无人机在航测实验教学中的实践与应用

李研

摘要：无人机航测是一种新型的测量技术，具有广阔的应用前景。随着计算机信息技术的不断提高，为无人机的发展提供了强大的技术支持，无人机在社会生活中的作用也逐渐凸显，各大高校也纷纷开设相关课程，以更好地对接社会的发展需求。本文就将针对无人机航测技术的教学进行探讨，从无人机航测技术的概念出发，围绕当前教学的现状，提出相关的改进建议，希望能够推动无人机教学的进步。

关键词：无人机;航测技术;教学

中图分类号： TP391        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）32-0124-02

Abstract： UAV aerial survey is a new measurement technology， which has a broad application prospect. With the continuous improvement of computer information technology， it provides strong technical support for the development of UAV， and the role of UAV in social life is gradually highlighted. Colleges and universities have also set up relevant courses to better meet the needs of social development. This paper will discuss the teaching of UAV aerial measurement technology， starting from the concept of UAV aerial measurement technology， around the current situation of teaching， put forward relevant improvement suggestions， hoping to promote the progress of UAV teaching.

Key words： UAV; aerial survey technology;teaching

无人机航测具有准确性高，便捷性好，成本低等特点，将其应用在小区域或者飞行困难地区，能够利用无人机高分辨率影像功能快速地捕捉相关的数据信息，高效地完成相关航测工作。随着无人机技术的不断成熟，无人机航测技术已经被广泛地应用在各行各业当中，促进了航测工作效率的提高。在当前的教学当中，各高校也开始针对相关专业开展无人机的教学，以便于更好地满足社会的发展需求。

1 无人机航测技术概述

无人机航测就是利用无人机搭载影像传感设备，通过无人机的飞行控制，对一些地区的地理信息进行捕捉，并通过数据分析等形式来得出具体所需要的数据信息。与传统的人工测量方式相比，无人机航测具有机动灵活的特点，适用于小范围或者飞行高度不高的地区的地理勘测。在现代化社会的发展当中，无人机技术与数码相机技术的结合能够很好地对一些监测困难的地方进行勘测，更好地帮助我国重大工程的建设，灾害应急与处理，国土监测资源开发等，特别是在数字城市的建设当中具有广阔的前景，为此各大高校纷纷开设了无人机相关课程，以更好地满足社会的发展需求。现阶段我们就需要对无人机勘测进行研究，探究现有的无人机在勘测中的应用实践，使其更好地符合教学的发展，促进相关行业工作效率的稳步提升。

2 无人机航测技术要点分析

无人机航测技术要点主要可以分为三个部分。

第一部分为准备工作。无人机航测的准备工作，主要是包括选择合适的无人机，收集相关数据资料，进行现场勘测以及设计相关航线等。在这个过程中要组织相关人员对测绘的地区进行勘测，明确相关航线，并做好相关的方案设计。

第二部分为外业工作。主要是包括无人机飞行的实施工作，根据所选择的航线，然后控制无人机飞行并以获得所需要的数据。在这个过程中要控制摄影子系统并做好摄影数据的存储，利用相关信息系统优化整个飞行航线，提高工作的科学性与合理性。在这部分工作中要做及时做好相关的质量检查工作，一旦发现所需要的数据资料不符合标准，要及时进行重新收集。

第三部分为内业数据处理，在完成无人机的航线数据收集以后，就要对影像相关数据进行分析，包括数字产品制作等，以便于更好地得到相关的数据资料。

3 无人机航测教学现状

3.1 外在影响因素较多

在当前的教学当中，由于受到数字航空摄影以及飞行器材等因素的影响，在教学过程中，教师的教学在很大程度上受到限制。虽然近几年无人机已经得到了广泛应用，但是受到无人机单价的限制，在教学当中很难保证人手一机，学生的实践操作较为受限，使得教学的成效并不显著。虽然各大高校已经逐步开始建立仿真模拟测测量与遥感实验室，但是由于设备的成本较高，学生人数众多，并不能够满足每个学生的需求，在很大程度上实验室像是一种参观展示功能的展厅，其实际利用率较低。

3.2 教学内容不具有针对性

在以往的航空摄影测绘当中，受到客观条件的制约，很多时候都侧重于数字处理和数字产品的生成等内业工作。对于数据采集方面其实涉及较少，在利用无人机进行航测的时，虽然当前无人机技术的发展对行测的门槛进行了降低，使得无人机获取数据成为可能，但是在具体的教学当中，由于缺乏相关的教学以及实习内容，相关教师的教学经验不足，使得教学不具有针对性，并不能够很好地进行实践。

3.3 教学手法较为单一

在当前的教学当中，教师很多时候都是以自己固有的知识体系为主，在教学当中采用传统的教学方法，对学生传授理论知识较多，无人机课程教学是一门实践性较强的课程，在实际的课堂教学当中，教师会定期给学生布置相关的任务，让学生在有限的课堂中完成相关任务，学生的实践性不强，教师也缺乏与学生的沟通与互动，无法发挥学生学习的功能性与创造性。且现在当前的教学当中，教师很多时候会依靠多媒体技术进行教学，在很大程度上都会利用幻灯片进行知识点的展示，不能有效地与学生的实际学习需求相对接，不能將知识体系进行全方位的展示，使得学生对知识的掌握较为模糊和浅显，学习效果不明显。

