本文摘要：摘要：針對當前數(shù)字攝影測量實踐教學中存在的與生產(chǎn)實際脫節(jié)、學生創(chuàng)新實踐能力不強等問題，對數(shù)字攝影測量的實踐教學進行改革。緊跟當前數(shù)字攝影測量新技術(shù)的發(fā)展趨勢，建立反映當前數(shù)字攝影測量最新發(fā)展的教學體系，構(gòu)建一批有特色、有一定創(chuàng)新性的案例式
摘要：針對當前數(shù)字攝影測量實踐教學中存在的與生產(chǎn)實際脫節(jié)、學生創(chuàng)新實踐能力不強等問題，對數(shù)字攝影測量的實踐教學進行改革。緊跟當前數(shù)字攝影測量新技術(shù)的發(fā)展趨勢，建立反映當前數(shù)字攝影測量最新發(fā)展的教學體系，構(gòu)建一批有特色、有一定創(chuàng)新性的案例式實踐教學項目，建立完備的實踐教學指導(dǎo)材料，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建一批實踐教學資源。通過實踐教學改革，豐富攝影測量實踐教學內(nèi)容，發(fā)展學生的創(chuàng)新思維和數(shù)據(jù)處理綜合應(yīng)用能力。
關(guān)鍵詞：數(shù)字攝影測量,實踐教學,信息化測繪,實驗教學項目
攝影測量是測繪科學技術(shù)中發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，主要是利用航空平臺通過攝影手段獲取實驗區(qū)的影像信息，通過記錄、量測、分析與表達等處理，獲取地球及其環(huán)境或其它物體可靠信息的工藝、科學與技術(shù)[1-2]，主要涉及影像獲取、特征提取與影像匹配、定向處理、區(qū)域網(wǎng)平差、相關(guān)產(chǎn)品制作等。
當今攝影測量技術(shù)發(fā)生了重大變革，主要表現(xiàn)在5個方面：1)攝影平臺方面，由傳統(tǒng)的航空攝影為主，逐漸發(fā)展為高空(衛(wèi)星)攝影、航空攝影、低空(無人機)攝影、地面攝影等多平臺共同發(fā)展的新局面;2)傳感器方面，由傳統(tǒng)的模擬光學相機逐漸發(fā)展為以數(shù)字光學相機為主，合成孔徑雷達、激光雷達、多鏡頭傾斜相機等多傳感器競相發(fā)展的新局面;3)數(shù)據(jù)處理方面，由傳統(tǒng)的影像匹配/人工處理逐漸發(fā)展到以智能化、高性能計算等自動/半自動處理的新局面;4)產(chǎn)品制作方面，由傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品制作逐漸發(fā)展為信息化測繪提供所需的多種形式的產(chǎn)品(包括4D產(chǎn)品、景觀圖、三維模型等);5)應(yīng)用方面，由傳統(tǒng)的地形圖測繪逐漸發(fā)展到以三維模型、景觀模型構(gòu)建為主的信息化測繪。
由此，出現(xiàn)了許多新的攝影測量技術(shù)，如無人機快速測圖技術(shù)、傾斜攝影測量技術(shù)、衛(wèi)星攝影測量技術(shù)、雷達干涉測量技術(shù)、雷達立體測量技術(shù)、近景攝影測量技術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、激光雷達測圖技術(shù)等[1]，這些新技術(shù)的涌現(xiàn)給當前的攝影測量理論教學與實踐教學提出了新的挑戰(zhàn)。
近年來，針對攝影測量的實踐教學已進行了許多改革，如楊可明等[3]建立了數(shù)字攝影測量基礎(chǔ)實習的七步教學法;葉勤等[4]對測繪工程專業(yè)的攝影測量實驗教學進行了改革與探索;袁修孝嘗試將問題教學法應(yīng)用于攝影測量教學中[5];王冬等[7]建立了無人飛艇低空攝影測量技術(shù)的實驗教學;鄧興升[8]和梅曉丹等[9]分別探討了虛擬仿真環(huán)境下的攝影測量實踐教學;劉玉嬋等[10]對當前本科院校“攝影測量學”課程教學中存在的問題進行了改革與探討;解斐斐[11]對近景攝影測量的教學進行了改革，重點突出培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
楊立君等[12]設(shè)計并實現(xiàn)了一種開源的攝影測量實踐教學軟件;李培榮等[13]建立了一種傾斜攝影測量教學模擬系統(tǒng)。通過對現(xiàn)有文獻分析可以發(fā)現(xiàn)：雖然針對攝影測量的實踐教學進行了很多的改革，但當今攝影測量新技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)有的實踐教學內(nèi)容已經(jīng)不能適應(yīng)當今信息化社會的需求，為此，需要分析當今攝影測量實踐教學中存在的問題，并提出針對性的實踐教學改革方案，為信息化測繪背景下的攝影測量專業(yè)人才培養(yǎng)提供支撐。
