“遙感圖像處理”教學(xué)改革探討

于紅博+張巧鳳

摘 要 遙感圖像處理不僅是遙感系統(tǒng)的重要一環(huán)，而且在遙感技術(shù)應(yīng)用中占有非常重要的地位。以提高“遙感圖像處理”課程的教學(xué)質(zhì)量為目的，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)方法和手段、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行了探討，以期對(duì)實(shí)際教學(xué)工作起到借鑒和參考意義。

關(guān)鍵詞 遙感圖像處理 教學(xué)改革 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.02.052

Abstract Remote sensing image processing is not only an important part of the remote sensing system， but also has a very important position in the application of remote sensing technology. In order to improve the teaching quality of remote sensing image processing， the paper discussed the optimization of teaching content，the diversification of teaching methods and means，and strengthening of practical application of theories. In hope of playing a reference significance to the actual teaching work.

Keywords remote sensing image processing； teaching reform； teaching method

隨著對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，①遙感技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋、氣象、醫(yī)學(xué)、軍事、生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越重要的作用。遙感是地理信息系統(tǒng)專業(yè)的核心課程，而遙感圖像處理是整個(gè)遙感系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于“遙感圖像處理”課程的原理以及方法的掌握和學(xué)習(xí)尤為重要。探討該門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段，實(shí)踐教學(xué)等方面的改革，對(duì)提高學(xué)生的圖像處理水平有非常重要的作用。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

學(xué)生選課一般都遵循教學(xué)大綱的安排，在學(xué)習(xí)“遙感圖像處理”之前已經(jīng)修過了“遙感導(dǎo)論”，掌握了遙感的基礎(chǔ)知識(shí)，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合教學(xué)大綱，對(duì)于“遙感圖像處理”的課程設(shè)置安排如表1所示。

總課時(shí)量為40課時(shí)，由于已經(jīng)有了“遙感導(dǎo)論”的基礎(chǔ)，根據(jù)學(xué)生對(duì)遙感知識(shí)掌握的實(shí)際情況，作者認(rèn)為實(shí)際操作與理論相結(jié)合非常重要，不僅鍛煉了學(xué)生的圖像處理等動(dòng)手能力，還能更好地輔助學(xué)生加深對(duì)原理的理解，因此設(shè)置上機(jī)課為18課時(shí)，占到45%，接近一半。

綜合性實(shí)驗(yàn)放在最后一章，目的是使學(xué)生將前面所學(xué)知識(shí)連成一個(gè)體系運(yùn)用在實(shí)踐中。例如本章例子是地表溫度的遙感反演，涉及到從相關(guān)網(wǎng)站下載原始影像、影像的合成、影像的鑲嵌、輻射校正、大氣校正、幾何校正、裁剪、圖像混合運(yùn)算、制圖、出圖、分析、作報(bào)告。通過這幾個(gè)步驟的逐步處理，學(xué)生不僅對(duì)相關(guān)原理有了更深的理解，還會(huì)真正明白為什么要學(xué)習(xí)遙感，學(xué)習(xí)圖像處理的目的是什么，在實(shí)際生活中到底有什么作用，對(duì)人類生活有什么意義，知道了所以然，才會(huì)使學(xué)生學(xué)習(xí)更有動(dòng)力。

2 教學(xué)方法和手段的改革

2.1 教學(xué)環(huán)境

為方便學(xué)生操作計(jì)算機(jī)，教學(xué)是在機(jī)房進(jìn)行的，且人手一臺(tái)。講解理論課時(shí)，由教師機(jī)控制所有學(xué)生機(jī)，學(xué)生機(jī)屏幕的播放完全同步于教師機(jī)，講臺(tái)近在咫尺，記筆記快速方便；在學(xué)生實(shí)踐練習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生可親自動(dòng)手操作，達(dá)到最佳的教學(xué)效果，培養(yǎng)獨(dú)立解決問題的能力。

2.2 教學(xué)軟件

專業(yè)的遙感數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)主要有：ERDAS、PCI和ENVI。②ERDAS IMAGINE 遙感圖像處理系統(tǒng)是美國LEICA公司的遙感圖像處理系統(tǒng)，包括面向多種應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品模塊，以及面向不同層次用戶的模型開發(fā)工具；PCI Geomatica遙感圖像處理系統(tǒng)是加拿大PCI公司開發(fā)的用于圖像處理、制圖、GIS、雷達(dá)數(shù)據(jù)分析以及資源管理和環(huán)境監(jiān)測(cè)的多功能軟件系統(tǒng)；ENVI遙感圖像處理系統(tǒng)是美國ITT公司的一套功能齊全的遙感圖像處理系統(tǒng)，是處理、分析并顯示多光譜數(shù)據(jù)、高光譜數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)的高級(jí)工具。這三款軟件的功能都很強(qiáng)大，均可以實(shí)現(xiàn)圖像處理工作，它們之間也有很好的接口，各自的標(biāo)準(zhǔn)文件能夠互相轉(zhuǎn)換，因此使用起來非常方便。教學(xué)軟件主要使用目前比較流行的ENVI系統(tǒng)，但是根據(jù)已工作的或者讀研的畢業(yè)生的回饋信息發(fā)現(xiàn)，有的公司或者高校運(yùn)用ERDAS和PCI還是比較普遍的。因此，為使學(xué)生畢業(yè)后擺脫軟件的困擾，對(duì)ERDAS和PCI軟件也會(huì)加以適當(dāng)介紹，使學(xué)生不至于太過陌生。

