孟 芹

(贵州交通职业技术学院，贵州 贵阳 550001)

1 项目背景

对于地质课程学习而言，系统的实训教学有着非常重要的作用。长期以来，地质勘查工程专业人才培养的教学手段受到诸多条件的限制。校外实训基地主要是采用野外实训基地加校企合作实训基地，野外实训基地地质场景大多在野外的崇山峻岭，交通出行不便，学生安全难以保证。实训周期较长，短则数天，长则数月的影响，食宿所需基地建设耗资不菲；实训指导教师数量亦不足；校企合作基地受企业生产任务安排和教学安排时间差异的影响，部分实训涉及到工程的施工耗资较大，且不可逆转，实验无法重复再现，学生走马观花，视野极其受限，未能系统的获得实训技能。

从长远角度来看，对于目前的实践教学来说，野外丰富、经典的地质现象，也仍存在一些问题。随着人们对自然资源的开发，实训区一些经典的、不可再生的地质现象遭受破坏，严重影响室外教学的效果；实训区均位于特定区域位置，进行的是对特定区域的地质作用及其地质记录的观察培训，这种教学模式影响到跨区域就业学生在工作岗位中对工区的熟悉程度，制约着他们未来的发展；实训区存在地质景观有限，有教学资源不足的现象。

这些问题的存在，从客观上影响了地质工程专业教学水平和质量的提高，学生动手能力、创新能力的培养也受到一定的客观制约。随着无人机，VR，BIM等数字技术的发展为地质实训在校内进行提供了有利条件，使之突破以上制约变成可能。

2 几种数字技术的应用概况

2.1 无人机技术在地质工程上的应用

随着无人机技术的迅速发展，它将传统的航空摄影技术与地面的立体三维技术和测绘技术进行综合应用，无人机拥有多角度、立体式、全方位等诸多优点。无人机的遥感监测包含了灾害遥感监测选项内容部分，补充了航空遥感、卫星遥感对地观测频度、精度和时效上的缺陷，完善了对地观测技术在灾害中的应用。通过无人机的低空多位镜头获得立体高清影像数据、自动生成三维地理信息模型，快速实现获取地理信息，相应的满足了地质工程的不同条件的需求。

无人机在地质勘察、地质灾害防治中已经得到了广泛应用。在汶川大地震、贵州水城大型滑坡、宁夏彭阳县大型滑坡等灾害治理中，无人机都发挥了较大的作用。无人机可以多次拍摄不同角度不同层面的同一个地区，对这些拍摄照片进行数据分析就可以得到完整准确的事发现场的现状，还可以对地质进行二次分析，如果地质灾害发生了一次，那么无人机就可以对下次灾害进行预测，对一些不稳定区域进行划分。即使是在没有发生地质灾害的区域，只要被无人机遥感技术监测到危险情况或者分析出了不稳定的地壳运动，那么就可以及时对该地区进行调整，避免地质次生灾害的发生，将人身和财产损失降到最低。

2.2 VR技术在地质工程上的应用

VR虚拟也叫做人工环境，也就是带上VR眼镜所看到的景象全部是虚拟的。VR技术是通过相机采集、影像制作，从而创建和体验的计算机仿真系统生成一种虚拟世界的模拟环境。可以让用户感受不同地质条件下的三维虚拟环境。该技术的出现可广泛应用到各大领域，如：地质工程、水利电力工程、桥梁道路工程等行业，尤其是在教育领域得到了大众的认可。将VR技术应用在地质工程教学上，既可以减少经费又能解决学生在野外所带来的安全隐患。

基于VR技术的多尺度地质数据3D式可视化与交互方法,为科学的地质工程的教学提供新思路,该方法既符合计算思维又符合地质专业理论。适用于地质数据的可视化与交互。南京地震科学馆亮相可通过VR感受地震场景，亲身体验地震时地摇山动的惊险场景，点击触摸屏,立马就能让用户了解地震发生后在不同地方的感受。四川省国土资源厅和香港特别行政区政府土木工程拓展署，于成都理工大学联合举办“川港地质灾害防治工作交流暨香港地质灾害防治成就展”。该成就展引入了现代的VR科技，展示了VR泥石流体验，从直升机驾驶员、汽车驾驶员、居民这三个不同角度感受山泥倾泻带来的影响。

