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摘要:为了满足社会对遥感技术人才的需求，越来越多的高校开设了“遥感原理与应用”课程。如何依据专业特点及其培养目标组织“遥感原理与应用”课程的教学是教师必须思考的一个问题。针对测绘工程专业特点，结合该专业的培养目标，从教学内容的取舍与补充、教学模式及实践教学等方面探讨了测绘工程专业“遥感原理与应用”课程的教学内容和方法。所阐述的内容对测绘工程专业遥感课程的实际教学工作具有一定参考价值，对其他学科专业的“遥感原理与应用”课程的教学也具有一定借鉴意义。
关键词:测绘工程；遥感原理与应用；实践教学
0引言
遥感（RemoteSensing，RS）是20世纪60年展起来的一门先进实用的空间探测技术，被广泛应用于土地管理、城市规划、环境监测等多个领域，同时相关的行业也需要大批具备“遥感科学技术”的专门人才［1］。“遥感原理与应用”课程已成为许多高等学校测绘工程、摄影测量与遥感、地理信息系统等相关专业学生的专业基础必修课［2］。不同专业具有不同特点，对学生的培养要求和目标也不相同。针对不同专业的学生，课程讲授的内容和侧重点也应有所不同。如何依据专业特点组织“遥感原理与应用”课程的教学，使学生能够更好地将所学遥感理论知识应用于实践，是授课教师必须思考的一个问题。本文结合近10年来测绘工程专业“遥感原理与应用”课程的教学经验以及测绘工程专业特点，对测绘工程专业“遥感原理与应用”课程的教学内容和方法进行了初步探讨。
1结合测绘工程专业特点，合理组织与安排教学内容
1．1依据专业特点确定课程讲授的侧重点
为了响应国家提出的素质教育，许多高校新的教学大纲大大压缩了授课学时。在学时压缩且又要保证课堂教学效果的情况下，授课教师应结合专业特点以及该专业学生的培养目标和要求，在遥感基本理论讲解的基础上确定课程讲授内容的侧重点，依据教学大纲对教学内容进行必要取舍。针对测绘工程专业的学生，应侧重讲授和测绘有关的遥感内容，比如利用高分辨率遥感影像进行地形图的测绘等。因此，对辐射传输模型等章节的内容可以适当降低难度，着重引导学生对相关基本概念的理解，而对于遥感影像的几何校正等内容，则要求学生不仅能理解遥感影像几何畸变产生的原因，且要掌握几何畸变校正的方法和模型。再比如在遥感应用方面，遥感影像在地形图的测绘、DEM信息提取以及地理信息更新等方面的应用也是测绘工程专业学生需要重点掌握的内容。总之对于“遥感原理与应用”课程内容的安排应结合专业特点，确定课程讲授内容的侧重点以及讲授的深度和广度。
1．2结合专业特点增加有关遥感测绘的教学内容
现有的《遥感原理与应用》教材内容基本以介绍各专业均需了解的遥感理论基础知识为主，如遥感的基本概念、分类及其特点，遥感过程与遥感技术系统，遥感物理基础，遥感传感器与信息获取，遥感图像处理基础及遥感数字图像的预处理，遥感图像的分类及遥感应用等；结合专业特点尤其是测绘工程专业特点的《遥感原理与应用》教材则鲜见出版。针对测绘工程专业学生，除了讲授最基本的遥感理论基础知识，还应着重让他们了解和掌握利用遥感数据进行地形图的测绘和DEM数据的提取等内容。但目前《遥感原理与应用》教材对这部分内容则鲜有介绍或者介绍得非常简单。因此，针对测绘工程专业的学生，要适当增加相关内容。例如遥感教学用空间分辨率表征遥感影像上一个像元所代表的地面范围大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元［3］，以IKONOS影像为例，该影像多光谱波段的空间分辨率是4m，表示遥感影像上1个像元代表地面4m×4m的范围。测绘应用领域是用比例尺表示图上某线段的长度与地面上相应线段的水平投影长度之比［4］。遥感测绘制图时，地形图比例尺和遥感影像空间分辨率之间的对应关系如何，如何根据测设地形图的比例尺选用合适空间分辨率的遥感影像，利用高空间分辨率遥感影像进行地形图测绘时，如何进行DEM模型和DOM模型的制作，这一系列《遥感原理与应用》教材里很少介绍又和测绘工程专业密切相关的问题需要在讲授课程时融入其中，使学生初步建立遥感测绘的基本思想，掌握遥感测绘的基本方法和过程。
1．3紧跟遥感技术发展，
