?摄影测量学实习课程教学改革探讨

    尤号田

    摘? 要 摄影测量学实习是测绘工程专业本科生的一门实践必修课，也是摄影测量学基础理论课程对应的后续教学实践环节。针对实习中存在的问题进行深入探讨，并从实习内容、所用软件以及实习手段三方面提出相应的改进建议与措施，以期激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，最终实现本科教育教学质量的提升。

    关键词 测绘工程;摄影测量学实习;虚拟仿真实验室;无人机;教学改革

    中图分类号：G642.0? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）10-0128-03

    Abstract Photogrammetry practice is a practical compulsory course for undergraduates majoring in surveying and mapping engineering. And it is also a follow-up teaching practice corresponding to the photogrammetry course. In order to stimulate students interest in?learning and further improve the students practical ability， the pro-blems existing in the photogrammetry practice are discussed in this?paper. And the corresponding improvement suggestions and mea-surements are put forward from three aspects： the content， the soft-ware and the means used in the photogrammetry practice. Finally， it?is hoped that the quality of undergraduate education and teaching could be further improved.Key words surveying and mapping engineering; photogrammetry practice; virtual simulation lab; unmanned aerial vehicle; teaching reform

    1 引言

    攝影测量学实习是测绘工程专业本科生的一门实践必修课，也是与摄影测量学基础理论课程相对应的教学实践环节[1]，主要由三部分实习内容构成：

    1）航片调绘实习，主要包括外业踏查、室内清绘以及外业核对等过程，通过野外调绘实习，旨在使学生掌握外业调绘工作的流程及注意事项，为未来测绘外业工作打下坚实的基础;

    2）内业立体测图实习，主要是通过摄影测量软件VirtuoZo NT对立体影像进行内定向、相对定向以及绝对定向等操作处理，最终生成数字正射影像图、数字高程模型等4D产品，使学生掌握数字立体测图的方法;

    3）遥感影像数据处理实习，主要包括遥感影像的辐射定标、大气校正、掩模、波段运算、专题图制作等过程，旨在利用ENVI、ArcGIS等软件对遥感影像数据进行处理，使学生掌握遥感影像数据常用的处理方法，并具备运用图例制作专题图的能力。

    本文针对摄影测量学实习中存在的问题与不足，提出针对性的改进措施与手段，旨在更好地增强摄影测量实践教学效果，使学生对先前摄影测量学理论知识进行融会贯通，更好地提高动手操作能力，实现本科教育教学质量的提升，为日后学生的就业打下良好的基础。

    2 实习过程中存在的问题

    通过对摄影测量实习教学实践环节过程与成果进行分析总结，发现在教学过程中主要存在以下几个问题。

    各部分实习内容之间多独立，内容整体性有待进一步加强? 现阶段摄影测量学实习所包含的航片调绘实习、内业立体测图实习以及遥感影像数据处理实习三部分内容之间多相互独立，内容之间的整体连贯性相对较差，即航片调绘实习所采用的影像数据多为先前已经拍摄好的航空影像数据，由指导教师在实习之前打印好并分发给学生，之后由各位学生拿着自己的相片开展野外实地调绘工作[2]。而内业立体测图实习所用的立体影像也是由指导教师先前准备好，实习时由指导教师发给各学生。前后两实习所用影像数据不同，且各自内容之间无明显联系。第三周进行的遥感影像数据处理实习所用遥感数据既与第一周的航片调绘实习所用影像不同，又与内业立体测图所用立体像对影像或所得结果不同。因此，三周实习之间内容无明显联系，实习内容之间没有做到环环相扣、层层深入，致使学生将实习各部分内容看成相互独立存在，难以形成整体观，不利于对摄影测量整体流程的理解与掌握。

    所用立体测图软件难以适应摄影测量未来发展的需求? 国内高校采用的摄影测量软件多为VirtuoZo NT，此软件由武汉大学与适普软件有限公司联合开发，能够实现航片定向、核线影像采集与匹配、4D产品生成、立体影像数字化测图以及模型拼接与成果输出等功能[3];但因该软件难以精确获取地物的侧视信息，所以在实现三维单体建模方面存在一定的局限性，而三维单体建模能够为数字化城市、灾害应急等提供基础数据，是未来摄影测量学的一个重要发展方向。因此，应在VirtuoZo NT软件的基础上引入单体化建模软件，如DP-Modeler、OSketch等，以提高学生的单体化建模能力，更好地适应测绘未来的发展需求。

    实习手段陈旧，难以激发学生学习兴趣? 现阶段摄影测量实习仍延续了先前的实习手段和方法，难以激发学生的学习兴趣。比如在航片调绘时还是由指导教师发给学生先前获取的航空相片，之后由学生拿着相片完成野外调绘工作，但是此航空相片往往是几年前航拍得到，某些地物已发生明显变化，与航片所示地物差异较大，导致学生外业调绘工作量大量增加，容易产生懈怠心理且难以激发调绘热情，致使调绘工作不认真，最终成图结果不理想。同时，在进行立体测图实习时，因采用软件VirtuoZo NT版本较老，功能有限，致使学生操作兴趣不高。因此，建议采用较新的软件，增加精细化三维单体建模模块实习，以激发学生的学习兴趣。

    3 改进措施

    针对摄影测量实习中存在的问题，分别从实习涉及的实习内容、所用软件以及实习手段三个方面进行分析并给出相应的改进建议与措施，以期激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，最终实现测绘工程专业本科教育教学质量的提升，为学生未来更好融入社会，适应现代测绘技术发展，打下坚实的基础。

