“遙感圖像處理與應(yīng)用”課程中學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)探討

羅小波　甘毅

摘 要 隨著信息化技術(shù)的日益發(fā)展，遙感類專業(yè)作為一門依托高新技術(shù)的學(xué)科也越來越受到國內(nèi)外高校的重視，本文結(jié)合學(xué)科特色以及重慶郵電大學(xué)空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)實(shí)際情況，從遙感圖像處理課程中學(xué)生實(shí)踐動手能力鍛煉存在的問題及不足出發(fā)，提出郵電類高?！斑b感圖像處理與應(yīng)用”課程學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的建議，根據(jù)建議來進(jìn)一步提高相關(guān)高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的圖像處理能力和應(yīng)用遙感圖像分析及解決實(shí)際地理問題的能力。

關(guān)鍵詞 郵電類高校 遙感圖像處理與應(yīng)用 實(shí)踐能力

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.07.052

Discussion on the Cultivation of Students' Practical Ability in the

Course of “Remote Sensing Image Processing and Application”

LUO Xiaobo， GAN Yi

（College of Computer Science and Technology， Chongqing University of Posts and

Telecommunications， Chongqing 400065）

Abstract With the increasing development of information technology， remote sensing specialty as a high-tech discipline also relies on more and more domestic and foreign universities， combining with the subject characteristics and the Chongqing University of Posts and Telecommunications of spatial information and digital technology actual situation， starting from the existing remote sensing image processing of students' practical ability training of the problems and deficiencies， and put forward the "remote sensing image processing and application" course of training students' practical ability according to the recommendations， suggestions to further improve the relevant university students image processing ability and ability to analyze and solve the actual problems of the remote sensing image by geography.

Keywords post and telecommunications universities； remote sensing image processing and application； practical ability

0 引言

當(dāng)前，遙感技術(shù)正在走向全面應(yīng)用階段。遙感作為采集地球數(shù)據(jù)及其變化信息的重要技術(shù)手段，為人類更好的觀測和認(rèn)識地球系統(tǒng)提供了新途徑，在國外以及我國的許多政府部門、科研單位和公司得到了廣泛的應(yīng)用。但需要注意的是，我國遙感應(yīng)用水平還不高，根本原因是基礎(chǔ)研究薄弱，缺乏多學(xué)科人才共同努力。目前我國多所郵電類高校在基于大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘的背景之下開設(shè)了空間方向的相關(guān)專業(yè)，而“遙感圖像處理與應(yīng)用”課程作為學(xué)生提高遙感方面的自身應(yīng)用能力和實(shí)際操作能力首選課程，須注意結(jié)合學(xué)校和專業(yè)特色，進(jìn)行一系列的實(shí)踐能力培養(yǎng)探討。

1 我校遙感圖像處理與應(yīng)用課程基本情況及存在的問題

遙感圖像處理與應(yīng)用作為空間信息、遙感、測繪等相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有應(yīng)用性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、針對性強(qiáng)等特點(diǎn)，通過該門課程的學(xué)習(xí)能夠使學(xué)生較為系統(tǒng)地獲得遙感圖像處理方面的基本知識和基本理論。同時(shí)，遙感圖像處理與應(yīng)用也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)課程教學(xué)中是一個(gè)相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。我?！斑b感圖像處理與應(yīng)用”課程總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)/3分，其中理論學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)與理論學(xué)時(shí)課時(shí)比達(dá)到1：3。北京大學(xué)遙感概論課程實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)為60學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)與理論課時(shí)比為1：3；云南師范大學(xué)遙感課程總課時(shí)100學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)與理論課時(shí)比為1：2.3；廣州大學(xué)遙感概論課程總課時(shí)54課時(shí)，實(shí)驗(yàn)與理論課時(shí)比為1：3，相較于以上學(xué)校，我校實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)所占比達(dá)到平均水平，基本能滿足課程對于感性認(rèn)識的要求，能夠較好地培養(yǎng)學(xué)生對于本課程的感性認(rèn)識，提高學(xué)生的實(shí)際動手能力以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

重慶郵電大學(xué)從開設(shè)空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)之初就將其列為專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過幾年的教學(xué)，筆者基于郵電類高校的特殊辦學(xué)背景發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)過程中存在以下三方面的問題：

1.1 學(xué)生開發(fā)編程能力較為薄弱

雖然在計(jì)算機(jī)學(xué)院里開設(shè)的空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)，并實(shí)行計(jì)算機(jī)大類培養(yǎng)的模式，學(xué)生具有較好的計(jì)算機(jī)專業(yè)背景。但實(shí)際上，等到學(xué)生選擇專業(yè)進(jìn)入到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生真正的開發(fā)編程能力，特別是結(jié)合遙感數(shù)據(jù)處理等的開發(fā)能力較為薄弱。這給GIS空間數(shù)據(jù)處理、遙感圖像處理等方面的深入理解與實(shí)施帶來了較大限制。endprint

