測繪工程專業(yè)開設(shè)《無人機(jī)原理及應(yīng)用》課程探討①

李風(fēng)賢

[摘 要] 針對地理信息系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的趨勢，論證了測繪工程專業(yè)開設(shè)無人機(jī)駕駛課程的必要性，通過了解無人機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，調(diào)查國內(nèi)無人機(jī)相關(guān)課程開設(shè)院校，對該課程開設(shè)的可行性進(jìn)行了探討，并提出在課程開設(shè)過程中需要注意的事項(xiàng)及待解決的問題。

[關(guān) 鍵 詞] 測繪工程；無人機(jī)；教學(xué)課程

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）09-0090-02

近幾年，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常迅猛，在國民經(jīng)濟(jì)和社會生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，無人機(jī)已成為我國引領(lǐng)全球發(fā)展的高科技產(chǎn)品。2017年12月22日，中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出：支持有條件的普通高校和職業(yè)院校設(shè)立無人機(jī)相關(guān)專業(yè)，建立多層次多類型的無人機(jī)人才培養(yǎng)和服務(wù)體系；鼓勵高等院校、科研院所和企業(yè)合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制，加快培育無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)、安全管控等緊缺型專業(yè)人才，構(gòu)建具有競爭力的高端人才隊(duì)伍。

一、必要性

航空攝影測量在工程建設(shè)、線路帶狀地形圖測繪及地籍調(diào)查等項(xiàng)目得到廣泛的應(yīng)用[1]。隨著輕小型靈活機(jī)動無人機(jī)的出現(xiàn)，無人機(jī)搭載相機(jī)的不斷優(yōu)化，無人機(jī)在獲取影像的速度、影像分辨率等方面都在不斷提高，相關(guān)圖像處理軟件的更新改進(jìn)，地面站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完善，無人機(jī)攝影測量技術(shù)極大地促進(jìn)了攝影測量技術(shù)的發(fā)展，有效地補(bǔ)充了傳統(tǒng)航空攝影測量手段的不足[2]。輕小型無人機(jī)在測量領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛，輕小型無人機(jī)將成為一種不可替代的工具。

開設(shè)該課程可增強(qiáng)學(xué)生對測量相關(guān)專業(yè)課程的興趣，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的同時(shí)可參加由中國航空器擁有者及駕駛員協(xié)會組織的無人機(jī)視距內(nèi)駕駛員、超視距駕駛員駕駛證的考試，作為一種興趣愛好，擴(kuò)展知識面，完善知識結(jié)構(gòu)。

二、可行性

（一）市場前景好

從2009年開始，國家測繪地理信息局在全國推廣了無人的航攝系統(tǒng)設(shè)備及應(yīng)用。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，新興無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域?qū)?chuàng)造十萬個(gè)以上的就業(yè)崗位，于未來十年將產(chǎn)生上千億的經(jīng)濟(jì)效益[3]。根據(jù)中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提出的發(fā)展目標(biāo)：到2020年，民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)值達(dá)到600億元，年均增速40%以上；到2025年，民用無人機(jī)產(chǎn)值達(dá)到1800億元，年均增速25%以上；無人機(jī)行業(yè)的巨大前景帶動了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，無人機(jī)專業(yè)的發(fā)展有良好的市場支持。

（二）硬件設(shè)施全

蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院通過向國內(nèi)各大高校學(xué)習(xí)，已經(jīng)走在了甘肅省無人機(jī)發(fā)展的前列，從2013年起學(xué)校測繪與地理信息系已購置各種多旋翼及固定翼無人機(jī)幾十臺，建立了高規(guī)格測量實(shí)訓(xùn)室，配有各種相關(guān)圖像處理及三維模型制作軟件，安裝有無人機(jī)模擬器，可供學(xué)?？蒲屑皩W(xué)生學(xué)習(xí)使用。

