《環(huán)境遙感》課程教學(xué)探索與革新

劉 英

（西安科技大學(xué)測繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安710054）

國際環(huán)境遙感大會（ISRSE）是遙感的“發(fā)源地”，1962年在美國召開的第一屆ISRSE上誕生了遙感的概念。國際環(huán)境遙感大會是一個以推動國際環(huán)境遙感技術(shù)與應(yīng)用為宗旨的國際系列會議，代表著國際環(huán)境遙感的發(fā)展方向，有較高的知名度和影響力[1-2]。環(huán)境遙感是以探測地球表層環(huán)境的現(xiàn)象及其動態(tài)為目的的遙感技術(shù)[3]。環(huán)境遙感技術(shù)利用光學(xué)及電子學(xué)的遙感儀器，通過攝影和掃描兩種方法，從高空或遠(yuǎn)距離處接收地球表面被測物體反射或輻射的電磁波信息，加工處理成能識別的圖像或計算機(jī)用的記錄磁帶，以顯示大氣、陸地、海洋等環(huán)境狀況及其變化[4]。環(huán)境遙感在數(shù)據(jù)獲取上具有多層次、多時相、多功能、多專題的特點；在應(yīng)用方面具有多源數(shù)據(jù)處理、多學(xué)科綜合分析、多維動態(tài)監(jiān)測和多用途的特點。

美國國家航空航天局（NASA）、歐洲空間局（ESA）等國家空間機(jī)構(gòu)以及相關(guān)國際組織等長期對國際環(huán)境遙感大會給予大力支持。同時，國際環(huán)境遙感大會已成為全球?qū)Φ赜^測系統(tǒng) （Global Earth Observation System of Systems-GEOSS）中遙感領(lǐng)域的主要研討平臺之一。會議每兩年舉辦一次，迄今為止已有近50年的歷史。

鑒于環(huán)境遙感在遙感科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域越來越重要的地位，愈來愈多的高校開展了《環(huán)境遙感》這門課程的學(xué)習(xí)?！董h(huán)境遙感》相比與《遙感導(dǎo)論》、《遙感原理》等課程，開展時間較短，課程設(shè)計尚不完善，而且《環(huán)境遙感》的定位也不清晰，需要廣大遙感專業(yè)教師繼續(xù)摸索探究，本文針對《環(huán)境遙感》這門新興的遙感科學(xué)與技術(shù)的核心課程，通過對課程內(nèi)容的深入挖掘和相關(guān)專題研究的討論，提出《環(huán)境遙感》的教學(xué)方法，供廣大遙感專業(yè)教師批評和參考。

1 課程定位

《環(huán)境遙感》屬于滯后類的遙感專業(yè)課程，一般需要有一定遙感理論和實踐基礎(chǔ)之后再進(jìn)行開設(shè)，本課程在大三開設(shè)較為合適。另外，《環(huán)境遙感》屬于和實踐結(jié)合較為緊密的課程，而大三學(xué)生此時就業(yè)要求開始提高，與實踐結(jié)合緊密的課程較為吸引學(xué)生，能有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這樣對授課效果來說更能事半功倍。

2 課程教學(xué)內(nèi)容探討

遙感技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，目前主要體現(xiàn)在大面積的宏觀環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)監(jiān)測方面，在大氣環(huán)境質(zhì)量、水體環(huán)境質(zhì)量和植被生態(tài)監(jiān)測等方面中都有比較廣泛的應(yīng)用。此外，在減災(zāi)，應(yīng)急事件等方面也有廣泛的應(yīng)用[5-6]。因此，需要緊密結(jié)合環(huán)境領(lǐng)域的新發(fā)展、新方向和新問題，來對本門課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行匹配。當(dāng)然，在此之前更應(yīng)該對環(huán)境遙感相關(guān)理論進(jìn)行鋪墊，所以第一個需要進(jìn)行的內(nèi)容就是環(huán)境遙感相關(guān)理論的探討。

（1）課程基礎(chǔ)理論。這一環(huán)節(jié)是《環(huán)境遙感》的理論基礎(chǔ)，也是后面實踐環(huán)節(jié)得以實現(xiàn)的首要條件。此環(huán)節(jié)針對環(huán)境遙感特定的研究目標(biāo)，需要有的放矢的進(jìn)行遙感理論的教學(xué)。可以增加特定目標(biāo)，比如大氣氣溶膠、地表水體、海洋浮冰等特定環(huán)境目標(biāo)的的反演理論、反演方法的教學(xué)。

