摘要：攝影測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)是測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)實(shí)踐必修課，也是攝影測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)理論課程對(duì)應(yīng)的后續(xù)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。針對(duì)實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入探討，并從實(shí)習(xí)內(nèi)容、所用軟件以及實(shí)習(xí)手段三方面提出相應(yīng)的改進(jìn)建議與措施，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，最終實(shí)現(xiàn)本科教育教學(xué)質(zhì)量的提升。
關(guān)鍵詞：測(cè)繪工程；攝影測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室；無(wú)人機(jī)；教學(xué)改革
1引言
攝影測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)是測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)實(shí)踐必修課，也是與攝影測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)理論課程相對(duì)應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)[1]，主要由三部分實(shí)習(xí)內(nèi)容構(gòu)成：1）航片調(diào)繪實(shí)習(xí)，主要包括外業(yè)踏查、室內(nèi)清繪以及外業(yè)核對(duì)等過(guò)程，通過(guò)野外調(diào)繪實(shí)習(xí)，旨在使學(xué)生掌握外業(yè)調(diào)繪工作的流程及注意事項(xiàng)，為未來(lái)測(cè)繪外業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；2）內(nèi)業(yè)立體測(cè)圖實(shí)習(xí)，主要是通過(guò)攝影測(cè)量軟件VirtuoZoNT對(duì)立體影像進(jìn)行內(nèi)定向、相對(duì)定向以及絕對(duì)定向等操作處理，最終生成數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型等4D產(chǎn)品，使學(xué)生掌握數(shù)字立體測(cè)圖的方法；3）遙感影像數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)，主要包括遙感影像的輻射定標(biāo)、大氣校正、掩模、波段運(yùn)算、專(zhuān)題圖制作等過(guò)程，旨在利用ENVI、ArcGIS等軟件對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使學(xué)生掌握遙感影像數(shù)據(jù)常用的處理方法，并具備運(yùn)用圖例制作專(zhuān)題圖的能力。本文針對(duì)攝影測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題與不足，提出針對(duì)性的改進(jìn)措施與手段，旨在更好地增強(qiáng)攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)效果，使學(xué)生對(duì)先前攝影測(cè)量學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通，更好地提高動(dòng)手操作能力，實(shí)現(xiàn)本科教育教學(xué)質(zhì)量的提升，為日后學(xué)生的就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
2實(shí)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題
通過(guò)對(duì)攝影測(cè)量實(shí)習(xí)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)過(guò)程與成果進(jìn)行分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題。各部分實(shí)習(xí)內(nèi)容之間多獨(dú)立，內(nèi)容整體性有待進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)階段攝影測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)所包含的航片調(diào)繪實(shí)習(xí)、內(nèi)業(yè)立體測(cè)圖實(shí)習(xí)以及遙感影像數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)三部分內(nèi)容之間多相互獨(dú)立，內(nèi)容之間的整體連貫性相對(duì)較差，即航片調(diào)繪實(shí)習(xí)所采用的影像數(shù)據(jù)多為先前已經(jīng)拍攝好的航空影像數(shù)據(jù)，由指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)之前打印好并分發(fā)給學(xué)生，之后由各位學(xué)生拿著自己的相片開(kāi)展野外實(shí)地調(diào)繪工作[2]。而內(nèi)業(yè)立體測(cè)圖實(shí)習(xí)所用的立體影像也是由指導(dǎo)教師先前準(zhǔn)備好，實(shí)習(xí)時(shí)由指導(dǎo)教師發(fā)給各學(xué)生。前后兩實(shí)習(xí)所用影像數(shù)據(jù)不同，且各自?xún)?nèi)容之間無(wú)明顯聯(lián)系。第三周進(jìn)行的遙感影像數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)所用遙感數(shù)據(jù)既與第一周的航片調(diào)繪實(shí)習(xí)所用影像不同，又與內(nèi)業(yè)立體測(cè)圖所用立體像對(duì)影像或所得結(jié)果不同。