應用型本科院校測繪無人機應用型人才培養(yǎng)模式構建研究

王靖 鄧岳川 徐建輝 李鵬 鄧標 艾澤天

摘 要：隨著測繪無人機的普及應用，社會對相關專業(yè)人才的需求不斷增加，這些人才既要具備傳統(tǒng)測繪技能，又要能掌握測繪無人機相關的新技術。滁州學院是安徽省較早在測繪工程專業(yè)中設置無人機方向的高校，依托該校地理學安徽省“雙一流”建設國內(nèi)一流學科和安徽省實景地理環(huán)境重點實驗室，該方向設立之初就提出了以培養(yǎng)基礎扎實、技能突出、能勝任信息化測繪工作的高水平應用型人才為核心的人才培養(yǎng)目標，學校先后在人才培養(yǎng)目標與專業(yè)定位、課程體系建設、師資隊伍建設、實訓平臺建設等方面進行了廣泛探索和深入研究，形成了較為完整的測繪無人機高水平應用型人才培養(yǎng)模式，希望能夠為省內(nèi)外同類高校的測繪專業(yè)建設和人才培養(yǎng)提供思路和借鑒。

關鍵詞：測繪無人機;人才培養(yǎng)模式;課程體系建設;師資隊伍建設

中圖分類號：G642 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2022）01-0031-05

0 引言

隨著科學技術快速發(fā)展，新興測繪技術不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)測繪工作在內(nèi)容和形式上都發(fā)生了深刻變化，測繪行業(yè)正面臨從傳統(tǒng)測繪向信息化測繪的快速轉變[1]，其中無人機傾斜攝影測量技術、雷達干涉測量技術等新一代對地觀測技術，正逐漸成為信息化測繪中的主流技術，發(fā)揮著重要的作用[2-4]。尤其近年來，隨著測繪無人機的普及應用，社會對相關應用型人才出現(xiàn)了較大需求。這些人才既要具備傳統(tǒng)測繪技能，又要掌握無人機新技術，如無人機集成制造、專項載荷研發(fā)、無人機航空攝影測量等，這對相關高校人才培養(yǎng)提出了新要求。

滁州學院是安徽省較早在測繪工程專業(yè)中設置無人機方向的高校，該方向設立之初就提出了以培養(yǎng)基礎扎實、技能突出、能勝任信息化測繪工作的高水平應用型人才為核心的人才培養(yǎng)目標[5]。為了實現(xiàn)該目標，學校先后在人才培養(yǎng)目標與專業(yè)定位、課程體系建設、師資隊伍建設、實訓平臺建設等方面進行了廣泛探索和深入研究，形成了較為完整的測繪無人機高水平應用型人才培養(yǎng)模式，希望能夠為同類高校的測繪專業(yè)建設和人才培養(yǎng)提供思路和借鑒。

1 人才培養(yǎng)目標

本專業(yè)培養(yǎng)能適應社會主義現(xiàn)代化建設和社會經(jīng)濟發(fā)展需要，德、智、體、美、能全面發(fā)展，掌握測繪無人機系統(tǒng)結構和工作原理、測繪無人機制造、裝配、操控以及基于測繪無人機的航攝數(shù)據(jù)采集、處理、建庫等方面的基礎理論、基本知識與專業(yè)技能;能在國土、交通、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、測繪、環(huán)保、城建等具有測繪無人機應用需求的企事業(yè)單位從事測繪無人機生產(chǎn)、安裝、調試、維護、維修、操控以及基于測繪無人機技術實現(xiàn)大規(guī)模地理信息數(shù)據(jù)采集、處理、建庫與工程管理等方面工作的高素質應用型人才。

2 課程體系建設

滁州學院通過中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會教育與科普工作委員會，調查了國內(nèi)多家主要的測繪地信類企事業(yè)單位，對測繪無人機應用型人才職業(yè)的能力要求進行了深入分析，確定了以下課程體系（見表1）。

