遥感科学与技术专业范例6篇

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遥感科学与技术专业

遥感科学与技术专业范文1

关键词: 高等师范院校 遥感概论 实践教学 教学改革

1.引言

遥感是现代空间信息学的核心技术之一,其作为一种高效能的探测、获取、分析和处理空间信息的先进手段,广泛应用于土地管理、城市建设、林业、环境、农业等各个部门[1]。自20世纪80年代以来,随着遥感技术的发展,我国各高等院校都相继开设了遥感课程[2]。《遥感概论》课程主要介绍了遥感基本理论、方法和应用技术,是我国高等院校地学类本科生的一门专业基础课程。高等学校地理学类教学分委员会2004年工作会议把《遥感概论》和其他六门地理学基础课定为地理学类有关专业必修的核心课程[3]。遥感技术快速发展对遥感概论课程教学提出了更高要求,本文在分析信阳师范学院遥感概论课程教学情况的基础上,结合实际条件及教学目标,对遥感概论实践教学进行了一系列改革探索。

2.高师遥感课程教学现状分析

信阳师范学院城市与环境科学院于2001年开设遥感类课程,并将其列为地理信息系统专业、地理科学专业、资源环境与城乡规划管理专业的一门重要专业基础课程。我结合多年来遥感概论课程教学,发现课程的教学与用人单位对遥感技术工作的需求不能很好地衔接,主要存在以下问题。

2.1教材相对快速发展的遥感技术滞后。

我校各专业采用的《遥感导论》是教育部面向21世纪课程教材,2001年出版后至今未修订再版,除部分印刷错误影响学生学习外,对近年蓬勃发展并广泛应用的QuickBird卫星影像、高光谱遥感技术等遥感探测技术和方法涉及较少,不能满足教学需求。另外,实验教学中我们采用国际先进的ERDAS IMAGING软件,但与遥感图像处理配套的上机实验教材缺乏,需根据本校实际进行编写,同时目前实验教学中所用数据主要为Landsat和Spot影像,而缺乏社会应用较广的雷达影像、QuickBird等卫星影像。

2.2各专业教学内容不同往往顾此失彼。

我院三个专业文理兼收,学生基础不同,预备知识普遍欠缺,教师在54个学时内既要讲明理论、补充遥感技术前沿发展又要开展实验课程教学,实属不易。且遥感技术已列入高中开设的地理选修课,自然灾害与防治和城市规划与生活等课程也用到遥感技术,这对高师地理教育提出了更高的要求。目前,仅地理信息系统专业开设了为期一周的遥感综合实习,实践课程偏少,难以提高各专业学生的动手能力。

2.3教学手段相对单一。

在多媒体教学过程中,教师准备全部实践材料,详细讲解,全程示范,学生按照指导书和教师要求按部就班模仿操作,实验过程中师生互动少。以教师讲授为主的学习方式,抑制了学生主观能动性的发挥,导致学生对实验指导书过度依赖,提高实践能力无从谈起。另外,目前考核仍以笔试成绩主,教学制度不够灵活,特别是培养目标、课程结构和内容、教学模式、教学制度和评价相互脱节。

3.遥感概论实践教学内容设计

3.1研究教材,构建科学的遥感课程实践教学体系。

遥感技术是一门新的学科,新理论、新方法、新的研究领域不断出现,要求教材建设必须与时俱进,及时补充新知识,以适应学科及社会对遥感人才的需求。遥感实践教材的建设一方面教材必须针对各专业的培养目标和教学大纲的基本要求,具有较高的专业针对性。同时,要有别于其他理论教材,重点突出应用技术的特点。另一方面教材要围绕技术应用能力训练主线,注重学生的认识和学习规律,以培养学生实践能力。在《遥感概论》教学中,教师要综合国内外已有的遥感实践教材,分析比较各种教材的特色及其不足,根据专业培养目标、学生未来就业,以及遥感人才的基本要求,以新的理念构建一套内容体系和结构相对合理、能反映出学科水平和发展趋势的、适应高师院校自身特点、开放的、科学的遥感实践教学内容教学体系。

3.2适当增加课时,完善和更新教学内容。

遥感是一门理论与实践并重的课程。在遥感课时总量有限的条件下,如何协调好高师地理课堂培养学生创新精神和地理信息系统专业、资源环境与城乡规划管理专业培养动手能力和创造能力是高师院校面临的挑战。由于我院各专业文、理兼收,学生基础不同,理解遥感基本理论存在困难,在课堂上授课教师可结合Q ickbird卫星数据在第二次国土资源调查中的应用等科研案例进行教学,让学生在实践中理解遥感理论。另外,我们要充分利用现代网络技术建立课程网站,提供新型的学习环境和学习平台,挖掘教学科研资源,开展教学互动,扩展学生学习的空间。我在教学过程中发现,有很多学生反映要求增加遥感实践课时,这说明学生对新技术学习的积极性很高,若适当增加实践课时,有助于开展综合型和研究型实验的多层次综合性的实践教学,提高学生的创新精神和动手能力,以适应我国遥感科学技术的发展和高素质人才培养的需要。

3.3教学方法、教学形式多样化,实现实习单位专业化。

在教学过程中为克服遥感实践课程教学课时不足,增加学生对遥感学习的兴趣和主动性,可开展读书报告、学年论文、野外调查等课外研究性学习,让学生通过查阅文献进行简单的研究,与课堂教学形成互补,拓展更加广阔的空间。另外通过学校、院系和个人广泛联系遥感专业高等院校和应用型实习单位,如武汉大学、南京大学、北京超图软件股份有限公司、武汉中地数码科技有限公司,等等。建立双导师管理机制,让学生直接参与到实习单位的科研、开发和生产工作中,让学生主动学习知识,锻炼学生获取知识、发现问题、解决问题的能力,从而提高教学效率。

4.结语

遥感是一门技术性和实践性很强的课程,我结合多年来高师院校遥感概论课程教学,针对目前存在的主要问题进行探索,提出了适合本校实际的遥感课程教学方法和教学体系。遥感技术的快速发展对遥感概论课程教学提出了更高要求,在教学中需要结合实际不断探索与实践,进一步提高学生的独立思考能力、创新能力和实践动手能力以满足社会发展需求。

参考文献:

[1]白淑英,沈润平,王莉等.遥感科学与技术专业综合实习教学环节改革[J].中国奥创新导刊,2009,(26):174.