因此，三周實(shí)習(xí)之間內(nèi)容無(wú)明顯聯(lián)系，實(shí)習(xí)內(nèi)容之間沒(méi)有做到環(huán)環(huán)相扣、層層深入，致使學(xué)生將實(shí)習(xí)各部分內(nèi)容看成相互獨(dú)立存在，難以形成整體觀，不利于對(duì)攝影測(cè)量整體流程的理解與掌握。所用立體測(cè)圖軟件難以適應(yīng)攝影測(cè)量未來(lái)發(fā)展的需求國(guó)內(nèi)高校采用的攝影測(cè)量軟件多為VirtuoZoNT，此軟件由武漢大學(xué)與適普軟件有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)航片定向、核線影像采集與匹配、4D產(chǎn)品生成、立體影像數(shù)字化測(cè)圖以及模型拼接與成果輸出等功能[3]；但因該軟件難以精確獲取地物的側(cè)視信息，所以在實(shí)現(xiàn)三維單體建模方面存在一定的局限性，而三維單體建模能夠?yàn)閿?shù)字化城市、災(zāi)害應(yīng)急等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是未來(lái)攝影測(cè)量學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向。因此，應(yīng)在VirtuoZoNT軟件的基礎(chǔ)上引入單體化建模軟件，如DP-Modeler、OSketch等，以提高學(xué)生的單體化建模能力，更好地適應(yīng)測(cè)繪未來(lái)的發(fā)展需求。實(shí)習(xí)手段陳舊，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣現(xiàn)階段攝影測(cè)量實(shí)習(xí)仍延續(xù)了先前的實(shí)習(xí)手段和方法，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如在航片調(diào)繪時(shí)還是由指導(dǎo)教師發(fā)給學(xué)生先前獲取的航空相片，之后由學(xué)生拿著相片完成野外調(diào)繪工作，但是此航空相片往往是幾年前航拍得到，某些地物已發(fā)生明顯變化，與航片所示地物差異較大，導(dǎo)致學(xué)生外業(yè)調(diào)繪工作量大量增加，容易產(chǎn)生懈怠心理且難以激發(fā)調(diào)繪熱情，致使調(diào)繪工作不認(rèn)真，最終成圖結(jié)果不理想。同時(shí)，在進(jìn)行立體測(cè)圖實(shí)習(xí)時(shí)，因采用軟件VirtuoZoNT版本較老，功能有限，致使學(xué)生操作興趣不高。因此，建議采用較新的軟件，增加精細(xì)化三維單體建模模塊實(shí)習(xí)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3改進(jìn)措施
針對(duì)攝影測(cè)量實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題，分別從實(shí)習(xí)涉及的實(shí)習(xí)內(nèi)容、所用軟件以及實(shí)習(xí)手段三個(gè)方面進(jìn)行分析并給出相應(yīng)的改進(jìn)建議與措施，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，最終實(shí)現(xiàn)測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)本科教育教學(xué)質(zhì)量的提升，為學(xué)生未來(lái)更好融入社會(huì)，適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)發(fā)展，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。增強(qiáng)各實(shí)習(xí)內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系，使其成為有機(jī)的統(tǒng)一整體為了更好地改變現(xiàn)階段攝影測(cè)量實(shí)習(xí)各部分內(nèi)容之間獨(dú)立存在的狀況，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師應(yīng)做到實(shí)習(xí)內(nèi)容整體規(guī)劃，統(tǒng)一安排，將各實(shí)習(xí)內(nèi)容之間進(jìn)行有機(jī)統(tǒng)一，即：在實(shí)習(xí)開(kāi)始時(shí)，指導(dǎo)教師可以先指導(dǎo)學(xué)生利用無(wú)人機(jī)獲取野外調(diào)繪區(qū)域的航片，并通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理獲得較大區(qū)域的影像數(shù)據(jù)，之后利用此影像數(shù)據(jù)開(kāi)展野外調(diào)繪工作；第二周實(shí)習(xí)時(shí)利用第一周無(wú)人機(jī)拍攝的立體影像數(shù)據(jù)，分小組進(jìn)行立體測(cè)圖實(shí)習(xí)，最終得4D產(chǎn)品；第三周實(shí)習(xí)時(shí)可以基于第二周的實(shí)習(xí)成果，如數(shù)字正射影像圖和數(shù)字高程模型，利用遙感處理軟件對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，生成各種專(zhuān)題圖。至此，攝影測(cè)量三部分實(shí)習(xí)內(nèi)容之間就建立了緊密的內(nèi)在聯(lián)系，成為一個(gè)有機(jī)的整體，而且能使學(xué)生對(duì)攝影測(cè)量的整個(gè)過(guò)程有一個(gè)直觀的整體印象。同時(shí)，無(wú)人機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用也能在一定程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。及時(shí)更新數(shù)據(jù)處理軟件，適應(yīng)未來(lái)攝影測(cè)量學(xué)的發(fā)展傾斜攝影測(cè)量是近年來(lái)攝影測(cè)量學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向，通過(guò)從不同的視角拍攝地物，進(jìn)而獲得地物不同視角下豐富的紋理信息，之后借助專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理軟件，如Modeler和OSketch，實(shí)現(xiàn)地物的三維高精度建模，最終將所得成果應(yīng)用于數(shù)字城市、災(zāi)害應(yīng)急、國(guó)土安全等領(lǐng)域[4-5]。