“遙感二次開發(fā)語言”課程的教材建設(shè)研究

摘 要 教材是體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的知識載體，對于教學效率與教學質(zhì)量有著重要意義。本文依據(jù)遙感科學與技術(shù)專業(yè)“遙感二次開發(fā)語言”課程的教學目的、教學內(nèi)容和課程特點，針對該門課程教材工具書的出版現(xiàn)狀，論證了開展該課程教材建設(shè)的必要性和重要性。文中提出了“遙感二次開發(fā)語言”教材建設(shè)的指導思想，在此基礎(chǔ)上詳細闡述了教材建設(shè)的具體內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 遙感專業(yè) 遙感二次開發(fā)語言 教材建設(shè)

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

Study on the Textbook Construction of the Remote Sensing

Secondary Development Language Course

XU Yongming

（School of Remote Sensing， Nanjing University of Information Science & Technology， Nanjing， Jiangsu 210044）

Abstract As the knowledge carrier of teaching contents and methods， textbook is very important for teaching efficiency and quality. Based on the teaching objective， content and characteristic of the remote sensing secondary development language course of the remote sensing science and technology specialty， the status of the textbooks for this course was analyzed and the importance of the textbook construction was illustrated. The guiding ideology of the remote sensing secondary development language textbook was presented and the content of the textbook construction was introduced in detail.

Key words remote sensing specialty; remote sensing secondary development language course; text construction

0 引言

衛(wèi)星遙感是一門新興的空間信息科學，能夠以宏觀、動態(tài)、快捷的手段獲取地球表面信息，對于社會經(jīng)濟和科學研究有著重要意義。2002年教育部正式批準設(shè)立遙感科學與技術(shù)本科專業(yè)，以滿足我國對遙感人才的需求。①近年來遙感專業(yè)得到了快速的發(fā)展，已經(jīng)先后有武漢大學、南京信息工程大學、北京航空航天大學、長安大學、山東科技大學等二十余所高校設(shè)立了專門的遙感科學與技術(shù)專業(yè)。②③

遙感科學與技術(shù)是一個比較新的專業(yè)，在學科建設(shè)與教材建設(shè)過程中存在很多機遇和挑戰(zhàn)，有很多問題需要探討和嘗試。④南京信息工程大學（以下簡稱“我校”）針對遙感科學與技術(shù)專業(yè)理論和實踐能力并重的特點，在遙感原理、遙感數(shù)字圖像處理、定量遙感等偏重于理論的課程之外，還開設(shè)了“遙感二次開發(fā)語言”等強調(diào)專業(yè)編程開發(fā)能力的課程，培養(yǎng)學生靈活運用專業(yè)軟件和編程語言完成遙感圖像處理和信息提取任務的能力。然而，由于遙感科學與技術(shù)專業(yè)起步相對較晚，“遙感二次開發(fā)語言”這類比較新的專業(yè)課程教材緊缺問題比較嚴重。教材是體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的知識載體，是教師教學過程的重要依據(jù)和學生學習的重要參考資料。⑤⑥⑦為了提高教學效率和教學質(zhì)量，需要加強這方面的教材建設(shè)工作。本文基于我校遙感專業(yè)“遙感二次開發(fā)語言”課程的多年教學經(jīng)驗，圍繞課程教學目標和教學內(nèi)容，對該課程的教材建設(shè)進行了探討。

1 遙感二次開發(fā)語言教材建設(shè)的必要性

“遙感二次開發(fā)語言”課程主要講授目前在遙感二次開發(fā)領(lǐng)域應用最廣泛的的IDL（Interactive Data Language）交互式數(shù)據(jù)語言。IDL語言是面向矩陣的第四代計算機編程語言，功能強大，簡單易學，在圖像處理、科學計算和可視化方面有著獨到的優(yōu)勢，其與遙感通用處理軟件ENVI的結(jié)合，更是為遙感方面的工作提供了強有力的工具。⑧⑨該課程系統(tǒng)介紹IDL編程語言的基礎(chǔ)知識及其在遙感相關(guān)領(lǐng)域的實際應用，以培養(yǎng)和提高學生利用IDL語言和專業(yè)知識去解決具體遙感問題的能力為主要目的。課程共有32個課時，包含16個理論課時和16個上機實習課時，體現(xiàn)了理論與實踐并重的特點。

