微型無人機(jī)在現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用方法初探

摘要：現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)是高校無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)非常重要的一門實(shí)習(xí)課程，它主要是對(duì)學(xué)生們測(cè)繪的技能進(jìn)行培養(yǎng)，因此這門課程的教學(xué)改革也成為了高校無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，而微型無人機(jī)在這一課程的教學(xué)改革過程中就發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用。所以本文將會(huì)對(duì)微型無人機(jī)在現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用方法進(jìn)行探究，以期能夠?yàn)檫@一方面的工作提供更多的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：微型無人機(jī) 現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程 教學(xué)改革 應(yīng)用方法

1.引言

在當(dāng)前階段，隨著社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國各個(gè)部門對(duì)地表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的要求越來越高，而且各種數(shù)據(jù)來源的實(shí)效性以及各種地圖產(chǎn)品的精確度都在不斷提高。在這樣的情況下，高校的無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)就需要根據(jù)國家在這一方面相關(guān)的需求，對(duì)高校學(xué)生的培養(yǎng)工作提出更多的新要求。在當(dāng)前已有的數(shù)字測(cè)圖、精密工程與變形測(cè)量、數(shù)字測(cè)量技術(shù)以及大地測(cè)量理論技術(shù)的基礎(chǔ)上，不僅要確保學(xué)生們能夠具有扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，還要確保他們能夠熟練地掌握一些測(cè)繪工程的相關(guān)技能。而要想做到以上的內(nèi)容，就有必要對(duì)高校現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程進(jìn)行教學(xué)改革，而在這一過程中微型無人機(jī)就會(huì)發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，因此本文重點(diǎn)將會(huì)對(duì)微型無人機(jī)在現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用方法進(jìn)行研究。

2.微型無人機(jī)的特點(diǎn)以及測(cè)量精度影響因素

2.1微型無人機(jī)的特點(diǎn)

2.1.1安全性高

攝影測(cè)量的一些作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往都是一些載人飛行器不能夠到達(dá)的地區(qū)，而這些地區(qū)往往屬于危險(xiǎn)地區(qū)，例如高原、火山口、沙漠以及沼澤，在這樣的情況下，即使微型無人機(jī)出現(xiàn)事故，也不會(huì)造成人員傷亡，能夠在最大程度上將損失降到最低。

2.1.2成本較低

運(yùn)用微型無人機(jī)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，用戶不需要一次性投入大量資金，而且也不需要自己租用場(chǎng)地，能夠做到現(xiàn)場(chǎng)起降，運(yùn)營成本以及維護(hù)成本都會(huì)遠(yuǎn)低于載人機(jī)系統(tǒng)。

2.1.3審批手續(xù)簡(jiǎn)單

由于微型無人機(jī)的體積相對(duì)來說比較小，因此它的機(jī)動(dòng)性比較強(qiáng)，因此運(yùn)用微型無人機(jī)可以做一些超低空以及超視距飛行，從這一方面來說，對(duì)天氣的條件要求往往就沒有那么嚴(yán)格了，因此，它往往不需要那么嚴(yán)格的審批手續(xù)。

2.1.4效率高

在運(yùn)用微型無人機(jī)拍攝時(shí)可以對(duì)攝影的資料進(jìn)行回放，在這一過程中如果出現(xiàn)不合要求的部分就可以重拍，此外，微型無人機(jī)的飛行時(shí)長一般就是他們有效的拍攝時(shí)長，微型無人機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)來說十分集中，更加方便統(tǒng)籌安排。

2.2微型無人機(jī)測(cè)量精度影響因素

2.2.1相機(jī)物鏡存在較大色差

一般來說，相機(jī)中的任何物鏡都被認(rèn)為是一種具備特殊光學(xué)效果的玻璃，而它對(duì)于不同頻率和波長的光線往往會(huì)具有不同的折射率，因此當(dāng)在焦平面上建立焦點(diǎn)時(shí)往往就可能會(huì)導(dǎo)致使得其中產(chǎn)生一定的色差，而這些影像中的色差往往也會(huì)導(dǎo)致相片上的一些圖像比較模糊。由于數(shù)碼照相機(jī)中的物鏡安裝時(shí)會(huì)出現(xiàn)有一定程度的殘差，這就會(huì)導(dǎo)致其所拍攝到的景象和影像之間難以保持比較準(zhǔn)確的相似性，進(jìn)而導(dǎo)致影響出現(xiàn)了幾何變形。

