引言：建筑测量作为一门理论与实践紧密结合的专业基础课程，在建筑工程领域中占据着举足轻重的地位。它要求学生不仅要掌握扎实的测量理论知识，还需具备熟练的实际操作技能以及解决复杂测量问题的能力。传统的建筑测量教学模式主要依赖于课堂讲授、实地测量实习等方式。然而，这些教学方式存在着诸多局限性，且一些复杂测量场景难以在现实中完整呈现等，这些问题在一定程度上制约了教学效果。

一、建筑测量教学中虚拟仿真技术的应用作用

虚拟仿真技术以其生动、直观、互动性强的特点，为建筑测量教学带来了全新的学习体验，有效激发了学生的学习兴趣。传统建筑测量教学内容相对枯燥，实地测量实习又受到诸多限制，容易使学生产生学习倦怠。而虚拟仿真技术构建的虚拟场景和模拟操作过程，能够将抽象的测量知识转化为具体的视觉形象和可操作的任务，使学习过程变得更加有趣和富有挑战性。

虚拟仿真技术能够为学生提供多样化的学习情境，帮助学生更好地理解和掌握建筑测量的理论知识。通过在虚拟环境中模拟各种测量原理的实际应用过程，如角度测量、距离测量、高程测量等，学生可以直观地看到测量数据的产生过程以及测量误差的形成原因，从而加深对测量原理的理解。同时，虚拟仿真软件还可以对测量过程进行动态演示和分析，将复杂的测量过程分解为一个个清晰的步骤，使学生更容易掌握测量操作的要点和技巧。

表 1虚拟仿真技术对教学效果的影响

二、建筑测量教学中虚拟仿真技术的应用路径

（一）构建虚拟测量场景

虚拟测量场景的构建是虚拟仿真技术在建筑测量教学中应用的基础环节。通过利用计算机图形学等技术，根据建筑测量实际工作中的常见场景，如建筑工地、城市街区、古建筑群等，构建三维虚拟场景。这些场景不仅要具备高度的视觉逼真度，还需模拟真实环境中的各种因素。

比如在建筑测量教学中，借助专业的虚拟仿真软件构建了一个大型建筑工地的虚拟测量场景。该场景中包含了不同施工阶段的建筑物、施工机械、道路以及复杂的地形地貌。在进行角度测量教学时，学生需要在虚拟场景中选择合适的测站点，避开建筑物的遮挡，对多个目标点进行角度测量。在这个过程中，学生深刻体会到了实际测量中选择测站位置的重要性以及环境因素对测量结果的影响。与传统课堂单纯讲解角度测量原理和方法相比，学生对知识的理解更加深入，实际操作能力也得到了显著提升。

（二）开展虚拟仪器操作训练

建筑测量仪器种类繁多且操作复杂，传统教学中由于仪器数量限制，学生难以获得充足的操作练习机会。虚拟仿真技术能够对各类测量仪器进行逼真模拟，包括全站仪、水准仪、经纬仪等。学生可以在虚拟环境中反复进行仪器的安装、调试、测量操作以及数据读取与记录等训练。

比如引入了一套建筑测量虚拟仪器操作训练系统。在水准仪的虚拟操作训练中，学生通过鼠标和键盘操作，模拟水准仪的开箱、架设、粗平、精平、瞄准水准尺以及读数等一系列步骤。系统会根据学生的操作步骤和操作时间进行实时评分，并在学生操作错误时弹出提示框，告知错误原因和正确操作方法。经过一段时间的虚拟操作训练后，学生在实际使用水准仪进行测量时，操作更加熟练，测量误差明显减小。据统计，参与虚拟仪器操作训练的学生在实际测量实习中，首次操作成功完成测量任务的比例从之前的30%提高到了70%，大大提升了教学效果^[1]。

表 2全站仪操作教学效果对比

（三）组织虚拟项目实践

虚拟项目实践是将虚拟仿真技术深度应用于建筑测量教学的关键环节。教师根据实际建筑测量项目，设计一系列虚拟项目任务。在这个过程中，学生不仅能够综合运用所学的测量理论知识和仪器操作技能，还能培养团队协作能力、沟通能力以及解决实际问题的能力^[2]。

比如院校可以组织一次基于虚拟仿真技术的古建筑变形监测虚拟项目实践。学生们分成若干小组，每个小组负责对一个虚拟的古建筑模型进行变形监测方案设计。在设计过程中，各小组需要考虑古建筑的结构特点、周边环境以及测量精度要求等因素，选择合适的测量方法和仪器。在数据采集阶段，学生们在虚拟场景中利用全站仪、水准仪等虚拟仪器进行测量，并将采集到的数据导入到数据分析软件中进行处理和分析^[3]。

三、建筑测量教学中虚拟仿真技术的应用实践案例分析

（一）课前虚拟预习：降低认知门槛，强化目标导向

传统建筑测量教学中，学生课前预习多依赖教材文字描述，对抽象的测量原理（如“视距测量公式推导”“全站仪坐标放样原理”）理解模糊，导致课堂效率低下。通过虚拟仿真技术构建“预习型虚拟模块”，可将抽象知识转化为可视化场景，帮助学生提前熟悉学习目标与操作要点^[4]。

