小型无人机在摄影测量课程中开展教学的可行性探讨

韩立+王怡

摘要：小型无人机影像获取技术成为了获取高分辨率地球空间信息的全新技术手段，这也是在校测绘专业学生应该了解的内容。笔者在四川水利职业技术学院遥摄专业相关课程中，通过“分批实习、校企联动”的方式，实现了大规模开展无人机影像获取的实践教学工作，使学生在校期间熟悉小型无人机由外业操作到内业数据处理的流程。教学研究表明，在高职院校摄影测量与遥感课程中开展小型无人机实践教学具有一定的可行性。

关键词：小型无人机；摄影测量课程；可行性

一、引言

现阶段，数字城市、数字国土等数字化建设进程明显加快，并已经取得一定的成果。根据需要，及时修正和更新地图，建立定期更新的地理数据库，动态监测土地利用变化情况，以及衍生出各类最新时相的专题图都是迫切需要解决的问题。但是，能否具备实用化、高分辨率、连续稳定并能快速接收使用的地形监测数据源是动态监测需要首先考虑的因素。

低空遥感摄影测量系统能为国家应急救灾、地理国情监测、智慧城市建设和新农村测绘保障提供便捷、高效的数据获取手段，有着广阔的应用前景。无人机航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，特别适合获取带状地区的航拍影像（公路、铁路、河流、水库、海岸线等）。使用无人机进行小区域遥感航拍技术，在实践中取得了明显成效，具有不可替代的优势。如灵活机动的场地要求，超低空的飞行高度不受空域限制，灵活掌握的气象条件等。

二、高职院校无人机教学开展的需求及难点

现阶段，省内高职院校相关专业采购的无人机台数较少，并未大规模投入到学生实训教学课程中。由于测绘行业新技术的快速发展，无人机摄影测量技术必将在今后的测绘领域得到大规模应用，因此学生有必要熟悉无人机摄影测量系统的操作流程。

在高职院校遥摄专业相关课程中开展实践教学工作主要存在以下几个难点：大型无人机造价成本高昂，一般高职院校无法支付采购费用，教师往往只能从理论层面出发为学生讲解无人机影像获取的相关知识；无人机往往体积过大，高校的校区面积无法完成飞机的起降；而且起飞、降落危险性过高，即使通过邀请企业到校演示也存在一定的安全隐患；大型无人机进行影像采集之前，往往要报批空管部门获得批准，办理相关飞行手续复杂，协调好的飞行时间不一定与在校授课时间一致。

而小型无人机外业操作过程相对简单，内业数据处理快速高效，能够在短时间内向学生展示无人机从“飞行—数据获取—内业处理—图形输出”的全过程，使学生在校期间便能够了解无人机影像获取的流程，从实践角度增强学生对无人机影像获取技术的了解。同时，小型无人机飞行高度较低、飞行时间较短，在开展飞行任务前不用完成相关手续的办理，便于高职院校教师开展实践教学工作。

三、无人机教学工作的开展

本次无人机教学工作的开展，以我院摄影测量与遥感专业15级学生的摄影测量课程为载体开展试点班教学工作。

1.学生概况。该专业学生共计41人，在大一期间完成了测绘基础、遥感导论、地图学等专业基础课程的学习，对摄影测量与遥感专业学科的相关理论与知识有初步的了解，具备一定的专业知识。同时，本次无人机影像采集实践课程安排在摄影测量课程后半学期，学生已完成了理论课学习，具备学习无人机影像获取的基础。

2.课程使用无人机设备特点。我院于去年购买了瑞士的EBEE无人机。这种无人机是由超轻的弹性泡沫塑料制成的，采用模块化制造，机翼可拆卸，具有较高的飞行安全性，适合在校内开展无人机起降等流程的演示。另外，该设备搭载高清晰数码相机，在百米高空可获得地面0.5米级分辨率影像，完全达到地形图的生产要求，与生产单位要求完全符合，影像成果具有較高价值。外业飞行数据收集结束后，经过PostFlight软件的处理，能够迅速取得具有地理坐标的正射影像图，创立3D模型图，达到工业级成果标准。

3.企业参与，校企联动。在本次试点班课程开展过程中，我院测绘系大力引进企业力量参与我们的实践课程教学。企业参与主要分为教师培训和生产演示两个部分，企业人员到校开展教师培训，增强教师的无人机实践操作能力以及内业处理技术水平，如图1。同时，企业技术人员参与到试点班实训中来，为学生在使用无人机过程中遇到的问题给予专业解答，并为实践课的开展制订技术流程图，使实践过程达到企业生产要求，如图2。

4.试点班课程开展评价体系。本次无人机教学开展引入实践操作考核办法。教师将本专业41位同学分为六个实践操作小组，在该学期第11～16周每周课后分组开展无人机影像获取工作，针对小组表现制订详细的成绩评定体系。

5.试点班教学成果。通过学期摄影测量课程的开展，学生对获取无人机影像的理论知识有了深刻的认识与理解；所有小组成员均获得上手机会，参与了无人机外业飞行操作。另外，课程开展过程中教师为学生提供了教学版内业处理软件PostFlight，大部分同学掌握了无人机内业处理流程，并且完成影像的生产工作，如图3。

四、结论

本文通过陈述我院试点班摄影测量课程中开展无人机教学的经过，证明了在摄影测量课程中利用小型无人机开展教学的可行性。但课程的开展过程中也出现了一些问题，比如考核制度不够细化，企业参与课程的时间尚不完全一致等，这些问题在以后的课程开展中有待解决。综合分析，通过在校开展小型无人机影像获取技术教学，学生在校期间能够熟悉无人机的生产化流程，实现企业、学校、学生三方共赢的局面。

参考文献：

[1]于进勇，寇昆湖，陈勇，等.无人机模拟训练教学系统设计[J].实验室研究与探索，2014，33（7）.

[2]申斌，李坦，傅小进.无人机新型教学训练手段研究与实践[J].中国新技术新产品，2016（2）.

[3]易俐娜.无人机数据处理技术教学方法研究[J].教育教学论坛，2016（1）.