4 无人机勘测实验实践

无人机勘测教学当中，一般会设置相关的理论学习与实验学时。在进行无人机勘测的实践教学当中，其的实验具有很强的实践性，其主要是从以下几个方面进行准备的：

一是实验设备准备。实验准备包括硬件准备与软件准备，硬件主要是指无人机;实验的软件准备方面一般包括地面控制软件、数据处理软件等。这类软件一般由无人机制造商提供，主要适用于设计规划相关航线、航拍过程进行监控等;

二是实验设计。进行实验设计时就需要从外业部分到内业部分都需要进行设计，包括勘测范围的设计以及航线的设计等。对于航线设计来说，根据需要勘测的地方进行相关的航线设计，其中对航向重叠度以及旁向重叠度，转弯半径等进行设计，保证无人机的航线飞行的安全;

三是数据的预处理。其就是将影像与曝光点进行匹配，确定航线的拍摄是否完整，还要完善相关的拍摄数据，利用相关软件进行分析，对相关的参数进行设置，借助软件生成相关的质量报告，以便于更好地进行研究。在勘测过程当中还需要利用现代化大数据信息处理的优势，将相关的无人机影像与实际的勘测设计进行匹配，提高勘测的合理性与和科学性;

四是后期制作。在无人机勘测结束以后，就要生成相关的高清数字模型，并且生成数字正射影像。主要是通过数字微分纠正的方式形成相关影像。在生成数字影像之后就需要用相关的软件进行纠正，选择最佳镶嵌线，将其拼接成为一幅正摄影像，还可以采用人工调整的方式进行纠正，以达到良好的勘测效果。并通过数据的后处理，对勘测的画面进行匀光匀色，对相关的色彩度进行调整，使其具有良好的层次感，提高画面观察的可行性。

5 无人机航测教学改进策略

5.1 以学生为主体进行层次性的教学设计

进行无人机航测教学中，应该注重学生的学习主体性，尊重学生的学习差异性。要对无人机航测教学的相关知识点进行划分，包括理论知识与实践知识部分。当前的无人机教学课程设计当中，应该与虚拟仿真实验教学紧密结合。通过设置相关的仿真情景，让学生自主地参与到相关的学习当中，提高其实践能力。在进行理论知识的教学时，可以借助现代化虚拟仿真实验课程当中的VR课件或者多媒体课件等形式进行教学，为学生提供多维度全方位的学习环境，帮助其更好地掌握相关知识技能，使其能够拥有充分的理论知识，以便于更好的理论与实践操作进行结合，让学生能够更加直观地感受该课程的学习。

5.2 构建灵活具有针对性的实践教学

在进行无人机的综合勘测教学时要注重教学的设计。要采用个性化的教学方式，在理论学习以及基础训练当中，都要按照学生的自主学习能力进行准备。教师在具体的教学时尊重学生的学习差异性，制定具有针对性的教学方案，给予学生充分地实践实训机会，让学生更好地掌握相关操作技能，更加主动地学习。要优化教学体系，在当前的无人机勘测教学当中，还需要在教学大纲中新增相关的工程勘测及监测实践课程，以弥补相关理论知识的空缺，为学生提供完善的知识体系;要优化现代的教学教材体系，丰富教材内容，教师在教学中也应该积极引入相关的实际案例，让学生能够从案例中汲取相关的知识，更好地帮助其的学习能力的提高。

5.3 优化教学方法

在无人机的教学当中，需要优化现在的单一的教学手法。采用多元化教学手法，提高教学的效果。在教学过程中，教师需要将抽象的理论知识变得可视化与形象化，帮助学生更好地进行学习。在无人机的教学当中，教师应该改变传统的单一的理论教学方法，要将其的教学方法与现代化虚拟仿真实验技术相结合，采用VR技术以及其余的可视化技术让学生直接参与到相关的课程学习当中，例如在进行无人机三维传感器的教学时可以利用现代化虚拟仿真技术模拟三维展示传感器以及相机焦距和无人机分辨率以及飞行高度的关系，让学生通过相关参数的设置来进行相关的学习，提高课堂教学的趣味性。

5.4 优化考评体系

在无人机的勘测教学当中，还需要对现有的考评体系进行优化。在无人机勘测的教学实践中，教师应该建立具有互动性、过程性以及多元性的考试评价体系，加强教师与学生之间的沟通。要加强量化分析，关注学生参与学习中的各个环节，要通过相关的评价系统及时地掌握学生的学习动态，及时地与学生进行交流互动，根据学生的学习情况优化自身的教学，促进课堂教学效果的提高。

6 结束语

随着信息技术的发展，为无人机航测教学提供了多种可能性，社会发展需求的增加，高校开展无人机航测教学已经成为现代化信息化教学的一大趋势。要重视无人机相关技术的教学，将理论与实践进行结合，有效地提高学生的实践学习能力，帮助学生更好的学习相关知识，激发学生的学习热情，提高学生的专业技能。当前无人机教学还处于起步阶段，在很多地方都还有存在不足，要用发展的眼光去看待这一现象，要采用多种学习渠道进行综合教学，优化教学方式，丰富现有的教学评价体系，完善实践实训环节，调动学生的学习积极性，促进现代化无人机教学的发展。

参考文献：

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[3] 戴中东，羊远新，孟良.低空无人机在高原大比例尺地形图测绘中的应用[J].工程勘察，2016，44（11）：50-55.

【通聯编辑：唐一东】