市面上現(xiàn)有的IDL語言編程書籍有三本：《IDL可視化分析與應用》、《IDL可視化工具入門與提高》和《IDL程序設(shè)計》。這三本書在介紹IDL基礎(chǔ)語法之外，都比較強調(diào)數(shù)據(jù)可視化及工程開發(fā)方面。除了《IDL程序設(shè)計》之外，另外兩本書都沒有涉及到科學計算、IDL與ENVI交互編程等方面的內(nèi)容。《IDL程序設(shè)計》對IDL與ENVI交互編程的語法內(nèi)容說明不夠詳細，缺乏對函數(shù)/過程的參數(shù)和關(guān)鍵字的解釋，在IDL/ENVI交互編程方面更側(cè)重工程開發(fā)的內(nèi)容，還缺乏遙感專題應用方面的實例，此書更合適作為遙感技術(shù)開發(fā)人員的參考工具書而不是本科生教材。因此，根據(jù)遙感專業(yè)學培養(yǎng)目標和“遙感二次開發(fā)語言”課程特點，開展此課程的教材建設(shè)工作是非常有必要的，這對于提高教師教學效率和學生學習效率具有重要意義。

2 遙感二次開發(fā)語言教材建設(shè)的指導思想

根據(jù)遙感二次開發(fā)語言課程的教學目標、課程體系和特點，其教材建設(shè)圍繞著以下幾個原則進行：

（1）系統(tǒng)性。教材結(jié)構(gòu)嚴謹，層次分明，遵循由淺入深、從理論到實踐的原則，各部分有機聯(lián)系，有利于學生對IDL語言及其遙感應用的掌握。

（2）簡明性。簡單扼要的介紹IDL語言的基礎(chǔ)知識，精心挑選最基本、最重要的知識點，做到知識容量適度，內(nèi)容緊湊，易于IDL初學者快速入門。

（3）針對性。主要針對遙感學科的需要，對IDL編程知識進行適當取舍，舍去與遙感專業(yè)不相關(guān)或者相關(guān)性很小的內(nèi)容，保留與遙感關(guān)系密切的部分，并強化IDL與ENVI結(jié)合的內(nèi)容。

（4）實踐性。教材中給出大量翔實的IDL遙感編程實例，理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生使用IDL語言解決遙感實際問題的能力。

（5）多樣性。教材的建設(shè)注重多樣性，除了紙質(zhì)的主教材之外，還包括電子教案、實習指導書、代碼庫、數(shù)據(jù)集等教學資源，形成一個立體化的教材體系。

3 遙感二次開發(fā)語言教材建設(shè)內(nèi)容

遙感二次開發(fā)語言的教材內(nèi)容按照三大模塊進行組織，共包含9章內(nèi)容。

第一模塊主要是IDL語言的基礎(chǔ)語法內(nèi)容，使學生通過這部分內(nèi)容的學習能夠掌握IDL語言程序設(shè)計的方法，正確使用IDL語言編寫程序。這一模塊包含第1～4章：第1章“IDL語言概述”主要對IDL語言進行簡單介紹;第二章“IDL語法基礎(chǔ)”介紹變量、數(shù)組、字符串、表達式和結(jié)構(gòu)體等內(nèi)容;第3章“IDL編程基礎(chǔ)”介紹過程/函數(shù)、控制語句、參數(shù)/關(guān)鍵字及變量作用域等內(nèi)容;第4章“數(shù)據(jù)的讀寫操作”介紹文件基本操作、ASCII碼文件讀寫、二進制文件讀寫、圖像文件讀寫以及HDF、NetCDF文件讀取等內(nèi)容。

第二模塊主要介紹了遙感實際工作中編程所涉及到的一些專題知識，主要為數(shù)據(jù)可視化、數(shù)理統(tǒng)計以及與遙感軟件ENVI的交互等內(nèi)容。這一模塊包含第5～8章：第5章“圖形繪制”介紹曲線圖、散點圖、柱狀圖及直方圖等圖形的繪圖方法;第6章“圖像處理”介紹圖像的顯示、統(tǒng)計、增強、濾波及幾何變換等內(nèi)容;第7章“隨機數(shù)、統(tǒng)計與插值”介紹IDL隨機數(shù)操作、相關(guān)分析、回歸分析研及插值方法等內(nèi)容;第8章“IDL與ENVI的結(jié)合”介紹IDL與ENVI兩者間的數(shù)據(jù)交互、ENVI調(diào)用IDL函數(shù)以及IDL調(diào)用ENVI函數(shù)等內(nèi)容。

