空间信息与数字技术专业《遥感技术应用》教学探讨

武辰

摘要：《遥感技术应用》是武汉大学空间信息与数字技术专业的一门专业选修课。本文结合武汉大学在遥感领域的技术优势，探讨了本课程的课程目的、教学内容以及实验教学。本文认为《遥感技术应用》最主要的目的是让学生掌握遥感技术的基本原理，了解最新的技術发展情况和实际应用，并能够根据实际问题选择合适的遥感技术手段。

关键词：遥感技术；空间信息与数字技术；武汉大学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）39-0171-02

一、引言

空间信息与数字技术专业于2004年成立于武汉大学国际软件学院，目前已经有包括电子科技大学、西安电子科技大学、厦门理工大学、成都理工大学、中国地质大学（武汉）等多所院校开设了相关专业。武汉大学空间信息与数字技术专业以培养具有扎实的软件工程理论基础和深厚的空间信息技术基础，能够从事地理空间数据分析、工程设计与管理、软件开发、地理信息服务与共享工作的高级人才为目标，结合武汉大学在测绘科学、地理科学以及计算机科学等学科上的优势，建设了一套既具有学科通用性又包含学科交叉特色的专业课程体系。其中，遥感技术作为重要的空间信息获取方式，是空间信息与数字技术专业本科生的重要知识结构组成，也已经作为一门专业选修课，即将写入最新修订的专业培养方案。武汉大学在摄影测量与遥感学科领域具有国际领先的技术实力。因此，充分发挥武汉大学在遥感技术领域的优势，能够为空间信息与数字技术专业的本科生提供丰富的课程内容，掌握遥感技术的基本理论与方法，熟悉国际先进的遥感软硬件技术，接触国内外遥感技术的重要发展与应用。本文主要通过结合武汉大学在摄影测量与遥感领域的技术优势，探讨空间信息与数字技术专业《遥感技术应用》课程教学中的课程目的、教学内容、实验教学，为课程教学改革提供参考。

二、课程目的

《遥感技术应用》是空间信息与数字技术专业的一门专业选修课。本课程主要介绍遥感技术的原理、软硬件技术以及最新应用。使学生通过本课程的学习，掌握遥感技术的基本概念和基本原理，了解当前遥感技术的最新发展情况，熟悉遥感技术的广泛应用，并能够根据不同的应用需求选用合适的遥感手段解决实际问题。作为一门专业选修课，本课程最主要的目的就是向本科生普及遥感技术和介绍其广泛的应用。通过了解遥感的基本原理，能够对具体应用所涉及的理论方法有基本的了解，让学生能够在将来的学习和工作中根据具体问题来选择相应的遥感技术手段。因此，本课程求“广”，不求“深”，重点讲解遥感技术基本原理，对于数据解译方法等内容只做初步介绍，需要花较多的学时来讲授遥感的最新应用与其相关的技术，并分析选择该技术的原因。最后，本课程还将安排一定课时的实验课，通过实际案例和真实数据来帮助学生来对遥感技术有更直观的了解。

三、课程内容

针对本课程的教学目的，本文建议本课程可以安排以下教学内容。

1.遥感技术的基本概念。遥感技术已经发展为包括多光谱遥感、高光谱遥感、热红外遥感、微波遥感、干涉雷达遥感、激光雷达遥感等多种被动、主动感知手段的通用技术。因此，本课程首先通过介绍遥感技术的基本概念，为学生讲解遥感技术的范围和内涵，为后续内容做好铺垫。

2.遥感技术的基本原理。遥感技术从原理上可以分为被动接受电磁波的被动遥感和主动发射电磁波的主动遥感。相比于雷达等主动遥感，被动遥感及其获取的数据更加符合一般的认知，也更易于理解。因此，本教学内容应从被动遥感开始讲解，介绍电磁波辐射原理、地物光谱、大气与电磁波的相互作用。

3.可见光遥感。可见光遥感是遥感领域最常见的技术。因此，从可见光遥感入手，能够让学生将遥感技术同日常生活联系起来。本课程从应用广泛的卫星地图引入，介绍航空/航天遥感系统、扫描成像方式、影像解译方法。最后，本课程会对可见光遥感的应用进行简要介绍。

4.热红外/高光谱遥感。本部分以可见光遥感为基础，将光学遥感的光谱范围从可见光扩大到远红外范围，介绍热红外遥感和高光谱遥感技术。本课程首先讲解可见光范围外包括近红外、中远红外和远红外光谱特征的意义和用途，然后再让学生熟悉热红外遥感和高光谱遥感技术的成像方式、数据结构、影像解译方法，了解热红外/高光谱遥感技术的应用领域。