[2]梅安新,彭望禄,秦其明等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001:

[3]张飞,丁建丽.《遥感概论》精品课程教学探索与实践[J].理工高教研究,2009,28,(5):116-118.

遥感科学与技术专业范文2

关键词:植物营养诊断与施肥;教学改革;教学效果

中图分类号G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2016)13-0160-03

《植物营养诊断与施肥》是高校农业资源与环境系本科生的专业基础课程,是评价、诊断和指导作物施肥的一门综合课程,也是实施科学施肥的主要理论依据,它包括作物缺素症状诊断、土壤诊断、根外诊断、代谢诊断、物理化学诊断等[1]。近年来,随着黑龙江省农垦总局各农场测土配方施肥项目的发展,植物营养诊断技术也获得了快速发展,利用植物营养诊断进行科学施肥,已经在水稻、玉米、大豆和马铃薯等主要农作物得到了广泛应用,不仅增加了作物单产,而且减少了化肥的投入量,使农户获得了可观的经济效益,也降低了化肥对环境的污染[2-3]。植物营养诊断与施肥课程是以植物营养学和作物施肥原理与技术课程中演变而来的,逐渐发展成为一门综合性、系统性、实用性的课程,其影响渗透到包括遥感技术、植物生理、植物病理、分子生物学、水土保持等多个学科领域,成为当前农业生产中必不可少的组成部分[4]。

遥感技术首先是在军事上发展起来的,随着科学技术水平的进步,遥感技术得到了快速的发展,各领域的科学家开始着手研究遥感技术,使遥感技术的应用领域也越来越广泛和深入。遥感技术与农业科学有关的领域主要有:大田作物航拍遥感诊断施肥、大田作物的遥感测产与长势监测、遥感解析土壤类型分布、农业资源调查与评价、植物保护中某些病虫害调查与监测等。近年来,通过卫星对农作物拍摄遥感图像进行诊断施肥工作已取得了较好的成绩,遥感图像可以反应植物养分状况、土壤类型分布、田间长势、作物分布,提供农作物施肥表征和土地的利用现状,为农业部门统计作物布局提供可靠的参考资料,达到作物高产优质和生态安全的目的。

遥感技术已经从传统的专业化技能逐渐向多元化多方面进行发展,从当前社会的发展与对人才的需求角度出发,借助课程改革对农业遥感技术在植物营养诊断与施肥课程在教育教学、社会实践和科研创新三方面的有机结合,充实课程的内容,增加课程的实用性和学生学习的兴趣,使学生在学习过程中从理论、实践操作和科研的角度,对遥感技术有充分的认识,能够在实践中应用遥感技术的方法、手段和思路去分析并解决植物营养诊断与施肥方面问题的能力[5]。本文旨在探讨农业遥感技术在植物营养诊断与施肥课程建设中,如何更好地完成教育教学、社会实践和科研创新三位一体的角色,增加教学环节的实用性,拓展学生的视野,增强科研创新的能力。

1 课程教学改革的必要性

《植物营养诊断与施肥》课程是以植物营养学和作物施肥原理与技术为基本出发点,结合农业生产实际形成的一门综合性课程,通过判明作物的营养丰缺状况,分析导致植物营养丰缺的原因,提出有效的施肥方案。显然,植物营养诊断不仅是科学施肥的基本依据和技术保障,同时也是植物营养和作物施肥原理与技术理论服务于农业生产实际最实质性的内容。植物营养诊断是手段,合理施肥是途径,高效、低耗、高产和优质是目的。《植物营养诊断与施肥》课程与农业生产紧密相关,对于研究农作物的生长规律、养分利用效率及解决我国的粮食问题有着重要的意义。然而,随着社会科技的不断发展以及农业课程教学改革的深入,农业类高等院校需要培养出更多具有创新开拓精神的实用型的高级人才,这就必须在相关课程的教学改革方面进行广泛的探索和与深入的实践。为了提高该门课程的教学效果及教学质量,增强学生利用植物营养诊断原理及理论解决生产实际的能力,笔者对“者对在相关课程的教学改革方面进行广泛的探索和与教学方法和实验课实践教学等进行一系列的改革与探索,在实施教改项目的过程中按照社会发展、科技进步等客观要求,兼顾本课程所涉及农学类专业的专业课程安排,充分发挥该课程在农学类各专业建设与发展中的重要作用,立足于学以致用,为农业经济发展服务,以达到更好的教学效果[6]。

