數字攝影測量教學反思本科論文

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【摘要】“數字攝影測量學”作為攝影測量與遙感專業的核心基礎課，在當前新測繪技術的不斷催化下，教學計劃、教學模式和課程安排必須要與時俱進、適時修正。剖析了桂林理工大學測繪地理學院本科課程數字攝影測量的教學現狀，反思了教學內容不聚焦、教學模式單調、理論課與實驗課不匹配等問題，提出從定制教學計劃、聚焦教學內容、構建以知識點為基本單元的樹狀結構圖、嵌入式教學模式等方面逐步實現“數字攝影測量學”課程的教學改革。以期實現“新工科”和“以本為本”的教學要求，增強學生分析和解決實際工程問題的能力，可為其他本科院校相同課程教學改革提供參考和借鑒。

【關鍵詞】數字攝影測量教學反思教學模式嵌入式教學

一、引言

數字攝影測量是一門系統性和實踐性較強的課程，其依托于數字影像與攝影測量的基本原理，綜合應用計算機技術、數字圖像處理、影像匹配和模式識別等多學科理論與方法對不同平臺航攝器獲取的數字／數字化影像進行處理，自動（半自動）方式提取所攝對象，并用數字化方式表達其幾何與物理信息的一門科學與技術。隨著空天遙感技術的發展，特別是在第一代傳輸型立體測繪遙感衛星、低空無人機遙感、虛擬現實等新技術的推動下，數字攝影測量技術已得到了極大的發展，被廣泛用于城市真實三維景觀建模和數字城市建設、地圖測繪、地形地貌提取與量測、災害監測與模擬、三維地圖導航和國土資源普查等與人民生活密切相關的領域。新型數字攝影測量技術的應用與發展既給GIS和RS專業的學生帶來了良好的就業機遇，又帶了需不斷提高自身知識和技術儲備的挑戰。高等學校肩負著培養大批滿足社會需要和經濟建設的高級專門人才的使命。在數字攝影測量應用領域日益大眾和普適化的發展趨勢下，測繪類專業如何優化專業結構布局和人才培養類型結構，完善教學內容，改革教學模式，提高學生的專業素養和技能水平，實現與經濟建設和社會需求的無縫對接。本文以桂林理工大學測繪地理信息學院數字攝影測量課程教學為例，反思GIS專業和遙感專業本科數字攝影測量教學模式，探討課程教學改革新途徑。

二、數字攝影測量教學反思與改革思路

1．數字攝影測量教學現狀

數字攝影測量是地理信息科學和遙感專業本科生必修的一門專業主干基礎課程，主要講述數字影像獲取與處理基礎、數字影像解析基礎、影像特征提取與定位算子、影像匹配基礎、基于灰度和特征的影像匹配方法、影像自動定向、4D產品的生成與編輯、數字攝影測量系統。該課程主要存在以下三個問題：本課程共48個學時，理論學時僅有32個學時，造成課堂授課理論知識只能避輕就重、點到為止無法系統深入，學生難以全面理解和掌握相關內容，產生畏難心理。同時，授課內容涉及到復雜的空間變換和數學公式推導，學生需要借助扎實地攝影測量學基礎、遙感數字圖像處理、測量學、高等數學和線性代數等相關課程知識才能理解，難度較大。16個實驗學時的上機內容主要包括：數字影像獲取與處理、三大定向、立體觀察與測圖、4D產品生成等，使用軟件是武漢適普公司研發的VirtuoZoNT教育版。該軟件只能使用系統自帶的樣例數據，不能處理外業航攝數據，操作內容單一，導致學生既不會設計測區的航攝基礎參數和航線，又無法處理無人機航攝數據，專業技能落后，與生產實踐嚴重脫節，無法滿足新技術條件下3S行業和用人單位的需求。課堂教學方式通常是多媒體與板書相結合，授課模式以教師講，學生被動聽為主，但數字影像解析基礎、影像特征提取和匹配、影像自動定向等內容涉及到一系列復雜的空間變換和矩陣運算，靜態的文字和圖片難以生動展現抽象難懂的課堂內容，“滿堂灌”和“填鴨式”的教學模式無法激起學生的學習興趣，課堂易枯燥無味。