為了與時(shí)俱進(jìn)，更好地適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)繪的發(fā)展，滿(mǎn)足現(xiàn)代測(cè)繪對(duì)高校畢業(yè)生的要求，有必要使學(xué)生及時(shí)了解并掌握攝影測(cè)量前沿的技術(shù)手段。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)時(shí)刻關(guān)注本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)建議學(xué)校更新或采購(gòu)新的數(shù)據(jù)處理軟件，并將其應(yīng)用于攝影測(cè)量實(shí)習(xí)中以提升學(xué)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。引入攝影測(cè)量虛擬仿真及無(wú)人機(jī)技術(shù)以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力在攝影測(cè)量實(shí)習(xí)內(nèi)容主要包括航空影像的獲取、外業(yè)調(diào)繪、室內(nèi)清繪、立體像對(duì)影像的獲取、內(nèi)定向、相對(duì)定向以及絕對(duì)定向、遙感影像數(shù)據(jù)大氣校正、輻射定標(biāo)、幾何校正、掩膜、波段運(yùn)算以及專(zhuān)題圖制作等步驟，為了使學(xué)生更好地理解并掌握其中的航空影像以及立體像對(duì)影像數(shù)據(jù)獲取與處理等相關(guān)內(nèi)容，指導(dǎo)教師可以借助攝影測(cè)量虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室完成上述實(shí)習(xí)內(nèi)容的講解與操作。攝影測(cè)量虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室主要由攝影測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)區(qū)沙盤(pán)、控制點(diǎn)以及飛機(jī)模型等主要部件構(gòu)建組成[6]，此套攝影測(cè)量虛擬仿真系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不同航向、旁向重疊航攝像片的獲取，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)垂直、傾斜等多種角度影像數(shù)據(jù)的獲取。因此，指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)過(guò)程中可以在此虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室通過(guò)模擬航空影像數(shù)據(jù)獲取及處理的整個(gè)過(guò)程向?qū)W生直觀展示航空攝影測(cè)量的過(guò)程，使學(xué)生更加容易理解與掌握先前攝影測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)課程所學(xué)理論知識(shí)。在講解完成后，教師可以讓學(xué)生自己動(dòng)手規(guī)劃航線，選定測(cè)區(qū)，設(shè)定航向重疊度、旁相重疊度、相機(jī)的傾斜角度等基本參數(shù)，觀察設(shè)定不同參數(shù)情況下所獲得影像的差異，并綜合考慮影像數(shù)據(jù)獲取、處理時(shí)間、成本等因素，從而選出較優(yōu)參數(shù)設(shè)定組，為未來(lái)工作奠定基礎(chǔ)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，加深并鞏固所學(xué)知識(shí)。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)教師通過(guò)講解無(wú)人機(jī)的基本組成、組裝順序及注意事項(xiàng)以及無(wú)人機(jī)基本的飛行操作，在學(xué)生初步掌握無(wú)人機(jī)飛行知識(shí)的基礎(chǔ)上，將學(xué)生帶到事先選定的無(wú)人機(jī)飛行場(chǎng)地，每五人一組，由指導(dǎo)教師演示無(wú)人機(jī)獲取航空影像的過(guò)程并講解其中注意事項(xiàng)，待學(xué)生全部理解掌握后，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下由學(xué)生親自操作無(wú)人機(jī)完成航空影像的采集工作，作為攝影測(cè)量實(shí)習(xí)三部分內(nèi)容所用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用和無(wú)人機(jī)等新技術(shù)的引入，不僅能夠使攝影測(cè)量實(shí)習(xí)三部分內(nèi)容之間完美銜接，成為一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一整體，而且能夠?qū)z影測(cè)量中航攝像片的獲取等一系列過(guò)程直觀展現(xiàn)給學(xué)生，同時(shí)能讓學(xué)生利用無(wú)人機(jī)自己動(dòng)手操作獲取航攝影像數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足學(xué)生的好奇心與求知欲，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。
4結(jié)語(yǔ)
為了提升攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本科教育教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐·實(shí)訓(xùn)·提升，本文針對(duì)攝影測(cè)量實(shí)習(xí)的實(shí)習(xí)內(nèi)容、所用軟件以及實(shí)習(xí)手段等方面存在的問(wèn)題進(jìn)行分析與探討，將無(wú)人機(jī)、三維單體建模、攝影測(cè)量虛擬仿真技術(shù)引入實(shí)習(xí)過(guò)程，為有效解決實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題提供有效的意見(jiàn)與建議。
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