2 农业遥感技术在课程建设与学生培养的切合点

2.1 高科技融入植物营养诊断与施肥课程的教学过程 随着遥感技术的发展以及遥感技术与农业的紧密结合,对农业资源与环境专业学生培养提出了新的要求,培养高素质的创新人才是时代赋予高等学校的使命,也是高校实施素质教育的根本途径。而建立高素质的创新型人才培养模式需要建立完善的、适合的创新课程教学体系。在植物营养诊断与施肥课程教学过程中,引入遥感学科知识以及植物营养学在遥感学科上的应用。例如:植株各器官营养状况的改变直接影响着作物的冠层颜色和叶片透光率,缺氮植株叶片颜色变浅,透光率增加,冠层颜色偏黄绿色,而植物冠层颜色状况通常情况下都与叶片叶绿素含量呈正相关关系,其含量的变化影响了叶片冠层的光吸收和反射强度,由于叶绿素对可见光的有效吸收,在可见光波段冠层的光反射随着植株缺氮状况的增加而增强,接收装置接收到反射光,经处理即可形成遥感图像,通过遥感图像的解译即可诊断出植物缺素的症状,可见农业遥感技术直观和方便,广大农业科技工作者在电脑前即可诊断出作物的田间长势。因此,植物营养诊断与遥感技术在专业技术领域有很多相重叠的理论知识,为农业遥感技术更好的融入植物营养诊断与施肥课程奠定基础,使学生及时掌握农业遥感学科发展的新方向,形成人才培养的创新性与遥感课程教学的相互支撑。

2.2 社会需求多是促进遥感技术与课程建设的切入点 多学科日新月异的交叉发展,不断加强各学科在多领域的融合,遥感技术作为一门专业性较强的课程,其应用领域也越来越广泛和深入[7]。遥感技术已经从专一的技术服务逐渐走进社会化的发展中,因此借助课程改革对遥感课程在教育教学、社会实践和科研创新三方面的有机结合。教师在教授过程中,使学生从基础理论、动手能力和科研创新的角度,对遥感技术理论有充分的了解和思考,令学生能够掌握应用遥感技术的手段和方法,具有解决植物营养缺失问题的能力。如果该改革应用得当,必然为黑龙江的农业生产实践开辟一条新的道路。现阶段,许多国家将植物营养诊断作为农业生产现代化的重要手段广泛地应用于各种农作物中,已取得了较好的效果。依靠遥感技术的理论,应用计算机处理遥感图像、解译数据与植物生长的各种参数相结合,制定具体的施肥方案,为诊断的准确性与预测预报打下坚实基础;在欧美等一些发达国家有专门进行营养诊断的职能机构,现已发展到商品生产的应用阶段,这些成果的推广以及机构的运行均需要农业遥感专业技术方面的人才,大多学校一般只开设植物营养诊断与施肥课程,而对遥感技术课程一般只对专业性较强的专业开设。因此,把满足社会对专业性人才的需求作为促进植物营养诊断课程建设的切入点,更好地将农业遥感技术融入该课程体系做出贡献[8]。

2.3 科研、教学与实践在课程改革中有机结合 高等学校对本科生科研素质的培养不够重视,科研意识薄弱,实践能力欠缺,不能适应时代的发展要求,所以科研、教学与实践的有机结合是植物营养诊断与施肥课程建设中重要的环节。科研是教学的基础,教学是科研成果的传播途径,实践是检验科研和教学的方法和手段。对高等学校教师而言,只懂得教育教学显然远远不够,尤其对于讲授自然科学课程的教师而言,只教学不做科研,教学内容陈旧,课堂信息量不足,导致教学质量难以提高。实践和科研经验的积累,有助于教师教学能力的提高,提高课堂的教学效果,增加学生对本课程的兴趣,如将基于遥感的植物营养诊断与施肥研究,基于遥感的土壤养分盐碱地的空间变异特征,基于遥感的土壤养分估测,基于遥感的作物产量评估等科研成果融入教学内容,使课堂教学信息更加丰富,课堂气氛更加活跃,增强学生对知识的掌握程度。

相对而言,教育教学要比科研要容易一些,但是没有科研过程的钻研和付出注定没有教学的精彩。如将黑龙江省黑土分布、各农场不同植株养分的遥感图像引入课堂教学中,用远红外及卫星影像分析黑龙江农垦各农场地表温度和土壤湿度的研究引入到热红外遥感教学,这些科研项目使学生能深切感受到理论知识就在我们身边。而这些知识如果没有教育教学、科研创新和社会实践三位一体的指导,无法凭空想象,学生很难理解,直接影响高校人才培养目标的实现。

完善社会实践教学环节,积极与本专业相关的企业及实习基地联系,走农场进基层,让学生一见到农作物首先诊断农作物缺素症状,告诉该地块农户应多施哪些肥料可高产,使学生更多的接触农业生产第一线的人员,提高学生的实践能力,从而使学生在课程学习中了解现代化农垦的栽培制度和先进的管理经验,为今后走入社会打下坚实基础,真正使学生在校学习期间实现“城市白领”到“合格农民”的转变。当然,任何一门学科的起步与发展都不是一日之功,需要有长远的规划和循序渐进的过程,只有这一过程日趋完善,改革后的课程体系才能为地区经济发展和社会繁荣培养更多优秀的人才。

3 结语

随着科学技术水平的不断提升,植物营养诊断与施肥技术也得到了快速发展。农业遥感课程作为植物诊断与施肥课程建设的一部分,在教学和实践过程中将农业遥感技术融入该课程体系中,从教育教学、科研创新和社会实践三位一体有机结合的途径去努力,必然在校院和植物营养诊断与施肥学科建设打好良好的基础,在专业拓展和专业发展中,取得稳步增长,增加同学们接触生产第一线的机会,增加实践单位对本校植物营养诊断与施肥课程的了解,增加同学们就业的方向,不断革新教育模式,为学生营造良好的学习和实践氛围,激发学生学习热情,提升学生实践动手能力,加深学生对课程的熟悉程度,使学生真正喜欢植物营养诊断课程,提升学生自主学习能力和探究学习的能力。只有这样,才能为高校农业资源与环境专业的持续发展和植物营养学科建设思路的拓展提供有效的支撑,也为黑龙江垦区培养农业遥感技术层面的专业人才作出应有的贡献。

参考文献

[1]周建,王旭.植物营养诊断研究进展及在我国经济植物中的应用[J].安徽农业科学,2005,33(12):2400- 2401.

