空間信息與數字技術專業《遙感技術應用》教學探討

武辰

摘要：《遙感技術應用》是武漢大學空間信息與數字技術專業的一門專業選修課。本文結合武漢大學在遙感領域的技術優勢，探討了本課程的課程目的、教學內容以及實驗教學。本文認為《遙感技術應用》最主要的目的是讓學生掌握遙感技術的基本原理，了解最新的技術發展情況和實際應用，并能夠根據實際問題選擇合適的遙感技術手段。

關鍵詞：遙感技術；空間信息與數字技術；武漢大學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）39-0171-02

一、引言

空間信息與數字技術專業于2004年成立于武漢大學國際軟件學院，目前已經有包括電子科技大學、西安電子科技大學、廈門理工大學、成都理工大學、中國地質大學（武漢）等多所院校開設了相關專業。武漢大學空間信息與數字技術專業以培養具有扎實的軟件工程理論基礎和深厚的空間信息技術基礎，能夠從事地理空間數據分析、工程設計與管理、軟件開發、地理信息服務與共享工作的高級人才為目標，結合武漢大學在測繪科學、地理科學以及計算機科學等學科上的優勢，建設了一套既具有學科通用性又包含學科交叉特色的專業課程體系。其中，遙感技術作為重要的空間信息獲取方式，是空間信息與數字技術專業本科生的重要知識結構組成，也已經作為一門專業選修課，即將寫入最新修訂的專業培養方案。武漢大學在攝影測量與遙感學科領域具有國際領先的技術實力。因此，充分發揮武漢大學在遙感技術領域的優勢，能夠為空間信息與數字技術專業的本科生提供豐富的課程內容，掌握遙感技術的基本理論與方法，熟悉國際先進的遙感軟硬件技術，接觸國內外遙感技術的重要發展與應用。本文主要通過結合武漢大學在攝影測量與遙感領域的技術優勢，探討空間信息與數字技術專業《遙感技術應用》課程教學中的課程目的、教學內容、實驗教學，為課程教學改革提供參考。

二、課程目的

《遙感技術應用》是空間信息與數字技術專業的一門專業選修課。本課程主要介紹遙感技術的原理、軟硬件技術以及最新應用。使學生通過本課程的學習，掌握遙感技術的基本概念和基本原理，了解當前遙感技術的最新發展情況，熟悉遙感技術的廣泛應用，并能夠根據不同的應用需求選用合適的遙感手段解決實際問題。作為一門專業選修課，本課程最主要的目的就是向本科生普及遙感技術和介紹其廣泛的應用。通過了解遙感的基本原理，能夠對具體應用所涉及的理論方法有基本的了解，讓學生能夠在將來的學習和工作中根據具體問題來選擇相應的遙感技術手段。因此，本課程求“廣”，不求“深”，重點講解遙感技術基本原理，對于數據解譯方法等內容只做初步介紹，需要花較多的學時來講授遙感的最新應用與其相關的技術，并分析選擇該技術的原因。最后，本課程還將安排一定課時的實驗課，通過實際案例和真實數據來幫助學生來對遙感技術有更直觀的了解。

三、課程內容

針對本課程的教學目的，本文建議本課程可以安排以下教學內容。

1.遙感技術的基本概念。遙感技術已經發展為包括多光譜遙感、高光譜遙感、熱紅外遙感、微波遙感、干涉雷達遙感、激光雷達遙感等多種被動、主動感知手段的通用技術。因此，本課程首先通過介紹遙感技術的基本概念，為學生講解遙感技術的范圍和內涵，為后續內容做好鋪墊。

2.遙感技術的基本原理。遙感技術從原理上可以分為被動接受電磁波的被動遙感和主動發射電磁波的主動遙感。相比于雷達等主動遙感，被動遙感及其獲取的數據更加符合一般的認知，也更易于理解。因此，本教學內容應從被動遙感開始講解，介紹電磁波輻射原理、地物光譜、大氣與電磁波的相互作用。

3.可見光遙感。可見光遙感是遙感領域最常見的技術。因此，從可見光遙感入手，能夠讓學生將遙感技術同日常生活聯系起來。本課程從應用廣泛的衛星地圖引入，介紹航空/航天遙感系統、掃描成像方式、影像解譯方法。最后，本課程會對可見光遙感的應用進行簡要介紹。