1數(shù)字攝影測量實踐教學過程中存在的問題
目前，針對數(shù)字攝影測量方面的實踐教學已經(jīng)跟不上社會發(fā)展對新技術(shù)發(fā)展的需求，再加之攝影測量本身的特點，導(dǎo)致攝影測量的理論教學與實踐教學中還存在著許多問題，學生普遍反映理論課程學習困難，對基本概念、基本原理、基本方法等理解不深，實踐動手能力差，學生畢業(yè)后走向工作崗位很難順利開展相關(guān)工作。目前在理論教學與實踐教學方面主要存在以下問題：
1)教學內(nèi)容與實踐內(nèi)容相對偏舊，與社會需求“脫節(jié)”，所學非所用。理論知識及實踐環(huán)節(jié)與社會需求“脫節(jié)”，理論教學與實踐教學跟不上當今快速發(fā)展的攝影測量新技術(shù)的發(fā)展，滯后于當今攝影測量新技術(shù)的發(fā)展，學生所學非所用，畢業(yè)后不能適應(yīng)信息化測繪的需求。
2)缺少反映攝影測量最新發(fā)展的實踐教學內(nèi)容。當代攝影測量新技術(shù)，不再局限于以生產(chǎn)4D產(chǎn)品為主的地形測繪應(yīng)用，但目前缺少反映攝影測量最新技術(shù)的實踐教學內(nèi)容，學生不能較好地掌握數(shù)字攝影測量的最新發(fā)展及最新技術(shù)。
3)教學手段單一化，不能滿足學生信息化、網(wǎng)絡(luò)化學習的需求。攝影測量理論授課主要是以傳統(tǒng)課堂灌輸?shù)慕虒W模式為主，攝影測量部分理論知識較難，學生學習興趣不高，學習的主動性不高，而在當今信息化社會，微課堂、MOCC、SPOC等新型教學手段不斷涌入，但在攝影測量的理論教學與實踐教學中還沒有得到較好的應(yīng)用。
4)缺少針對性的數(shù)字攝影測量的實驗實訓項目及實踐指導(dǎo)材料。傳統(tǒng)數(shù)字攝影測量實踐主要以VirtuoZo等軟件，以生產(chǎn)制作4D產(chǎn)品為主，實踐環(huán)節(jié)相對陳舊，已經(jīng)不能滿足信息化測繪的需求，需要對實踐教學項目進行更新;攝影測量新技術(shù)的大量涌現(xiàn)，出現(xiàn)了很多軟件處理系統(tǒng)，如pix4Dmapper、Smart3D等，這些軟件尚不能在學生的實踐教學中得到應(yīng)用，主要是缺少相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)及實驗條件，特別是缺少必要的指導(dǎo)性材料。
5)學生解決復(fù)雜工程問題及開拓創(chuàng)新能力欠缺。學生綜合運用所學知識解決實際復(fù)雜工程問題的能力不足，不能針對某一工程問題進行深入研究與分析;創(chuàng)新能力培養(yǎng)欠缺，特別是在數(shù)字攝影測量原理與算法的編程實現(xiàn)方面的能力有待加強。
2教學改革與實踐
針對以上問題，重點對當前數(shù)字攝影測量的實踐教學進行改革，主要包括以下幾個方面：
2.1建立合適的數(shù)字攝影測量實踐教學體系
當代攝影測量新技術(shù)由傳統(tǒng)的數(shù)字化測繪向信息化測繪發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多新技術(shù)，如數(shù)字成像技術(shù)(包括數(shù)字航攝儀、高分辨率遙感衛(wèi)星)、主動式遙感技術(shù)(如合成孔徑雷達SAR、機載激光雷達)、DGPS/IMU自主定位與定向(POS)技術(shù)、自動化/智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，開創(chuàng)了攝影測量發(fā)展的新時代，為攝影測量的發(fā)展帶來了新的機遇。整合國內(nèi)外攝影測量的最新發(fā)展及學科前沿，構(gòu)建數(shù)字攝影測量較完整的教學體系，主要包括影像獲取、特征提取、影像匹配、影像定向、數(shù)據(jù)處理與產(chǎn)品制作、高分辨率衛(wèi)星測圖技術(shù)、激光雷達測圖技術(shù)、傾斜攝影測量技術(shù)、合成孔徑雷達測圖技術(shù)等。
2.2構(gòu)建一批有特色、緊跟技術(shù)發(fā)展的案例式實踐教學項目
根據(jù)建立的教學知識體系，結(jié)合生產(chǎn)單位的工程實踐應(yīng)用實例，將科研成果轉(zhuǎn)化為實踐教學項目，構(gòu)建合適的實踐教學體系，重點建立一批有特色、有一定創(chuàng)新性的案例式實踐教學項目。實踐教學項目的建立一方面需要考慮基礎(chǔ)性，另一方面要突出數(shù)字攝影測量的學科前沿及最新技術(shù)發(fā)展。實驗項目分為驗證性、綜合性、創(chuàng)新性等3種類型，創(chuàng)新性實驗項目主要考慮學科發(fā)展前沿，均具有較強的專業(yè)特色。
