《遙感圖像處理與分析》課程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)探討

程武學 楊存建

摘 要：《遙感圖像處理與分析》是一門理論和實踐都較難的課程，要培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力難度很大。文章基于地理學的學科特點，提出理論與實踐相結合、合理選擇軟件、突出案例典型性、室內與野外相結合等實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑。

關鍵詞：遙感圖像處理與分析；創(chuàng)新能力；地理學

《遙感圖像處理與分析》是我院研究生階段開設的以理論聯(lián)系實踐為主，重視實際操作及應用的一門專業(yè)基礎課程。學生通過該課程的學習，可以獲取遙感圖像處理的基礎知識，加強和提高應用的技能水平。同時，使學生擁有正確遙感數(shù)字圖像處理的概念，培養(yǎng)學生良好的實踐習慣、實事求是的科學態(tài)度以及嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。雖然遙感圖像可以比較直觀的方式來說明問題，幫助學生理解和分析地理問題。但是目前在具體教學環(huán)節(jié)還重視不夠，主要是由于一些教師缺乏相應的遙感圖像判讀技能，或忽視遙感圖像的運用，不能主動地選用、補充一些與教學內容相適應的遙感圖像來進行教學[1]。據(jù)此，本文旨在探討遙感圖像課程在地理學科研究生教學中的應用潛力和價值，探索研究生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑。

一、《遙感圖像處理與分析》的課程設置

1.理論部分的設置

理論部分一般包括遙感的物理基礎、遙感數(shù)字圖像處理基礎、遙感圖像輻射校正、遙感圖像的幾何校正、遙感圖像的鑲嵌、遙感圖像的融合、遙感圖像的分類、遙感圖像的變化檢測等內容[2]。理論部分的重點是遙感的物理基礎、遙感圖像的幾何校正及遙感圖像的分類。難點是遙感圖像的融合及遙感圖像的變化檢測。

2 實驗部分的設置

實驗部分主要包括遙感圖像處理軟件平臺的介紹及基本操作（Erdas或者ENVI）；遙感數(shù)據(jù)的輸入與輸出；遙感數(shù)據(jù)的剪切與幾何校正；遙感數(shù)據(jù)的拼接與投影轉換；空間增強處理；輻射增強處理；光譜增強處理；傅立葉變換；非監(jiān)督分類；監(jiān)督分類；空間建模；數(shù)據(jù)融合及反射率的反演等內容[3]。一般重點在影像增強處理和分類部分；難點是幾何校正和影像分類等教學內容。

二、遙感圖像處理實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的難點

1 .學生學緣復雜，不好開展

地理學院遙感圖像處理與分析課程授課對象有自然地理專業(yè)、人文地理專業(yè)還有地理信息系統(tǒng)專業(yè)，而且本科又來自于不同的專業(yè)，學緣復雜。對于遙感的認識及興趣差別較大，如自然地理專業(yè)和地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學生在本科階段學習過該門課程，而人文地理專業(yè)的學生相關知識很少。而且有的學生的本科專業(yè)和地理并不相關，學習起來非常吃力。尤其是在學習理論課的時候，明顯感覺學生的壓力很大，聽不懂。同時，課時量相對較少，很難收到好的教學效果，更談不上實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.課程內容豐富，理解困難

遙感圖像處理與分析課程在安排上一般第一章講遙感的概念及遙感的產(chǎn)品類型及特點，第二章講遙感的物理基礎，第三章遙感的預處理，第四章遙感的分類等內容。每一部分的內容又有很多分支，如預處理，就包括輻射定標、幾何校正、增強處理。分類部分有監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類，而且每一種分類下又有很多種方法。如果只是講理論而沒有配合實踐，那么聽起來非常抽象。有的教師先講完理論再進行練習，難度非常大。等到練習時，學生的理論又生疏了不少，不利于學生培養(yǎng)自身的動手能力。

3 軟件多樣化，傻瓜式操作不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)

目前，本學科領域內的遙感軟件很多包括ERDAS、ERMAPPER、ENVI、PCI、易康軟件等[4]。在進行實際教學過程中選擇一款適合學生操作，又能培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的軟件難度很大。筆者在教學過程中主要選用ERDAS及ENVI，這兩款軟件，都有很多成熟的模塊供大家選用。但在具體講課過程中，應該避免傻瓜式的操作。很多教科書上都只有操作步驟，學生按照步驟操作下去，并沒有多的思考，也沒有很好地聯(lián)系理論。這樣學生很難做到舉一反三，靈活運用、創(chuàng)新性運用。

