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关键词 遥感专业 遥感软件操作综合实习 实习教材
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.01.047
Study on the Practice Guidebook Construction of the Comprehensive
Practice of Using Remote Sensing Software Course
XU Yongming
(School of Geography and Remote Sensing, Nanjing University of
Information Science & Technology, Nanjing, Jiangsu 210044)
Abstract Based on the teaching objective, content and characteristic of the Comprehensive Practice of Using Remote Sensing Software Course of the remote sensing science and technology specialty, the importance of the practice guidebook was analyzed and illustrated. The guiding ideology of building the practice guidebook for the Comprehensive Practice of Using Remote Sensing Software Course was presented and the content of the guidebook construction was introduced in detail.
Key words remote sensing specialty; comprehensive practice of using remote sensing software course; practice guidebook
0 引言
作为一个新兴的专业,遥感科学与技术专业近些年来发展迅速,但是在课程与教材建设过程中也遇到了很多的问题和挑战。①②③遥感科学与技术专业是一个理论和实践能力并重的专业,既要求学生掌握遥感及相关学科的基本理论知识,也要求学生能够灵活运用专业软件和编程语言完成基本的遥感图像处理和信息提取任务。因此南京信息工程大学(以下简称“我校”)遥感科学与技术专业除了“遥感原理”、“遥感数字图像处理”、“定量遥感”等基础理论课程之外,还开设了“遥感软件操作综合实习”等强调实践动手能力的课程,培养学生应用专业软件解决遥感实际问题的能力。“遥感软件操作综合实习”是遥感科学与技术专业的核心实践类课程之一,其实习学时达到了32学时,对遥感专业学生实践能力的培养具有重要意义。然而,由于遥感科学与技术专业起步相对较晚,在课程建设和教材建设方面还存在很多不足,有许多的专业性课程尤其是实践性课程缺乏专门的配套教材。就“遥感软件操作综合实习”课程而言,目前国内还没有与这门课程相配套的实习教材。市面上现有的相关书籍都是针对ENVI、ERDAS等遥感专业软件各项功能的具体说明,而缺乏对遥感具体应用方面的案例,针对性不强。缺乏合适的实习教材是制约“遥感软件操作综合实习”课程教学的重要障碍,在一定程度上影响了遥感专业学生动手实践能力的培养。教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,是高校培养高质量优秀人才的基本保证。④⑤⑥因此开展这方面的实习教材建设工作成为当前一项非常紧迫的任务,对于提升课堂教学效果,促进学生对遥感专业软件的理解和掌握具有重要意义。本文基于我校遥感科学与技术专业“遥感软件操作综合实习”课程的多年教学经验,对该课程的实习教材建设进行了探讨。
1 遥感软件操作综合实习课程概况
“遥感软件操作综合实习”是一门32个学时的独立实践性课程,安排在遥感科学与技术专业的三年级上学期。该课程没有理论学时,所有学时均为上机实习学时。课程的教学目标是使遥感专业学生通过上机实习和操作,理解遥感数字图像处理的基本概念,掌握一个主流遥感图像处理软件系统(如ENVI)的主要功能和操作技能,并能够结合具体实例掌握遥感软件综合应用的思路、方法和步骤,培养学生利用遥感专业软件解决遥感具体问题的综合能力。
2 遥感软件操作综合实习教材建设思想
根据遥感软件操作综合实习课程的教学目标和课程特点,其实习教材建设重要围绕以下几个原则:
(1)系统性。实习教材结构严谨,层次分明,遵循由浅入深的原则,各部分有机联系,以“基础综合”为主线帮助学生对ENVI遥感软件基础操作及其遥感应用的掌握。
(2)简明性。在基础操作部分侧重介绍ENVI软件最常用的功能,精心挑选最基本、最重要的操作进行讲解,做到知识容量适度,内容紧凑,易于ENVI初学者快速入门。
(3)综合性。除了ENVI基础操作之外,还包含若干遥感应用实例,这些应用实例将多个遥感软件基础操作有机组合在一起,通过这些综合性的具体应用将ENVI遥感软件的基础操作串联起来,提高学生的实践水平和综合解决问题能力。
(4)多样性。实习教材的建设尤其要注重多样性,除了纸质的实习指导书之外,还包括电子教案、遥感数据集、代码库以及示例成果图件等教学资源,形成一个立体化的实习教材体系。
3 遥感软件操作综合实习教材建设内容
遥感软件操作综合实习的教材内容主要可以分为两个部分:专题操作实习和综合操作实习。
第一部分专题操作实习主要是遥感软件ENVI的专题操作实习,使学生通过这部分内容的学习能够掌握ENVI软件的主要功能。这一部分包含8次专题实习:专题1“ENVI入门” 介绍ENVI的工作界面及基本操作;专题2“遥感数据格式”介绍如何用遥感软件读取常见的遥感图像数据格式,如FAST-B格式、GeoTif格式等;专题3“遥感图像预处理”介绍遥感图像几何配准方法、空间裁切操作、矢量数据的叠加及掩膜运算等预处理内容;专题4“遥感图像增强与多光谱变换”介绍遥感图像增强处理、NDVI计算及多光谱变换等;专题5“遥感图像融合”介绍IHS融合、Brovery融合和Gram-schmit融合操作;专题6“波段运算”介绍ENVI的波段运算功能;专题7“遥感图像分类”介绍常用的遥感图像分类方法如最大似然法、ISODATA方法及决策树分类等;专题8“遥感制图”介绍遥感影像地图及专题图的制作及输出。这8次专题实习涵盖了遥感软件预处理、图像增强、信息提取和成果输出等主要操作内容,为后面的综合实习奠定了基础。
第二部分综合操作实习主要介绍了ENVI在遥感中的应用实例,通过这部分的学习让学生具备运用ENVI专业软件解决具体遥感问题的能力。这一部分包括3个具体的专题实例:专题1“植被覆盖度动态变化遥感监测”,主要内容是利用多时相遥感数据估算各个不同时相的植被覆盖度,并通过变化检测分析植被覆盖度的时空变化特征;专题2“城市土地覆盖遥感监测”,主要内容是利用资源遥感卫星数据进行城市及周边地区的土地覆盖分类制图;专题3“城市热岛效应遥感监测”,主要内容是利用热红外遥感数据反演城市地表温度,并在此基础上分析城市热岛效应及其与地表特征参数之间的关系。每个综合实习的专题实例都包含了遥感数据格式及读写、遥感数据预处理、遥感数据增强、信息提取和统计制图等方面的内容,能够促进学生对于ENVI遥感软件操作的综合理解和综合解决具体问题的能力。
本门课程的教材除了包含主教材即实习指导书之外,包括电子教案、构建了遥感数据集数据库、代码库和遥感示例成果图件等教学资源,构成了一个多样化的实习教材体系。电子教案依据实习教材的内容编写,根据具体的课时情况对实习教材内容进行取舍,体现遥感软件操作综合实习课程的教学思路与知识点。遥感实例数据集与主教材各个专题实习相对应,包括各个专题实习中用到的所有遥感数据供学生上机实习使用。代码库包含综合操作实习中所需要的IDL代码文件,便于学生使用。遥感示例成果图件主要是各个综合操作实习的成果图件,作为学生完成综合实习内容时的参考。
4 结语
通过几年的教学实践和探索,在“遥感软件操作综合实习”课程的实习教材建设方面取得了一定的成绩,教材的体系结构、内容和配套资源逐步完善。在该课程的实习教学过程中发挥了重要作用,显著提高了教学效率,有助于学生快速、系统的理解和掌握ENVI遥感软件及其在遥感中的具体应用,取得了很好的教学效果。
基金项目:南京信息工程大学教学改革研究课题“遥感软件操作综合实习指导书建设”、 江苏省地理科学重点专业类资助
注释
① 赵巧华,陈健.遥感科学与技术专业建设中的几个关键问题[J].地理空间信息,2010.8(5):154-156.
② 韩瑞梅,马超,成晓倩等.遥感科学与技术专业创新型人才培养模式[J].地理空间信息,2013.11(3):171-172.
③ 徐永明.遥感实习课程独立设课的教学实践与思考[J].地理空间信息,2011.9(6):146-147.
④ 周琦,肖瑛.高校教材建设的目标与原则[J].中国大学教学,2004(12):50-52.