及时补充前沿性内容“遥感原理与应用”是一门现势性、发展性很强的课程，它与国内外卫星遥感技术的发展密切相关［5］。因此，教师在讲授课程前要充分准备、认真备课，注意知识点的不断更新［2］，尤其是在讲述遥感传感器与信息获取相关内容时，受出版周期限制，教材中所讲述的内容具有一定滞后性，与最新遥感传感器的发展和信息的获取有一定差距［6］。因此，授课教师在上课前要大量查阅资料，使学生了解当前遥感发展的前沿问题及最新发展趋势，尤其是近年来我国遥感技术的发展突飞猛进：遥感卫星29号是我国新一代合成孔径雷达星中的普查星，它的分辨率已经达到了0．5m，而新一代详查雷达星的最高分辨率则有望达到0．2～0．3m，和美国的“长曲棍球”大型合成孔径雷达侦查卫星以及德国预定2018年发射的TSX－NG卫星相当，达到了世界领先水平。通过对遥感技术的发展尤其是我国遥感技术的最新发展动态的介绍，不仅能使学生掌握和遥感有关的最新内容，开拓视野，还能激发和培养学生的爱国情绪，从而以更高的积极性投入我国的遥感技术开拓领域中去。
2采用实验演示及案例分析的教学模式提高教学质量
2．1采用理论讲解＋实验演示的课堂教学，提升教学效果
“遥感原理与应用”课程的一些概念和理论是比较抽象和难以理解的，在讲授这些内容时如果单纯介绍遥感理论知识则会使学生感到晦涩难懂，从而对学习遥感课程产生畏惧心理，失去学习兴趣，形成恶性循环。如果在理论讲解的同时加入实验演示，则能使学生形象直观地了解所讲授的内容，从而提高课堂教学质量，达到事半功倍的效果。例如在讲授遥感影像彩色合成部分的内容时，同步利用遥感图像处理软件进行实验演示真彩色合成和标准假彩色合成，使学生能够形象直观地看到如果将遥感影像红、绿、蓝3通道在屏幕显示时分别被赋予红、绿、蓝3种颜色，则合成的遥感影像能够真实或近似真实地反映地物本来的颜色，这种合成方式称为遥感影像的真彩色合成。如果将近红外、红、绿3通道在屏幕显示时分别赋予红、绿、蓝3种颜色，这种遥感影像的彩色合成方式就是标准假彩色合成。通过这种理论讲解结合实验演示的课堂教学方式，能够使学生更好地理解遥感影像的彩色合成方式，明白遥感影像彩色合成方式不同，同种地物的颜色显示就不同。以植被为例，在真彩色合成影像上显示绿色，在标准假彩色影像上则呈现鲜艳的红色，此时可进一步引导学生结合已学习过的典型地物反射波谱曲线特征，说明在标准假彩色合成的遥感图像上，为什么植被呈现红色，水库呈现黑色（或深蓝色），重盐碱地呈现偏白色。再比如，讲解图像平滑和锐化时，为了让学生更好理解和区分这两个概念，可以通过对一幅影像分别进行平滑和锐化处理的实验演示，使学生形象直观地看到图像锐化和平滑的处理过程以及处理后的效果，从而更有助于学生对图像平滑和锐化的理解。总之，通过理论讲解＋实验演示的课堂教学方法，一方面能够把抽象的理论形象化，另一方面能够全面调动学生的眼睛、耳朵和大脑，使学生更好地理解所学的理论内容，加深对理论知识的理解和掌握。
2．2采用案例分析＋课堂讨论的教学模式，营造互动活跃的学习氛围
把教学内容和教学目标隐藏在案例中，通过对案例中问题的讲解而非罗列陈述教材的内容达到对学生进行知识传播和教育的目的，有助于激发学生学习的积极性和主动性［7］。授课老师根据该课堂所使用的案例，提出问题，由学生讨论给出解决方案，老师进行点评和总结，并在此基础上讲解有关理论知识。通过讨论的方式增加学生的参与感，发挥学生学习的主动性，培养学生的思维能力和创新能力。例如在讲授遥感影像融合的相关内容时可以先打开融合前的原始多光谱图像及全色波段以及融合后的多光谱图像，让学生对比分析这三幅影像的特点，从而得出融合后的影像同时具有全色波段的空间分辨率和多光谱影像的光谱分辨率的结论。再比如在讲解遥感影像目视解译方法时，为了让学生更好地理解时相对比分析法，打开一幅5月中旬的LandSAT影像让学生通过目视判读方式解译冬小麦和春玉米的种植区域，此时仅依靠颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型、相关布局等遥感影像目标识别特征无法区分影像上的冬小麦和春玉米，但是3月中下旬冬小麦已经返青而春玉米尚未种植，在目视判读时利用时相信息（冬小麦在3月中下旬和5月中旬均表现为植被特征，而春玉米在3月中下旬则表现为裸地特征，5月中旬表现为植被特征），则能够实现冬小麦和春玉米的区分，从而提高目视判读的精度。通过案例＋讨论的教学模式，教师能够有计划、有目的地向学生传授知识，避免枯燥的教学过程，加深了学生对所学知识的理解和掌握，更好发挥了学生学习的积极性、主动性和创造性，提高课堂教学质量。
3结合测绘专业特点安排实践教学，提高学生遥感测绘的能力