2.3 BIM技术在地质上的应用

BIM具有可视化、协调性、优化性、模拟性等特点，可用于地质勘查、建模，重现地质现象，解决地质问题。中国地质大学钱睿利用BIM核心建模软件Civil 3D为建模和调试主程序,以某煤田地质勘查资料为项目依托,进行了煤矿区三维地质模型的应用研究,可以清晰展示矿区的地质特征,方便开展深入的地质研究和评价。通过三维地质模型,可以直观和方便的查看和利用地质数据资料,将其复杂的内容通过图像方式表达出来,更为清晰易读和便于操作分析。

3 地质实训数字化建设

3.1 建立地质资料数字资源平台

通过现有的学校网站，增设地质实训板块，并创建相应的地质资料数据库。结合学校大量毕业生在工程建设一线岗位，接触大量工程实践的优势，网站内容主要包括教师教学视频资源、实训教学影音资源和毕业生工程现场实践教学资源等三个方面的数据库，课程平台整体结构如图1所示。通过网络平台，学生能够随时查阅相关资料，以便更好的学习地质方面的相关专业知识。

3.2 无人机在地质实训中的应用

“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。不识庐山真面目，只缘身在此山中。”苏轼的《题西林壁》富有哲理的阐述了当一个人站在不同的位置所观察到的相同事物会有不同的感官认识。地质意义上的地形、地貌是在一个大的区域上所形成的概念，通过实地观察也很难全方位的有一个总体认识，而且在短时间的野外实训也很难有精力爬坡上坎的全面了解一个地形地貌。而通过无人机的不同视角能够从不同角度宏观上观察地形地貌，更能直观的理解地形地貌的真正含义。通过无人机我们能直观的领略到卡斯特地貌的惊奇、风蚀地貌的苍凉、平原地貌的广袤、峰丛地貌的险峻和湖泊地貌的秀美。

地质灾害的认识是地质工程中的重要环节，然而直观的现场观察地质灾害既不安全也是可遇不可求的。当地质灾害发生时，由当地的相关人员通过无人机拍摄上传至数据平台。学生通过引擎搜索则可以对泥石流、滑坡、崩塌、地面塌陷、软土沉降等地质灾害有直观的感受。通过无人机不同视觉我们更能深入认识地质构造中背斜、向斜、褶皱、断层的形态。

3.3 VR技术在地质实训中的应用

VR教学就是利用VR技术使学习者融入虚拟的教学场景。从广义上来讲，地形、地貌、地质构造、地质演变都可以在虚拟的教学场景中进行VR教学。我们可以对滑坡、泥石流、崩塌、地陷、地震等地质灾害进行数字化模拟，也可以对地质板块碰撞、火山爆发、冰川侵蚀、褶皱扭曲、地层倒转、溶洞形成、黄土沉积等地质演变进行虚拟，分类上传至数据库并通过VR可视化与交互给学生们带来身临其境的震撼。

3.4 BIM技术在地质实训中的应用

在地质工程设计和施工方面BIM也得到了广泛应用，在路桥隧工程中，由于地质和地形的误差会导致原设计与实际施工有一定出入，这些问题常集中在边坡支护、桥台锥坡、隧道洞门、涵洞、挡土墙等地方。BIM技术是当前重点推广的技术，让学生们尽早学习这门技术也能够在今后的工作中发挥重要作用。

4 结语

通过广泛调研国内外数字技术的功能的分析以及这些技术在同类高职院校实训场地建设中的应用，进一步加深对数字技术的认识。结合地质专业教学中的知识和能力培养目标，与现有室内外地质实训条件和场地进行对比，梳理可进行数字化建设的实训项目，进行实训项目的数字技术方案的拟定。数字化技术在职业院校地质实训的应用是可以实现的，而且应该可以广泛运用。