关键词 防震减灾 遥感地质学 教学改革
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.12.045
Abstract The article elaborate the of teaching content reform through updating instruction content, establishing scientific content system of earthquake prevention and disaster reduction, reforming the experimental teaching system and experimental teaching content. This paper also propose to improve teaching methods by the implementation of heuristic teaching, using computer network technology platform, diversified evaluation methods.
Keywords earthquake prevention and disaster reduction; remote sensing geology; teaching reform
0 引言
防目萍佳г菏侵泄仅有的以防灾减灾高等教育为主的新升本科院校,学院2008年开设地质学专业,该专业于2012通过教育部本科专业合格评估。地质学专业是我院培养防御地震与地质灾害专门技术人才,以防震减灾为特色的专业。“遥感地质学”是一门将遥感技术与地球科学结合在一起的应用性很强的课程。①目前国内各地质类院校纷纷开设了此课程,教学内容由遥感原理理解、遥感图像分析和遥感应用三部分组成,学院自2010年开设“遥感地质学”课程以来,教学内容设置和其它地学院校毫无差异,没有突出防震减灾专业特色。为防震减灾类专业设置的遥感地质学课程,它的教学内容和重点都应该和其它院校的该课程有所区别,要求学生不仅要掌握遥感技术的基本知识以及遥感技术在基础地质中应用,还要求学生深入地了解遥感技术在防震减灾方面的应用,包括利用卫星遥感影像对活动构造与地震构造的解译识别,利用红外遥感、InSAR在地震监测的应用以及高分辨率遥感数据的地震灾害应急和快速评估。遥感地质学作为防震减灾类专业的一门专业必修课,在对学生的培养中起着至关重要的作用,其教学内容和教学方法也需要在传统遥感地质学教学上有所改进,才能适应防震减灾类专业人才培养的需要。
本文将从教学内容、教学方法和手段等几个方面入手,并结合我院实际情况来阐述防震减灾类专业遥感地质学教学改革的总体思路。
1 教学内容改革
1.1 与时俱进更新教学内容
教材是知识系统性的总结,也是教师进行教学的基本材料。表1统计了我国20世纪80年代该门课的教材出版情况,从表1可看出专业教材的出版周期较长,而遥感技术发展速度非常快,在地质学中的应用也向立体化、多层次、多角度、全方位和全天候方向发展,从而使教材中的内容具有明显的滞后性,很多最前沿的新技术方法和新知识应用案例没有实时写入教材。学院2010年开设遥感地质学课程以来,根据当时教材出版情况,选用1994年朱亮璞编写的遥感地质学。随着20多年遥感的快速发展,特别是进入21世纪后,高分辨率卫星的频繁发射,出现了多种类型的高精度遥感数据以及相应配套的数据处理软件和方法,致使教材中的第三章遥感图像类型和特性和第四章遥感图像处理都明显不适用于直接教学,需要教师查阅资料补充教学。2015年底遥感地质学作为校级重点课程来建设,通过课题组老师的商议决定从2016学年开始更换为最新出版的2013年田淑芳主编的遥感地质学。即使是更换了新教材,随着航空业的发展,每年都新增不少类型的遥感数据、处理方法及新的应用,需要授课老师与时俱进地更新教学内容才能取得更好的教学效果。
1.2 科学构架以防震减灾为特色的教学内容
由于防灾科技学院地质学发展的历史较短,没有专供防震减灾专业使用的《遥感地质学》教材,前几年的课堂教学也基本按照教材的前八章来讲授,没有突出防震减灾的特色教学内容。因此今后的教学应从国内外遥感技术在防震减灾应用相关的重要的学术期刊、研究项目等参考资料中精选出遥感图像分析和遥感应用两部分教学内容,从而构建出服务于防震减灾专业的科学合理的遥感地质学课程体系和教学内容。引导学生课下时间主动查阅在防震减灾研究领域中遥感技术应用的相关资料和文献实例,开阔学生的视野,培养学生自我查阅资料的能力和学习的主动性,从而提高学生的综合素质。并以“宽口径、厚基础、重素质”为原则,选取能够激发学生独立思考能力、解决实际问题和创新能力的地震遥感发展前沿动态的教学素材,倡导学生以多种形式参与讨论与防震减灾相关遥感地质学问题。
1.3 改革实验教学体系和实验教学内容
实验教学是遥感地质课程教学的重要组成部分,也是学生实践技能培养的关键环节,②通过实验教学环节,使学生们真正掌握应用遥感技术解决地学问题的工作原理、方式和流程等。我院地质学专业从2010年开设“遥感地质学”课程,2013年建成地貌第四纪与遥感实验室,同年秋季学期开设遥感地质学实验教学内容,实验项目是参照其他院校同类课程所开设的,现阶段教学体系只包括10学时的实践课,内容包括立体镜的使用(1学时)、典型航片的地貌解译(1学时)、ENVI软件的使用(4学时)、岩性和断裂的解译(4学时)。由于没有结合本校的地质学专业服务于地震行业的特色与学生的实际和社会需求来进行,因此实验教学的效果不佳。2016学年课题组重新修订教学大纲,实验学时由现阶段的10学时增加到16学时,在原有的实验内容上了增加利用卫星遥感影像对活动构造与地震构造的解译识别(2学时),利用红外遥感、InSAR在地震监测的应用(2学时),高分辨率遥感数据的震害调查、应急和快速评估(2学时)。
2 教学方法和手段改革
教学内容是选择教学方法和手段的依据,遥感地质学课程教学内容集传统理论文字知识和大量现代遥感图像为一体,针对理论文字进行阐述应选用传统教学方法,而针对现代遥感数据应用于防震减灾专业则需要采用现代教育技术。因此该课程教学过程中需传统教学方法和现代教育技术两者互相结合,互相补充。
2.1 创设问题情境,实施启发式教学
教师应在课堂中采用讲授法和师生专题研讨法来改变传统的填鸭式教学,为了实施启发性教学,教师在课程的不同阶段创造性地设计一些学生力所能及的问题,激发学生的学习积极性。例如在讲第二章遥感物理基础时可以提出“遥感图像上的颜色和地物是一一对应关系吗?”“为什么?”这种开放性的问题,可以激发学生的想象,让学生从遥感的基本原理去思考问题。实践证明学生都能基本抓到问题的要点,最后将不同章节的内容联系起来,回答了这个问题学生就能把第四节地物波谱特征、第三节遥感常用波段设置和第五节遥感图像色彩三节内容有机的联系在一起。理解这三者的关系也就为后面遥感目视解译打下基础,在后续的遥感解译中学生就能轻松掌握遥感影像上地物的颜色不仅和地物自身的性质有关也和所选数据的波段有关,通过这种创造性的设置问题,大大提高了教学效率。
2.2 利用计算机网络技术平台,丰富教学手段
随着现代网络科技的快速发展,应利用多媒体与现代动画技术相结合来进行遥感地质学课程教学。针对遥感地质学中的遥感理论部分的重点和难点在教学方案设计时除了利用多媒体技术图文并茂地进行讲解外还可采用现代动画技术进行展现;针对遥感在地质上应用部分,应设计与理论教学内容相匹配的计算机解译分析专题,取代当前简易的纸质卫星影像的手工解译。应利用一些免费的高分辨率卫星图片例如Google Earth来获取教学数据,同时收集与活动断层研究、地震震害评估、区域调查及地震预报中发挥重要作用相关的遥感地质学教W信息。计算机网络技术是丰富教学内容的主要手段,也是提高学生对具有防震减灾特色遥感地质学的兴趣和加深学生对地质现象理解的重要途径。
2.3 实施多元化考核方式,合理分配考核权重
以转变观念为先导,树立以就业为导向、以能力和素质考核为中心的课程考核观念,全面考核学生的能力和素质,突出能力本位,真实反映学生应用能力的培养水平。③遥感地质学是一门理论与实验相并重的课程,理论是基础,实验是重点,传统的卷面考试对理论内容部分考核效果较好,而实验部分笔试却很难考核出学生对知识的掌握能力,需要加强学生的动手能力的考核。因此,在课程考核方面,考虑从原来的单一的理论考核转变到采取“平时成绩30%+实验技能30%+期末考试40%”相结合,在考试内容上注重基础理论和能力的结合。通过实施多元化考核方式,以考核促教学,形成“教、学、考”的有机互动,从而达到更好的教学效果。
3 结束语
遥感地质学作为防震减灾专业的专业必修课程,需要全面深入地进行教学体系改革,其内容应实时更新并突出防震减灾特色,同时应加强实验教学和建立完善的实验教学体系。此外通过教学方法与手段改革,高清晰度的航片卫片资料的使用,激发学生对遥感技术理论学习的兴趣,自主地参与各个教学环节,改变考核方式使学生更加重视培养空间思考能力和实际操作能力,为今后从事地震监测预测和应急救援工作打下坚实的基础。
防灾科技学院2016年度院级教研项目:地质学专业活动构造遥感信息分析实践模块建设研究(JY2016B01)和防灾科技学院第九批重点建设课程项目共同资助
注释
① 张雷,张学娟,柳波.石油特色专业《遥感地质学》课程的教学改革思路浅析[J].赤峰学院学报:自然科学版,2012(22):232-233.