2.1 專業(yè)基礎課

專業(yè)基礎課是后續(xù)專業(yè)課學習的基礎，是培養(yǎng)學生持續(xù)發(fā)展能力的重要途徑[6]。按照成體系寬口徑原則，設置了通用航空概論、飛行器原理與構造、無人機攝影測量基礎、地理信息系統(tǒng)原理、遙感原理與應用、數(shù)字地形測量學、誤差理論與測量平差基礎、工程制圖、C語言程序設計、電工電子技術基礎等課程。

2.2 專業(yè)核心課

根據(jù)測繪行業(yè)對無人機相關人才技能需求，專業(yè)核心課程設置了機械設計基礎、無人機設計與制造、公差與技術測量、嵌入式系統(tǒng)與程序設計、無人機航攝數(shù)據(jù)采集、三維空間數(shù)據(jù)建模、GIS空間分析、數(shù)字圖像處理等課程。

2.3 專業(yè)實驗課

專業(yè)實驗課程用于加深學生對理論知識的理解，設置了測繪無人機模擬飛行、測繪無人機場地飛行、無人機裝調與維修、無人機設計實驗、無人機航拍實驗五門實驗課，基本涉及了無人機基本操控、維保、集成制造和測繪行業(yè)應用全部流程。

2.4 主要實習環(huán)節(jié)

實踐教學是應用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，它是理論知識與工程實踐的橋梁，能夠培養(yǎng)和強化學生的專業(yè)技能[7]。滁州學院辦學定位是“地方性應用型”，為培養(yǎng)滿足行業(yè)需要的高水平技能人才，除前述實驗課程外，學校還精心設計并強化了實習教學環(huán)節(jié)，不僅安排了專業(yè)認知、基礎地理數(shù)據(jù)采集等短期實習，還設置了四大實習環(huán)節(jié)。

（1）測繪無人機數(shù)據(jù)采集實習：第2學期暑期，4周。由學校組織實施。實習內(nèi)容包括航線規(guī)劃、控制點布設與測量、飛行實施、數(shù)據(jù)預處理以及正射影像生產(chǎn)。通過實習使學生掌握測繪無人機數(shù)據(jù)采集流程、航攝數(shù)據(jù)處理方法，幫助學生了解測繪無人機在測繪、國土、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通等相關行業(yè)中的應用情況。

（2）專業(yè)頂崗實習：第4、5學期，24周。由學校與企事業(yè)單位聯(lián)合實施。由于實習期較長，學校精心遴選實習單位并共同商定實習內(nèi)容，主要涵蓋無人機制造和裝配、載荷集成、外業(yè)航測、三維建模、數(shù)字測圖等。學生通過參加合作企業(yè)的實際項目，能較好掌握無人機集成制造與無人機測繪的完整作業(yè)流程，深入了解行業(yè)應用需求，鞏固知識及技能。

（3）畢業(yè)實習：第8學期，8周，由地理信息與旅游學院與企業(yè)聯(lián)合組織實施。實習內(nèi)容為滿足企事業(yè)單位崗位需求的一系列技能訓練;通過畢業(yè)實習，使學生鞏固、充實四年學習的理論知識，鍛煉了專業(yè)知識綜合運用能力，尤其是強化測繪無人機工程項目的方案設計、實施、管理等實踐技能，達到“驗證知識，了解社會，優(yōu)化素質，提高能力”的目的。

（4）畢業(yè)設計（論文）：第8學期，8周，由地信學院組織實施，實習內(nèi)容為圍繞測繪無人機工程專業(yè)開展系列研究工作，針對專業(yè)相關的科學問題或行業(yè)問題提出相關創(chuàng)新性、實踐性方法，并撰寫畢業(yè)論文或完成畢業(yè)設計成果;通過畢業(yè)設計（論文）的訓練，讓學生能夠綜合運用所學的測繪無人機工程相關專業(yè)知識，結合測繪、地信、遙感、計算機等專業(yè)知識解決實際的應用問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、文獻檢索與資料查閱能力，提高學生的專業(yè)水平，為畢業(yè)后在相關行業(yè)就業(yè)或深造打下良好的專業(yè)基礎。

