“攝影測量學”課程教學改革與實踐

王志勇

（1.山東科技大學 測繪科學與工程學院，山東 青島 266590；2.海島（礁）觀測技術國家測繪局重點實驗室，山東 青島 266590）

“攝影測量學”課程教學改革與實踐

王志勇1，2

（1.山東科技大學 測繪科學與工程學院，山東 青島 266590；2.海島（礁）觀測技術國家測繪局重點實驗室，山東 青島 266590）

針對“攝影測量學”教學中普遍存在的問題，進行課程教學改革。總結“攝影測量學”課程的特點和理論體系框架，對目前教學中存在的幾個問題進行闡述，提出教學改革的對策和建議，并進行實踐，在教學中取得很好的效果。

攝影測量學；教學改革；教學實踐；教學模式

“攝影測量學”是目前我國高校面向測繪工程專業、遙感科學與技術專業及其它相關專業本科生開設的一門專業主干課程，主要教授攝影測量學的中心投影、航攝像片幾何關系、幾何定位、空中三角測量理論與方法及其當代最新發展。通過該課程的學習，使學生獲得航空影像解析的基本知識和采用航空攝影測量方法實施對地物目標進行幾何定位的主要作業過程及必要的運算技能，為后續專業課程的學習以及畢業后運用所學知識進行實際的航測生產或從事相關的科研和教學工作打下堅實的基礎。

而目前，由于攝影測量學的特點，導致該課程的教和學還存在著許多問題，學生普遍反映課程學習困難，對基本概念、基本原理、基本方法等理解不深，動手能力差，學生走向工作崗位很難立刻順利開展相關的工作。

針對攝影測量課程教學中普遍存在的問題，如何使攝影測量教學順應學科發展的要求，積極地改善教育和教學方式，培養學生的動手能力，是攝影測量學教師所亟待解決的問題。

1 課程特點及理論框架

攝影測量學是一門理論極為抽象、邏輯非常嚴密、實踐環節相當多的專業主干課程。其課程的主要特點可以概括為以下幾個方面：

1）基本概念多，理論抽象性強。課程涉及大量的基本概念，如內外方位元素、空間后方交會、空間前方交會、相對定向、絕對定向、光束法、空三加密等。基本理論的抽象性較強，不易理解。

2）數學公式推導多，邏輯嚴密。攝影測量有大量的數學公式推導，如共線條件方程式、共面條件方程式、相對定向、絕對定向的解算，都需要綜合運用高等數學、線性代數、誤差理論與測量平差等相關方面的知識，特別是高等數學的微積分、泰勒級數展開、線性代數的矩陣運算、測量平差中的最小二乘法等。

3）空間關系復雜，坐標轉換多。攝影測量的實質是由二維的像點坐標解算三維的地面點坐標，它涉及到多個不同坐標系的轉換，又有內方位元素、外方位元素、相對定向元素、絕對定向元素等概念，導致空間關系十分復雜。

4）知識面廣，前后銜接緊密。由于攝影測量學是一門多學科相互融合的交叉點，是影像信息科學的重要組成部分［1］。“攝影測量”的基本目的是從航空或航天影像上能快速、精確地解譯出空間信息，主要涉及數字圖像處理、計算機圖形學、數學、物理、人工智能、模式識別、空間數據庫技術等，要綜合運用高等數學、線性代數、誤差理論與測量平差數據處理、數字圖像處理等眾多知識來解決實際問題。因此，需要加強與其它學科的聯系。

該課程的章節內容前后關系銜接緊密，后續章節內容建立在前面內容基礎上，因此，在教學過程中，要做到循序漸進，讓學生把前面內容掌握好，把基礎打好，切實吸收、消化后，再進行后續的學習。

攝影測量學的主要任務是用于測繪各種比例尺的地形圖，建立數字高程模型［1－2］，其核心工作是由像點量測坐標（x，y）解算其地面點坐標（X，Y，Z）。基于這個基本任務，攝影測量課程的基本內容可以劃分為兩個大的部分：攝影、測量。攝影主要是獲取符合作業規范要求的高質量的航空影像；測量主要是由像點量測坐標來解算對應的地面點大地坐標，包括像點坐標的量測、判讀、解算，其內容又可分為3個主要的部分：單像解析基礎、雙像解析基礎、多像解析基礎（即空中三角測量）。

“攝影測量學”課程的整體理論框架如圖1所示。

圖1 課程整體理論框架體系

攝影測量只有圍繞和把握這個主線和框架，形成完整的知識體系，突出重點內容，加強對基本概念、基本原理、基本知識的講解，才能讓學生更全面地學習攝影測量知識，理解攝影測量的精髓。