[2]张明聪,孙文相,罗翔宇,等.启动氮加追氮对大豆钾素积累分配规律的影响[J].大豆科学,2013,32(5):665-669.

[3]张明聪,刘元英,罗盛国,等.养分综合管理对寒地水稻抗倒伏性能的影响[J].中国农业科学,2010,43(21):4536-4542.

[4]吉雪花,庞胜群,郑群.园艺植物营养诊断课程建设途径[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2005,1:41-42.

[5]任涛,谭启玲.植物营养研究方法课程教学实践探讨[J].安徽农业科学,2011,39(13):8167-8169.

[6]柳维扬,王家强,彭杰,等.遥感课程在植物营养学科建设中模式初探[J].江苏科技信息,2015,12:71-72.

遥感科学与技术专业范文3

关键词:微波遥感;教学;学生学习成果

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)45-0283-02

社会更需要“能力型”人才,从传统知识教育向能力培养的转变,已成国内外高等教育界的共识。以学生学习成果(Student Learning Outcomes,SLOs)为导向的教学模式[1],从以教师和教学为中心转向以学生和学习为中心,更注重人才能力的培养[2],已在美国、欧盟及我国港澳台地区取得了成功。随着遥感科学与技术的发展,社会对遥感技术高技能人才的需求更迫切,对遥感专业课程教学的要求也更高。以《微波遥感》课程为例,社会对不同能力的遥感专业人才的需求差异,要求微波遥感教学必须考虑到学生的个性化专业能力定位。同时,雷达干涉测量和极化雷达等新技术的发展,急剧增加了《微波遥感》课程的知识内容。

为了更好地满足不同层面的社会需求,顺应遥感学科发展的要求,如何提高遥感专业教学质量、有效增强学生的专业能力,是当前遥感专业课程教学必须面对和亟待解决的一个重要问题。

因此,本文以《微波遥感》课程为例,针对遥感专业学生不同层次的能力需求,重构《微波遥感》课程的知识模块,设计《微波遥感》课程的学习成果,并针对性选择合适的教学手段,对以学生学习成果为导向的遥感专业课程教学模式进行探索和实践。

一、《微波遥感》教学问题分析

面向遥感科学与技术专业本科生开设的《微波遥感》课程,通过教授微波遥感原理与系统、微波遥感图像的特点及处理、微波遥感的最新发展及应用等内容,使学生掌握微波遥感的基本原理及其图像处理的基本技能,为今后应用或进一步深造奠定基础[3]。我校《微波遥感》课程为专业选修课,共40课时,于大三上学期开设。前一学期开设的先行课程《遥感原理与应用》中包含有微波遥感原理简介的章节。

目前《微波遥感》课程教学的问题至少包括以下几个方面。

1.新知识的更新快,雷达干涉测量和极化雷达等相关新技术的发展,急剧增加了课程内容。在这种情况下,如何优化并重构课程知识模块是首先要解决的一个根本问题。

2.对不同层次能力需求和学生自身的特点和发展考虑较少。面向社会对遥感专业人才能力的需求,学生并不太清楚自己学习该课程后应该取得哪些具体、可测量的成果,随之影响了学生学习的积极性和主动性。

3.教学方式的不够灵活、合理,限制了教学效果的提升。实现和达到学生的最终课程学习成果,需要选择合适的教学方法,面向不同能力层次、不同的教学内容,如何采用合适的教学方法也很重要。

二、《微波遥感》学习成果导向教学

SLOs是对学生特定学习期望的描述,本质上是一种预期的教学目标,即学生学习了具体课程后应该取得的哪些具体、可测量的成果[4]。这些成果主要包括知识与理解力、能力和实际技能,也包括自信心、毅力、领导才能等学生成长的其他方面。

针对当前《微波遥感》课程教学存在的问题,学习成果导向的《微波遥感》教学需解决课程知识模块的优化与重构、不同层次课程SLOs的设计、教学方法与成果评价等问题。

1.课程知识模块重构。由新技术的发展而急剧增加的《微波遥感》课程知识内容,使得在有限的课程教学时间内,避免与先行课程的内容重复,提升学生的有效学习时间,确保学生对新技术的学习时间与效果成为课程知识模块重构的主要目的。

优化、重构《微波遥感》课程知识模块包括两个方面:①与其他课程的合理分工与有效协作:依据最新遥感专业培养方案,避免与先行课程中相关基础知识的重复;②合理增加新技术教学内容:结合社会需求及遥感学科发展情况,增加雷达干涉测量和极化雷达测量等重要的前沿知识模块。

课程内容模块的组织,以雷达遥感为主,在微波遥感基本原理与方法内容的基础上,重点扩展了雷达干涉测量和极化雷达信息处理两方面的内容。优化重构后的课程内容由以下三大知识模块构成:①微波遥感基本原理:包括微波遥感物理基础、雷达遥感原理、雷达图像的斑点噪声、几何特点及目视解译、合成孔径雷达系统及其发展等。重要知识点,如辐射传输理论、雷达方程、雷达散射截面、雷达侧视成像原理等,按照雷达系统的发展过程,结合实际雷达图像和应用实例串起这些抽象的概念和基础知识。该模块在《遥感原理与应用》中“微波遥感”内容的基础上扩展,避免过度重复。②雷达干涉测量:包括雷达干涉测量原理、差分干涉测量原理、永久散射体干涉测量原理及应用等。其中雷达干涉测量原理是核心基础,其重要处理步骤包括复数数据配置、干涉图噪声滤波和相位解缠。在此基础上根据形变监测应用需求及存在的问题,结合应用案例,扩展差分干涉测量、永久散射体干涉测量知识以及相关最新研究进展。③极化雷达图像处理:包括极化雷达基础知识、目标散射特征、极化目标分解、极化图像信息提取等。其中的相干斑滤除、极化目标分解、分类和极化干涉雷达等知识,可以与熟悉的光学遥感图像处理中的预处理、目标特征提取、分类和信息融合等内容相对应,通过这种对比关联来建立新的知识体系。