3 師資隊伍建設

良好的師資隊伍是教學質量的保證，學校按照“引進、培養(yǎng)、共享”的教師隊伍建設思路，努力建設一支數(shù)量充足、結構合理、專兼結合、素質優(yōu)良，符合高技能人才培養(yǎng)目標要求的多元化教師隊伍（表2）。截至目前，測繪無人機相關教師隊伍已達到25人，其中教授3名、副教授7名、其中高級職稱比例達到40%;專業(yè)教師隊伍中博士10人，碩士15人;校“雙能型”教師14人，注冊測繪師7人，具有企業(yè)工作背景9人。聘請知名高校教授、政府部門技術專家、企事業(yè)單位工程師為主體的兼職教師4人、學科專業(yè)發(fā)展顧問1人。良好的師資隊伍為我校測繪無人機應用型人才培養(yǎng)奠定了堅實的基礎。

3.1 引進專業(yè)負責人

為確保人才培養(yǎng)質量，學校全職引進了無人機設計、航攝和數(shù)據(jù)處理方面的專家教授，由他們主導人才培養(yǎng)過程，其中2017年引進了“超大規(guī)模三維測量與處理”中組部千人計劃團隊，進一步凝練了辦學特色，明確了人才培養(yǎng)方向。

3.2 培養(yǎng)專業(yè)骨干教師

在專業(yè)負責人帶領下，學院通過機構培訓、掛職鍛煉和參與產(chǎn)學研項目等形式，對在崗教師進行無人機相關理論知識和專業(yè)技能培訓，提升教師的無人機理論水平和工程應用能力。同時招聘相關專業(yè)碩士和博士作為專任教師充實教師隊伍，這些教師是教學的骨干力量。

3.3 校企合作

通過校企合作，從各類無人機生產(chǎn)制造和無人機行業(yè)應用企業(yè)，聘任優(yōu)秀技術專家擔任兼職教師，開展技術講座和技能指導，傳授行業(yè)管理經(jīng)驗，從而不斷擴大師資隊伍，保證師資隊伍的數(shù)量。

4 實訓平臺建設

4.1 校內(nèi)實驗室建設

學校在原有測繪工程實驗室和地理信息系統(tǒng)實驗室基礎上，集中優(yōu)勢資源，按照“高起點、高標準、高效益”的原則建設了測繪無人機實驗室。目前，支撐測繪無人機方向教學的實驗室包括四大類，分別是測繪儀器類實驗室、GIS技能類實驗室、測繪無人機類實驗室和室外實驗場，其中測繪儀器類實驗室包括等經(jīng)緯儀儀器室、全站儀儀器室、GPS儀器室、水準儀儀器室、測量數(shù)據(jù)處理實驗室、測繪儀器校準實驗室6個實驗室。GIS技能類實驗室包括GIS軟件應用技能實驗室、地圖制印實驗室等10個實驗室，測繪無人機類實驗室包括無人機測試與總裝實驗室、無人機數(shù)據(jù)處理實驗室、數(shù)字攝影測量實驗室、模擬攝影測量系統(tǒng)實驗室、遙感實驗室和大規(guī)模三維測量與數(shù)據(jù)處理實驗室、機體加工實驗室等7個實驗室。室外實驗場包含風雨測繪實驗場、典型測繪實驗實訓場、無人機外業(yè)飛行實訓場。其中室內(nèi)實驗室的總面積約2600m2。各類實驗設備720余臺套，且絕大部分為近3-5年內(nèi)購置，具體實驗設備清單見表3。優(yōu)越的實驗室環(huán)境既滿足了實踐教學中基礎性、綜合性和創(chuàng)新性教學實驗項目的開展，同時又體現(xiàn)了“與現(xiàn)代測繪主流技術相銜接”的原則。