（三）師資力量厚

近兩年，蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院測繪與地理信息系邀請了大量航空攝影測量的專家及技術(shù)人員來校講座及交流學(xué)習(xí)，同時(shí)學(xué)校測繪與地理信息系的十多名老師到西安中匯航空參加無人機(jī)駕駛技術(shù)及AOPA考證學(xué)習(xí)，并全部獲得由中國航空器擁有者及駕駛員協(xié)會頒發(fā)的多旋翼無人機(jī)無人機(jī)視距內(nèi)駕駛員、超視距駕駛員駕駛證、固定翼無人機(jī)駕駛員證。同時(shí)可引進(jìn)校外兼職教師，補(bǔ)充師資力量。

三、專業(yè)開設(shè)的難點(diǎn)及要求

（一）空域的申請

《通用航空飛行管制條例》規(guī)定，從事通用航空飛行活動的單位、個(gè)人，凡是未經(jīng)批準(zhǔn)擅自飛行、未按批準(zhǔn)的飛行計(jì)劃飛行、不及時(shí)報(bào)告或者漏報(bào)飛行動態(tài)、未經(jīng)批準(zhǔn)飛入空中限制區(qū)域和空中危險(xiǎn)區(qū)域的，由有關(guān)部門按照職責(zé)分工責(zé)令改正，給予警告；造成重大事故或者嚴(yán)重后果的，依照刑法追究刑事責(zé)任。另外，國家體育總局發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)航空模型飛行場地管理的通知》，規(guī)定遙控航空模型的飛行場地、飛行空域內(nèi)不得有人或建筑群、高壓電線等障礙物，任何情況下，模型飛機(jī)都不得在人群上空飛行。

（二）安全性

高校無人機(jī)相關(guān)專業(yè)教學(xué)，應(yīng)是實(shí)踐理論相結(jié)合，除了飛行原理飛行方法及相關(guān)法規(guī)的理論講解外，還需要無人機(jī)飛行訓(xùn)練。無人機(jī)在飛行訓(xùn)練時(shí)難度較大，存在一定的安全隱患。無人機(jī)在飛行時(shí)由于受到磁場、天氣等客觀原因的影響，很可能出現(xiàn)飛機(jī)失控現(xiàn)象，一旦失控會對周圍的建筑物等造成危害，螺旋槳也可能對人造成傷害，其本身就有一定的危險(xiǎn)性。再加上學(xué)生是初次接觸無人機(jī)，難免出現(xiàn)緊張、操作錯(cuò)誤的現(xiàn)象，造成危險(xiǎn)駕駛。由于無人機(jī)飛行時(shí)有一定的危險(xiǎn)，在教學(xué)過程中要注意訓(xùn)練場地的選擇，同時(shí)做好場地的安全防護(hù)措施。由于學(xué)校人員密集，上下課高峰明顯，所以還要做好訓(xùn)練時(shí)間的安排，盡量避開人群或人群高峰期。

（三）設(shè)備要求

教學(xué)中，無人機(jī)主要選擇組裝形式的，在訓(xùn)練中難免出現(xiàn)設(shè)備的損壞等情況，組裝可隨時(shí)更換的部件，降低設(shè)備的維修費(fèi)用及維修難度，無需返廠維修，可大大縮短維修時(shí)間，提高設(shè)備的使用效率。

駕駛員訓(xùn)練機(jī)構(gòu)合格證或駕駛員訓(xùn)練機(jī)構(gòu)臨時(shí)合格證持有人的訓(xùn)練規(guī)范必須明確以下相關(guān)內(nèi)容：（1）管理人員、飛行教員和其他指定人員。（2）無人機(jī)和訓(xùn)練設(shè)施。（3）運(yùn)行基地、訓(xùn)練場地和場地設(shè)備。（4）課程等級、手冊和訓(xùn)練記錄。（5）教室和教學(xué)設(shè)備。（6）訓(xùn)練區(qū)域。（7）限制匯總、豁免和偏離。（8）駕駛員訓(xùn)練機(jī)構(gòu)合格證持有人的訓(xùn)練規(guī)范中應(yīng)當(dāng)包括有無考試權(quán)以及具有考試權(quán)的課程等級。