关键词 互联网+ 遥感科学与技术专业 教学改革 实践教学 CDIO
继2012年提出“互联网+”概念后,总理在2015年《政府工作报告》中制定“互联网+”行动计划,推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业等行业相结合。至今,“互联网+”对各行各业都产生了重大冲击与影响,高等教育行业也同样如此,特别是在当前信息时代,将互联网思维应用到高校教学改革中,是一种必然趋势,①传统教学如何适应互联网时代,是当代教育者需要思考和探索的重要问题。
CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)是美国麻省理工学院发起的国际工程教育合作组织。CDIO(构想―设计―实施―操作)模式的产生,是以MIT在大工程概念下的工程教育理念为土壤,培养工科学生具备在现代工程环境下生存和成长的知识能力和素质;尝试以项目实现,以及工程实践结果产品化作为工程实践教育的组织原则,培养学生工程基础知识、个人能力、交流沟通能力和多学科大系统的掌控意识与能力四个层面,②大纲要求以综合的培养方式在四个层面达到预期目标。
1 我校遥感科学与技术专业的教学现状
成都信息工程大学是中国首批引进CDIO工程教育模式的高校之一,至今已有近10年CDIO教学实践经验。我校遥感科学与技术专业(工科)至2008年招生以来就采用CDIO教学模式,与以往教学模式相比,其主要有以下突出改变:(1)作为工科的遥感科学与技术专业,加大了实践教学,该专业理论与实践教学学时比约为1:1;(2)依据CDIO工程教育模式加入了工程实践课程,课程覆盖大学5个学期,以专业工程实践项目的方式,学生团队(一般3人)合作,从课题调研-设计-操作-答辩等流程培养学生上述四个层面能力。(3)加入如创新训练等课程计划特别注重培养学生的思维锻炼与实际操作能力。实践证明,学校毕业生与同层次其他高校的该专业毕业生相比,具有如下特点:(1)学生软件操作与实际动手能力更强;(2)学生专业思维更开阔;(3)自主学习能力更强,团队意识更强。
但值得关注的是,随着“互联网+教育”的深度发展,除了传统教育模式外,国际上也出现了新的教学模式,如慕课(MOOC),通过网络平台提供的免费课程,给更多学生提供了系统学习的可能;基于新信息技术的群组混合教学模式(C-SPOCs),学生通过自主学习和课堂学习两部分打破了时空限制;基于微课的翻转课堂,通过教师创建的微课视频,学生课下学习课上讨论交流。这些教学模式都有自己的优点和不足,如MOOC无法形成互动,学生通过率也不高。虽然基于新技术的微信息或碎片化的知识是“互联网+教育”的学习特征,但这同时也使知识的系统性或完整性受到了弱化。
但这些著名的教学模式与本校引用的CDIO教学模式也不矛盾,相反,我们需要关注的是,如何吸取国际著名教学模式的优点,结合我国教育实际与专业特点,发挥“互联网+”优势力量,深化我国高等教学改革。本文以我校遥感科学与技术专业为例,探讨“互联网+”背景下该专业理论与实践教学的改革。本文首先在我校遥感科学与技术专业教学经验上,分析了“互联网+”对该专业教师和学生的特殊影响,然后分别对理论和实践教学环节存在的问题,提出了一些有针对性的改革措施,并基于“互联网+教育”模式的发展,提出了我校该专业发展的思路。
2 “互联网+”对高校遥感专业教学影响的分析
2.1 “互联网+”背景下的教学优势
(1)打破了学习的时空限制。学校可在学生学习的需求上,整合各种教学资源,通过学校网络或大众媒体等媒介优质课程,供学生随时随地选择学习。
(2)教学资源更加丰富。互联网平台可充分利用云技术,使得教学资源更加多元化,存储传输等也都很方便。
(3)教学方式多元化。在互联网背景下,传统的以教师、教室为主的教学方式可拓展到课堂教学和网络教学相结合的多元化教学方式,不仅开阔了学生 的视野,也激发了学生的学习热情,促进学生从被动学习向主动学习转变。
但不管教学如何发展,学习的主体还是学生,高效获取知识才是关键。因此“互联网+”背景下的教学模式除了上述存在的不足外,即知识的系统性受到弱化。当前大学生的自控能力较差、自主选择与独立思考的能力差也是一个不可忽视的现象,会导致学生逐渐网络成瘾。这些不足在理论教学过程中体现得尤为突出,这也在很大程度上决定了“互联网+”背景下的教学改革不可能一蹴而就。
2.2 “互联网+”背景下的实践教学弊端
遥感更重要的是作为一门手段为各行业服务,如气象、环保、地质、海洋、农林业等行业,因此,学生实际的项目训练及专业软件操作能力的提高是很重要的也是很实际的。
但知识、技能的获取,需要创设情境与氛围,让学生参与一定的活动、完成一定的任务,这需要通过较长时间的熏陶和潜在的积累才能内化。网络教学在学生实践这个环节远不如传统教学直接,不仅缺少教师的示范和指导,还缺少学生之间的相互交流和互相促进,难以达到预期的教学目标,③而这正是遥感科学与技术专业的实践环节需要的。
3 “互联网+”背景下大学遥感专业教学模式的转变
3.1 对高校遥感专业教师教学的转变
(1)高校教师角色的转变。在“互联网+”时代,教师教学过程中要转变职能。教师要从学习资源的提供者转变为资源整合者,根据学生的不同需求收集整理各种学习资源,有选择地呈现给学生;在课堂上,要从课堂管理者转变为组织者,组织学生学习、 交流和讨论;在教学方式上,要由传统的知识传道者转变为启发者,让学生从传统的填鸭式转变为自主学习。
(2)高校教师角思维的转变。面对“互联网+”的冲击,教师教学中的绝对主体思维得到削弱,因此教师要重新自我定位、自我完善、自我发展,从而启发引领学生不断进步。
(3)高校教师知识的转变。在“互联网+”时代下的教学内容,不再是多年不变的了,其教授的知识也不再局限于教材,这已不能满足新时期学生的知识需求,加之遥感专业的行业应用也不断扩大。因此,教师他要不断增强自己的专业知识,在吸取海量信息的基础上,高效地传授给学生。
3.2 对高校遥感专业学生学习的转变
(1)高校学生学习模式的转变。高等教育是最为保守的行业之一,传统以教师为中心教室为教学场所的方式已经发生改变,在互联网时代,学生的学习更加自由,不再有明确的学习时间和空间界限。学生的学习模式也不再是接受教师知识点的灌输,而可以是不断自我补充,通过多样性的学习模式来培养自身创新意识和创新能力。
(2)高校学生学习资源的转变。随着技术的进步,互联网链接了学生与手机、平板电脑等智能终端设备,学生学习资源也不再局限于课堂、书本和专业。并且全球性的知识库正在形成,这就要求学生有较强的自主学习能力。
3.3 遥感专业实践教学环节的转变
遥感科学与技术专业的实践教学有如下优点:(1)学生学习时理论与实践紧密结合,学生不仅知道怎么做,而且学习了如何做,对知识有比较全面的深刻理解,实际解决问题的能力有明显提升;(2)学生有自由创新的空间,易于激发学生的创新意识,培养团队合作精神。
但遥感实践教学过程中,有些问题比较突出,主要体现在:(1)实践课上,学生存在边学软件教程视频边操作实践课题现象,这不仅使得学习效率不高,也导致实践内容不能深入,后续知识脱节等问题。(2)教师实践课题更新慢。教师实践课题的确定往往很基础,创新性不足,课题更新也慢,加之遥感专业领域利用的广泛性和实际性,因此实践课题必须与时俱进地锻炼学生的能力,使学生适应时代应用需求。
通过互联网+手段,上述问题就可以迎刃而解。教师可以有针对性地选择遥感应用领域作为实践课题,并课外线上学习遥感专业软件操作,抓住课题重点,在课堂线下实际操作并交流讨论,这将极大地促进实践教学环节的深入。
4 结语
互联网技术只是教学的一种辅助手段,互联网教学仍不能完全取代传统高等教育,“互联网+”时代的教学主体依然是学生,起主导作用的还是教师。因此,教师应该充分发挥互联网的优势,根据各专业教学特点,扬长避短,充分发挥学生学习能动性。真正做到教师、学生、互联网三者的有机结合,为教学服务。
注释
① 王华琳.互联网思维下的高校教学改革[J].新闻与写作,2015(5).
