硕士工程师2020.9课程网址学习通网址：https:/mooc1-二、 课程目标及对毕业要求指标点的支撑本课程教学目标如下：课程目标1：能够利用变形观测相关知识，结合数学模型方
3、法，对工程建设项目监测数据进行分析，并进行变形预测和预报。课程目标2：掌握变形观测基本理论和基本方法。重点学习垂直位移、水平位移、倾斜、挠度及裂缝的观测方法及水位监测、应力监测等方法。课程目标3：根据各类工程的实际情况与要求进行方案设计、外业监测及数据处理，以解决工程建筑物变形观测中的具体问题，确保工程的安全运行，为经济建设做贡献。课程目标4：能够利用变形观测数据处理方法，根据变形观测数据绘制各种变形曲线图，进行综合分析和评价。课程目标5：能够使用MATLAB、VS、C语言等程序对变形观测数据进行分析、计算、模拟和预测。本课程的教学目标对毕业要求的支撑如下表所示：表2 课程教学目标对毕业要求的
4、支撑序号课程目标毕业要求指标点程度1课程目标1指标点1.4：能够将相关知识和数学模型方法用于测绘专业复杂工程问题解决方案的比较与综合。H2课程目标2指标点3.1：掌握测绘工程设计/开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。M3课程目标3指标点3.2：能够设计开发满足特定测绘需求的生产流程。M4课程目标4指标点4.4：能够对实验结果进行信息综合与评判，取得合理有效的结论。L5课程目标5指标点5.2：能够选择恰当的的现代工具对复杂测绘工程问题进行分析、计算、设计、模拟和预测专业问题。H支撑度标志：“H”表示“强”，“M”表示“中”，“L”表示“弱”。每一门
5、课程至少要对一个毕业要求有强支撑。三、 理论教学内容表3 理论教学内容及学时分配序号教学内容预期学习成果支撑课程目标学时安排与教学方法思政元素1第1章概述1.1 变形监测的概念1.2 变形监测作用和应用1.3 变形监测技术的发展重点和难点:变形监测作用和应用理解变形监测的概念；认识变形监测的重要性，懂得变形监测在工程建设中的应用；知晓变形监测技术的发展现状。12讲授思考题练习题通过讲述中国形象和中国速度,增强学 生的民族自豪感2第2章技术和方法2.1 概述2.2 沉降监测技术2.3水平位移监测技术2.4传感器监测技术2.5 地面三维激光扫描监测技术2.6 GNSS监测技术重点和难点:水平位移监
6、测技术理解水准测量、三角高程测量、精力水准测量等沉降监测方法，以及正确分析与处理相关的误差；理解基准线法、导线测量等水平位移监测方法，以及正确分析与处理相关的误差；知晓传感器、地面三维激光扫描监测技术以及其应用情况；理解GNSS监测技术及其应用。26讲授思考题练习题工程安全意识、严谨工作态度3第3章监测数据处理3.1变形监测基准网数据处理3.2线性回归模型。3.3时间序列分析模型。3.4粗差检验。3.5控制点稳定性分析重点和难点:数值计算方法能够采用秩亏自由网、拟稳网、经典网平差方法完成变形监测基准网平差计算；能够依据变形观测数据，建立线性回归、时间序列分析模型，并完成参数估计的计算；正确分析
7、与评价观测数据，采用粗差检验方法，识别粗差观测值；利用平均间隙法，通过整体检验、不稳定点搜索两个步骤识别变形监测基准网中不稳定点。18讲授思考题练习题4第4章控制网优化设计4.1控制网优化设计定义和分类4.2控制网优化设计的质量标准4.3机助法优化设计系统重点和难点:控制网优化设计的质量标准知晓控制网优化设计的含义和分类，认识控制网优化设计的目的和必要性；理解控制网优化设计的质量标准，形成精度、可靠性、灵敏度控制网质量标准的计算与优化。知晓机助法控制网优化设计的流程。56讲授思考题练习题5第5章变形监测项目管理5.1合同管理5.2项目技术设计与组织5.3成果质量检查验收5.4项目技术总结重点和
8、难点:成果质量检查验收认识合同管理的必要性，懂得合同管理的基本知识；知晓变形监测项目技术设计和组织的基本内容；懂得成果质量检查验收的方法和规定；知晓变形监测项目技术总结的基本内容。34讲授思考题练习题通过港珠澳大桥工程安全监测案例,激励学生不忘测绘初心使命。6第6章基坑工程监测6.1监测技术与方法6.2基坑工程变形监测系统6.3基坑工程监测案例重点和难点:基坑监测技术与方法知晓基坑工程变形监测技术和方法；能够针对具体基坑工程，设计基坑工程变形监测方案，以及编写基坑工程变形监测技术总结。42讲授思考题练习题引导学生严格遵守测量规范,按照测量步骤及要求,认真细致,提高监测数据准确性和可靠性。7第7