2 目前教學中存在的問題及對策

該課程抽象概念多、覆蓋內容廣、數學公式多，再加上學時數少、授課時間短，很大程度上增加了教師授課和學生學習的難度。目前在教學過程中，主要存在如下問題：

2.1 教學內容方面

雖然出版了一系列的相關教材，但目前在教材方面存在的最大問題是部分章節內容陳舊過時，知識體系不夠完整。

因此，有必要對攝影測量學的教學內容進行整合和優化，剔除陳舊過時的內容，介紹當代攝影測量的最新研究成果，建設一批知識體系完整、反映當今攝影測量最新技術的教材，培養學生的綜合素質和創新能力，以真正反映當代攝影測量的基本原理、方法與內涵，以利于承前啟后，加速攝影測量學科的發展。

另外，要特別加強該課程與基礎學科教學的聯系，特別是在低年級的基礎課教學中，對攝影測量所涉及的問題要重點講授，專業課教師應該與基礎課教師進行有效的溝通和交流，要讓基礎課教師了解后續課程需要用到哪些知識，比如在《高等數學》的教學中，要對微積分、泰勒級數展開等內容重點講授，并讓學生能靈活運用。

2.2 學生學習方面

1）知識體系不完善：雖然“攝影測量”課程涉及不同學科領域下眾多知識點，但它們都是圍繞一個基本命題“地形圖測繪”展開的，相互間有關聯、有脈絡可尋，組成一個完整的知識體系［3］。很多學生在學習過程中往往忽略了這一點，從而產生許多不良的后果，表現為孤立地學習知識，不會觸類旁通地將這個知識引申到別的知識當中去；缺乏知識體系，致使學到的知識分散、孤立，難以融會貫通，不知所學何用。

對于這點，授課教師一定要給學生灌輸“先把握樹干、再學習枝葉”的學習方法，讓其先了解完整的知識體系，在此基礎上再掌握每一個知識點，做到相互聯系，形成一個有機的整體。

2）實際動手能力差。主要表現為編程能力差，雖然高校對本科生都開設了相關的程序設計課程，講授過一兩門編程語言，但學生在學習過程中掌握的不深，仍然停留在書本內容上，學生普遍不能靈活運用所學的計算機語言解決實際問題。

2.3 教師素質方面

這是攝影測量教學中的一個關鍵，教師的素質和專業水平決定著教學的成敗。目前，高校攝影測量教師水平參差不齊，也導致了授課水平有高有低。另外，目前高校教師還普遍存在著“重理論，輕實踐”的思想，這也導致學生的動手能力較差，使學生學到的知識不能靈活運用到實際的工作中。

教師要明白“一桶水和一碗水”的理論，要教好學生，必須提高自身的素質和專業水平。教師應該首先把握相關知識體系，要吃透教學大綱、吃透教材，精心備課，不斷了解學科的最新發展，與實際問題相結合，形成一個完整的教學理論體系。高校教師應該積極參加科研，解決攝影測量中的難題和問題，將最新的科研成果應用到具體的教學中。

3 教學改革與教學實踐

教學改革的目的是為了提高教學質量、提高學生的應用能力和動手能力。為此，主要在以下幾個方面進行了教學改革嘗試：

3.1 優化教學內容，形成一個完整的教學體系

教學內容的改革，是攝影測量教學改革的重點所在，應優化教學內容，形成完整的教學體系。

為了適應當前攝影測量技術的發展和教學需要，教師必須精心備課，從基本概念出發，抓住重點內容，建立系統的概念。同時，教師要善于從復雜而龐大的課程知識體系中，提取出一條主線，幫助學生建立合理的知識體系結構。圍繞教學主線和理論框架，突出重點內容，加深對基本概念、基本原理、基本技能的講解，在增強數學分析嚴謹性的同時適量簡化數學公式推導，強調對數學公式內在物理意義的理解。

教師要著重課程基本原理和內在結構的傳授，應注重思路、方法、重點以及難點的講解，同時教學應留有余地，給學生留一點問題和懸念，鼓勵學生獨立思考，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

3.2 加強實踐教學

由于攝影測量是一門實踐性很強的學科，為了適應社會的需要，必須加強實踐教學，為此我們采用集中與分散相結合的實踐教學模式，使實習環節與課堂教學緊密聯系起來，切實提高學生的動手能力。

1）分散實踐教學環節：平時教學過程中布置一些相關的編程操作題，如空間后方交會、空間前方交會等，要求學生獨立畫出流程框圖，并編制相應的程序代碼，給出相關數據，能調試程序、得到實驗結果。學生可以在編制程序過程中，加深對內容的理解。另外，還安排學生參觀攝影測量實驗室，并到相關生產單位進行參觀學習，加深對攝影測量生產作業的認識。