2.2.2數(shù)碼噪音

在運(yùn)用微型無人機(jī)進(jìn)行拍攝時(shí)，每一卷膠片往往都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)感光度值，但是每一個(gè)數(shù)碼相機(jī)往往會(huì)有不同的相當(dāng)感光度值，如果運(yùn)用高感光度進(jìn)行拍攝時(shí)，傳感器的信號(hào)往往就會(huì)被放大，而且相應(yīng)的感應(yīng)電流也會(huì)變大，出現(xiàn)了更多的噪音。之所以這樣主要是由于數(shù)字相機(jī)自身元器件的特殊性以及在線路設(shè)計(jì)中所需要采用的的減振和降噪技術(shù)以及拍攝過程中所使用較高的傳感度等因素而導(dǎo)致的。一般來說，數(shù)字化的噪音都會(huì)導(dǎo)致拍攝到的圖像上出現(xiàn)雜點(diǎn)，影響到圖像的質(zhì)量。

3.現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程改革的意義

在一些傳統(tǒng)的攝影測(cè)量當(dāng)中往往都是以大飛機(jī)或者是大型航攝無人機(jī)來獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行處理，這樣就能夠滿足大學(xué)生們對(duì)一些軟件操作技術(shù)培訓(xùn)的需要，但是大學(xué)生們?cè)谶@一過程中往往很難對(duì)于數(shù)據(jù)采集流程有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，這就造成了他們不能對(duì)圖像采集設(shè)備進(jìn)行操作，不能夠構(gòu)筑起一套比較完善的相機(jī)攝影測(cè)量知識(shí)框架，這就將會(huì)在很大程度上影響到這一專業(yè)課程的教育實(shí)施。此外，在當(dāng)前階段，市場(chǎng)上各種微型單視角以及多視角無人機(jī)等相關(guān)技術(shù)都已經(jīng)逐步發(fā)展得相當(dāng)成熟，因此這些設(shè)備的價(jià)格正在不斷降低，相應(yīng)的操作難度也在不斷降低。在這樣的情況下，為了能夠更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，確保教學(xué)效果更好，就需要根據(jù)相關(guān)攝影測(cè)量的一些特點(diǎn)，然后在融合微型無人機(jī)能力，對(duì)當(dāng)前階段現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)實(shí)踐課程在教學(xué)思想以及教學(xué)內(nèi)容方面進(jìn)行調(diào)整，有效地提升教學(xué)質(zhì)量，確保學(xué)生們能夠更好地掌握現(xiàn)代攝影測(cè)量的技能。

3.微型無人機(jī)在現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用

由于微型無人機(jī)操作比較簡(jiǎn)單，而且價(jià)格相對(duì)來說也比較低，安全性高，而且不同的微型無人機(jī)往往能夠以單視角或者多視角的方式來對(duì)地表影響進(jìn)行采集，在很短的時(shí)間內(nèi)就能夠做到對(duì)航線進(jìn)行規(guī)劃，不僅能夠?qū)鹘y(tǒng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量地圖進(jìn)行制作，而且還可以對(duì)地表進(jìn)行三維重建，但是在這一過程中往往也會(huì)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了更多的新要求。

3.1認(rèn)可教師轉(zhuǎn)變思想

攝影測(cè)量學(xué)課程相對(duì)來說比較抽象，而且由于其具有的概念多以及知識(shí)面廣，因此這對(duì)學(xué)生們的想象力要求非常高。在理論課程的教學(xué)過程中，學(xué)生們通過課堂學(xué)習(xí)雖然能夠幫助自身理解攝影測(cè)量學(xué)的相關(guān)內(nèi)容和運(yùn)用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。但是在攝影測(cè)量實(shí)習(xí)過程中當(dāng)中就需要學(xué)生們了解航攝任務(wù)的過程，這其中既包括外業(yè)全過程，同時(shí)也包括內(nèi)業(yè)全過程。教師需要對(duì)學(xué)生們根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范完成航攝的能力進(jìn)行培養(yǎng)，注重對(duì)學(xué)生們動(dòng)手能力以及質(zhì)量評(píng)估能力的培養(yǎng)。因此教師在教學(xué)的過程中需要充分地發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，對(duì)學(xué)生們利用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力進(jìn)行培養(yǎng)，確保學(xué)生們能夠具有更高的動(dòng)手能力，充分地激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，最終使得現(xiàn)代攝影實(shí)習(xí)課程教學(xué)改革能夠取得更好的效果。