（2）課程實踐環(huán)節(jié)。本環(huán)節(jié)是《環(huán)境遙感》的核心，課程實踐環(huán)節(jié)貫穿本課程的學(xué)習(xí)中，在前面的課程基礎(chǔ)理論環(huán)節(jié)已經(jīng)做好的鋪墊，在本環(huán)節(jié)需要全面展開。針對在理論基礎(chǔ)環(huán)節(jié)提出的問題在本環(huán)節(jié)需要進(jìn)行解決。針對《環(huán)境遙感》特殊的研究目標(biāo)，可以把實踐環(huán)節(jié)分成數(shù)個專題來進(jìn)行。比如在大氣環(huán)境遙感這一專題中?？梢岳眯l(wèi)星數(shù)據(jù)所獲取區(qū)域地表的大氣信息，來進(jìn)行大氣污染的調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測。目前，大氣環(huán)境遙感主要應(yīng)用在氣溶膠、臭氧、城市熱島、沙塵暴和酸沉降等方面監(jiān)測研究之中。我們可以在此環(huán)節(jié)中適當(dāng)選擇一個或多個應(yīng)用研究，讓學(xué)生從海量的遙感信息中，提取出大氣污染信息，并應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)。比如，在水環(huán)境遙感這一專題中。讓學(xué)生從大量衛(wèi)星數(shù)據(jù)中由傳感器接收的輻射中分離出水體后向散射來并據(jù)此提取水體的組分信息。并通過對提取信息的分析，獲得水體的分布、泥沙、葉綠素、有機(jī)質(zhì)等的狀況和水深、水溫等要素信息，從而對一個地區(qū)的水資源和水環(huán)境等做出評價。再比如，在土地覆蓋/土地利用這一重要專題中，可以讓學(xué)生針對特定區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測和測量土地覆蓋/土地利用變化過程，通過進(jìn)一步分析土地覆被/土地利用變化機(jī)制來模擬和評價其不同生態(tài)環(huán)境影響。

3 授課方式的革新

由于《環(huán)境遙感》理論與實踐緊密結(jié)合的特點，需要對教師的授課方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的板書授課方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝襟w與實踐結(jié)合的授課方式。課后留問題讓學(xué)生思考需要轉(zhuǎn)變?yōu)樽寣W(xué)生帶著問題上課，讓學(xué)生主動尋找解決問題的方法，只有這樣才能保證授課效果。

4 教學(xué)條件的輔助

通過課程定位和課程內(nèi)容的探討，《環(huán)境遙感》作為遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程毋庸置疑，但完成既定的教學(xué)目標(biāo)仍需要輔助的教學(xué)條件作為支撐。

這些條件包括：

（1）師資隊伍的專而精?！董h(huán)境遙感》這門核心專業(yè)課建議由3-4名不同研究背景的教師共同授課，包含目前環(huán)境遙感方面多研究方向，這就要求有專業(yè)并且精于某一研究方向的教師來擔(dān)任教學(xué)。如果僅僅由一名教師授課，可能造成某些實踐專題教師的講授達(dá)不到深入淺出的效果。

（2）實驗室、試驗設(shè)備的完善。《環(huán)境遙感》在大氣、水、土壤和生物等環(huán)境領(lǐng)域均有所涉獵，因此相關(guān)的試驗儀器和設(shè)備均要有保障。在遙感專業(yè)實驗室有基本硬件和軟件，比如高性能計算機(jī)，三維激光掃描、光譜儀、可見光、紅外測量儀器，以及多種遙感軟件（ENVI、ARCGIS、ERDAS等）基礎(chǔ)上，土壤水分分析儀、植被冠層分析儀、太陽光度計等環(huán)境輔助分析儀器也需要配備。

5 結(jié)語

環(huán)境問題一方面為遙感技術(shù)的應(yīng)用提供了舞臺，另一方面環(huán)境問題的研究也促進(jìn)了遙感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。這兩個方面相互促進(jìn)，使作為環(huán)境科學(xué)和遙感科學(xué)的交叉學(xué)科的《環(huán)境遙感》成為研究熱點之一。這也成為開設(shè)《環(huán)境遙感》課程的源動力。《環(huán)境遙感》是理論結(jié)合實踐的一門遙感科學(xué)與技術(shù)核心課程，是緊密結(jié)合當(dāng)前科學(xué)前沿的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本文通過對遙感理論、實踐內(nèi)容、教學(xué)方式以及教學(xué)條件等方面探討了《環(huán)境遙感》課程教學(xué)的發(fā)展，為廣大遙感專業(yè)教師提供參考。

［1］Liu Jiyuan.New Development of Remote Sensing Application in Chinese Academy of Sciences-A Brief Introduction of project “Remote Sensing Investigation and Dynamic study a Resources and Environment in China”[C]//25th International on Symposium Remote Sensing and Global Environmental Change.1993.

［2］張增祥.我國資源環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)及其進(jìn)展[J].中國水利，2004(11).

［3］陳述彭.環(huán)境遙感的未來十年——祝賀中國地理學(xué)會環(huán)境遙感分會成立10周年[J].環(huán)境遙感，1991(03)．

［4］第三十五屆國際環(huán)境遙感大會[J].科技導(dǎo)報，2012(24).

［5］馬晶晶.環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的應(yīng)用研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2013(11).

［6］黃小雪,羅麟,程香菊.遙感技術(shù)在災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用[J].四川環(huán)境，2004(06).