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摘要:為了滿足社會對遙感技術人才的需求，越來越多的高校開設了“遙感原理與應用”課程。如何依據專業特點及其培養目標組織“遙感原理與應用”課程的教學是教師必須思考的一個問題。針對測繪工程專業特點，結合該專業的培養目標，從教學內容的取舍與補充、教學模式及實踐教學等方面探討了測繪工程專業“遙感原理與應用”課程的教學內容和方法。所闡述的內容對測繪工程專業遙感課程的實際教學工作具有一定參考價值，對其他學科專業的“遙感原理與應用”課程的教學也具有一定借鑒意義。

關鍵詞:測繪工程；遙感原理與應用；實踐教學

0引言

遙感（RemoteSensing，RS）是20世紀60年展起來的一門先進實用的空間探測技術，被廣泛應用于土地管理、城市規劃、環境監測等多個領域，同時相關的行業也需要大批具備“遙感科學技術”的專門人才［1］。“遙感原理與應用”課程已成為許多高等學校測繪工程、攝影測量與遙感、地理信息系統等相關專業學生的專業基礎必修課［2］。不同專業具有不同特點，對學生的培養要求和目標也不相同。針對不同專業的學生，課程講授的內容和側重點也應有所不同。如何依據專業特點組織“遙感原理與應用”課程的教學，使學生能夠更好地將所學遙感理論知識應用于實踐，是授課教師必須思考的一個問題。本文結合近10年來測繪工程專業“遙感原理與應用”課程的教學經驗以及測繪工程專業特點，對測繪工程專業“遙感原理與應用”課程的教學內容和方法進行了初步探討。

1結合測繪工程專業特點，合理組織與安排教學內容

1．1依據專業特點確定課程講授的側重點

為了響應國家提出的素質教育，許多高校新的教學大綱大大壓縮了授課學時。在學時壓縮且又要保證課堂教學效果的情況下，授課教師應結合專業特點以及該專業學生的培養目標和要求，在遙感基本理論講解的基礎上確定課程講授內容的側重點，依據教學大綱對教學內容進行必要取舍。針對測繪工程專業的學生，應側重講授和測繪有關的遙感內容，比如利用高分辨率遙感影像進行地形圖的測繪等。因此，對輻射傳輸模型等章節的內容可以適當降低難度，著重引導學生對相關基本概念的理解，而對于遙感影像的幾何校正等內容，則要求學生不僅能理解遙感影像幾何畸變產生的原因，且要掌握幾何畸變校正的方法和模型。再比如在遙感應用方面，遙感影像在地形圖的測繪、DEM信息提取以及地理信息更新等方面的應用也是測繪工程專業學生需要重點掌握的內容。總之對于“遙感原理與應用”課程內容的安排應結合專業特點，確定課程講授內容的側重點以及講授的深度和廣度。

1．2結合專業特點增加有關遙感測繪的教學內容

現有的《遙感原理與應用》教材內容基本以介紹各專業均需了解的遙感理論基礎知識為主，如遙感的基本概念、分類及其特點，遙感過程與遙感技術系統，遙感物理基礎，遙感傳感器與信息獲取，遙感圖像處理基礎及遙感數字圖像的預處理，遙感圖像的分類及遙感應用等；結合專業特點尤其是測繪工程專業特點的《遙感原理與應用》教材則鮮見出版。針對測繪工程專業學生，除了講授最基本的遙感理論基礎知識，還應著重讓他們了解和掌握利用遙感數據進行地形圖的測繪和DEM數據的提取等內容。但目前《遙感原理與應用》教材對這部分內容則鮮有介紹或者介紹得非常簡單。因此，針對測繪工程專業的學生，要適當增加相關內容。例如遙感教學用空間分辨率表征遙感影像上一個像元所代表的地面范圍大小，即掃描儀的瞬時視場或地面物體能分辨的最小單元［3］，以IKONOS影像為例，該影像多光譜波段的空間分辨率是4m，表示遙感影像上1個像元代表地面4m×4m的范圍。測繪應用領域是用比例尺表示圖上某線段的長度與地面上相應線段的水平投影長度之比［4］。遙感測繪制圖時，地形圖比例尺和遙感影像空間分辨率之間的對應關系如何，如何根據測設地形圖的比例尺選用合適空間分辨率的遙感影像，利用高空間分辨率遙感影像進行地形圖測繪時，如何進行DEM模型和DOM模型的制作，這一系列《遙感原理與應用》教材里很少介紹又和測繪工程專業密切相關的問題需要在講授課程時融入其中，使學生初步建立遙感測繪的基本思想，掌握遙感測繪的基本方法和過程。