3.2對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革

現(xiàn)代無人機(jī)攝影實(shí)習(xí)課程為了能夠更好地針對(duì)當(dāng)前無人機(jī)測(cè)量技術(shù)的熱點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)，所以教學(xué)內(nèi)容就更加需要做出調(diào)整。著力關(guān)注和提升學(xué)生們動(dòng)手操作以及實(shí)踐的能力，提高他們?cè)趯?shí)際操作中掌握的測(cè)繪知識(shí)和技能。外業(yè)部分從航拍任務(wù)的規(guī)劃角度出發(fā)，包含了航線的設(shè)計(jì)、像片的調(diào)繪以及航拍和影像收集的部分，而內(nèi)業(yè)部分是針對(duì)于統(tǒng)正射影像以及數(shù)字高程模型產(chǎn)品，在培訓(xùn)學(xué)生們將像片進(jìn)行相對(duì)定向、絕對(duì)定向以及內(nèi)定向的過程中，同時(shí)還需要針對(duì)傾斜攝影技術(shù)對(duì)學(xué)生們?nèi)S城市技能進(jìn)行培訓(xùn)，將一些新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)之間實(shí)現(xiàn)融合。在這一過程中，學(xué)生們需要全程動(dòng)手實(shí)踐，包括任務(wù)規(guī)劃、無人機(jī)起降以及數(shù)據(jù)采集和處理的過程。此外，教師還要充分地運(yùn)用好微型無人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)對(duì)學(xué)生們的攝影測(cè)量項(xiàng)目全過程設(shè)計(jì)能力進(jìn)行培養(yǎng)，確保學(xué)生們能夠具有更高的動(dòng)手能力，最終使得學(xué)生們的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力得到有效地提高。

3.3改革考核方式

在當(dāng)前階段，各個(gè)高校中的攝影測(cè)量實(shí)習(xí)往往會(huì)依據(jù)一些軟件以及內(nèi)業(yè)成像效果對(duì)學(xué)生們的實(shí)習(xí)成績進(jìn)行評(píng)定，但是這種考核方式相對(duì)來說很難能夠提升學(xué)生們的自主學(xué)習(xí)能力以及對(duì)航攝項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)的目的，最終導(dǎo)致達(dá)不到現(xiàn)代攝影測(cè)繪實(shí)習(xí)課程的實(shí)踐性教學(xué)目標(biāo)。所以我們的教師在對(duì)于學(xué)生們進(jìn)行考核的同時(shí)還需要對(duì)學(xué)生們主動(dòng)進(jìn)行思考以及他們主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的各種影響因素進(jìn)行考慮，可以從學(xué)生們的航攝工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明書、圖像控制節(jié)點(diǎn)和測(cè)量精確性、航攝視頻影像的采集效果、三維空間城市建模的效果以及傳統(tǒng)的數(shù)字化產(chǎn)品制造和生產(chǎn)的這些幾個(gè)方面入手來對(duì)于學(xué)生們進(jìn)行一個(gè)全方面的考核，運(yùn)用綜合打分針對(duì)性地進(jìn)行考核。這種方式可以有效提升了學(xué)生們的參與程度，確保學(xué)生們能夠積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)和思考，從而確保現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程能夠取得更好的教學(xué)效果，學(xué)生們能夠有更好的學(xué)習(xí)效果。此外，教師在這一過程中自身也要掌握一些微型無人機(jī)操控的相關(guān)知識(shí)，根據(jù)考核評(píng)價(jià)的結(jié)果對(duì)自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，有效地提升自己的教學(xué)質(zhì)量。

4.結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)在現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程教學(xué)改革中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，因此教師在教學(xué)的過程中要對(duì)教學(xué)的思路以及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行完善，改革課程考核的方式，充分地將無人機(jī)在這一課程改革中的積極作用發(fā)揮出來。提升現(xiàn)代攝影測(cè)量實(shí)習(xí)課程的教學(xué)效果，確保學(xué)生們的實(shí)際動(dòng)手能力能夠得到提升，使得學(xué)生們?cè)谖磥淼墓ぷ鬟^程中能夠具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，更好地促進(jìn)學(xué)生們的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]楊柳.3D影像森林資源調(diào)查信息提取研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2017.

[2]劉強(qiáng).基于微型無人機(jī)航測(cè)的三維地形輔助測(cè)量方法研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2021（5）：29-31，35.

[3]任向紅.微型無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在寧夏土地整治中的應(yīng)用--以寧夏中北部土地開發(fā)整理重大工程項(xiàng)目為例[J].測(cè)繪與空間地理信息，2013（9）：168-169.

[4]李瓊.對(duì)微型遙控?zé)o人機(jī)低空攝影測(cè)量精度影響的主要因素研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（24）.

[5]劉才龍.微型無人機(jī)三維傾斜攝影測(cè)量建模實(shí)驗(yàn)綜述報(bào)告[J].江西建材，2020（5）：65-66，68.

[6]任剡，許端，孫學(xué)艷.微型無人機(jī)磁航向測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，29（1）：18-2

作者簡(jiǎn)介：程英鑫，男，1979年12月，廣西三江人，苗族，柳州城市職業(yè)學(xué)院，郵編，研究方向：無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)，大學(xué)本科，高校講師。

課題信息：2021年度柳州城市職業(yè)學(xué)院科研立項(xiàng)課題《基于無人機(jī)在校園安防領(lǐng)域中的應(yīng)用研究》課題編號(hào)：2021KYB08