关键词:遥感科学技术公路测量与设计 遥感运用
中图分类号: P283 文献标识码: A 文章编号:
引言:遥感技术的原理在公路工中起到至关重要的作用,它能够为工程提供真实准确的测量材料,遥感技术通过对不同的地质地貌的现象进行发射以及吸收的一系列作用,在根据地磁波的和频率的不同,来判断地质地貌的不同,根据图像的记录结合更精准的分析,使得测量公路变得更加容易。
1.遥感技术概述
遥感技术是20世纪60年代开始变得著名的一项进行探测的科学技术,根据电磁波的理论应用,将远距离目标的反射和折射等产生的一系列电磁波信息进行记录,分析,以及整理,同时也可根据其产生的可见光和红外线进行分析整理,最后成像。一般现代的遥感技术分为获取,传输,存储等环节,从而就形成了“遥感系统它最主要的组成部分是遥感器;遥感器的种类有很多,例如照相机等;航天摄影就应用了遥感技术。利用遥感技术可以高速度,高质量的绘制地图,利用人造卫星,遥感技术可在地面情况记录的前提下,每隔18天送回一套全球的图像资料,遥感技术被同时运用于军事和民用两方面,例如军事绘测,土地利用规划等,随着遥感技术的广泛应用,遥感器的分辨能力和处理信息的能力也必须有所提高,应该更加具有先进性,提高抗干扰能力。
2遥感技术的优点
2.1遥感技术能够充分的发挥出遥感图像宏观性的特点,所现有的比例尺不能明确的展示地质面貌时可用更有说服力和表现力的比例尺来代替,如1:1万线路工程可以用(1:5~1:7)万的图像资料来表示即可,利用1:1的比例尺时,无法判断所处的地貌单元,而遥感技术的应用,调试了比例尺大小,使整体性才得以体现,避免了错误。
2.2运用遥感技术甚至能够发现前人不曾发现的地质现象,譬如在川藏公路的一段中,经过遥感调查,发现崩塌18处,石流沟276条;同时,根据遥感图像的宏观性发现大型滑坡两个,并且了前人11处滑坡的理论。
2.3遥感技术的应用可以节约成本,多快好省的完成任务。它能够通过人脑对自然和人文景观的分析,结合权威地形数据,选择最佳的路线。如对石太线的公路,考虑到期间一段的复杂性,对线路做了一些更改,从而达到了节约成本的目的,这都是遥感技术的成果。
3.遥感技术在公路测量与设计中的应用
伴随着现代技术的不断的全面的普及,测量与设计也迎来了一场革命性的变革,使得数据获取的手段以及储存管理的手段等都发生了变化,这一系列的变化也使其展现出新的特点,现代测量技术展现出动态设计,优化设计和计算机辅助的特点,结合科技的变革给公路的测量和设计带来新的成就,公路工程的测量能够对周边的地形,地貌地质等条件作出判断,从而对路基和隧道的稳定性等进行了检验,遥感技术也使得数据设计更加合理,科技技术则亦能得到很好的运用。为测量工作布置提供范本,能深入的查出岩土的成因,性质,甚至还有时代和分布,也使得公路设计中的各个阶段得以完善:
3.1 可行性的阶段研究的应用中,应该首先开展全面勘测的工作,搜集遥感的数据和小比例尺,在进行遥感数据处理,和对数据进行解读判断,结合线路,地质,路基,桥梁,隧道等各个项目的设计需要,添加专业点进行专业调查,结合卫星影像图以及工程地质遥感等得出好的方案。
3.2在初级阶段的研究过程中,遥感技术会对地质复杂的地方进行初测,通过地形图纸对公路的测量和勘察从而进行判断,以及对周围的水文进行审核。
3.3后期阶段是指对使用遥感技术还未发现的复杂性地质进行进一步的勘察,或者是对路线进行进一步的更改,这时使用的资料主要是以大比例尺的航空相片为主。
3.4要解决公路设计这一层面的问题,就一定要使数据更加有效,获取更加的准确,而在公路的测量上,遥感技术正体现了新技术的运用。对数据而言,则是取决于数字地面模型的完备。数据的获得通过遥感技术的运用越来越便捷且准确,遥感图像也能更直观的准确的反应地形地貌,以及反应对公路的测量,致使公路一体化得以更好的形成。例如:邵阳至怀化高速公路雪峰山隧道勘察中及时用计算机处理出1:5万遥感图像,成为公路设计中的必备品。
4.关于公路的测量有以下几个方面:
4.1航空摄影测量具 根据公路特点,是长线公路的一种测量方法,用的是飞机上的摄影机,快速对观测区得到航空像片,读取地形图。
4.2 3S融合和应用
3s测量技术的运用能够清晰直观的显示出公路设计的方案,开阔眼界和思路,提出更具有价值的方案,加快测量与设计的速度,提高认识水平。使得测量更加便捷具体,准确。
遥感技术的兴起和运用会使得公路的测量与设计更为专业化,随着科学技术的不断发展,提高了团队协作的能力。在节省人力的同时,也要求公路工程的设计细分为多个专业的设计,由多方面的设计人员共同来完成。测量是公路工程勘测的最主要的方法。除了遥感等一些科学技术的运用,还可以采取的方法还有观察和访问群众,以及进行实验还有地区具体分析等。
结语:
综上所述,在我们面对设计、施工、运营带来的不利因素。伴随社会经济发展,测量技术设计只有不断改进,适应科技发展,才能保质保量的完成任务,而遥感技术在公路的测量和设计中更是有日益重要的作用。遥感技术的日益成熟和完善,会促进科技的发展,同时,也能够使公路的测量和设计更加完备,准确,使得人员更省力气,多快好省的完成工程给予的任务。
参考文献:
[1].杨化超;邓喀中;张书毕;;基于Hough变换的航空影像建筑物半自动提取[J];测绘科学;2006年06期
【关键词】双语教学高等教育遥感地理信息系统
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2010)3-0059-01
随着世界经济的一体化趋势,高等教育的国际化成为重要趋势。在这种情况下,国家强调要在高校开设双语教学,特别是一些国家急需的专业领域,如信息技术专业。随着空间技术、计算机技术的发展,地理信息学科已逐步融入信息科学范畴,新技术的使用使得地理信息学科在国民经济建设和社会发展中发挥着越来越大的重要作用。而在地理信息系统专业(GIS)开展双语教学,可使学生更快地了解地理学科方面国外的先进技术、发展状况;在选用原版教材的过程中,教师可了解国际上新的教学体系、内容。这对培养具有国际交流能力的高素质地理信息人才、加快地理信息新技术的引入和创新也具有十分重要的意义。
在地理信息学科中,遥感是获取地理空间信息的主要方法,在建立国家空间数据基础设施中有重要应用。这门课程也是地理信息系统专业的主干专业技术课,因此进行该课程的双语教学实践,对提高教学质量和人才培养质量,有着现实而深远的意义。但是双语教学是我国高校教学的一个崭新的发展趋势,遥感也是一门发展中的新学科,因此在教学中存在很多新鲜点和困难点,对双语教学的理解、教学模式的设计、双语教学实践环节的加强以及双语教材的编著等关键问题进行研究十分必要。
一、关于双语教学中重点问题的几点体会
1.双语教学的理解
目前对双语教学的理解还不够深入,有的老师将双语教学当成是专业外语的替代品,还有的老师将外语学习摆在了专业学习之前。而学生对双语教学的理解更多样化,有的同学认为专业学好就可以了,不必学习双语,也有同学将双语等同于专业词汇学习,甚至有的同学认为双语教学太难,种种负面情绪导致学习兴趣降低或目标不端正。
针对这种情况,首先需要提高任课老师的专业素养,明确本专业双语教学的目的和实际需要,并将这种思想及时传输给学生。针对《遥感技术》一课来说,由于该课程形成较晚,其基础内容在国内外都还在不断更新;而且相关软件、最新进展大多为英文方式,双语可以极大的提高遥感学习的高度,增加学生的专业竞争力。在实际教学中,仍应以专业知识学习为主,对于特别枯燥、深奥的部分基础理论,可以适当的降低难度,减少英文教学量。
2.教学模式的设计
高校现在的教学现状是外语学习与专业理论学习脱节,很多学生学习外语是为了考级,不少学生对于一般的外文文献、操作手册仍不能很好理解,也无法利用外语进行专业领域的探讨,必须针对学生的情况采取适当的双语教学方法。当前的双语课程模式还在探索中,普遍的问题是在教学内容的组织和安排上模式较单一,方法较呆板,偏重知识的传授、轻视了学生的参与。想要达到英语学习和学科学习相辅相成、互相促进的双赢效果,就必须加强教学模式的设计和改进。
遥感技术课程采用的教学模式设计包括两部分。首先,课堂教学模式的设计:主要目的是要将英文学习和专业知识达到完美的结合,而不是侧重于英语学习,因此,教学模式的设计应注意既不能让英语学习干扰到专业知识体系的建立,又要达到课程结束后学生能够达到一定的专业英语水平。模式分为三大块进行,即课堂内容提要(中文)、英文关键词讲解(英文)和课堂内容正文(中英结合)。其次,构建互动式教学:课堂上,每个单元讲授完毕后,要征求学生意见,调查教学效果,如果难度太高要及时调整,鼓励学生根据自身需要提出合理建议。课外通过网络训练与教师构成互动教学。
二、关于如何深入双语教学的几点思考
1.加强双语教学实践环节
目前采用的遥感双语教学,内容选取上偏重理论知识、实践环节重视不够,应该从一个合理的体系构建的角度综合考虑专业学习、实践环节的结合并达到鼓励创新的效果。遥感课程设计是该课的重要组成部分,大部分学生都反映通过毕业设计才真正理解了遥感并喜欢上遥感,因此,如何将课程设计融合到双语教学中是一个重要内容。《遥感技术》尝试以遥感课程设计所使用的英文软件ERDAS IMAGINE为突破口,结合实际科研项目,实现实践教学的双语化并激发学生对遥感创新的兴趣。
2.注重双语教材的编著