5.微波遥感。微波遥感是应用非常广泛的一种遥感技术。但是由于微波遥感的特殊性，需要在学生对遥感技术有一定基础后进行接触。本课程主要讲解雷达成像原理、雷达图像的特征、雷达图像的解译方法、极化雷达和干涉雷达技术，并广泛介绍微波遥感在地形测量、沉降监测等领域的应用。

6.激光雷达遥感。激光雷达是当前最先进的遥感技术之一。本课程将讲解激光测距原理、机载激光雷达系统的组成、成像原理、点云数据的解译方法，并通过实际例子介绍机载激光雷达在城市建模等领域的应用。

7.遥感技术的实际应用。本课程作为一门专业选修课，希望达到让学生掌握技术原理，并能够针对具体应用问题选择合适的遥感技术。因此，遥感技术的实际应用应该占用一定比例的学时数，并以实际案例为导向。本内容将在各个领域选择重要的应用案例，并讲解所用的遥感技术与原理，分析选用该技术的原因和优缺点。案例选择应该包括一些学生能切身接触的案例、意义重大的案例以及新奇前沿的案例。本文建议应用案例包括包括：城市遥感（武汉市扩展）、环境监测（土壤沙化）、植被遥感（亚马逊雨林砍伐）、水体遥感（鄱阳湖水质监测）、农业遥感（精密农业）、沉降监测（上海市沉降监测）、极地遥感（北极海冰变化）、数字地形（数字地形图生成）、城市建模（城市建筑物建模）、夜光遥感（中国城市分布）、行星探测（火星遥感图像分析）等。

8.遥感技术的最新发展。本内容在课程的最后，用于扩展学生的知识面，介绍遥感技术的前沿科技和发展方向，例如，无人机遥感、层析雷达成像等。endprint

四、实验教学

遥感技术是一门重实用的科学技术，因此本文认为本课程需要安排一定课時的实验课，让学生简单学习使用通用的商业软件，通过对遥感图像进行显示、增强、分类、变化检测等处理，来处理不同类型的遥感数据，增强对遥感技术的理解。实验案例可以包括以下几点。

1.多光谱遥感影像。学习使用软件显示不同的光谱波段，观察不同波段组合下地物的可分性，利用分类方法提取城市地物分布，分析多年城市发展情况。

2.高分辨率可见光遥感影像。在软件上显示高分辨率遥感影像，观察不同分辨率下遥感影像的差异，学习不同方式的图像增强效果，利用分类方法提取建筑物和道路。

3.高光谱遥感影像。显示高光谱遥感影像，提取不同地物的光谱曲线，观察不同地物的光谱曲线差异，选用合适的方法提取某一类地物。

4.干涉雷达遥感影像。显示干涉雷达影像，观察不同的干涉条纹与地面沉降的关系，采用软件计算地面沉降情况。

5.激光雷达遥感影像。在软件中显示激光点云，通过三维旋转观察城市不同地物的点云特征，利用软件进行简单的城市建模。

五、总结

本文对武汉大学国际软件学院空间信息与数字技术专业选修课程《遥感技术应用》的课程目的、教学内容以及实验教学进行了探讨。本文认为作为一门专业选修课，本课程的主要目的是使学生掌握遥感技术的基本原理，了解最新的技术发展情况和实际应用，并能够根据实际问题选择合适的遥感技术手段。因此，本课程重要的是让学生将实际问题和遥感技术联系起来，通过案例理论联系实际。《遥感技术应用》是空间信息与数字技术专业知识的重要组成部分，除了本文讨论的内容外，还有教材、习题、考核方法等问题需要进一步研究和思考。由于本课程需要紧跟遥感技术的发展动态，因此还需要不断充实课程内容，在教学中不断改革和创新。

参考文献：

[1]范协裕，陈瀚阅，马丹.空间信息与数字技术专业实践型交叉课程建设研究——以空间信息与移动服务为例[J].计算机教育，2016：83-87.

[2]吴学文，满旺，邬群勇.国内空间信息与数字技术专业培养方案的对比与分析[J].测绘通报，2013：108-110+114.

[3]张冬梅，王媛妮.空间信息与数字技术专业复合创新型人才培养研究[J].教育教学论坛，2016：157-158.endprint