2.3收集典型的實驗數(shù)據(jù)，建立完備的實踐教學指導(dǎo)材料
根據(jù)實驗項目的需要，收集相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)集，實驗數(shù)據(jù)集應(yīng)該包括：衛(wèi)星影像立體像對(如IRS-P5衛(wèi)星、ZY-3衛(wèi)星等)、航空攝影測量DMC、UCD等面陣列相機影像、航空攝影測量ADS80等三線陣相機數(shù)據(jù)、無人機低空攝影航拍影像(單鏡頭)、無人機傾斜攝影測量航拍影像(五鏡頭)、近景攝影測量影像、地面攝影測量影像、合成孔徑雷達數(shù)據(jù)、激光雷達數(shù)據(jù)等。在此基礎(chǔ)上編寫實驗教學大綱及詳細的實驗教學指導(dǎo)材料，每個專題的實踐指導(dǎo)材料主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：基本理論、實驗數(shù)據(jù)及實驗環(huán)境介紹、數(shù)據(jù)處理流程圖、詳細操作過程、注意問題等。
目前已經(jīng)收集了航空影像、無人機正攝影像、無人機傾斜攝影影像、光學衛(wèi)星立體像對、InSAR干涉對等數(shù)據(jù)約70G，如何對這些攝影測量數(shù)據(jù)進行快速分發(fā)是目前面臨的一個問題。目前主要是通過百度云盤的方式進行共享，相信今后隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和云服務(wù)的發(fā)展，對于大數(shù)據(jù)的快速共享與下載將不是一個難題。
2.4革新教學手段，構(gòu)建“微課堂”網(wǎng)絡(luò)實踐教學資源
革新教學手段，改變傳統(tǒng)課堂灌輸?shù)慕虒W模式，將微課、MOCC技術(shù)[14]引入到實踐教學中。根據(jù)實驗項目的設(shè)置，分別錄制實驗操作的詳細過程，與實驗指導(dǎo)材料、多媒體教學課件等一起組成“微課堂”網(wǎng)絡(luò)實踐教學資源，通過革新教學手段，提高學生的學習興趣。
2.5組織與實施
在我校遙感科學與技術(shù)專業(yè)本科生的“數(shù)字攝影測量綜合實習”中開展，同時也在碩士研究生的“攝影測量實踐”課程中開展，測繪工程、地理信息科學等專業(yè)的感興趣的學生可以選擇部分實驗項目開展實踐教學。根據(jù)不同專業(yè)的需求，對實踐教學項目分為必做和選做，必做的實驗項目為基礎(chǔ)性與驗證性的實驗，主要為驗證所學的攝影測量基本理論與基本方法，選做的實驗項目主要是考慮不同專業(yè)的需求而設(shè)計。學生可參照指導(dǎo)材料開展實驗，給出實驗結(jié)果，并對實驗結(jié)果進行分析，并總結(jié)實驗中存在的問題。
2.6創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
為了提高學生解決實際問題及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，重點加強計算機編程開發(fā)能力的培養(yǎng)，特別是針對攝影測量數(shù)據(jù)處理中的關(guān)鍵算法的編程實現(xiàn)，如特征提取、影像匹配、空間后方交會、空間前方交會等。
3結(jié)束語
為適應(yīng)當今信息化社會對攝影測量專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，對攝影測量新技術(shù)的實踐教學進行改革。緊跟數(shù)字攝影測量新技術(shù)的發(fā)展趨勢，豐富實踐教學項目和教學內(nèi)容，構(gòu)建一批有特色、有一定創(chuàng)新性的案例式實踐教學項目，建立相應(yīng)的實踐教學指導(dǎo)材料，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學資源。
目前，該實踐教學方案已經(jīng)在我校遙感科學與技術(shù)專業(yè)本科生的“數(shù)字攝影測量學綜合實習”實踐課程中進行實施，通過與往屆學生的教學反饋，可以發(fā)現(xiàn)：通過實踐教學改革，豐富實踐教學內(nèi)容，革新教學手段，激發(fā)了學生的學習興趣，增強了學生分析問題和解決實際工程問題的能力，學生的專業(yè)綜合素質(zhì)得到提高，取得較好的實踐教學效果。
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