4.熱紅外/高光譜遙感。本部分以可見光遙感為基礎，將光學遙感的光譜范圍從可見光擴大到遠紅外范圍，介紹熱紅外遙感和高光譜遙感技術。本課程首先講解可見光范圍外包括近紅外、中遠紅外和遠紅外光譜特征的意義和用途，然后再讓學生熟悉熱紅外遙感和高光譜遙感技術的成像方式、數據結構、影像解譯方法，了解熱紅外/高光譜遙感技術的應用領域。

5.微波遙感。微波遙感是應用非常廣泛的一種遙感技術。但是由于微波遙感的特殊性，需要在學生對遙感技術有一定基礎后進行接觸。本課程主要講解雷達成像原理、雷達圖像的特征、雷達圖像的解譯方法、極化雷達和干涉雷達技術，并廣泛介紹微波遙感在地形測量、沉降監測等領域的應用。

6.激光雷達遙感。激光雷達是當前最先進的遙感技術之一。本課程將講解激光測距原理、機載激光雷達系統的組成、成像原理、點云數據的解譯方法，并通過實際例子介紹機載激光雷達在城市建模等領域的應用。

7.遙感技術的實際應用。本課程作為一門專業選修課，希望達到讓學生掌握技術原理，并能夠針對具體應用問題選擇合適的遙感技術。因此，遙感技術的實際應用應該占用一定比例的學時數，并以實際案例為導向。本內容將在各個領域選擇重要的應用案例，并講解所用的遙感技術與原理，分析選用該技術的原因和優缺點。案例選擇應該包括一些學生能切身接觸的案例、意義重大的案例以及新奇前沿的案例。本文建議應用案例包括包括：城市遙感（武漢市擴展）、環境監測（土壤沙化）、植被遙感（亞馬遜雨林砍伐）、水體遙感（鄱陽湖水質監測）、農業遙感（精密農業）、沉降監測（上海市沉降監測）、極地遙感（北極海冰變化）、數字地形（數字地形圖生成）、城市建模（城市建筑物建模）、夜光遙感（中國城市分布）、行星探測（火星遙感圖像分析）等。

8.遙感技術的最新發展。本內容在課程的最后，用于擴展學生的知識面，介紹遙感技術的前沿科技和發展方向，例如，無人機遙感、層析雷達成像等。endprint

四、實驗教學

遙感技術是一門重實用的科學技術，因此本文認為本課程需要安排一定課時的實驗課，讓學生簡單學習使用通用的商業軟件，通過對遙感圖像進行顯示、增強、分類、變化檢測等處理，來處理不同類型的遙感數據，增強對遙感技術的理解。實驗案例可以包括以下幾點。

1.多光譜遙感影像。學習使用軟件顯示不同的光譜波段，觀察不同波段組合下地物的可分性，利用分類方法提取城市地物分布，分析多年城市發展情況。

2.高分辨率可見光遙感影像。在軟件上顯示高分辨率遙感影像，觀察不同分辨率下遙感影像的差異，學習不同方式的圖像增強效果，利用分類方法提取建筑物和道路。

3.高光譜遙感影像。顯示高光譜遙感影像，提取不同地物的光譜曲線，觀察不同地物的光譜曲線差異，選用合適的方法提取某一類地物。

4.干涉雷達遙感影像。顯示干涉雷達影像，觀察不同的干涉條紋與地面沉降的關系，采用軟件計算地面沉降情況。

5.激光雷達遙感影像。在軟件中顯示激光點云，通過三維旋轉觀察城市不同地物的點云特征，利用軟件進行簡單的城市建模。

五、總結

本文對武漢大學國際軟件學院空間信息與數字技術專業選修課程《遙感技術應用》的課程目的、教學內容以及實驗教學進行了探討。本文認為作為一門專業選修課，本課程的主要目的是使學生掌握遙感技術的基本原理，了解最新的技術發展情況和實際應用，并能夠根據實際問題選擇合適的遙感技術手段。因此，本課程重要的是讓學生將實際問題和遙感技術聯系起來，通過案例理論聯系實際。《遙感技術應用》是空間信息與數字技術專業知識的重要組成部分，除了本文討論的內容外，還有教材、習題、考核方法等問題需要進一步研究和思考。由于本課程需要緊跟遙感技術的發展動態，因此還需要不斷充實課程內容，在教學中不斷改革和創新。

參考文獻：

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