1．3緊跟遙感技術發展，

及時補充前沿性內容“遙感原理與應用”是一門現勢性、發展性很強的課程，它與國內外衛星遙感技術的發展密切相關［5］。因此，教師在講授課程前要充分準備、認真備課，注意知識點的不斷更新［2］，尤其是在講述遙感傳感器與信息獲取相關內容時，受出版周期限制，教材中所講述的內容具有一定滯后性，與最新遙感傳感器的發展和信息的獲取有一定差距［6］。因此，授課教師在上課前要大量查閱資料，使學生了解當前遙感發展的前沿問題及最新發展趨勢，尤其是近年來我國遙感技術的發展突飛猛進：遙感衛星29號是我國新一代合成孔徑雷達星中的普查星，它的分辨率已經達到了0．5m，而新一代詳查雷達星的最高分辨率則有望達到0．2～0．3m，和美國的“長曲棍球”大型合成孔徑雷達偵查衛星以及德國預定2018年發射的TSX－NG衛星相當，達到了世界領先水平。通過對遙感技術的發展尤其是我國遙感技術的最新發展動態的介紹，不僅能使學生掌握和遙感有關的最新內容，開拓視野，還能激發和培養學生的愛國情緒，從而以更高的積極性投入我國的遙感技術開拓領域中去。

2采用實驗演示及案例分析的教學模式提高教學質量

2．1采用理論講解＋實驗演示的課堂教學，提升教學效果

“遙感原理與應用”課程的一些概念和理論是比較抽象和難以理解的，在講授這些內容時如果單純介紹遙感理論知識則會使學生感到晦澀難懂，從而對學習遙感課程產生畏懼心理，失去學習興趣，形成惡性循環。如果在理論講解的同時加入實驗演示，則能使學生形象直觀地了解所講授的內容，從而提高課堂教學質量，達到事半功倍的效果。例如在講授遙感影像彩色合成部分的內容時，同步利用遙感圖像處理軟件進行實驗演示真彩色合成和標準假彩色合成，使學生能夠形象直觀地看到如果將遙感影像紅、綠、藍3通道在屏幕顯示時分別被賦予紅、綠、藍3種顏色，則合成的遙感影像能夠真實或近似真實地反映地物本來的顏色，這種合成方式稱為遙感影像的真彩色合成。如果將近紅外、紅、綠3通道在屏幕顯示時分別賦予紅、綠、藍3種顏色，這種遙感影像的彩色合成方式就是標準假彩色合成。通過這種理論講解結合實驗演示的課堂教學方式，能夠使學生更好地理解遙感影像的彩色合成方式，明白遙感影像彩色合成方式不同，同種地物的顏色顯示就不同。以植被為例，在真彩色合成影像上顯示綠色，在標準假彩色影像上則呈現鮮艷的紅色，此時可進一步引導學生結合已學習過的典型地物反射波譜曲線特征，說明在標準假彩色合成的遙感圖像上，為什么植被呈現紅色，水庫呈現黑色（或深藍色），重鹽堿地呈現偏白色。再比如，講解圖像平滑和銳化時，為了讓學生更好理解和區分這兩個概念，可以通過對一幅影像分別進行平滑和銳化處理的實驗演示，使學生形象直觀地看到圖像銳化和平滑的處理過程以及處理后的效果，從而更有助于學生對圖像平滑和銳化的理解。總之，通過理論講解＋實驗演示的課堂教學方法，一方面能夠把抽象的理論形象化，另一方面能夠全面調動學生的眼睛、耳朵和大腦，使學生更好地理解所學的理論內容，加深對理論知識的理解和掌握。

2．2采用案例分析＋課堂討論的教學模式，營造互動活躍的學習氛圍

把教學內容和教學目標隱藏在案例中，通過對案例中問題的講解而非羅列陳述教材的內容達到對學生進行知識傳播和教育的目的，有助于激發學生學習的積極性和主動性［7］。授課老師根據該課堂所使用的案例，提出問題，由學生討論給出解決方案，老師進行點評和總結，并在此基礎上講解有關理論知識。通過討論的方式增加學生的參與感，發揮學生學習的主動性，培養學生的思維能力和創新能力。例如在講授遙感影像融合的相關內容時可以先打開融合前的原始多光譜圖像及全色波段以及融合后的多光譜圖像，讓學生對比分析這三幅影像的特點，從而得出融合后的影像同時具有全色波段的空間分辨率和多光譜影像的光譜分辨率的結論。再比如在講解遙感影像目視解譯方法時，為了讓學生更好地理解時相對比分析法，打開一幅5月中旬的LandSAT影像讓學生通過目視判讀方式解譯冬小麥和春玉米的種植區域，此時僅依靠顏色、陰影、形狀、紋理、大小、位置、圖型、相關布局等遙感影像目標識別特征無法區分影像上的冬小麥和春玉米，但是3月中下旬冬小麥已經返青而春玉米尚未種植，在目視判讀時利用時相信息（冬小麥在3月中下旬和5月中旬均表現為植被特征，而春玉米在3月中下旬則表現為裸地特征，5月中旬表現為植被特征），則能夠實現冬小麥和春玉米的區分，從而提高目視判讀的精度。通過案例＋討論的教學模式，教師能夠有計劃、有目的地向學生傳授知識，避免枯燥的教學過程，加深了學生對所學知識的理解和掌握，更好發揮了學生學習的積極性、主動性和創造性，提高課堂教學質量。