1.2 實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)還需提高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式較為單一

雖然目前我校實(shí)驗(yàn)課時(shí)和課程課時(shí)之比達(dá)到1：3的標(biāo)準(zhǔn)，但是單從遙感圖像處理與應(yīng)用這門課程來考慮，筆者認(rèn)為16學(xué)時(shí)還是不夠，1：3的課時(shí)比說明一節(jié)實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間需要完成三節(jié)理論課內(nèi)容的驗(yàn)證及拓展，這對于應(yīng)用拓展大于理論研究的遙感圖像處理與應(yīng)用課程來講仍然有些欠缺。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，老師多數(shù)是提前演示，然后就相關(guān)的內(nèi)容提出某些具體的指標(biāo)讓學(xué)生著手去驗(yàn)證。由于實(shí)驗(yàn)課程課堂時(shí)間的限制，這使得即便理論課程配套了相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生仍然不能完全理解和掌握相關(guān)的知識點(diǎn)，課程學(xué)習(xí)效果不佳。

1.3 學(xué)生參與實(shí)踐動手鍛煉的形式有限

以往老師總是鼓勵學(xué)生參與實(shí)際的科研項(xiàng)目，學(xué)生接受老師的建議后通常也充滿了濃厚的興趣，但是由于本科生和研究生的培養(yǎng)方式和培養(yǎng)目標(biāo)不一樣，本科生很難做到像研究生那樣全身心地投入到項(xiàng)目中去，這其中包括對環(huán)境的融入、研究工具和方法的適應(yīng)以及工作量的分配等，以上這些問題造成了“鼓勵學(xué)生參與實(shí)際科研項(xiàng)目”不能取得實(shí)質(zhì)的成效，進(jìn)而在項(xiàng)目中無法發(fā)現(xiàn)科研的樂趣和價(jià)值，使得學(xué)生無法深入地了解和理解課程的相關(guān)知識。

2 多途徑提高學(xué)生遙感圖像實(shí)踐動手能力

2.1 與公司合作開展專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)

開設(shè)本專業(yè)的專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)，選擇寒假或者暑假的一個(gè)時(shí)間段，將學(xué)生集中起來進(jìn)行全面的專業(yè)技能實(shí)習(xí)。例如筆者所在的重慶郵電大學(xué)，暑假開設(shè)專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)，參與的學(xué)生為準(zhǔn)大三的學(xué)生。為了使學(xué)生對專業(yè)，特別是對遙感圖像有一定的感性認(rèn)識與興趣，開展暑假專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)。通過與外面專業(yè)公司合作，要求學(xué)生參加遙感圖像目視解譯的公司實(shí)際項(xiàng)目，將學(xué)生分組分區(qū)域的對遙感圖像進(jìn)行目視解譯、分類標(biāo)注后，以幅為單位提交。認(rèn)知實(shí)習(xí)能夠?qū)⒑竺娴恼n堂教學(xué)中相關(guān)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，使得學(xué)生提前熟悉遙感數(shù)據(jù)處理的基本技能，以此鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力。

2.2 利用IDL語言完成遙感圖像主要課后作業(yè)

針對目前選擇空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)的學(xué)生的開發(fā)能力較為薄弱的情況，在課后的作業(yè)大多基于IDL語言實(shí)現(xiàn)，包括遙感圖像打開、顯示、輻射定標(biāo)、表觀發(fā)射率、控制點(diǎn)自動提取、噪聲去除、直方圖增強(qiáng)、監(jiān)督分類、費(fèi)監(jiān)督分類等算法與模型的理解與程序?qū)崿F(xiàn)。選擇這樣的課后作業(yè)方式，有如下好處：一是可以提高學(xué)生的開發(fā)編程能力，二是可以加深學(xué)生對遙感課程中一些關(guān)鍵算法、模型等的理解。

2.3 大力提高實(shí)驗(yàn)課時(shí)所占比例，靈活采用多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)占總課程學(xué)時(shí)1：3的基礎(chǔ)之上，將所占比例提高至1：2，盡量讓學(xué)生更多地參與到實(shí)驗(yàn)課程之中，部分理論教學(xué)內(nèi)容可以“搬遷”至實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使得學(xué)生在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)之上更好地產(chǎn)生理性認(rèn)識。依托實(shí)驗(yàn)課程中已有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生根據(jù)自己的興趣和側(cè)重點(diǎn)就某個(gè)特殊的問題進(jìn)行較為深入的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中的內(nèi)容包括提前查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定本次實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容和目標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制定實(shí)施步驟，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)方式，學(xué)生可以單獨(dú)完成也可以組隊(duì)參加，它為學(xué)生留出了足夠的自主空間，能夠極大地調(diào)動學(xué)生的積極性，促使他們靈活運(yùn)用所學(xué)的知識去解決實(shí)際問題。