9、章建筑物工程监测7.1监测技术与方法7.2高层建筑变形监测系统7.3建筑工程监测案例重点和难点:建筑物监测技术与方法知晓建筑工程变形监测技术、方法、监测频率、变形预警值等内容；能够针对具体建筑工程，设计基坑工程变形监测方案，以及编写基坑工程变形监测技术总结。42讲授思考题练习题8第8章公路工程监测8.1公路工程监测概述8.2公路工程监测项目及方法8.3高速公路软土地基监测案例重点和难点:公路工程监测技术和方法知晓公路工程变形监测技术和方法；能够针对具体公路工程，设计基坑工程变形监测方案，编写基坑工程变形监测技术总结。42讲授思考题练习题四、 课程考核与成绩评价（一）考核内容与评价总评成绩100
10、分=闭卷考试成绩+过程考核成绩1）闭卷考试：根据课程教学目标，重点考核学生对基本知识、重难点知识的理解和应用情况，能反映学生的分析问题、自主学习等能力；考核内容与类型应能支撑课程目标的达成。2）过程考核：包括课堂表现、课后作业、课堂研讨活动等。表4 课程考核评价方式序号课程目标考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)过程考核期末考试课堂表现课后作业课堂研讨1目标1变形监测数据处理3322282目标2变形监测技术与方法3312183目标3变形监测项目管理3357184目标4变形曲线绘制、变形预报33285目标5控制网优化设计、粗差检验、稳定性分析3351728合计(%)1515106010
11、0（二） 过程考核评分标准表5 过程考核评分标准考核方式权重%教学目标评分标准（%）90-10075-8960-740-59课堂表现15目标1能积极主动回答老师提问。对变形监测基础知识和基本理论，回答问题正确。全勤，无迟到早退。能积极主动回答老师提问。回答问题基本正确。全勤。能在老师点名下回答老师的提问，经启发能回答问题。缺课1-2次，迟到早退现象较多。不能回答课上问题。缺课多于2次，经常性迟到早退。目标2目标3目标4课后作业15目标1能独立完成课后作业，书写工整，按时完成且答案正确；完成作业基本正确，书写较工整，按时完成，答案基本正确；经帮助能按时完成作业，答案存在错误； 不能按时完成，书写
12、潦草，错误较多。目标2目标3目标4课堂研讨研10目标1积极查阅文献资料，能正确选用、分析，获取有效信息或结论；课堂口头报告流畅，PPT制作精良，专业问题沟通能力强；能查阅文献资料并正确使用；PPT和口头报告效果显著，能进行专业问题沟通查阅文献资料并使用；课堂报告效果一般，问题沟通有困难缺乏使用文献资料能力；口头表达有错误，回答问题不正确。目标2目标3目标4五、 课程教学目标达成度评价方法课程教学目标达成度评价如下：本门课程学生总评成绩=卷面成绩总分A（满分55%）+课堂表现分数B（满分15%）+课后作业C（满分15%）+课堂研讨D（满分15%）表5 课程考核内容及课程目标达成度评价方法课程目标
13、考核内容目标值平均值指标点达成度课程目标1卷面成绩22A1课堂表现3B1课后作业3C1课程目标2卷面成绩12A2课堂表现3B2课后作业3C2课程目标3卷面成绩7A3课堂表现3B3课后作业3C3课堂研讨5D3课程目标4卷面成绩2A4课堂表现3B4课后作业3C4课程目标5卷面成绩17A5课堂表现3B5课后作业3C5课堂研讨5D5注：课程目标总达成度 = 各课程目标达成度的均值。六、 其他有关说明l、本课程为多学科交叉课程，在学习本课前，应先修误差理论与测量平差基础、大地测量学基础、工程测量等课程。2、本课程理论方面比较抽象难度较大，且学生在数理统计理论方面特别是建设检验方面学的不够扎实，教学基础差
14、的同学容易产生惧怕感。在讲课过程中应该考虑到各层次的学生，该推导的数学公式应给与详细的推导和解释，先从整体上让学生掌握解决问题的思路，然后再推导详细过程。把抽象的理论具体化，一些较深的内容要求学生掌握计算方法，比如平均间隙法中的局部检验的思路，对具体的公式不要死记硬背。3、本课程内容涉及多个学科的知识，理论性较强，教学中突出重点，注意启发式教学，引导学生积极思考，提高学生运用基本理论解决变形分析的能力。同时该课程也是属实践性较强的一门新兴学科，在教学过程中应注意理论与实践的结合，注意培养学生解决工程中有关变形监测问题的能力。教学方法采用互动式教学；启发式教学；交流式教学；案例式教学；报告式教学
15、。例如，深基坑变形监测等采用案例式教学，结合一些具体的深基坑项目讲解变形监测全过程；变形监测方案设计可采用启发式教学，引导学生回顾测量学和平差等基本测绘知识；测量新技术在变形监测中的应用采用报告式教学等4、任课老师应鼓励每个学生积极参与和按时完成课外项目、课堂演讲及报告，并根据实际教学情况安排学生进行演讲和汇报，以此激发学生参与的积极性。同时，任课教师应充分利用现代化技术方法和手段提高课堂活跃度，提升课堂教学效果。七、 建议使用教材及参考书目【使用教材】1邱冬炜,丁克良.变形监测技术与工程应用.武汉大学出版社.2018.8【参考书目】1黄声享.变形监测数据处理.武汉大学出版社.20192郝亚东.工程变形监测.武汉理工大学出版社.2022.083刘强.工程变形监测.武汉理工大学出版社.2019.05