2）集中實踐教學環節：在授課計劃中安排2周的集中實習，采用武漢適普軟件有限公司開發的VirtuoZo軟件教學版，學生需要完成從數據準備到4D產品的生產的全過程，主要包括：參數設置、定向處理、核線采集與匹配、DEM與DOM以及等高線生成、數字化測圖、拼接與出圖等。實習依據攝影測量作業規范進行，遵循作業流程，依次進行空三加密、DEM、DLG、DOM的作業生產。根據實際情況完成4個像對左右的測圖，個人要獨立完成全部任務。另外，該環節還包含一部分外業調繪。通過集中實習，可以使學生了解攝影測量的整個作業過程及內容，對整個的攝影測量數據處理全過程有一個整體的認識。在實踐教學環節中需要合理的安排實習內容和實習計劃。具體的實習流程可以參考七步教學法［4］。

通過分散實踐和集中實踐相結合的教學模式，提高學生的實際動手能力和解決問題的能力，使學生畢業后可以快速適應航測一線的生產及管理工作。

3.3 轉變創新教學模式

通過創新教學改革，變革傳統的教學模式，要把傳統的教師“教”為主，轉變為學生“學”為主。通過介紹一些學科的最新發展前沿和動態、交流自己的研究成果和心得體會、適當地布置一些增強其興趣的課外作業等一系列措施，培養學生的學習興趣，激發學生自主學習的熱情和求知欲望，充分發揮學生的主觀能動性，使他們學會學習、主動學習，讓學生充分體驗學習的快樂。

另外，在課程教學過程中嘗試在部分章節中實施雙語教學，實施雙語教學是教學改革的要求［7］。考慮到學生的英語水平現狀以及攝影測量學課程的特點，在雙語教學中采用英語授課與中文授課相結合，加大專業外文詞匯的學習，讓學生具備一定的專業外文詞匯，能初步閱讀專業外文文獻。

4 結束語

攝影測量學課程教學改革的探索與實踐，在實際教學過程中得到有效實施，取得良好的教學效果，為培養適應社會主義現代化建設的創新型人才探索出了一套行之有效的教學方法，對于攝影測量學的教學有一定的指導意義。

只要抓住了攝影測量學的課程特點和知識體系框架，明確了教學目的，不斷應用先進的教學手段，改進、提高教學方法，培養學生的興趣，就一定能夠達到預期的教學效果，使學生可以掌握攝影測量的精髓，為今后進行實際的航測生產或從事相關的科研和教學工作打下堅實的基礎。

［1］李德仁，周月琴，金為銑.攝影測量與遙感概論［M］.北京：測繪出版社，2001.

［2］林君建，蒼桂華.攝影測量學［M］.北京：國防工業出版社，2006.

［3］吳軍.“攝影測量”教學中學生實踐能力與創新能力的培養［J］.桂林電子科技大學學報，2007（10）：435－437.

［4］楊可明，李苗苗，郭達志.數字攝影測量基礎實習的七步教學法［J］.測繪通報，2008（1）：74－76.

［5］葉勤，程效軍，陳鷹，等.關于攝影測量與遙感雙語教學的實踐與思考［J］.測繪通報，2006（2）：70－73.

［6］張劍清，潘勵，王樹根.攝影測量學［M］.武漢：武漢大學出版社，2003.

［7］萬幼川，劉良明，張永軍.我國攝影測量與遙感發展探討［J］.測繪通報，2007（1）：124.

［8］袁修孝.“攝影測量基礎”課程的創新教學嘗試［J］.測繪信息與工程，2008，33（5）：47－49.

Teaching reform and practice ofPhotogrammetry Course

WANG Zhi－yong1，2
（1.Geomatics College，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China；2.Key Laboratory of Surveying and Mapping Technology on Island and Reed，State Bureau of Surveying and Mapping，Qingdao 266590，China）

According to the common problems in the teaching of Photogrammetry Course，it carried out teaching reform.It summarized the characteristics and theoretical framework of photogrammetry course.It discussed some problems in teaching process.Then it put forward some countermeasures and suggestions for teaching reform.And it carried out the teaching reform and practice.It got a good effect in teaching.

photogrammetry；teaching reform；teaching practice；teaching mode

G642

A

1006－7949（2012）04－0093－04

2012－02－10

山東省“泰山學者”建設工程專項經費資助

王志勇（1978－），男，副教授，博士.

[責任編輯:張德福］