2.课程SLOs的设计。学生学习成果导向教学的关键在于学生学习成果的设计,即面向不同遥感专业人才能力的需求,学生通过《微波遥感》课程学习后,应该取得哪些具体、可测量的成果。

目前遥感专业人才可分为应用型、研究型等角色,应用型人才主要从事遥感数据的生产、处理等工作,而研究型人才大多从事基础理论研究。面向不同遥感专业人才能力的需求,可以将遥感专业能力划分为“解释/讨论”、“应用/操作”和“研究创新”三个层次。达到“解释/讨论”能力的学生应具备利用遥感原理知识分析、讨论问题的能力;达到“应用/操作”能力的学生应具备利用相关软件进行遥感图像处理分析并解决实际应用问题的能力;达到“研究创新”能力的学生应具备提出创新思路解决现有遥感领域理论和应用问题的能力。

面向不同遥感专业人才能力的需求,通过“自顶而下”的过程设计《微波遥感》课程中各个层次的SLOs。具体包括:①《微波遥感》课程的总体SLOs:分别设计出不同专业能力所对应的SLOs,明确给出学习完《微波遥感》后学生能够完成的具体成果。②课程中各知识模块的SLOs:针对课程的基本原理、雷达干涉测量和极化雷达等知识模块,具体设计相应的SLOs,见表1。③每一节课的SLOs:结合课堂教学安排,细化每一节课的SLOs,保证每一节课的教学质量。

3.课程教学方法与评价。所设计的课程SLOs需要通过具体的教学过程来实现,选择合适的教学方式、方法及评价方式是实现SLOs的具体措施和保证。面向不同的遥感专业能力层次,综合运用多媒体教学、设问讨论教学、实践教学、科研教学等多种方法进行教学。各能力层次对应的教学方式、教学方法和教学评价方式见表2。

针对“研究创新”能力层次,实践研究型教学方法,结合与课程内容相关的产学研、大学生创新训练项目等科研活动,进一步培养学生的研究创新能力,最终将三个能力层次对应的课堂讨论、实践操作和科研项目考核方式结合,对学生学习效果进行综合评价。

三、结语

学习成果导向的遥感专业教学模式以成果为导向、以学生为中心,能很好地提升学生的遥感专业能力。面向遥感专业人才的不同能力需求设计的课程学习成果,使学生能够根据自身兴趣和发展方向选择学习重点,有效调动了学生的积极性。知识模块重构后,避免与先行课程内容重复,并确保新知识、新技术的教学时间与效果。面向不同能力层次的学生,有针对性地采用合适的教学方法能确保良好的教学效果。

参考文献:

[1]李光梅.成果导向教育理论及其应用[J].教育评论,2007,(1):51-54.

[2]王贵成,夏玉颜,蔡锦超.成果导向教育模式及其借鉴[J].教育评论,2009,(12):17-19.

[3]王志勇.《微波遥感》课程教学改革与思考[J].遥感应用,2013,(1):94-97.

[4]黄海涛.美国高等教育中的“学生学习成果评估”:内涵与特征[J].高等教育研究,2010,31(7):97-104.

遥感科学与技术专业范文4

关键词:海洋灾害;遥感课程;改革研究

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)46-0067-02

遥感是现代空间信息学的核心技术之一,自20世纪80年代以来,我国各高等院校都相继开设了“遥感”方面的课程[1-2]。但现有的遥感教学存在的一些不足之处,如:(1)遥感技术的快速发展与教材更新缓慢的矛盾;(2)内容过深,与实际的生活接触有所差异;(3)遥感基本技能的培养与实践时间过少的矛盾;(4)专业素质的培养与传统的授课方式和考核方式的矛盾[3-5]。《遥感应用技术》是上海海洋大学空间信息与数字技术专业的专业必修课,其是一门理论与实践相结合且技术性很强的课程。本文结合上海海洋大学培养海洋类人才的目的,对遥感课程的教学改革进行了探讨。

一、“海洋灾害”案例驱动下的遥感课程教学改革的简介

现代海洋产业的发展离不开良好的海洋环境,良好海洋环境的维护离不开迅捷、快速准确的监测,遥感作为新兴的监测技术在海洋中将发挥重要作用[6]。而我国政府十分重视海洋观测技术的发展。在2010年两院院士大会上再次提出:“要大力发展空间和海洋科学技术,提高海洋探测及应用研究能力和海洋资源开发能力,使我国海洋技术水平进入世界前列。”

上海海洋大学的办学宗旨即与国家海洋发展的主战略衔接,为国家和区域海洋经济发展及产业需求提供技术支撑、人才服务等智力支持。设计“海洋灾害”案例驱动下的遥感课程教学改革,在学生掌握遥感技术的同时,提高学生海洋环境保护意识,增强学生的实际动手能力,锤炼学生解决实际海洋问题的能力。

二、“海洋灾害”案例驱动下的遥感课程教学改革的内容

“海洋灾害”案例驱动下的遥感课程教学改革主要是通过设计不同的海洋灾害案例(如风暴潮、海浪、海冰、赤潮、海啸以及溢油),将系统性和理论性较强的遥感基础理论融入到每个案例中,让学生在实际的海洋灾害案例中掌握系统的遥感基础理论知识。

