地理空间信息技术支持下采矿工程专业实践教学改革研究.docVIP

地理空间信息技术支持下采矿工程专业实践教学改革研究 　　【摘要】 针对采矿工程专业面临新的挑战和发展机遇的问题，本文以国家“卓越工程师教育培养计划”为契机，依托地理空间信息技术，对采矿工程专业的实践教学内容体系进行了优化与重组，探索了全球定位系统、遥感和地理信息系统三种技术支撑下的采矿工程全过程优化的研究方案，并在此教学研究与改革过程中，强调坚持围绕质量意识、精品意识和成果意识来推动采矿工程专业的发展，从而达到提升采矿工程专业学生行业应用能力的目的。 　　【关键词】 采矿工程；实践教学；教学研究与改革；地理空间信息技术 　　1 引言 　　采矿工程专业是培养具备矿业工程学科的宽厚基础知识和专业基本技能，能在金属、非金属、化工和能源等行业从事矿物安全高效开采的科学研究、技术开发、行政管理、文化教育、项目规划与设计、基建施工和生产经营等方面的工作，适应社会主义市场经济发展的高级工程技术人才［1］。它具备很强的实践性，在本科的四年培养过程实践教学包括实验、实习、设计等实践环节。武汉理工大学是首批列入国家“211工程”重点建设的教育部直属重点大学，采矿工程是学校211工程重点建设和发展的优势学科，拥有矿业工程一级学科博士学位授权点、2个二级学科博士学位授权点、1个博士后科研流动站、1个湖北省重点实验室。经过50余年的建设与发展，本学科总体实力进入国内先进行列，已成为促进我国矿业工程领域技术进步和高层次人才培养的重要基地。 　　但是，随着采矿技术的不断革新与发展，传统采矿工程工艺已经产生了巨大变化［2］。特别是随着地理空间信息技术应用的深入和渗透，它作为数字矿山的基础核心技术，由全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）三部分组成，简称“3S”技术，已经在矿山开发的多个工艺环节得到应用，发挥了重要作用，取得了积极的效果［3］。因此，有必要对采矿工程专业的实践教学培养体系进行相应的调整优化，以适应生产的需要。 　　2 指导思想 　　以地理空间信息技术为核心提升建设传统采矿工程专业，把采矿工程专业办成从事固体矿床开采的“大采矿”专业，培养“适应能力强、实干精神强、创新意识强”具有国际竞争力的新型采矿工程“三强人才”。即在确保现有理论课时总体平衡的前提下，以专业实践教学内容改革为核心，根据国家对采矿学科的要求和采矿科技发展状况，按照“宽口径、厚基础”的“大采矿”模式，对专业实践教学内容体系进行整体优化和重组，课程中要充分反映地理空间信息技术对采矿工程全过程的支撑作用。新的实践教学体系既要吸取先进采矿国家采矿专业课程体系优点，又要结合我国采矿业的实际情况，具有前瞻性和实用性。同时，在这个过程中兼顾我校另外与采矿工程关联度较高的一级学科——安全工程的发展，形成我校采矿工程明显的安全特色。 　　3 实践教学内容优化方案 　　3.1 基于全球定位系统的优化方案 　　GPS系统作为一个空基无线电卫星导航定位系统，它利用空间卫星和对应的接收机为全球提供全天候高精度的三维坐标、三维速度和时间，共七个指标时空信息，地球表面和其上方任何地点都可以以无源方式接收并用于定位导航，主要由空间导航卫星、地面监控站和用户设备三部分组成［4］。国内外已经将GPS技术用于露天矿开采设备的跟踪、调度、控制，同时在矿山的高陡边帮、排土场等区域的地质灾害监测与预警也得到了充分应用。以全球定位系统为核心，辅助全站仪和数字水准仪，搭建数字矿山智能导航与实时监测实验平台，对“矿山测量”、“矿山提升与运输”、“矿床露天开采”、“爆破工程”等课程的实践内容进行优化设计。通过智能化的测量机器人、三维激光扫描仪、GPS定位系统及其配套软件，在基础层次上要求学生独立完成矿山地形、开采进度及现状、井巷等工程测量，并在此基础上进行测量数据的处理等；在更高级层次上，则通过矿山设备定位与跟踪实验、运输调度系统设计与优化实验、钻孔设备钻进导航实验，拓展并提高学生独立完成矿山设备调度、运输系统优化、安全监测与预警、开采量估算等能力。 　　3.2 基于遥感技术的优化方案 　　遥感技术是20世纪60年代兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术。它是应用人造卫星、飞机或其他探测仪器，不与探测目标相接触，从远处收集地物目标的电磁辐射信息，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术［5］。国内外已经将遥感技术用于露天采矿活动的动态监测，可全面掌握矿产资源的开发利用现状。以遥感影像数据处理为核心，搭建矿山环境卫星遥感监测实验平台，对“矿山测量”、“资源数字化技术”、“地质学”、“矿业技术经济学”、 “资源与环境” 等课程的实践内容进行优化设计。通过高分辨率遥感影像的解译和模式识别，将其同PSInSAR、GPS和GIS进行有效集成，形成多源遥感数据矿区环境与灾害信息精准