OpenRS開源軟件用于提高研究生協同創新能力的方法探索

摘 要 針對遙感影像處理算法類型繁多，實現復雜等特點，面向發展遙感處理的理論、技術創新的新要求，本文結合不同研究生的學習特點與專業背景，以開源遙感軟件OpenRS平臺為基礎，研究遙感科學與技術專業研究生協同創新模式，給出課程設計方案，從而提升研究生的協同創新及解決復雜問題的能力。

關鍵詞 遙感影像處理 研究生 協同創新 開源

中圖分類號：G643 文獻標識碼：A

Abstract For many types of remote sensing image processing algorithms， implementation complexity and other characteristics， development-oriented theory， technology innovation of new remote sensing processing requirements， this paper studies the characteristics of different graduate and professional background to the open-source remote sensing software OpenRS platform， remote sensing science and research technology Graduate collaborative innovation model， given curriculum design， so as to enhance collaboration and innovation graduate ability to solve complex problems.

Key words remote sensing image processing； postgraduate； collaborative innovation； open source

當前，隨著計算機技術的高速發展，遙感圖像處理已由簡單的單機單算法處理，發展到涉及并行處理、圖像處理、視頻處理等跨專業聯合處理的新型階段。協同創新是針對某個大型復雜問題，各個創新主體角色間實現創新互惠，知識共享，資源共享，形成相互協調發展，推動共同前進，協同的結果使個個獲益，整體加強，解決某些單一個體難以解決的復雜問題。下面將在分析研究生創新能力培養難點的基礎上，給出相應的解決方案。

1 研究生創新能力培養難點分析

遙感科學與技術專業是2010年獲批的教育部戰略性新興產業相關專業，是教育部人才培養模式改革試點。當前，隨著計算機技術的高速發展，遙感圖像處理已由簡單的單機單算法處理，發展到涉及并行處理、圖像處理、視頻處理等跨專業聯合處理的新型階段。傳統的基于遙感單學科密集理論的講解，難以滿足教育部及工程應用對創新性人才的需求，需要研究針對遙感科學與技術專業發展所需的協同創新模式的研究，克服當前研究生教育中存在的問題。協同創新是針對某個大型復雜問題，各個創新主體角色間實現創新互惠，知識共享，資源共享，形成相互協調發展，推動共同前進，協同的結果使個個獲益，整體加強，解決某些單一個體難以解決的復雜問題。在我國，教育部指定了“2011計劃”，其全稱為高等學校創新能力提升計劃，是繼國家985工程、211工程之后，中國高等教育系統又一項體現國家意志的重大戰略舉措，已有多所高校通過“協同創新中心”論證。雖然我國協同創新中心已成立多所，在協同管理理論及其應用方面也有若干研究，但如何構建協同創新模式具體實施方案，如何進行相應課程設計等具體問題還鮮有研究。下面將在分析研究生創新能力培養難點的基礎上，給出相應的解決方案。

2 多角色協同創新模式

OpenRS（全稱：開放式遙感數據處理服務平臺）開源軟件由武漢大學研制，實現了一種面向接口和屬性的算法插件系統，其目的是實現系統功能的動態調用和消除系統各模塊的物理耦合性。在數據來源方面，OpenRS可處理從簡單的字節型數據到復雜的復數型數據、從簡單的柵格型數據到復雜的矢量型數據、從可見光、高光譜數據到紅外數據，同時支持不斷擴展的影像數據格式。在處理算法方面，OpenRS支持從簡單像元級處理到復雜的對象級處理，包括了傳統的影像變換、波段運算、影像濾波、影像融合、影像聚類、影像分類到影像的分割、對象描述、對象分類，從傳統的定性處理到逐漸成熟的定量處理等適合于不同應用的算法和處理過程。在計算架構方面，OpenRS提供并行計算框架與計算模型，可支持網絡透明的并行算法實現。OpenRS系統實現了一種面向接口和屬性的算法插件系統，其目的是實現系統功能的動態調用和消除系統各模塊的物理耦合性。插件系統與具體算法和應用無關，主要提供了插件的掃描、對象注冊、對象創建與查找等基礎功能。

隨著技術創新復雜性的增強、速度的加快以及分工精細化發展，當代創新模式已突破傳統的線性和鏈式模式，呈現出非線性、多角色、網絡化、開放性的特征，并逐步演變為以多元主體協同互動為基礎的協同創新模式。在目前遙感處理領域，相關人員一般可分為五類角色，分別是數據提供者、平臺架構者、算法開發者、應用整合者和最終用戶。

不同特點研究生的培養方向不同，也適合不同角色。協同工作的重點是合理區分角色行為。數據提供者側重于提供原始數據，一般可由教研室合作提供，而無需受限于單個老師及學生經濟能力；平臺架構者側重于提供基礎的遙感數據讀寫、計算架構、通用基礎處理算法和通用界面元素等，OpenRS開源平臺可用于承擔該類角色；算法開發者側重于實現創新性的專業算法，實現過程中可利用平臺提供的通用處理算法，科研型研究生承擔該類角色；應用整合者在算法提供者提供的算法和平臺架構者提供的基本界面元素基礎上，實現各種定制化的服務界面，應用型研究生可承擔該類角色。

3 課程設計

在課程安排上，要求教師在備課的過程中，仔細分析研究生的各自研究關注點，并根據個人意愿，合理劃分研究生的不同角色，有意識地滲透協同創新能力教育的思想，更要在教學過程中把協同創新能力的培養貫穿于整個教學過程之中。因此，教師需精心設計有利于培養學生協同創新能力的編程案例為切入點，案例難度遵循循序漸進原則，以分組形式指導學生進行上機實習，多討論，多實踐，多總結，逐漸培養學生的創新能力。

在培養目標方面，課程旨在培養研究生掌握協同解決大型遙感問題的能力，了解OpenRS平臺基本原理，并可在其基礎上進行二次開發，編寫與插入自己的專業算法，能勝任企業、研究院所和政府部門等有關遙感影像處理技術設計、開發和應用等工作。

在課程設置方面，應主要以上機實踐為主，課堂授課為輔的教學形式。課堂授課主要講授OpenRS平臺的基本原理，如：算法插件機制，給學生較為清晰的學習脈絡，幫助梳理其在多角色創新模式中感興趣的角色，引導其協同創新思維，課堂授課不宜超過總授課時間的20%；在上機實踐開始階段，由教師對照編程代碼，仔細講解不同角色開發過程與相關技術關鍵點，由學生模擬實現；在上機實踐中間階段，以分組形式，讓組內同學承擔不同角色，相互協同開發，共同解決某一問題；在課程后期階段，讓分組間進行協同，完成更為復雜，更貼近實際應用的技術問題。以這種多層次，不斷深入的模式，提高學生的實際協同工作能力，同時也潛移默化地培養協同意識。

4 結語

遙感科學與技術專業的高速發展使得協同創新成為必然趨勢。OpenRS開源平臺的開放性、擴展性、先進性正滿足上述趨勢。本文在對研究生創新能力培養難點與OpenRS平臺本身特點加以分析的基礎上，給出了遙感領域的多角色協同創新模式與課程設計。

參考文獻

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