1.“海洋灾害”遥感数据的收集。通过播放新闻报道或模拟的方式,让学生接触一场海洋灾害,以风暴潮为例,并告诉学生他们的任务是:对海洋灾害进行预测预报,做到防灾减灾的目的。在第一阶段,引导学生分析预测预报“海洋灾害”所需的数据。故此,引出遥感的基本概念、遥感系统的组成、遥感的主要类型以及遥感的主要特点等基础知识。

2.“海洋灾害”遥感数据的处理。面临收集到的海洋遥感数据,大多数初学者无从下手,也看不懂,其原因是不懂遥感数据的原理。在此,引入遥感的成像原理、电磁辐射与地物光谱特征,以及遥感图形的特征等概念。

学生们了解了遥感像素的实际意义的同时,主要培养学生的空间意识。因此加入数字图像的校正等实际操作内容,理论与实际操作相结合,边操作边讲解何为辐射校正、几何校正、图像增强以及多源信息复合等知识。

3.“海洋灾害”遥感数据的判读。以风暴潮为例,风暴潮是指由强风或气压骤变等强烈的天气系统影响而引起的海面异常升降现象。通过两景不同时段的遥感影像的判读,提取海面的异常变化,是通过遥感方式监测风暴潮的主要手段,而此时就要熟悉遥感影像的判读。为了很好地判读影像,需要对影像做一系列的处理,包括对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等,同时对遥感图像的解译方法和过程也要熟悉掌握。

4.“海洋灾害”遥感数据的可视化。通过三维绘制引擎、地形的识别技术、场景的显示等技术,实现海洋灾害的再现。在此作为知识的扩充,讲解遥感在与其他数据(如DEM数据)融合,以及后期制图和可视化显示等知识。

三、“海冰”灾害监测案例驱动下的遥感教学示例

以“海冰”灾害监测为例,在结束的遥感教学中,对案例驱动的教学方式进行了实验。

海冰灾害主要发生在渤海和黄海北部和辽东半岛沿岸海域。海冰的主要危害上威胁船舶和海上构筑物的安全,影响渔业和航运等。2001年2月,渤海出现近20年来最严重的海冰,辽东湾最大冰厚60m,辽东湾北部港口基本处于封港状态,秦皇岛海域航标受损,40多艘船舶被困,航运中断,天津港船舶进出困难,渤海海上石油平台受到流冰严重威胁。现以渤海湾海冰预警预报为例,实现遥感的知识讲授,整体流程如图1所示。

在“海冰”监测数据需求分析阶段,通过分析渤海湾的“海冰监测”要求,分析所需数据,主要包括MODIS数据、Landsat数据、SAR数据、微波散射数据等。故此,为学生解惑,不同遥感平台、不同的探测手段等,同时,掌握遥感的基本概念、遥感系统的组成、遥感的主要类型以及遥感的主要特点等基础知识。为了实施后期操作,主要提供了同一地区三个不同时间段的数据(免费数据),如图2所示,由此可以清晰地看出该地区的海冰覆盖。

在数据的预处理阶段,主要是上面三景数据进行预处理。此时结合操作软件ENVI,讲解坐标系的定义、图像的几何纠正、图像的剪裁等。但是为了更好地理解这些操作的目的及原理,需要学生掌握遥感的成像原理、地物光谱特征和大气对辐射的影响等。

在数据的特征提取阶段,为了更好地监测海冰的边界等信息,需要对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等。同样结合ENVI操作,在学习理论知识的同时,熟练其操作工程。最后根据不同的要求,对监测结果以出图或报表的形式数据。

四、结语

“海洋灾害”案例驱动下的遥感课程教学改革,使得遥感教学从以理论教学为主的传统遥感教学模式中摆脱出来,激发学生的学习兴趣,进而激发他们学习的主动性和创造性;通过实际海洋灾害案例的设计,培养学生海洋意识,从根本上提高教学质量,全面培养学生的实际应用能力和解决海洋问题的能力。

参考文献:

[1]白淑英,沈润平,王莉,等.遥感科学与技术专业综合实习教学环节改革[J].中国科教创新导刊,2009,(26):174.

[2]陈述彭,赵英时.遥感地学分析[M].北京:测绘科学出版社,1989.

[3]张飞,买买提・沙吾提,丁建丽.《遥感概论》精品课程的“教学与科研互动模式”探索[J].科技创新导报,2011,(3):174-174.

[4]熊勤学,朱建强,尚正春.遥感与信息技术探究型自主学习网站设计与开发[J].安徽农业科学,2010,38(22):12255-12256.

遥感科学与技术专业范文5

关键词:地理;通识课程;遥感图像;区域可持续发展;本科生;综合素质

地理学是一门以地球表层与“人地关系”为研究对象的科学[1],关注并理解地理区域的人口、资源、环境、发展等问题不仅成为公众议题,也成为现代公民素质之一。地理通识课程对于传播人地关系地域系统相关知识与理论,提升当代大学生地理素养及综合素质具有积极的作用[2]。北京师范大学作为国内高等师范院校的排头兵,培养人才尤其是培养未来教师人才,更需要传承区域可持续发展和人地关系教育。本文基于北京师范大学地理与遥感的学科优势,综合自然地理、人文地理、遥感技术,开设了“遥感区域”通识课程,以期推动大学地理通识课程的快速、优化发展,提升大学生的综合素质。