第三模塊主要介紹了IDL在遙感中的具體應用實例。通過這部分的學習讓學生理論聯(lián)系實際，具備將所學IDL編程知識應用于具體遙感工作中的能力。這一部分主要為第9章“IDL遙感應用實例”，通過20個具體的遙感實例展示了IDL編程語言在遙感數(shù)據(jù)處理及專題應用中的作用。內(nèi)容包括光譜數(shù)據(jù)處理、批量生成快視圖、水體動態(tài)變化監(jiān)測、地表溫度反演、氣溶膠光學厚度反演、林火監(jiān)測等。

在主教材之外，編寫了電子教案、實習指導書并建立了代碼庫和遙感實例數(shù)據(jù)集等教學資源，構(gòu)成了一個立體化的教材體系。電子教案依據(jù)主教材內(nèi)容編寫，根據(jù)具體的課時情況對主教材內(nèi)容進行了取舍，體現(xiàn)了遙感二次開發(fā)語言課程的教學思路與知識點。實習指導書對IDL基本工作環(huán)境、語法及編程基礎(chǔ)進行了圖文并茂的細致介紹，并包括了若干典型遙感應用案例，使學生能夠基于具體遙感數(shù)據(jù)運用IDL編程實現(xiàn)具體工作目的。代碼庫包含了教材中出現(xiàn)的所有重要IDL代碼文件，按章節(jié)體系保存，便于使用。遙感實例數(shù)據(jù)集與主教材第9章以及實習指導書配套，包括了教材中用到的所有遙感示例數(shù)據(jù)，并同時包含了實習數(shù)據(jù)供學生上機實習使用。

4 結(jié)語

通過幾年的教學實踐和探索，在“遙感二次開發(fā)語言”課程的教材建設(shè)方面取得了一定的成績，教材體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和配套資源逐步完善。在課程的教學過程中發(fā)揮了重要作用，顯著提高了教學效率，有助于學生快速、系統(tǒng)地理解和掌握IDL語言及其在遙感中的具體應用，收到很好的教學效果。教材的建設(shè)與探索是一項長期工作，今后還需要積極借鑒遙感學科以及IDL編程技術(shù)的新發(fā)展，在實踐中不斷完善和更新教材內(nèi)容，使教材內(nèi)容與時俱進，常改常新。

基金項目：南京信息工程大學大氣科學與環(huán)境氣象實驗實習教材建設(shè)項目（SYJC2014C10）

注釋

① 張熠，方圣輝.遙感科學與技術(shù)專業(yè)教學質(zhì)量評價分析[J].中國校外教育（下旬刊），2012（4）：122.

② 趙巧華，陳健.遙感科學與技術(shù)專業(yè)建設(shè)中的幾個關(guān)鍵問題[J].地理空間信息，2010.8（5）：154-156.

③ 韓瑞梅，馬超，成曉倩等.遙感科學與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[J].地理空間信息，2013.11（3）：171-172.

④ 徐永明.遙感實習課程獨立設(shè)課的教學實踐與思考[J].地理空間信息，2011.9（6）：146-147.

⑤ 趙軍.中國地理學類專業(yè)地圖學教材建設(shè)回顧與思考[J].測繪科學，2010.35（1）：197-200.

⑥ 時向東.對建立我國高校教材更新機制的思考與建議[J].中國大學教學，2003（6）：37.

⑦ 沈婕，湯國安，楊紅等.我國地理信息系統(tǒng)專業(yè)教材建設(shè)應用與發(fā)展[J].地球信息科學，2007.9（4）：94-99.

⑧ 閆殿武.IDL可視化工具入門與提高[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

⑨ 崔麗華，劉善軍，聞彩煥等.基于IDL與ENVI的MODIS遙感影像鑲嵌[J].河北理工大學學報（自然科學版），2009.31（2）：127-130.