遥感原理与应用是一门实践性很强的课程，通过该课程的实践教学不仅能够加深学生对所学遥感理论知识的掌握，而且还可以提高学生的实际动手能力和对遥感课程学习的兴趣［8］。针对该课程的特点、分配的实践学时及其教学大纲，可按照由基础到应用、由单一到综合的原则安排实践教学内容。单一的基础性实验结合理论授课内容利用课内实践完成，通过课内实践教学一方面加深学生对所学遥感理论知识的理解，另一方面培养学生实际动手操作的技能，使学生能够掌握遥感图像处理软件的基本操作功能。结合测绘工程专业特点，课内实践教学主要安排了遥感影像的几何精校正，遥感影像的融合、镶嵌与裁剪，遥感影像的分类及专题图的制作、InSAR数据的预处理等内容。这部分实验内容比较单一，主要目的是为了加深学生对所学遥感理论知识的理解和掌握。由于在课堂理论教学过程中已经插入相关内容的实验演示，学生在课堂上已初步掌握了遥感图像处理软件的基本操作，所以对这部分内容的实践教学教师不再按部就班地进行演示操作，而是由学生自己动手，遇见疑难问题相互讨论或请教教师，对于共性问题教师则集中讲授，这种主动式的学习方式易于形成活跃的学习氛围，更有助于锻炼学生的实际动手能力。由于课内实践教学学时少，且对课内实践教学内容的安排主要是遥感理论知识的验证性实验，目的是加深学生对所学理论知识的理解，培养学生掌握软件操作的基本技能。为了进一步培养学生的创新能力以及运用所学理论知识解决问题的能力，在课堂实践教学的基础上还需安排集中实践教学。集中实践内容的安排在考虑测绘专业特色的基础上注重将实践内容与实际应用联系在一起，比如利用InSAR技术制作DEM产品，要求学生首先要上网查阅资料，设计技术流程，以Cosmos为数据源，掌握基线估算、干涉图生成、干涉图去平、滤波、相干性计算、相位解缠、轨道精炼、相位高程转换等利用原始数据通过INSAR处理得到DEM产品的方法和过程。再比如利用高分遥感影像提取城市建筑物，虽然有多种方案可以实现建筑物的提取，但究竟采用何种方案能够提高建筑物提取的精度，则要求学生在查阅资料的基础上优化实验方案，对实验结果进行分析讨论并撰写实验报告。这种实验方式使学生有很大自主权，不仅能引导学生灵活的运用所学的理论知识解决实际问题，而且能促使学生学习的积极性和主动性，培养他们的科研能力和团队协作精神。
4结语
（1）“遥感原理与应用”是测绘工程、地理信息系统、摄影测量与遥感等专业的必修课，对于培养高等学校的遥感专业人才具有重要作用［2］。不同的学科专业对学生的培养要求和培养目标也不相同，课程讲授的侧重点也应有所不同。然而目前尚缺少针对专业特点出版的《遥感原理与应用》教材，因此授课教师应根据专业特点对教材内容进行一定取舍和补充。（2）本文结合测绘工程专业对学生的培养目标和要求，从教学内容的安排和教学过程的组织等方面探讨了测绘工程专业“遥感原理与应用”课程的教学方法，对测绘工程专业遥感课程的实际教学工作具有重要的参考价值，对其他学科专业的“遥感原理与应用”课程的教学也具有一定的借鉴意义。然而“遥感原理与应用”课程的教学是一项复杂工作，仍需依据专业培养目标和要求进一步探索和研究适合于专业特点的教学内容、教学方法、教学手段，以使该课程的教学安排更具有针对性和实用性，从而取得更好的教学效果。
参考文献
［1］仓桂华，李明峰，林君建．《遥感原理与应用》课程教学改革探索［J］．现代测绘，2012，35（2）：62－64．
［2］卢晓峰，刘春国．《遥感原理与应用》教学方法的探讨［J］．地理空间信息，2011（4）：162－164．
［3］杜培军．遥感原理与应用［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2009．
［4］高井祥．数字测图原理与方法［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2015．
［5］方圣辉，张熠，潘励．国家精品课程“遥感原理与应用”创新教学实践［J］．测绘通报，2015（6）：127－130．
［6］陈星彤，童洁，刘春红．遥感原理在测绘专业教学改革探索［J］．矿山测量，2008（2）：79－80.
［7］刘瑜，韩震．案例教学法在“遥感原理”实践教学中的应用［J］．实验室研究与探索，2013，32（9）：164－166．
［8］依力亚斯江•努尔麦麦提，买买提•沙吾提，张飞．“遥感原理与应用”实践教学的“案例教学模式”探索［J］．亚太教育，2016（18）：102－103.
作者:竞霞 任志远 鲍艳 单位:西安科技大学测绘科学与技术学院 陕西师范大学地理科学与旅游学院 北京工业大学建筑工程学院