2.3 教學(xué)工具

如今大學(xué)生上課基本均是多媒體課件，字跡清晰，圖像生動(dòng)，還可以動(dòng)畫顯示，因此如果課件做得漂亮生動(dòng)，利用好了多媒體的優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到事半功倍的效果，可是有些時(shí)候推算公式或者按步驟說明邏輯問題時(shí)，就顯示出了它的弊端。遇到此類問題，作者會(huì)借助計(jì)算機(jī)附件中的畫圖板來講解問題，筆，橡皮，顏料，畫圖工具一應(yīng)俱全，如果能運(yùn)用自如，對(duì)多媒體課件是個(gè)很好的補(bǔ)充，非常便捷，教學(xué)效果極佳。

2.4 教學(xué)方法

遙感中的內(nèi)容很多是抽象的，特別是涉及到數(shù)學(xué)公式，學(xué)生會(huì)覺得枯燥，容易疲勞。如果可以將內(nèi)容變得生動(dòng)，以做游戲的方法逐步深入，會(huì)達(dá)到很好的效果。例如在講解數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的腐蝕運(yùn)算時(shí)，可以將集合A看做棋盤，結(jié)構(gòu)元素B看做棋子，制定好規(guī)則后，讓學(xué)生通過下棋的游戲方式來了解腐蝕的概念和原理，因?yàn)檫@個(gè)“下棋的規(guī)則”即是“腐蝕的概念”；同時(shí)，可以將下棋的過程制作成動(dòng)畫，一步步播放，既生動(dòng)又易懂，課堂氣氛活躍。如圖1所示。

3 實(shí)踐教學(xué)改革

3.1 考試方式的設(shè)置

考試方式設(shè)置如下：平時(shí)成績占20%，上機(jī)考試占30%，理論考試占50%。平時(shí)和上機(jī)成績占到50%，其一是因?yàn)檫b感的大部分理論在“遙感導(dǎo)論”中已經(jīng)學(xué)習(xí)并考試，這里沒有必要考重復(fù)的內(nèi)容；其二是“遙感圖像處理”本身是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程，講課過程中實(shí)踐環(huán)節(jié)是重要的一部分，那么實(shí)踐考試也應(yīng)是不可缺少的重要一環(huán)。上機(jī)考試采用的方式為，將學(xué)生兩人為一個(gè)單位分組，每組一個(gè)題目，留一周的時(shí)間完成，上交的成果為最終的結(jié)果圖像和紙質(zhì)報(bào)告。這種考試方式靈活，既考查了學(xué)生的實(shí)踐能力和對(duì)原理的理解程度，也鍛煉了他們的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

3.2 角色反轉(zhuǎn)實(shí)踐教學(xué)

選課的學(xué)生中部分為師范類學(xué)生，親自上講臺(tái)講課不失為一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)，每學(xué)期會(huì)選2課時(shí)理論內(nèi)容留給學(xué)生授課，將學(xué)生分組，授課內(nèi)容組間自行分配協(xié)調(diào)，每組10～15分鐘。要求每組學(xué)生查閱資料結(jié)合書本知識(shí)，整理內(nèi)容，書寫教學(xué)教案，推選講解人。該類實(shí)踐活動(dòng)可以激發(fā)學(xué)生的積極性，在查閱資料、準(zhǔn)備教案的過程中主動(dòng)理解并消化知識(shí)，能夠在有限的時(shí)間清晰表達(dá)完整的內(nèi)容，達(dá)到極好的教學(xué)效果。

4 結(jié)束語

教學(xué)改革是學(xué)科發(fā)展的需要，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的重要手段，③科學(xué)合理的教學(xué)方式不僅能夠提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，激發(fā)教師的教學(xué)潛能，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。本文根據(jù)作者多年課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)生的反饋信息，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)踐教學(xué)等方面探討了“遙感圖像處理”課程的教學(xué)改革模式，以期對(duì)實(shí)際教學(xué)工作起到借鑒和參考意義。

注釋

① 陳鋒銳，喬家君，閆衛(wèi)陽，等.“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)改革初探.計(jì)算機(jī)時(shí)代，2013（6）：67-68，71.

② 韋玉春，湯國安，楊昕，等.遙感數(shù)字圖像處理教程.科學(xué)出版社，2007.

③ 競(jìng)霞，胡榮明，琚存勇.《遙感原理與應(yīng)用》課程教學(xué)模式改革探討.信息系統(tǒng)工程，2013.6.20：157-160.