某院校《工程测量》课程课前预习设计，该院校针对“建筑施工放样”章节，开发了“虚拟放样预习模块”。模块包含三个子场景：①施工放样原理动画演示（通过3D动画展示极坐标法放样中“测站设置—目标点计算—实地标定”的逻辑链）；②典型错误操作模拟（如“测站坐标输入错误”“棱镜高设置偏差”导致的放样误差可视化）；③预习任务单（要求学生在虚拟场景中完成3个基础放样任务，系统自动记录操作轨迹与错误次数）。

实施数据显示：在2023-2024学年秋季学期，参与虚拟预习的120名学生中，课堂提问环节针对“放样原理”的疑问量较未使用虚拟模块的班级减少62%；课后作业中“放样方案设计”的正确率从58%提升至83%。教师反馈，学生课堂上能更快进入实操环节，对“为何这样操作”的理解深度显著提升。

表 3虚拟预习对学习效果的影响

（二）课中虚实联动：聚焦关键技能，突破实践瓶颈

传统实地测量教学中，受仪器数量（如全站仪每班仅5-8台）、场地安全性（如高空作业、深基坑测量）限制，学生常处于“轮流观望”状态，关键技能（如“全站仪对中整平”“水准测量闭合差调整”）的训练强度不足。通过“虚拟仿真模拟+实地操作验证”的联动模式，可让学生在虚拟环境中反复练习易错环节，再到实地验证操作效果，形成“虚拟试错—实地固化”的技能提升路径。

该学院在“全站仪对中整平”教学中，采用“虚拟训练—实地考核”两步法：

虚拟训练阶段：学生在虚拟系统中练习“架设三脚架—安装仪器—光学对中—粗平—精平”流程，系统实时显示“对中偏差值”（如±0.5mm）和“整平气泡偏移角度”，并对操作超时（如单次精平超过3分钟）、步骤颠倒（如先精平后对中）等错误进行红色预警。学生需达到虚拟操作“连续3次偏差≤1mm、耗时≤5分钟”方可进入实地考核。

实地考核阶段：使用同型号全站仪进行实地操作，教师记录操作时间与最终偏差值。对比数据（见表4）显示，虚实联动教学后，学生的操作规范性与效率显著提升：

表 4全站仪对中整平操作教学效果对比表

（三）课后虚拟拓展：延伸实践维度，深化综合应用

传统教学中，课后巩固多依赖习题与实习报告，但难以实现复杂测量项目的深度复盘。通过虚拟仿真技术构建“项目化虚拟拓展平台”，可让学生在课后自主开展大型综合项目训练（如建筑群整体测绘、深基坑变形监测），并通过系统生成的“操作日志”“误差分析报告”进行自我反思，强化知识迁移能力。

“建筑群体测绘”虚拟拓展项目，该大学为大三学生设计了“校园建筑群1:500地形图测绘”虚拟拓展项目，包含三个核心环节：虚拟场景构建：还原校园内12栋建筑（含教学楼、图书馆、体育场）的地形地貌，精度达0.1m级，包含树木遮挡、坡地起伏等真实环境因素。任务设计：要求学生以小组（4人/组）为单位，在72小时内完成“控制测量—碎部测量—数据成图—成果校验”全流程，系统自动模拟天气变化（如下雨导致仪器精度下降）、人员配合失误（如记录员记错数据）等突发情况。复盘反馈：项目结束后，系统生成“三维误差热力图”（标注碎部点测量偏差超过5cm的区域）和“团队协作评分表”（含任务分工合理性、沟通效率等维度）。实施效果显示：参与该项目的60名学生中，85%能在虚拟环境中发现自身在“控制网布设合理性”“碎部点取舍”等方面的不足；后续实地开展校园测绘实习时，项目完成周期较往届缩短30%，成果合格率（符合《工程测量规范》GB50026-2020）从76%提升至94%。

表 5虚拟项目实践效果分析

结束语

虚拟仿真技术在建筑测量教学中的应用，为解决传统教学中的诸多问题提供了有效的途径，展现出了显著的优势和良好的应用效果。通过构建虚拟测量场景、开展虚拟仪器操作训练以及组织虚拟项目实践等应用策略，不仅提升了学生的学习兴趣，增强了学生对知识的理解与掌握，培养了学生的实践与创新能力，还优化了教学资源的利用。

参考文献

[1]王蓉.虚拟仿真技术在建筑工程技术专业综合实训教学中的应用[J].电脑知识与技术,2025,21(11):112-114.

[2]刘继庚,邓仕雄,何清平,林国敏,邹宇,周彬.基于OBTL模式下虚拟仿真技术在无人机摄影测量教学中的应用[J].模具制造,2024,24(4):41-43+47.

[3]李晨星.虚拟仿真技术在建筑实训教学中的应用研究[J].江苏建材,2023,(2):129-130.

[4]张东.虚拟仿真技术在高职建筑工程测量教学中的应用研究[J].职业教育,2022,21(13):11-12+28.