技术摘要：
本发明公开了一种全站仪虚拟仿真教学系统，涉及教学系统研发技术领域，其包括场景模块、环境修改模块、仪器模块、场景切换模块和视图命令模块，其对于实践实习测量，不会出现学生失误操作造成的仪器损失或实习过程靠队员不认真的现象，测量精度、效率更高，能够自动的  全部
背景技术：
工程测量在工程建设中占据着重要的地位，从工程规划、设计到施工建设，从竣工 测量到后期的安全监测、运营维护，都起着不可代替的作用。 目前非测绘类高校测量实践课的教学环节普遍存在一些问题，但仍未得到有效的 改善。国内学者经过不断研究发现： 1.数字化时代的需求，传统的教学模式与教学手段亟待改革。 当前测量学教学模式为课上理论知识吸收学习，通过短视频讲解仪器操作，然后 分组进行高程测量、大比例尺地形图测绘，碎步测量等仪器实习操作。但相关学者发现该过 程无论是数据记录与处理还是仪器操作等过程均为人工方式进行，精度和效率低下，缺乏 内外一体化和自动化的数据处理流程。除此之外，实践实习过程中极有可能出现学生失误 操作造成的仪器损失或实习过程靠队员不认真的现象。 2.实习场地单一。 大部分测量课程的实习场地都选用学生所在校区的校园内，而校园内的地形一般 过于平坦，高程变化不大，同时地物测量相对实际工程中的要素又过于简单，不能很好的提 升学生实际操作能力与综合素质，造成测量工作人员的紧缺。 3.满足该实习教学基本需求的试验设备陈旧，更新速度与社会和教学实际脱离。 测量仪器的高昂费用使得高校的仪器供应不足，不能满足学生人手一台仪器进行 实践实习。除此之外，仪器的类型与型号繁杂，导致测量仪器的选择和操作多样化，传统教 学模式无法保证学生掌握各类测量仪器的基本使用。 总的来说，测量学传统教学模式和教学手段呈现单一化和落后化，与高速发展和 更新的数字化时代脱轨，要解决学者提出的上述问题，就需要跟进时代的发展步伐，与数字 化时代相结合，探究出新的教学模式。 而随着虚拟仿真技术的快速发展，少数研究学者提出将虚拟仿真技术与工程测量 教学相结合实现教学，但因研究想法新颖，研究人数过少，目前均未有成果被广泛应用于实 际教学或生活中。有学者对全站仪面板操作的模拟系统。但这并不能满足工程测量中全站 仪不同型号不同操作方式的工作掌握要求，更不能完成工程测量课程教学内容，达到考核 水平。同时存在极少数的发明专利提出建立半虚拟半现实仿真平台，该类研究并不能达到 实际操作时学生或工作人员对仪器搬运，架设，和测量前调零等操作的学习或熟悉，且该类 发明专利只能通过平台为学生呈现平面化的实习教学，学习仪器模拟操作的理论知识，本 质上并未达到学生能动手真实操作的要求。除此之外，该类研究是基于平面控制网建立的 平面操作平台，通过GNSS技术建立平面控制网，利用数字高程模型(DEM)获取基础数据，利 用高等级计算机语言底层开发或GIS平台二次开发建立对照半现实仿真区。平面操作系统 3 CN 111597709 A 说　明　书 2/5 页 界面缺乏真实性，二维的操作平台缺乏实际实习场景中的空间操作随意性，也没有与实际 操作环境的影响，仪器模拟的效果大打折扣。半虚拟技术本身也存在很多缺陷，如半虚拟半 现实仿真会对客户机操作系统做出修改，并不符合未来虚拟化技术的核心。
技术实现要素：