教案的准备与组织是保证课程正常开展的基础。目前已有多所高校开设了遥感双语教学课程,但是还未见公开出版的自编双语教材,而国外权威的本科英文原版教材,普遍厚度在16开700页以上,而且内容难度较深,不符合地理信息专业本科生的实际需求。目前还找不到既符合学生英文水平,又能表达英文原版精髓,并且能很好表现专业核心内容、体系完整的优秀遥感双语教材。因此,如能够与实际教学经验、国内主要教材和国外权威教材相结合,在整理现有教案的基础上,进行遥感双语教材的编写是比较可行的。教材的编写,是尽量利用国外教材的表达方式构建出国内权威教材的体系,使学生可以中英文对照学习而依然能得到英文原著精髓。
3.注意双语教学方法
首先,教学准备工作:要针对学生的英文水平,展开网上训练平台的搭建,要求学生课前进行网上自学,以达到良好上课效果。其次,对教学语言的组织:需要展开循序渐进的教学方法,从开始的以中文为主的讲解,随着学生对课程的熟悉和接受,最终达到英文讲解占80%左右。在长期的探索中,找到最适合的教学方法和模式。最后,课堂教学的进行方法:采用幻灯、录像等方式达到遥感影像的良好展示效果,并结合国外最新研究实例进行讲解,将专业最新进展和英语教学合理结合起来,激发学生兴趣。
参考文献
1 王树根.当代摄影测量双语教学的研究与实践.测绘信息与工程,2008.33(4):46~48
关键词: 遥感;原理;分类;制图;应用
遥感,从广义来讲,就是指遥远的感知,非接触远距离的探测技术。从狭义来讲,指借助于专门的探测仪器(传感器),把遥远的物体所辐射(或反射)的电磁波信号接收记录下来,再经过加工处理,变成人眼可以直接识别的图像,从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律。遥感技术指从高空到地面各种对地球观测的综合性技术系统总称。它由遥感平台、探测传感器以及信息接受、处理与分析应用系统等组成,周期性地提供监测对象数据和动态情报。遥感技术(Remote Sensing)是一门建立在空间科学、电子技术、光学、计算机技术、信息论等新的技术科学以及地球科学理论基础上的综合性技术,为现代前沿科学技术之一,具有宏观、动态、综合、快速、多层次、多时相的优势。在新技术迅猛发展的今天,遥感技术伴随着航空、航天技术的发展而不断提高与完善,服务领域因之而不断扩展,受到普遍重视,显示出极其广泛的应用价值、良好的经济效益和巨大的生命力。
一、遥感的基本原理
振动的传播称为波。电磁振动的传播是电磁波。电磁波的波段按波长由短至长可依次分为: γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。 太阳作为电磁辐射源,它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时,会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响,因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有: 紫外、可见光和近红外波段。 地面上的任何物体(即目标物),如大气、土地、水体、植被和人工构筑物等,在温度高于绝对零度(即0°k=-273.16℃)的条件下,它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时,地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同,因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。遥感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信息与物体的反射光谱相比较,从而可以对地面的物体进行识别和分类。这就是遥感所采用的基本原理。
二、遥感的分类
为了便于专业人员研究和应用遥感技术,人们从不同的角度对遥感作如下分类:
1、按搭载传感器的遥感平台分类 根据遥感探测所采用的遥感平台不同可以将遥感分类为地面遥感和航天遥感。
2、按遥感探测的工作方式分类 根据遥感探测的工作方式不同可以将遥感分类为主动式遥感和被动式遥感。
3、按遥感探测的工作波段分类根据遥感探测的工作波段不同可以将遥感分类为紫外遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感。
4、按遥感探测的应用领域分类根据遥感探测的应用领域,从宏观研究角度可以将遥感分类为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等; 从微观应用角度可以将遥感分类为: 军事遥感、地质遥感、资源遥感、环境遥感、测绘遥感、气象遥感、水文遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、灾害遥感及城市遥感等。
三、遥感资料的制图应用
1、航天遥感制图
所谓航天遥感是指以航天器为传感器承载平台的遥感技术。航天遥感实践中,针对具体应用需求,选择不同的传感器如:成像雷达、多光谱扫描仪等,通过卫星地面站获取合适的覆盖范围的最新的图像数据,利用遥感图像专业处理软件对数据进行辐射校正、增强、融合、镶嵌等处理,同时,借助应用区域现有较大比例尺的地形数据,对影像数据进行投影变换和几何精纠正,并从地形图上获得境界、城市、居民点、山脉、河流、湖泊以及铁路、公路等典型地貌地物信息和相应地名信息,进行相应的标注和整饰,制作数字正射影像图。
航天遥感制图不仅在国土资源调查、土地利用监测、城市规划监测、重点风景名胜区监测中有了典型应用,而且,国家863计划信息获取与处理技术主题重大课题还开展了利用分辨率为0.61m的QUICKBIRD卫星影像进行城市大比例尺地形图的更新研究。此外,高分辨率卫星遥感影像还可提供立体像对,可用于直接生成DEM数据,甚至可以进行大比例尺地形图的获取与更新测绘。
2、航空遥感制图
所谓航空遥感是指以航空器如飞机、飞艇、热气球等为传感器承载平台的遥感技术。根据不同的应用目的,选用不同的传感器:如:航空摄影机、多光谱扫描仪、热红外扫描仪、CCD像机等,获取所需资料包括:航摄像片和扫描数据。其制图应用一般包括两大方面:
(1)摄影测量制图
在测绘领域中,摄影测量学已经是一门从理论到实践都非常成熟的学科。在我国应用摄影测量的原理和方法测绘地形图有相当长的历史。目前,1:5000及其以下小比例尺地形图的测绘,基本上都采用摄影测量方法施测。计算机技术的发展给摄影测量制图带来了新的发展和变化,不仅在内业测图仪器上实现由测绘线划图到直接测绘数字地形图的转化,而且诞生了抛开了传统的摄影测量仪器设备,以软件实现地形数据采集与处理的数字摄影测量技术,这无疑是摄影测量技术发展史上的一次革命。
(2)正射影像图制作
正射影像图是一种既具有地物注记、图面可量测性等常规地形图的特性又具有丰富直观的影像信息的一种图件,是将航摄像片的中心投影经过机械式的或数字式的纠正转变为正射投影形式而生成的影像图件。正射影像图制作的优势在于,生产周期短、成本低。正射影像图分为“常规正射影像图”和“数字正射影像图”两大类,前者是通过影像拷贝和正射投影仪纠正工艺,以纸基或胶片基承载的平面型影像图件。后者则是应用数字摄影测量技术和工艺制作的以数字形式存在的影像图件,可以方便地输出成纸基或胶片基图件。目前,由于计算机技术和影像处理技术的发展,以数字形式存在的影像图件在生产技术上日趋成熟并不断完善,已经占据主导地位,并与方兴未艾的城市 GIS 技术相得益彰,应用广泛。特别是数字影像图在色彩处理方面的优越性,使其更具应用价值。
【 关键词 】 遥感(RS);地理信息系统(GIS);空管;管理系统
RS and GIS Applications in the ATC System in Xinjiang
Liu Xiao-yu Li Hong
(Xinjiang Uygur Autonomous Region Center for Remote Sensing XinjiangUrumqi 830011)
【 Abstract 】 Xinjiang operation and management of air traffic control system is based on three-dimensional geographic information platform, the application of remote sensing technology and geographic information systems in the modern civil aviation, remote sensing data of the three-dimensional space, civil aviation, professional data, management information, business processes such as multi-service platform, multi-management system combine to provide an intuitive operator control interface, the Air Traffic Management to run centralized monitoring, operations support, special events and impact analysis, deal with emergencies and plan generation.