一、多方位“通识”的课程理念

1.普及——提升大学生地理素质

我们每一个人都生活于地球空间上的一个点,且无时无刻不与外部环境发生联系,属于特定的人地关系地域系统(如图1所示)。这种系统具有时间上的动态变化——过去、现在、将来,空间上的尺度效应——地方、区域、全球,以及人地相关作用的特征——区域性、综合性、风险性、脆弱性、恢复性、适应性等。大学地理通识教育应当传播人地关系地域系统的相关知识与区域认知方法,培养与提升当代大学生地理素质。

大学地理通识课程在国内外都有开设,课程的通识侧重于地理的基础性、整体性、综合性、广博性等,强调拓宽学生视野,课程设置上彻底打通专业界限,形成

图1 人地关系地域系统

强调不同类型、不同年级的通识课程体系[3]。表1列举了美国威斯康星大学麦迪逊分校地理系开设的适合全校不同年级和专业的公选课,呈现出多样、覆盖面较广和系统性强的特点。表2列举了国内部分高校开设的地理通识课程,呈现出学校专业优势与学生地理素质需求相结合的特点。通过地理通识课程培养与提高大学生地理素养与综合素质成为国内外高校地理教学的共识[4-6]。

随着现代信息技术的快速发展,网络地图、遥感图像不再神秘,Google Earth等工具也成为人们获取日常生活所需空间信息的重要手段。应用遥感图像认识与理解我们生存的地理空间就从可能变为现实。北京师范大学开设了结合遥感科学技术与区域认识的通识课程——遥感区域。开设该课程的主要理念是把遥感图像作为继文字、地图之后,最直观的地理学第三语言。图2表明信息技术发展与区域认知扩展结合形成的双驱动力,可快速提升大学生的地理素质。

表1 威斯康星大学麦迪逊分校地理系适合全校公共选修的基本课程

注:资料来源于作者2011年访问威斯康星大学麦迪逊分校期间的实地考察

表2 中国部分高校开设的地理通识课程

注:资料来源于国内相关高校教务网页信息

2.打通——提升大学生综合素质

如何使地理通识课程不流于形式,不成为简单的专业知识普及,而是真正打通学科、专业间的壁垒,实现提升学生综合素质的目标,这成为地理通识教育乃至通识教育共同探讨的难点问题。“遥感区域”通识课程力图从三个方面打通壁垒,实现真正的通识:一是在内

图2 大学生地理素质提升双驱动关系

容设计上聚焦区域,打破专业知识壁垒。虽然选课学生专业知识背景差异较大,但其生存的地理区域却是人人关注的对象。二是把遥感图像贯穿于整个综合区域认识过程,Google Earth、遥感图像成为不同专业、不同年级学生的共同通识工具。三是注重互动教学,不仅不同专业背景学生之间,而且学生与教师之间打破传统的教师教授、学生学习的模式壁垒,对区域可持续发展问题形成共识。

3.通览——提升大学生全球与国家意识

大学地理通识课程的主要目的之一是要培养大学生的全球与国家意识。在全球变化和全球化时代,人地关系也在发生重大变化,物质、能量、信息的流通都跨越了国家及地域限制,在世界范围内运转。地理通识教育应当把这一变化传授给学生,使他们站在全球与国家的角度来思考区域可持续发展问题。“遥感区域”在课程设计上也牢牢地把握了这一点,加强应用遥感图像对全球问题的通览。在教学过程中,贯穿全球变化导致极端灾害事件增多,人类活动加剧灾情的科学理念和大国的责任,使学生获得从全球视角来看区域问题的思维训练,培养学生的全球和国家意识。

4.共享——师生互动,共同成长

地理学是一门介于自然科学与社会科学之间的交叉学科,具有很强的综合性。正是这种综合性产生的凝聚力,使选课学生与任课教师之间、不同专业学生之间产生了共同成长的可能。专业背景差异大,学生与学生之间多学科知识的交流碰撞极易产生新思维的火花,发现新问题,学习新知识。教师也不再只是传统模式中的以教为主,也应通过与多学科背景的学生互动,实现共同成长。遥感区域课程在课程环节设计上,以共享为理念,以区域遥感景观光学模型为基础,通过提问、演讲、讨论、辩论、会谈、笔谈等多种形式来展开学生与学生、教师与学生之间的碰撞和互动,实现共同成长。

二、地理通识课程基础

大学地理通识教育应当建立在高水平的地理教育基础之上,有相应的课程、教材建设以及高水平的教师队伍为支撑。

遥感科学与技术专业范文6

关键词:遥感技术;资源;环境;软件;应用

中图分类号:TP237 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)23-5360-02

20世纪60年随航天技术和电子计算机技术的发展,遥感技术应运而生。遥感技术根据各类传感器收集的地面物体的电磁波信息,并利用计算机编程技术或者遥感专业软件制作遥感图像,广泛应用于资源考察、灾害监测、环境保护、测绘、军事及气象监测等领域。在地球资源紧缺、环境问题日益突出的现状下,遥感技术得到了空前的重视和广泛的应用,成为观测地球的重要手段。

1 遥感相关技术

遥感图像处理的关键技术主要包括了遥感图像几何校正技术、影像融合技术、图像增强技术以及图像分类技术。利用计算机遥感软件或者基于VC++编程都能实现上述相关功能。国内外已有多种专业的遥感数字图像处理软件,如PCI、ENVI、EDADRS、VirtuoZo、ArcInfo、ArcView等。这些软件为遥感技术在资源调查、环境保护、城市规划等领域的应用提供了强有力的技术保障。ERDAS IMAGINE 是美国ERDAS 公司开发的遥感图像处理系统。它的功能相比于其他软件更为先进,操作更为灵活,因此占有了很大的市场份额,是遥感图像处理系统的代表软件。而一些我国自主研发的软件,如中国国土资源航空物探遥感中心研制开发成功的“野外调查微机辅助遥感图像解译系统“、“成像光谱数据分析处理系统”;成都理工大学研制开发成功的“正射遥感影像地图制作系统”等软件系统都已得到推广应用[1]。