四、課程特點(diǎn)

（一）內(nèi)容新穎知識面廣

該課程是一門新興課程，課程內(nèi)容吸引人，能極好地吸引學(xué)生的視線。該課程在原理講解的時(shí)候同時(shí)涉及氣象、空氣動力學(xué)、計(jì)算機(jī)、物理等多個(gè)方面知識，知識面極廣。

（二）課程的實(shí)踐性高

課程除了理論知識的掌握還需要大量的模擬飛行訓(xùn)練和實(shí)際飛行訓(xùn)練，課程對學(xué)生動手能力及反應(yīng)能力要求較高，大量地實(shí)踐練習(xí)方可掌握該門課程。

（三）課程的應(yīng)用廣泛

無人機(jī)技術(shù)以及微電子、導(dǎo)航、控制、通信等技術(shù)的不斷發(fā)展，推動了無人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展[4]。無人機(jī)在未來的發(fā)展中將繼承機(jī)器人技術(shù)及更為先進(jìn)的算法、傳感器，同時(shí)能加載更多的任務(wù)荷載設(shè)備，無人機(jī)專業(yè)是多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的結(jié)合。

五、教學(xué)安排

（一）課程性質(zhì)

本課程為專業(yè)選修課，適用于工程測量專業(yè)、礦上測量專業(yè)、地理信息專業(yè)的學(xué)生，該課程的先修課程是地形測量的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生了解無人機(jī)的發(fā)展歷程、無人機(jī)的未來發(fā)展及應(yīng)用趨勢、無人機(jī)飛行原理的基本知識，掌握無人機(jī)駕駛的法律法規(guī)等相關(guān)規(guī)定，學(xué)會無人機(jī)的手動駕駛技術(shù)、地面站操作及航線的設(shè)置，掌握無人機(jī)技術(shù)在航空攝影測量中的應(yīng)用。

（二）教學(xué)內(nèi)容

課程分為理論和實(shí)操兩部分，理論講解主要內(nèi)容是無人機(jī)系統(tǒng)組成及介紹、飛行原理與飛行性能、氣象、法律法規(guī)、無人機(jī)起降操作技術(shù)、無人機(jī)巡航操作技術(shù)、飛行手冊。實(shí)訓(xùn)主要有：無人機(jī)維護(hù)實(shí)訓(xùn)、無人機(jī)裝配實(shí)訓(xùn)、無人機(jī)模擬飛行實(shí)訓(xùn)、無人機(jī)飛行實(shí)訓(xùn)、無人機(jī)機(jī)載設(shè)備應(yīng)用實(shí)訓(xùn)。

六、就業(yè)面向

完成“無人機(jī)原理與應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在傳統(tǒng)測量行業(yè)工作的同時(shí)，將就業(yè)渠道擴(kuò)展到各行業(yè)的無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。無人機(jī)應(yīng)用非常廣泛，可極大地?cái)U(kuò)大學(xué)生的就業(yè)面。主要就業(yè)單位有國土資源局、測繪與地理信息局、規(guī)劃局、建設(shè)局、科研設(shè)計(jì)單位；電影、電視劇制作公司，廣告公司等，企事業(yè)單位，交通、電力、水利、環(huán)保、監(jiān)控部門；數(shù)字城市、電子地圖、GIS應(yīng)用、實(shí)景三維；部隊(duì)、公安、國安、反恐；消防、武警、交管、城建。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張劍清.攝影測量學(xué)[M].武漢大學(xué)出版社，2003.

[3]畢凱，李英成，丁曉波，等.輕小型無人機(jī)航攝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].測繪通報(bào)，2015（3）.

[4]李德仁，李明.無人機(jī)遙感系統(tǒng)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2014（5）.