本发明在于提供一种全站仪虚拟仿真教学系统，其能够缓解上述问题。 为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下： 本发明提供了一种全站仪虚拟仿真教学系统，包括： 场景模块，用于根据测量任务选择3D场景模型，被选择的3D场景模型在操作区中 显示； 环境修改模块，用于临时修改3D场景模型的参数，待完成当前测量任务后，3D场景 模型的参数自动还原； 仪器模块，用于根据测量任务选择对应型号的全站仪模型，被选择的全站仪模型 显示于操作区的3D场景模型中； 场景切换模块，用于实现操作区中，全站仪模型在3D场景模型内的移动、架设、旋 转； 视图命令模块，用于实现操作区中全站仪模型的面板参数设置以及照准测量。 本技术方案的技术效果是：相对于实践实习测量，不会出现学生失误操作造成的 仪器损失或实习过程靠队员不认真的现象，测量精度、效率更高，能够自动的对数据进行处 理；丰富了测量场地，能够更好的提升学生实际操作能力与综合素质；能够切换使用不同型 号的全站仪模型，解决了教学试验设备陈旧，更新速度与社会和教学实际脱离的问题，能够 保证学生掌握各类型号仪器的基本使用；能够模拟全站仪模型在3D场景模型内的移动、架 设、旋转、面板参数设置以及照准测量，模拟整个实习过程中的所有操作和场景，完全符合 工程测量实习的要求，甚至更灵活的提供仪器、场景和环境的选择，整个画面为3D场景，能 更好的满足学生真实动手操作的要求，保证了仿真模拟效果。 进一步地，所述3D场景模型是采用3Ds  Max软件，根据地物位点数据搭建而成，所 述地物位点数据是利用全站仪进行实地野外数据采集得到；所述全站仪模型是采用3Ds  Max软件，根据AutoCAD软件绘制的3D图形搭建而成。 本技术方案的技术效果是：地物位点数据来自实测数据，利于3D场景模型的精确 搭建。 更进一步地，所述场景切换模块和视图命令模块是采用Unity  3D编写三维仿真运 动方程模拟程序得到。 本技术方案的技术效果是：Unity  3D可定制IDE环境，基于Mono的开发脚本，不仅 减少了安全隐患，也使得编写跨平台代码时更佳容易。 更进一步地，所述教学系统利用C#语言进行系统封装。 本技术方案的技术效果是：能较好的实现虚拟仿真教学系统的集成开发，利于全 站仪虚拟仿真教学系统的后台操作和维护修改。 进一步地，所述仪器模块设置有数据写入端口，用于增加新型号的全站仪模型；所 述场景模块设置有数据写入端口，用于增加新的3D场景模型。 4 CN 111597709 A 说　明　书 3/5 页 本技术方案的技术效果是：便于对仪器模块中所储存的全站仪类型种类和场景模 块中的3D场景种类进行更新。 进一步地，所述教学系统还包括数据存储模块和信息反馈模块，所述数据存储模 块用于记录测量任务中的所有数据，所述信息反馈模块用于根据数据存储模块记录的数 据，生成实验报告。 本技术方案的技术效果是：采用专门的数据存储模块对操作数据进行存储，易于 数据管理，能够直观的生成实验结果报告。 进一步地，所述教学系统还包括教学视频模块，用于为新手用户提供教学系统操 作简介。 本技术方案的技术效果是：能够引导新手用户如何使用该教学系统。 更进一步地，所述教学系统还包括工具模块，用于对操作区的3D场景模型进行放 大/缩小/角度切换/距离切换/坐标切换。 本技术方案的技术效果是：提高了测量任务中的可操作性，确保了用户界面的友 好性。 更进一步地，所述教学系统的用户界面包括操作区、视图命令窗口、工具列表窗 口、菜单栏窗口和场景切换器窗口。 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配 合所附附图，作详细说明如下。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。 图1是本发明中所述全站仪虚拟仿真教学系统的开发流程示意图； 图2是本发明中所述全站仪虚拟仿真教学系统的主要组成示意框图； 图3是本发明中所述全站仪虚拟仿真教学系统的用户界面图。