    增强各实习内容之间的内在联系，使其成为有机的统一整体? 为了更好地改变现阶段摄影测量实习各部分内容之间独立存在的状况，实习指导教师应做到实习内容整体规划，统一安排，将各实习内容之间进行有机统一，即：在实习开始时，指导教师可以先指导学生利用无人机获取野外调绘区域的航片，并通过简单的数据处理获得较大区域的影像数据，之后利用此影像数据开展野外调绘工作;第二周实习时利用第一周无人机拍摄的立体影像数据，分小组进行立体测图实习，最终得4D产品;第三周实习时可以基于第二周的实习成果，如数字正射影像图和数字高程模型，利用遥感处理软件对上述数据进行处理分析，生成各种专题图。至此，摄影测量三部分实习内容之间就建立了紧密的内在联系，成为一个有机的整体，而且能使学生对摄影测量的整个过程有一个直观的整体印象。同时，无人机新技术的应用也能在一定程度上激发学生的学习积极性，提高学生的动手能力。

    及时更新数据处理软件，适应未来摄影测量学的发展? 倾斜摄影测量是近年来摄影测量学的一个重要发展方向，通过从不同的视角拍摄地物，进而获得地物不同视角下丰富的纹理信息，之后借助专门的数据处理软件，如Modeler和OSketch，实现地物的三维高精度建模，最终将所得成果应用于数字城市、灾害应急、国土安全等领域[4-5]。为了与时俱进，更好地适应现代测绘的发展，满足现代测绘对高校毕业生的要求，有必要使学生及时了解并掌握摄影测量前沿的技术手段。因此，指导教师应时刻关注本学科的发展动态，及时建议学校更新或采购新的数据处理软件，并将其应用于摄影测量实习中以提升学生的社会竞争力。

    引入摄影测量虚拟仿真及无人机技术以激发学生的学习兴趣，进而提升学生的动手操作能力? 在摄影测量实习内容主要包括航空影像的获取、外业调绘、室内清绘、立体像对影像的获取、内定向、相对定向以及绝对定向、遥感影像数据大气校正、辐射定标、几何校正、掩膜、波段运算以及专题图制作等步骤，为了使学生更好地理解并掌握其中的航空影像以及立体像对影像数据获取与处理等相关内容，指导教师可以借助摄影测量虚拟仿真实验室完成上述实习内容的讲解与操作。摄影测量虚拟仿真实验室主要由摄影测量系统、测区沙盘、控制点以及飞机模型等主要部件构建组成[6]，此套摄影测量虚拟仿真系统可以实现不同航向、旁向重叠航摄像片的获取，同时可以实现垂直、倾斜等多种角度影像数据的获取。因此，指导教师在实习过程中可以在此虚拟仿真实验室通过模拟航空影像数据获取及处理的整个过程向学生直观展示航空摄影测量的过程，使学生更加容易理解与掌握先前摄影测量学基础课程所学理论知识。在讲解完成后，教师可以让学生自己动手规划航线，选定测区，设定航向重叠度、旁相重叠度、相机的倾斜角度等基本参数，观察设定不同参数情况下所获得影像的差异，并综合考虑影像数据获取、处理时间、成本等因素，从而选出较优参数设定组，为未来工作奠定基础，同时激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，加深并巩固所学知识。

    在虚拟仿真实验教学的基础上，指导教师通过讲解无人机的基本组成、组装顺序及注意事项以及无人机基本的飞行操作，在学生初步掌握无人机飞行知识的基础上，将学生带到事先选定的无人机飞行场地，每五人一组，由指导教师演示无人机获取航空影像的過程并讲解其中注意事项，待学生全部理解掌握后，在指导教师的指导下由学生亲自操作无人机完成航空影像的采集工作，作为摄影测量实习三部分内容所用基础数据。

    虚拟仿真实验室的应用和无人机等新技术的引入，不仅能够使摄影测量实习三部分内容之间完美衔接，成为一个有机的统一整体，而且能够将摄影测量中航摄像片的获取等一系列过程直观展现给学生，同时能让学生利用无人机自己动手操作获取航摄影像数据，满足学生的好奇心与求知欲，进而激发学生的学习热情，提高学习质量。

    4 结语

    为了提升摄影测量实践教学质量，激发学生学习热情，提高学生的动手操作能力，进而实现本科教育教学质量的提升，本文针对摄影测量实习的实习内容、所用软件以及实习手段等方面存在的问题进行分析与探讨，将无人机、三维单体建模、摄影测量虚拟仿真技术引入实习过程，为有效解决实习中存在的问题提供有效的意见与建议。

    参考文献

    [1]杨可明，李苗苗，郭达志.数字摄影测量基础实习的七步教学法[J].测绘通报，2008（1）：74-76.

    [2]李欣.近景摄影测量集中实习教学内容与方法研究[J].测绘信息与工程，2008（4）：49-50.

    [3]林卉，杜培军.数字摄影测量系统VirtuoZo NT与遥感信息定量化[J].测绘通报，2005（1）：14-17.

    [4]陈永健，陈曦.基于倾斜摄影测量技术的城市实景三维建模方法研究[J].资源信息与工程，2018，33（4）：127-128.

    [5]薛雁明，周军元，戴丹，等.倾斜摄影应用于地理国情普查与监测的探讨[J].地理空间信息，2018，16（8）：28-29，49.

    [6]龚涛，冉将军，冯威，等.特色摄影测量实验模式的创建[J].实验室研究与探索，2009，28（11）：176-179.