2．數字攝影測量教學反思

（1）教學內容不聚焦，重難點不突在32個理論學時內系統講授和學習“數字影像獲取與處理基礎、數字影像解析基礎、影像特征提取與定位算子、影像匹配基礎、基于灰度和特征的影像匹配方法、影像自動定向、4D產品的生成與編輯、數字攝影測量系統”8章內容，對于授課老師和學生來說，難度都是極大的。如果授課老師不詳細梳理各章節的重、難知識點，不聚焦每堂課的授課內容，將會使學生在已有課堂畏難心態的基礎上，不能準確地把握學習目標，進而導致在學習上出現事倍功半甚至白忙活、瞎忙活的情況，教學質量自然不非常不理想。（2）教學模式單調，學生參與度低數字攝影測量不僅涉及到抽象的坐標系轉換和旋轉，還有復雜的數學公式推導和解算，授課過程中已有發現，僅僅利用傳統靜態的圖片＋文字的課件和板書，易造成教師一人唱“獨角戲”，課堂死氣沉沉，無人應和，缺乏趣味性，學生易陷入課堂冷漠狀態，不愿積極主動參與課堂討論。最終導致教師無激情地教，學生默不作聲地被動聽，兩個課堂主體毫無配合，“兩張皮”。因此，通過巧妙地設計問題，引導學生參與課堂教學，提升沉浸式參與感。（3）理論課與實驗課不匹配數字攝影測量以攝影測量學為基礎，理論課主體在于講授數字圖像處理、特征提取與影像匹配、4D產品生成與測圖。數字攝影解析基礎只是其中一章，僅有4個理論學時。但是實驗上機使用的數字攝影測量軟件是武漢大學遙感學院與武漢適普公司共同研發的Vir－tuozoNT（教育版），只能使用系統自帶航攝影像和相機參數、控制點文件，不支持實際航攝影像的導入與處理。在無人機攝影測量技術日益成熟的今天，學生上機使用VirtuozoNT（教育版）軟件已經嚴重脫離了測繪行業的用人要求。同時，該軟件設計的重點在于數字解析攝影測量，沒有數字影像處理、特征提取和影像匹配等內容。

3．數字攝影測量教學改革與創新

（1）定制切實可行的教學計劃結合已有的數字攝影測量教學經驗，修訂已有的教學大綱，定制切實可行的教學計劃。將各章節內容分為兩部分，一部分是需要課堂講授，通過設計日常生活中實例引導學生思考學習的內容；另一部分是不需要課堂講授，通過教育在線布置課下作業讓學生通過校園網或移動網絡訪問百度文庫、問答，豆丁和知網等網站自主學習的內容。每部分章節內容均詳細歸納知識點，明確其中的重難點，形成以知識點為基本單元的樹狀結構圖。課堂講授內容提煉聚焦，同時巧妙設計隨堂問題，以案例教學引導學生參與課堂討論的同時，明確每堂課需要學習的知識點。通過微信教學質量管理平臺，設計隨堂小節，強化課堂所學內容。（2）踐行嵌入式教學在桂林理工大學教育在線平臺上，有針對性地開展與課程內容相關的資源推薦、文獻檢索、資料搜集等方面的教學。讓學生了解所學課程及相關專業學科文獻的基本知識，學會獲取與利用所需文獻信息的方法和技巧，增強學生自學能力、知識的自我更新能力、科研能力和創新能力。從而讓學生在探索中學習新知識，形成以學生為中心的主動教學模式，教師由傳統的“灌輸者”變成課堂的“組織者”和知識的啟發者、引導者。（3）強化理論課與實驗課契合度理論課和實驗課是相互作用的統一整體。理論是實驗的基礎和先導，而實驗則是理論的一個催化劑。在授課過程中，圍繞第二章“數字影像獲取預處理基礎”理論內容，通過設計無人機航攝影像和遙感影像的彩色融合和RGB顯示、二值化、插值和重采樣處理、空間卷積濾波、傅里葉變換和逆變換等實驗環節強化和鞏固學生對理論知識的理解。針對第三章“數字影像解析基礎”，通過引導學生參觀學院攝影測量虛擬仿真實驗室，親自設置航攝基礎參數、航線、航攝角度結合機房的DP－Modeler無人機傾斜建模與測圖，系統深入理解攝影測量的理論知識。

三、結論

“數字攝影測量學”作為攝影測量與遙感專業的核心基礎課，在當前新測繪技術的不斷催化下，教學計劃、教學模式和課程安排必須要與時俱進、適時修正。本文剖析了桂林理工大學測繪地理學院本科課程數字攝影測量的教學現狀，反思了教學內容不聚焦、教學模式單調、理論課與實驗課不匹配等問題，提出從定制教學計劃、聚焦教學內容、構建以知識點為基本單元的樹狀結構圖、創新教學模式等方面逐步實現“數字攝影測量學”課程的教學改革。在當前“新工科”和“以本為本”的要求下，本文提出的改革方案和措施，旨在消除學生的畏難情緒，提升學生的主體感，增強學生分析和解決實際工程問題的能力，可為其他本科院校相同課程教學改革提供參考和借鑒。

參考文獻：

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［4］趙玉江，王岳．無人機傾斜攝影技術在測繪工程中的應用［J］．工程建設與設計，2018，（20）：277．

作者：付波霖 單位：桂林理工大學測繪地理信息學院