【 Keywords 】 remote sensing (RS); geographic information system (GIS); ATC; management system
0 引言
新疆地处我国的最西部,乌鲁木齐飞行情报区(含阿里地区)总面积约200万平方公里,是国内最大的飞行情报区。随着新疆经济的发展和对外合作交流的日益增长,加上新特的地理环境,向民航运输业提出了更大的需求。近年来,新疆民航的机场数量、航线布局、机队规模、运输增长率的不断增加,空管部门的业务工作量和难度也会随之增加,有限的空管工作人员和繁冗的工作形成明显的反差,需要有效地提高工作人员的管理、指挥和监控效率,并能为管理层提供更加准确的决策依据。
1 遥感(RS)与地理信息系统(GIS)的特点
遥感(RS)技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。遥感数据具有多源性,即多平台、多波段、多视场、多时相、多角度、多极化等,从这个意义上说,遥感数据是“多维的”。通过遥感数据能获取地物目标的精细光谱特征,并能综合地面目标的空间维、时间维、光谱维特征,还可探测各种目标的成分属性及有机目标的状态属性。
地理信息系统(GIS)是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科,它能把各种专业信息同地理位置和其他有关的视图结合起来,利用计算机建立地理数据库及图形库,将地理环境的各种因素,包括他们的地理空间分布状况和所具有的属性数据,进行数字存储,发展各种分析和处理功能,建立有效的数据管理系统,通过对多因素的综合分析,方便地获取信息,并能以图形和数字的方式来表示分析及处理结果,以满足决策、管理层的需求。空间分析能力是GIS的主要功能,也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。
遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)是目前对地观测系统中空间信息获取、管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。遥感与GIS技术对于空间信息资料的采集、存储、查询、运算、信息提取、分析以及管理已将信息技术领域带入了一个崭新的数字化时代。
2 生成三维地形技术
通过遥感(RS)技术、地理信息系统(GIS)的三维地形数据库,实现多功能空中交通运行管理系统,对地形、地物、障碍物、航路航线、空域等进行数字化处理。其中基础数据包括全疆15米、1米等不同分辨率的遥感卫星影像、全疆高程数据和地州市图层的矢量数据。基于以上基础数据进行海量数据生成三维地形技术的研究:进行三维地理信息数据的预处理工作,对这些数据进行纠正、图像增强与色彩平衡、数据的拼接镶嵌、多源数据配准与坐标转换、多分辩率数据叠加匹配;进行DEM高程数据与影像数据三维融合处理,处理成适合“新疆空管运行管理系统”的三维地形数据模式,生成适合“系统”的二维数据和三维地形数据库。以金子塔模型为基础,建立快速优化的文件索引算法,并利用无损压缩技术和流模式实现三维地形数据快速浏览。
首先对数据进行处理,数据处理包括二维地理信息数据维护和三维数据处理。其中二维地理信息数据处理流程如图1所示。
三维地理信息数据处理流程如下图2所示。
3 RS、GIS在新疆空管管理系统中的实现
新疆民航空中交通运行管理系统是基于数据库技术、网络技术、遥感(RS)技术和地理信息系统(GIS),对地形数据、地物点、航路、空域、作业区等进行数字化处理,实现数据采集和处理、屏幕直观交互操作、状态数据管理、飞机实时监控、航班动态管理、天气信息、预警、应急辅助决策等功能,利用这些功能分析各民航专业系统数据结构,获取航班动态、气象、AWOS、航行情报、机场保障等多种信息,实现对航班运行、专机(重要、特殊任务)飞行、军事训练、人影炮射、急救飞行、临时飞行、紧急事件处置等专业职能,有效利用低空空域,加强空管安全运行工作的协调力度,密切空管运行部门与航空公司、机场和军航之间的联系。
系统利用三维地理信息平台,整合现存的多个空管信息系统中的信息(包括雷达数据、自动化数据、气象数据、航班数据、航行情报数据等),实现快速浏览三维地形数据、乌鲁木齐飞行情报区在天飞机的实时监控、横向和纵向的信息共享和互通。并采用与GIS相关的数据实现与三维地图的关联显示,实现对疆内飞机的实时监控,并可掌握飞行高度、位置等信息。对空域使用提供更加科学直观的判断和管理方式;对航路、航线的描述,可以随时增加、删除、修改;航路下方所经过的山区中的至高点的坐标及高程信息。
近几年随着国际空难的不断出现,也对空管部门提出了新的要求。对于突发事件的发生需要有很好的应急搜救能力去面对紧急情况。本系统的建立提供了科学的搜救分析功能,该功能可以配合空管已有的应急预案方案,实现快速救援。
4 结束语
面对空中交通飞速发展的局面,空管系统保障能力与日益增长的飞行活动需求之间以及空管管理体制、运行机制与系统运行客观要求之间的矛盾等日益突出。该系统的建立是可靠运行保障的手段;可以提高对民航运行情况的掌握准确度,提高领导层决策效率的依据,也是进一步发挥空管自动化等专业系统效能的必然选择。将基于地理信息体统与遥感的三维技术转化为生产力,为空中交通运行管理及管制指挥提供强有力的支持,为保障空中交通安全运行具有非常重要的作用,也是航空运输发展的内在要求。新疆空管从体制改革后就提出,加大基础建设力度,发展和建设现代化的空管系统,顺应我国航空事业发展,积极推进以空管现代化为目标的“系统化、网络化、信息化”建设。随着科学技术的进步,空管手段的现代化程度将不断提高,空管管制指挥工作将朝着网络化、智能化、一体化的方向不断发展。
参考文献
[1] 龚健雅.地理信息系统基础.北京:科学出版社,2001.
[2] 邬伦,刘瑜,张晶等.地理信息系统――原理、方法和应用.北京:科学出版社,2001.
[3] 李劲波,林虎.空管航行情报GIS信息系统的设计与实现[J].计算机应用研究,2011,4(21):250一253.
[4] 陈鹏翔,李元鹏.基于WebGIS的民航气象基础信息系统的设计与实现[J].沙漠与绿洲气象,2010,8(4):30-34.
[5] 段培超.GIS通信网络资源管理系统在民航空管通信领域的应用[J].空中交通管理,2006(10):20-23.