2.4 依托現(xiàn)有資源積極安排學(xué)生參與實(shí)際科研項(xiàng)目

由積極鼓勵學(xué)生參與實(shí)際科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極安排學(xué)生參與實(shí)際科研項(xiàng)目，主動地讓學(xué)生去接觸相關(guān)實(shí)際應(yīng)用。例如筆者所申請的重慶市水土保持目視解譯、城市熱島遙感監(jiān)測與動態(tài)模擬等已結(jié)題的項(xiàng)目，可以將項(xiàng)目內(nèi)容拆分成很多小塊分給自由組隊(duì)的學(xué)生參與，以此主動地將學(xué)生引入到科研項(xiàng)目中，幫助學(xué)生克服一系列主客觀的困難。此外，筆者所在的重慶郵電大學(xué)，通過項(xiàng)目申請購買的DT-18中型長航時(shí)無人機(jī)、eBee小型工業(yè)級無人機(jī)上面搭載的多光譜（5-Bands）攝像機(jī)，組織學(xué)生對某一特定地區(qū)進(jìn)行遙感影像的圖像采樣收集，將預(yù)處理完成的圖像存入遙感圖像與處理課程教學(xué)數(shù)據(jù)庫中，在后期的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中根據(jù)數(shù)據(jù)庫中保存的圖像進(jìn)行相關(guān)的驗(yàn)證性或者綜合性實(shí)驗(yàn)，以此提高學(xué)生的感性認(rèn)識和理性認(rèn)識。

2.5 積極鼓勵與組織學(xué)生參加全國GIS/RS大賽

目前我國舉辦的GIS/RS大賽主要有MapGIS二次開發(fā)與數(shù)據(jù)處理大賽、SuperMap杯全國高校GIS/RS大賽、ESRI杯GIS軟件開發(fā)與數(shù)據(jù)處理大賽等。通過參加相關(guān)專業(yè)大賽，既能鍛煉學(xué)生利用GIS/RS軟件平臺建模解決實(shí)際問題的能力、二次開發(fā)能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。同時(shí)，還可以得到舉辦GIS競賽的組織與公司的各種相關(guān)資料與培訓(xùn)。通過參與這些競賽，以及取得的成績，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)、對遙感課程的興趣，以及在空間信息領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的自信。

3 結(jié)語

通過分析遙感圖像處理與應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)所面臨的問題，結(jié)合筆者在重慶郵電大學(xué)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了與公司合作開展專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、利用IDL語言完成遙感圖像主要課后作業(yè)、繼續(xù)提高實(shí)驗(yàn)課時(shí)所占比例、靈活采用多種教學(xué)方式和積極安排學(xué)生參與實(shí)際科研項(xiàng)目等方面的課程改革措施。采用這些措施，學(xué)生對于遙感圖像的實(shí)際動手處理能力明顯提高，在課上或課余時(shí)間參與實(shí)際的科研項(xiàng)目能夠提高學(xué)生自我解決問題的能力；最后由于思維方式的轉(zhuǎn)變，通過主動引導(dǎo)學(xué)生參與到科研項(xiàng)目中，能夠更深層次地激發(fā)學(xué)生主動思考的意識，使得學(xué)生的綜合能力和應(yīng)用水平有明顯的提高。

本文受重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（142003）資助

參考文獻(xiàn)

[1] 陳小瑜.GIS專業(yè)遙感課程教學(xué)改革[J].高師理科學(xué)刊，2015（11）：104-106.

[2] 崔鐵軍，李佩武.GIS專業(yè)本科課程改革的幾點(diǎn)思考[J].地理信息世界，2010.8（1）：12-16.

[3] 秦文俊.《遙感圖像處理》課程教學(xué)在地理學(xué)專業(yè)中的探索與實(shí)踐[J].現(xiàn)代測繪，2007.30（6）：45-48.

[4] 陳文波.非遙感專業(yè)遙感課程教學(xué)面臨的問題與解決途徑[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2016.14（4）：117-120.

[5] 那音太.“遙感圖像處理”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2015.28（1）：149-151.

[6] 黃秋燕.GIS專業(yè)遙感概論課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].科技信息，2008（27）：358-359.

[7] 競霞，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[J].信息系統(tǒng)工程，2013（6）：157-160.

[8] 阿里木江·卡斯木.“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)改革探析[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)（上旬），2014.30（8）：37-39.endprint