4.2 校外實訓基地建設

學校積極與行業(yè)知名單位開展合作，建立校外實習實訓基地、產(chǎn)學研合作教育基地等，先后與北京航天泰坦科技股份有限公司、南京國圖信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司、蘇州工業(yè)園區(qū)測繪地理信息有限公司、安徽美圖信息科技有限公司等單位建立了10余個校外實習基地和3個校級教師培訓基地。每年，實習單位根據(jù)實際情況提供生產(chǎn)一線崗位，包括無人機集成制造、無人機航拍、無人機正射影像生產(chǎn)、無人機攝影測量、三維建模與數(shù)據(jù)生產(chǎn)、無人機遙感解譯等，滿足了同學們的實習需求，切實鍛煉了同學們的專業(yè)技能。

5 人才培養(yǎng)模式實施成效

滁州學院從2013年開始探索信息化測繪應用型人才培養(yǎng)，將無人機等新技術融入培養(yǎng)過程，重視學生專業(yè)技能訓練，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀測繪無人機應用型人才，形成了以無人機應用為鮮明特色的人才培養(yǎng)模式，取得了較好成效，主要體現(xiàn)在以下兩方面：

（1）培養(yǎng)的學生理論知識扎實，專業(yè)技能過硬。系統(tǒng)地實習實訓，切實培養(yǎng)了學生的專業(yè)技能，尤其是測繪無人機相關的專業(yè)技能，鞏固了理論知識，拓展了眼界，提升了就業(yè)層次，確立了更高的人生目標。近年來，學生一次性就業(yè)率保持在95%以上，多人參加了國家級和省級專業(yè)技能大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽并獲獎，考研率達到25%左右。

（2）教師教學科研能力有了極大提升。教學團隊圍繞無人機新技術，積極開展教學研究，承擔了多項省級教研項目，獲得了省級教學團隊榮譽。同時堅持科研反哺教學，努力進行應用研究與工程服務。從2016年開始，學校先后承接了金寨、岳西、潛山、太湖、蚌埠等地的土地類項目，團隊有近20名教師參與項目生產(chǎn)，不僅提升了教師的科研和工程能力，也有力支持了安徽省地方經(jīng)濟發(fā)展，得到地方政府的高度贊許。

滁州學院測繪無人機人才培養(yǎng)模式實施成效顯著，相關工作也多次被光明日報、中國青年報、中國教育新聞網(wǎng)以及安徽網(wǎng)等多家媒體報道，獲得了良好的社會反響。

6 結語

本文以滁州學院測繪工程專業(yè)測繪無人機方向為例，結合本校測繪無人機人才培養(yǎng)的需求，從人才培養(yǎng)目標與專業(yè)定位、課程體系建設、師資隊伍建設、實訓平臺建設四方面總結了本校開展無人機人才培養(yǎng)的基本思路和初步成果，希望能對省內(nèi)外同類高校的無人機應用型人才培養(yǎng)提供一定的思路和借鑒。

參考文獻：

〔1〕寧津生，王正濤.測繪與地理信息科技轉型升級發(fā)展[J].地理空間信息，2016，14（02）：1-5+7.

〔2〕李德仁，李明.無人機遙感系統(tǒng)的研究進展與應用前景[J].武漢大學學報（信息科學版），2014，39（05）：505-513+540.

〔3〕陳健華.基于機載LiDAR點云的道路提取算法研究[J].測繪工程，2020，29（03）：51-55.

〔4〕傅詠冬.無人機和地面三維激光掃描儀在1∶500城市基本地形圖測繪中的應用[J].測繪工程，2018， 27（05）：77-80.

〔5〕徐建輝，肖輝軍，李鵬.信息化測繪體系下滁州學院測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實踐[J].湖南科技學院學報，2019，40（10）：109-112.

〔6〕王啟春，李天和，周金國.高職院校無人機應用技術專業(yè)（智能測繪）人才培養(yǎng)模式構建[J].西部素質教育，2019，5（16）：206-208.

〔7〕楊朝輝，張序，連達軍等.基于CDIO的測繪工程專業(yè)工程實踐教學體系創(chuàng)新實踐[J].測繪工程，2018，27（02）：75-80.