基金项目:
新疆维吾尔自治区科技攻关项目资助《新疆民航空中交通运行管理系统关键技术研究》(编号:201033118)
关键词: 遥感地质问题 关键技术
中图分类号:F470.1 文献标识码:A
前言
随着计划经济向市场经济转轨, 地矿行业各遥感应用部门更加重视遥感技术的发展。目前大型的遥感应用和研究项目大多采用公开招标、公平竞争的方式确定承担单位, 另一方面地质工作的难度正在不断地增加。面对这些挑战, 近年来地矿行业各部门更加重视遥感技术的发展。
一、当前我国遥感地质工作的基本特点
1 遥感技术队伍经过工作实践更加成熟
( 1) 我国遥感地质队伍已建成多层次的组织机构。我国遥感地质队伍是随着遥感技术的普及和应用的深入不断壮大的, 在各部门的重视下, 现在地矿行业各部门都建立了地质遥感中心; 各大区局、省局建有遥感站、所; 地质大队则设有遥感队、组。形成了组织有序、结构完善、技术互补, 信息相通的三级网络组织系统。
( 2) 已建成一支具有较高的知识层次的遥感技术队伍。遥感技术是一集多种学科最新科技成就于一体的高新技术, 遥感地质应用则涉及众多地学领域的知识, 因此遥感科技人员必须具有遥感、地质和其它相关学科的理论知识和相应的工作经验。经过多年努力, 地矿行业遥感队伍已普遍成了知识密集型的队伍, 各部门具大专以上文化程度的职工人数大多超过60% ,而且具备了一批掌握多种学科知识的综合性人才, 技术结构日趋合理。近年来, 各单位在注意提高职工总体技术素质的同时, 重视把一些理论基础扎实、思路开阔、善于接受新生事物的年青人安排到重要的技术岗位上, 让他们在实践中锻炼。无疑, 这些年青科技人员的迅速成长,将为遥感地质事业的发展带来朝气蓬勃的活力。
( 3) 遥感队伍保持了地质健儿的优良传统。随着地质工作的深入, 近年地矿行业承担的遥感地质应用项目大多集中在边远省份或一些自然条件较差的地区, 如新疆、西南“三江”、藏北、大兴安岭等地。为了获取实地调查资料, 验证遥感解译结果, 科技人员常常深入崇山峻岭、森林沼泽, 继承和发扬了老一辈地质队员不畏艰险, 勇往直前的光荣传统。由于各地区地矿行业的遥感队伍普遍具备较强的技术实力, 富有战斗力, 在一系列国家、部委级的大中型遥感项目中取得了显著成绩, 大多数成员已成为各省区遥感中心以及全国地方遥感应用协会的核心和中坚力量。
( 4) 我国遥感地质队伍经受了改革浪潮的考验。随着改革的深入, 地矿行业的遥感单位也在经历机构的体制转变和队伍的战略性调整, 以适应社会主义市场经济的发展。在这种新形势下, 各单位一方面充分调动广大科技人员的聪明才智和积极性, 做到人尽其才, 调整机构, 缩减编制, 合理安排分流下岗人员; 一方面解放思想, 开阔思路, 在完成地质指令性任务的同时,拓展服务领域, 提高效益, 使遥感地质队伍变得越来越精干。
二、存在的主要问题
1理论基础和应用基础研究不足或滞后已成为技术进步和应用向纵深发展的障碍。虽然中国国土资源航空物探遥感中心(以下简称为航遥中心)定位为遥感应用部门, 但对于行业和专业应用的一些理论基础和应用基础问题, 如遥感地质信息机理、岩矿波谱(反射、发射、微波等)特征及其地质意义等, 完全依靠他人的研究成果, 或指望和等待他人研究, 是不现实的, 也远不能满足应用的需求。
2数据获取能力严重不足, 长期依赖国外资源卫星, 难以提供长期、稳定的数据保障; 缺乏一些对地质应用很有价值的新型数据源(如高光谱数据) ; 航空遥感数据的集成度较低, 机动和应急反应能力不足。
3一般化的研究较多, 甚至多有重复, 深层次的研究较少; 面上的问题研究较多, 针对典型地质问题或需求的研究较少; 跟踪、模仿性研究较多, 探索性、前瞻性的研究较少。
4研究分散, 技术集成度较差, 方法的协同应用能力不足。
5信息基础设施、实验手段和技术保障能力的建设和发展滞后, 制约了研究向纵深方向发展;成果的智能化、产品化的程度较低, 影响了技术方法的规模化应用和推广。
6研究缺乏系统性和连续性, 急功近利仍较严重; 科研项目管理等同于工程项目或生产项目,难以按照科学技术发展的规律规划和部署工作。
三、遥感地质存在的问题及关键技术
1高光谱矿物填图技术的发展和深化。矿物填图可以说是高光谱最成功的,也是最能发挥其优势的应用领域,它使遥感地质由识别岩性发展到识别单矿物以至矿物的化学成分及晶体结构。在可见短波红外谱段,识别的矿物主要为等过渡元素的氧化物和氢氧化物、含羟基矿物、碳酸盐矿物以及部分水合硫酸盐矿物,可识别的矿物可达近40 种。
2遥感地质学由定性步入定量化发展阶段。高光谱、高分辨率、热红外多/ 高光谱、雷达干涉、激光雷达、GPS、POS 系统等技术的兴起和发展,使遥感地质学不再局限于基于图像色调与纹理特征的目视解译,而继表层遥感应用领域之后,逐渐步入了定量化发展阶段。
3技术集成和应用技术体系构建。地球是一个复杂的开放巨系统,将地球科学作为系统科学,以整体论和系统论的观点研究地球已成为地球科学家的共识。对地观测技术以其宏观性、区域性、综合性、多尺度及高频度,已成为地球系统科学研究不可缺少的手段。系统论的奠基人钱学森院士指出,研究开放复杂系统和复杂性科学的方法是“从定性到定量的综合集成方法”。以复杂性科学理论方法开展技术集成,构建应用技术体系,建设应用技术系统将成为当前遥感应用发展的主流。对于遥感地质应用而言,在目前的发展阶段,技术集成和应用系统建设主要有以下两种类型。
a应用技术系统。针对特定的应用领域,根据不同遥感手段和不同技术方法的特点,将多种遥感技术、多种遥感信息及多种数据处理信息提取方法有机地加以优化组合,集成为优势互补、协同作业的应用技术体系,以提高整体应用的水平、成效和技术经济效益。如遥感地质调查与地质找矿技术系统、地质灾害调查和监测技术系统、地质环境调查和评价技术系统等。
b.业务运行系统。针对特定的应用目标,将遥感数据及辅助数据和环境数据的采集、数据处理、信息提取、信息分析、专家知识、应用模型、真实性检验、信息服务等技术环节和技术方法,按专业要求和统一标准加以集成,形成具有业务化运行能力的运营系统。如矿物填图系统、地面沉降监测系统及矿山资源开发多目标遥感监测系统等。
4遥感服务由以数据服务为主
向技术服务和信息服务转变。与遥感地质应用技术系统,特别是业务运行系统建设同步,遥感向社会所提供的服务也将由数据服务为主逐渐向数据、技术和信息综合服务转变。地质信息是经济和社会发展不可或缺的重要基础信息。新的经济社会发展形势对地质工作提出了更高的要求。按照“国务院关于加强地质工作的决定”的要求,为缓解资源约束,保障经济发展,推进城乡建设,开展国土整治,防治地质灾害,改善人居环境等提供客观、准确、现时的地质信息服务,是中国地质调查局遥感地质工作的重要战略任务和主体目标,也是遥感地质发展的必然。
结束语
长期以来, 地矿行业的遥感单位之间建立了良好的合作关系, 互相支持, 共同完成了许多在国内有影响的大型项目。近年, 地矿行业的遥感单位也加强了与其它行业遥感单位的合作, 为发展我国的遥感事业而不懈努力。
参考文献
[1] 陈旭锋.遥感地质勘查技术发展趋势研究[J]. 民营科技. 2012(04)
[2] 郭峰利,杨联荣.浅谈地质找矿中的遥感技术[J]. 中国新技术新产品. 2012(08)
关键词:遥感课程;互动式教学;培养目标
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)27-0131-02
遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术[1]。遥感技术作为信息获取与信息更新最重要的技术手段,成为地球环境资源的调查和规划不可缺少的有效手段,是实现“数字地球”的重要技术支持[2]。