1.1遥感图像处理技术

遥感图像处理技术主要包括了:遥感图像几何校正、图像增强技术、以及图像分类技术。下面分别介绍这几个处理技术。

由于卫星传感器视角和地球表面曲率的影响,影响上地物发生几何形变,因此在应用卫星遥感影像之前,必须经过几何校正。图像几何纠正包括空间变换和灰度值内插两步。几何纠正可通过遥感图像处理软件,如ERDAS,或者通过VC编程实现。EDARS进行几何纠正的流程图如图1所示。

遥感图像增强技术指的是将高分辨率全色波段影像与最佳波段组合的多光谱影像进行融合,得到高分辨率、多光谱的融合影像的过程。融合后的图像与原图像相比,更加清晰,提高了视觉效果,改善了几何精度及识别和分类的精度。一般多采用多光谱TM图像和SPOT全色图像进行融合。

遥感图像分类技术指的是利用计算机或目视判读对地球表面及其环境在遥感图像上的信息进行属性的识别和分类,从而识图像信息所对应的地物,提取所需地物信息。计算机自动识别分类技术尚不成熟,因此仍然需要目视判读辅助识别。计算机自动识别分类方法主要分为监督分类法和非监督分类法两种,这两类方法均可在EDARS中实现。监督分类方法需要从研究区域选取有代表性的训练区作为样本,根据已知训练区的样本,选择特征参数,建立判别函数对像元进行分类。非监督分类没有训练区作为样本,主要根据像元间的相似度大小进行归类合并。

2 资源环境应用

2.1资源调查

资源的可持续利用是可持续发展的基础,没有资源的可持续利用,不可能有可持续发展。资源调查主要包括了金属矿产资源勘探及农业资源调查监测两方面。

遥感技术已经在地质矿产勘探、金属、天然气、资源调查中发挥了重要作用[2]。20世纪20年代航空遥感被用于农业土地调查。多光谱原理应用于遥感后,根据各种植物和土壤的光谱反射的特性,建立了丰富的地物波谱与遥感图像解译标志,在农业资源调查与动态监测、生物产量估计、农业灾害预报与灾后评估等方面,取得了丰硕的成果[3]。

利用遥感信息进行资源调查具有成本低、速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制,减少投资的盲目性,保证图像数据的不断更新等优点。在资源调查之前, 可以利用卫星遥感数据, 预先进行判读和分析,以便圈定若干远景区域,,有的放矢;其次利用卫星影像和数据,参照路线考察的样本和实况, 进行较小比例尺的自动分类与制图,满足概查的需要; 必要时再进一步缩小靶区范围,进行大比例尺航空遥感与摄影测量, 结合地面实况调查和取样,编制正射影像地图及系列专题地图,可以满足定量、定位的精度要求。我国在地质及森林资源调查中的经验表明,利用遥感可以节约成本一半, 加快速度一倍[4]。

2.2环境监测

遥感技术在全球环境变化监测方面的应用也是十分广泛的,主要包括:(1)气象监测;(2)臭氧层监测;(3)海洋监测;(4)环境灾害监测等。在气象监测方面,卫星遥感技术在气象上的应用是比较成功的,气象卫星云图为研究云的分布及运动规律提供了准确的信息,如台风监测等。在大气臭氧观测方面,大气臭氧观测包括总含量及其浓度分布廓线的测量。观测方法有在地面上用臭氧分光光度计测量不同天顶角下的太阳紫外光谱, 从而计算出大气臭氧总含量及其浓度分布线;或者在卫星上测量大气对太阳紫外线的后向散射光谱或大气臭氧的红外吸收光谱, 推大气臭氧总含量及浓度分布廓线; 或者用气球将臭氧探测仪送入高空, 测量平流层的臭浓度[5]。在海洋监测方面,遥感能为海洋学家提供跟踪大尺度洋流、中尺度涡流实时调查信息;为海洋气象学的研究提供有关海面上空的云图和风暴潮、台风信息;为海洋生物学的研究提供有关海洋初级生产力和海洋生物环境方面的信息;为海洋地质研究提供有关重力场、海平面、大地水准面等海面地形的测高资料;还能为海洋环境保护提供快速大尺度监测和区分海面溢油及其它海面污染的方法与图像[6]。在环境灾害监测方面,遥感广泛应用于地球温室效应、洪涝灾害、旱灾、地震、森林火灾、沙尘暴等环境现象的监测中。以地震监测为例,近年地震频发,地震后,交通堵塞、通信中断,遥感技术成为信息获取和灾害监测的重要手段。卫星遥感技术能够及时提供宏观灾情,有利于有关方面对灾情做出科学评估,进而采取救灾防灾减灾措施,意义重大[7]。

3 结束语

遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势, 它不仅可以广泛应用于资源调查,而且可以快速、实时、动态、省时省力地进行大范围的环境监测。遥感技术作为资源调查和环境监测的重要手段之一, 发挥着不可替代的作用。

参考文献:

[1] 熊盛青.国土资源遥感技术应用现状与发展趋势[J].国土资源遥感,2002(1):1-5.

[2] 徐冠华,田国良,王超,等.遥感信息科学的进展和展望[J].地理学报,1996,51(5):385-397.

[3] 韩秀梅,张建民.农业遥感技术应用现状[J].农业与技术,2006,26(6):32-35.

[4] 黄敬峰.论遥感技术与资源、环境可持续发展研究[J].遥感技术与应用,1999,14(1):65-70.

[5]《大气科学辞典》编委会.大气科学辞典[M].北京:气象出版社,1994.