4 學科結合較少，難以激發(fā)學生興趣

目前很多書籍上的數(shù)據(jù)基本出作者本地的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的處理方式和學科特點結合較少。例如，分類，大部分都是將一張遙感圖像用監(jiān)督或者非監(jiān)督分類方法分成斑塊，然后將圖斑塊轉換成矢量化并添加屬性就完成了。學生不知道如何將所學遙感知識和地理學科的特點結合起來，如地類變化與氣象及水文之間的相關性如何、植被的垂直分帶及緯向分布規(guī)律研究、經(jīng)濟與地理區(qū)位因素的關系研究等。因為學習的枯燥性，學生很難提起興趣，也就難以進行更加深入的研究。

三、遙感圖像處理實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑

1.針對學生基礎，分學科選內容進行培養(yǎng)

在具體的教學實踐中，應考慮不同專業(yè)學生的學科基礎，分門別類地選取適當?shù)慕虒W內容來進行教學。如針對人文地理學和自然地理學的研究生來說，遙感并不是他們的主要專業(yè)，只是一種便捷的工具，對于這部分學生應該重點在基礎理論的教學及基本應用的操作練習方面。如遙感圖像的基本理論，基本知識的掌握，遙感圖像的幾何校正、分類等內容?？臻g建模、變化檢測等內容就不作為這一部分學生的教學重點，只需了解即可。針對地圖學與地理信息系統(tǒng)專業(yè)的研究生來說，本科階段已經(jīng)具備一定的遙感理論及應用知識。對于他們的培養(yǎng)應側重于理論的深層次挖掘及深度應用方面，如要求這部分學生要對比不同遙感圖像分類方法的優(yōu)缺點，會應用IDL等語言進行圖像處理的編程，對于空間建模方面也要有熟練的技能。同時，要求這部分學生要有所創(chuàng)新，攻堅克難，將所學知識應用到畢業(yè)論文的撰寫當中。

2.教學內容重點突出，難易結合

教學內容的設置要重點突出，難易結合。學生在本科階段已經(jīng)掌握的知識簡單復習一下即可，不必花太多時間。如電磁波譜的特點在高中物理課上就講過，稍提一下即可。而對于重要的知識點應設置大量學時來學習，如幾何校正及遙感圖像的影像分類部分應重點進行訓練，要求每位學生不僅能夠操作運用，還應該懂得背后的原理。做到難易結合，既不讓學生有畏難情緒，也不能讓學生感覺太過簡單，失去學習的動力。

3.選用較好的軟件，加強學生思考能力

目前，市面上的相關軟件很多，應選擇適合學生的軟件進行實驗教學。目前選擇最多的是ENVI或者ERDAS軟件。ENVI軟件近些年發(fā)展迅速，功能齊全，自帶有IDL二次開發(fā)語言。學生在學習過程中可以直接使用相關命令來達到自己的處理效果，也可以通過IDL語言來進行驅動，可深可淺，適合不同層次的學生來進行學習。另外，切忌在教學過程中僵化教學，一個圖像處理任務可以用多個方法來實現(xiàn)，同時在教學過程中應多問為什么，讓學生在思考中學習、在學習中思考。

4.結合地理學科特點，選擇典型案例進行教學

針對我院地理學科的特點選擇適合的案例進行教學是提高學生創(chuàng)新思維能力的前提。遙感圖像上的信息包羅萬象，如果選擇一些距離地理學科較遠的案例來進行教學勢必影響學生的興趣。因此，盡量選擇本地區(qū)的案例進行教學，如可以選擇龍泉驛區(qū)龍泉山作為數(shù)據(jù)來源?？梢宰寣W生練習遙感圖像的分類以及植被垂直地帶性的劃分。學生就處在龍泉，分類結果也便于驗證，這樣也達到了室內與室外相結合的教學模式的要求。

參考文獻：

[1] 陳久和.遙感圖像在師范地理教學中的應用研究[J].德州學院學報（自然科學版），2001（04）：80-83.

[2] 競霞，胡榮明，琚存勇.《遙感原理與應用》課程教學模式改革探討[J].信息系統(tǒng)工程，2013（06）：157-160.

[3] 林芬芳.關于城市遙感課程教學與實踐的幾點思考[J].地理空間信息，2015，13（05）：168-170+12.

[4] 國巧真，李富平.遙感技術的發(fā)展及其在礦業(yè)中的應用[J].礦業(yè)快報，2003（05）：8-10+15.

作者單位：1.四川師范大學地理與資源科學學院中心實驗室（610001）；2.四川師范大學西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點實驗室（610068）