3結合測繪專業特點安排實踐教學，提高學生遙感測繪的能力

遙感原理與應用是一門實踐性很強的課程，通過該課程的實踐教學不僅能夠加深學生對所學遙感理論知識的掌握，而且還可以提高學生的實際動手能力和對遙感課程學習的興趣［8］。針對該課程的特點、分配的實踐學時及其教學大綱，可按照由基礎到應用、由單一到綜合的原則安排實踐教學內容。單一的基礎性實驗結合理論授課內容利用課內實踐完成，通過課內實踐教學一方面加深學生對所學遙感理論知識的理解，另一方面培養學生實際動手操作的技能，使學生能夠掌握遙感圖像處理軟件的基本操作功能。結合測繪工程專業特點，課內實踐教學主要安排了遙感影像的幾何精校正，遙感影像的融合、鑲嵌與裁剪，遙感影像的分類及專題圖的制作、InSAR數據的預處理等內容。這部分實驗內容比較單一，主要目的是為了加深學生對所學遙感理論知識的理解和掌握。由于在課堂理論教學過程中已經插入相關內容的實驗演示，學生在課堂上已初步掌握了遙感圖像處理軟件的基本操作，所以對這部分內容的實踐教學教師不再按部就班地進行演示操作，而是由學生自己動手，遇見疑難問題相互討論或請教教師，對于共性問題教師則集中講授，這種主動式的學習方式易于形成活躍的學習氛圍，更有助于鍛煉學生的實際動手能力。由于課內實踐教學學時少，且對課內實踐教學內容的安排主要是遙感理論知識的驗證性實驗，目的是加深學生對所學理論知識的理解，培養學生掌握軟件操作的基本技能。為了進一步培養學生的創新能力以及運用所學理論知識解決問題的能力，在課堂實踐教學的基礎上還需安排集中實踐教學。集中實踐內容的安排在考慮測繪專業特色的基礎上注重將實踐內容與實際應用聯系在一起，比如利用InSAR技術制作DEM產品，要求學生首先要上網查閱資料，設計技術流程，以Cosmos為數據源，掌握基線估算、干涉圖生成、干涉圖去平、濾波、相干性計算、相位解纏、軌道精煉、相位高程轉換等利用原始數據通過INSAR處理得到DEM產品的方法和過程。再比如利用高分遙感影像提取城市建筑物，雖然有多種方案可以實現建筑物的提取，但究竟采用何種方案能夠提高建筑物提取的精度，則要求學生在查閱資料的基礎上優化實驗方案，對實驗結果進行分析討論并撰寫實驗報告。這種實驗方式使學生有很大自主權，不僅能引導學生靈活的運用所學的理論知識解決實際問題，而且能促使學生學習的積極性和主動性，培養他們的科研能力和團隊協作精神。

4結語

（1）“遙感原理與應用”是測繪工程、地理信息系統、攝影測量與遙感等專業的必修課，對于培養高等學校的遙感專業人才具有重要作用［2］。不同的學科專業對學生的培養要求和培養目標也不相同，課程講授的側重點也應有所不同。然而目前尚缺少針對專業特點出版的《遙感原理與應用》教材，因此授課教師應根據專業特點對教材內容進行一定取舍和補充。（2）本文結合測繪工程專業對學生的培養目標和要求，從教學內容的安排和教學過程的組織等方面探討了測繪工程專業“遙感原理與應用”課程的教學方法，對測繪工程專業遙感課程的實際教學工作具有重要的參考價值，對其他學科專業的“遙感原理與應用”課程的教學也具有一定的借鑒意義。然而“遙感原理與應用”課程的教學是一項復雜工作，仍需依據專業培養目標和要求進一步探索和研究適合于專業特點的教學內容、教學方法、教學手段，以使該課程的教學安排更具有針對性和實用性，從而取得更好的教學效果。

參考文獻

［1］倉桂華，李明峰，林君建．《遙感原理與應用》課程教學改革探索［J］．現代測繪，2012，35（2）：62－64．

［2］盧曉峰，劉春國．《遙感原理與應用》教學方法的探討［J］．地理空間信息，2011（4）：162－164．

［3］杜培軍．遙感原理與應用［M］．徐州：中國礦業大學出版社，2009．

［4］高井祥．數字測圖原理與方法［M］．徐州：中國礦業大學出版社，2015．

［5］方圣輝，張熠，潘勵．國家精品課程“遙感原理與應用”創新教學實踐［J］．測繪通報，2015（6）：127－130．

［6］陳星彤，童潔，劉春紅．遙感原理在測繪專業教學改革探索［J］．礦山測量，2008（2）：79－80.

［7］劉瑜，韓震．案例教學法在“遙感原理”實踐教學中的應用［J］．實驗室研究與探索，2013，32（9）：164－166．

［8］依力亞斯江•努爾麥麥提，買買提•沙吾提，張飛．“遙感原理與應用”實踐教學的“案例教學模式”探索［J］．亞太教育，2016（18）：102－103.

作者:競霞 任志遠 鮑艷 單位:西安科技大學測繪科學與技術學院 陜西師范大學地理科學與旅游學院 北京工業大學建筑工程學院