遥感课程是河南财经政法大学资源与环境学院设置的必修核心课程之一,学校人才培养方案规定本科学生到大三才进行专业选择,大一、大二进行基础课学习,根据这一特点,学院将遥感课程分为《遥感概论》和《遥感图像处理》两门专业课分别进行,其中《遥感图像处理》在大二上学期进行,针对全院所有该年级的学生讲授,而《遥感概论》等学生进行专业选择后,在大三讲授,因此,《遥感图像处理》课程教授质量的好坏,对学生培养GIS专业素质、建立GIS专业课学习兴趣以及根据自身特点合理进行专业选择至关重要。
因此本文针对学校要求、课程自身特点、学生对遥感没有任何基础等现状以及未来学生如何进行专业选择等问题,分析了我校当前遥感图像处理教学中的不足,结合本校教学条件、遥感课程教学大纲及国家对地理信息系统专业人才培养要求,对进行互动式遥感图像处理课程的教学方法进行探讨。
一、传统遥感教学中存在的问题
1.教师为中心的讲授方式。传统的遥感课程讲授过程中,都以教师为主导,整堂课教师一直在讲,学生只是坐着听,多采用“灌输式”或“填鸭式”方式进行,这种常用的教学模式,在当前提倡培养学生创造力的大学教育中存在明显的不足――师生之间缺乏有效互动,课堂气氛沉闷枯燥,教师和学生,尤其是学生,在课堂上的积极性无法被充分调动和激发出来,学生一直处于被动的学习状态。另外,目前多数老师以PPT作为授课辅助方式,而PPT的制作很多时候也只是直接把课本知识点简单地抄写到PPT上,使得课件知识点过大,加上为完成教学任务,讲得速度过快,往往没有留下学生独立思考问题的时间和空间,导致学习过程中存在惰性,缺乏激情和主动性,这种情况下很多学生在课程结束后,对课程内容缺乏整体把握,对知识无法系统理解,教学效果不理想。
2.理论和实践教学环节脱离遥感是一门实践性很强的专业,需要学生具有很强的动手能力,才能满足日后的工作和学习要求。实践课程是理论与应用的桥梁纽带,与理论课相比,学生对实践课兴趣更大,因为基于理论知识进行的实践课得到实验结果,极大增强了学习的成就感。而当前教师重视理论方面的教学,过多强调理论的重要性,对实践教学课重视程度不够,理论与实践教学比例不当,实践课教学模式单调,教学模式呆板,对实践教学重要性的认识不够。据统计,我国高校GIS专业遥感课程实验课时占总课时的比重均不超过30%[3],实践课时偏少,使得学生无法真正熟练掌握实践课的基本技术和方法,导致学生无法理论联系实际,纸上谈兵,最终创新能力和动手能力被弱化甚至埋没。
3.考核方式单一化。目前,学校规定该专业课程的期末考核方式是“期末闭卷考试成绩(占70%)+平时成绩(占30%)”,这种考核方式基本上还是“一张考卷定终身”,而遥感课程是实践性很强的课程,此种方式不能真正达到检验学生成绩的目的,学生只要记忆力强,肯死记硬背,完全可以得到好的分数,达到合格甚至优秀的成绩,而对于真正反映学生水平的实践能力根本无法体现,因此根据遥感图像处理课程对学生实践动手能力要求高的特点,改变以往考核方式,有针对性地制定考核内容和方式,是避免“高分低能”的有效途径。
二、互动式教学改革与实践
1.“避轻就重”式教学内容的调整。针对当前该课程在教学中的问题,结合培养目标和社会发展对GIS人才的需求,对课程的教学内容以及实践软件等方面进行了调整。在教学内容方面考虑到学生是初学,没有任何基础,重点讲授遥感的基本理论和方法,对于比较复杂的公式和概念理论让学生了解即可,该部分内容可以等学生专业选择后继续学习;同时对于新学习的基本理论和方法,匹配相关的实践操作课程,这样调整后,课程内容就会重点分明,学习起来“有的放矢”,另外,理论和实践课内容由一位教师讲解,有利于学生建立系统的知识体系,“理论联系实际”更紧密,有利于学生理解和掌握,同时易于培养学生对GIS专业遥感课的兴趣。而对于遥感软件的学习,由以往仅学习ERDAS软件,变为学习ERDAS和ENVI两个软件,这样可以让学生多掌握几种软件操作,拓宽知识面,加强技能培养。
2.“兴趣驱动和问题探究”导向下启发式教学方法的实践。兴趣是最好的老师,是学习的最大动力,因此通过培养学习兴趣提高学生学习的积极性和主动性,是有效的方法。采用“兴趣驱动和问题探究”的教学方法,可以极大地激发学生学习的积极性。课堂讲课时,结合教学内容,制作当前热点问题,比如“全球变暖”、生态环境变化等遥感图片,让学生能够从视觉和感知上认识到遥感的重要性。同时,在讲解过程中,要注重将现实生活中能体会或观察到的问题和授课内容相联系,适时提出相关问题,激发学生好奇心,然后让学生带着问题思考、听课、学习,在适当时机下,找学生回答问题,提出自己的见解和看法,在这个过程中,教师可以与学生交流讨论,循序渐进地引导学生,实现学生对知识的理解和掌握[4];另外,课程进行到一定程度,在学生对遥感课程有一定的理解基础上,教师可以提出当前与遥感相关的前沿和技术等相关问题,让学生分组学习,然后课下查阅资料,课堂上让学生上讲台进行讲解,师生共同进行讨论、交流,以培养学生自主解决问题的能力,同时较大地激发了学生积极性。
3.互动式实践教学的改革。传统的实践教学环节,一般采用教师教授完毕、学生实验的方式,很多时候,学生只是按部就班地“照猫画虎”、“按葫芦画瓢”,并不知道其中操作的理论意义。因此,采用任务驱动学习法,理论联系实际地进行互动式实践教学改革。主要过程分为:教师根据理论教学内容设置相应的学习任务,学生独立解决任务,师生互动式讨论交流,学生再次重新完成任务,学生代表讲台上演示学习结果,师生一起回顾和讨论所学实践任务[5,6]。在这个过程中,教师把数据和参考资料发给学生,让学生先自行独立思考和解决实践问题,尝试性上机解决问题,教师在一旁静静和耐心地关注学生解决问题的方法和遇到的困难,并不断鼓励学生自主解决问题,进而和学生以讨论式的方法集中讲解和分析问题。然后让一名学生,上讲台把刚才的任务在讲台上在演示一遍,共同学习,在整个教学和学习过程中,教师可以发现多数学生存在的普遍问题,针对问题进行重点讲授与解释。最终,整个学习过程结束,老师带领学生回顾实验的所有内容和整个过程,同时指出所运用的理论知识,并回答学生提出的问题。通过上述教学过程,激发学生自主学习的兴趣,培养学生独立思考和解决问题的能力,还可以加强师生之间、学生之间的团队交流合作经验。
4.采用“平时成绩(占60%)+期末开卷考试成绩(占40%)”的方式。在考核方式上,使用期末开卷成绩与平时成绩相结合的方式,其中,开卷成绩所占比例为40%,平时成绩所占比例为60%。其中,平时成绩由学生“文献总结+实验报告+小组报告+个人专题报告+平时讨论和实践表现”成绩构成[7],采用的主要方式,比如,对文献总结这部分教师先讲解如何进行,然后学生自主选题完成,写作必须严格按照河南财经政法大学本科毕业论文的格式和规范进行;对小组报告,要求每组派代表就本组专题报告进行课堂展示,接受任课教师和所有同学的提问;除此,鼓励学生就个人感兴趣的领域作专题报告。
三、结语
教与学之间的良好互动,坚持“以学生为本,培养创新精神和实践能力”,培养高素质创新人才是当前大学的根本任务。本文根据学校、学生和教师的当前现状,根据需求精心设计教学内容体系,改变传统的理论课和实践课教学方法,改革惯用的考核评价标准,激发学生的学习兴趣,培养学生独立思考和动手能力,促进学生团队协作意识培养,实现教学质量的提高。
参考文献:
[1]梅安新,彭望,秦其明,等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2010.
[2]黄秋燕.GIS专业遥感概论课程实验教学改革探索[J].科技信息,2008,(27):352-353.
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[4]薄翠梅,张广明,李俊.基于兴趣驱动与问题套索的自动化专业工程实践教学方法[J].中国冶金教育,2010,(4):14-16.
[5]张伟锋.任务驱动,激发兴趣,达成任务:中等职业学校计算机专业课改初探[J].职业与教育,2009,(11):58.