《環境遙感》課程教學探索與革新

劉 英

（西安科技大學測繪科學與技術學院，陜西 西安710054）

國際環境遙感大會（ISRSE）是遙感的“發源地”，1962年在美國召開的第一屆ISRSE上誕生了遙感的概念。國際環境遙感大會是一個以推動國際環境遙感技術與應用為宗旨的國際系列會議，代表著國際環境遙感的發展方向，有較高的知名度和影響力[1-2]。環境遙感是以探測地球表層環境的現象及其動態為目的的遙感技術[3]。環境遙感技術利用光學及電子學的遙感儀器，通過攝影和掃描兩種方法，從高空或遠距離處接收地球表面被測物體反射或輻射的電磁波信息，加工處理成能識別的圖像或計算機用的記錄磁帶，以顯示大氣、陸地、海洋等環境狀況及其變化[4]。環境遙感在數據獲取上具有多層次、多時相、多功能、多專題的特點；在應用方面具有多源數據處理、多學科綜合分析、多維動態監測和多用途的特點。

美國國家航空航天局（NASA）、歐洲空間局（ESA）等國家空間機構以及相關國際組織等長期對國際環境遙感大會給予大力支持。同時，國際環境遙感大會已成為全球對地觀測系統 （Global Earth Observation System of Systems-GEOSS）中遙感領域的主要研討平臺之一。會議每兩年舉辦一次，迄今為止已有近50年的歷史。

鑒于環境遙感在遙感科學與技術領域越來越重要的地位，愈來愈多的高校開展了《環境遙感》這門課程的學習。《環境遙感》相比與《遙感導論》、《遙感原理》等課程，開展時間較短，課程設計尚不完善，而且《環境遙感》的定位也不清晰，需要廣大遙感專業教師繼續摸索探究，本文針對《環境遙感》這門新興的遙感科學與技術的核心課程，通過對課程內容的深入挖掘和相關專題研究的討論，提出《環境遙感》的教學方法，供廣大遙感專業教師批評和參考。

1 課程定位

《環境遙感》屬于滯后類的遙感專業課程，一般需要有一定遙感理論和實踐基礎之后再進行開設，本課程在大三開設較為合適。另外，《環境遙感》屬于和實踐結合較為緊密的課程，而大三學生此時就業要求開始提高，與實踐結合緊密的課程較為吸引學生，能有效的提高學生的學習興趣，這樣對授課效果來說更能事半功倍。

2 課程教學內容探討

遙感技術在環境領域的應用，目前主要體現在大面積的宏觀環境質量和生態監測方面，在大氣環境質量、水體環境質量和植被生態監測等方面中都有比較廣泛的應用。此外，在減災，應急事件等方面也有廣泛的應用[5-6]。因此，需要緊密結合環境領域的新發展、新方向和新問題，來對本門課程的教學內容進行匹配。當然，在此之前更應該對環境遙感相關理論進行鋪墊，所以第一個需要進行的內容就是環境遙感相關理論的探討。

（1）課程基礎理論。這一環節是《環境遙感》的理論基礎，也是后面實踐環節得以實現的首要條件。此環節針對環境遙感特定的研究目標，需要有的放矢的進行遙感理論的教學。可以增加特定目標，比如大氣氣溶膠、地表水體、海洋浮冰等特定環境目標的的反演理論、反演方法的教學。

（2）課程實踐環節。本環節是《環境遙感》的核心，課程實踐環節貫穿本課程的學習中，在前面的課程基礎理論環節已經做好的鋪墊，在本環節需要全面展開。針對在理論基礎環節提出的問題在本環節需要進行解決。針對《環境遙感》特殊的研究目標，可以把實踐環節分成數個專題來進行。比如在大氣環境遙感這一專題中。可以利用衛星數據所獲取區域地表的大氣信息，來進行大氣污染的調查和動態監測。目前，大氣環境遙感主要應用在氣溶膠、臭氧、城市熱島、沙塵暴和酸沉降等方面監測研究之中。我們可以在此環節中適當選擇一個或多個應用研究，讓學生從海量的遙感信息中，提取出大氣污染信息，并應用與環境保護。比如，在水環境遙感這一專題中。讓學生從大量衛星數據中由傳感器接收的輻射中分離出水體后向散射來并據此提取水體的組分信息。并通過對提取信息的分析，獲得水體的分布、泥沙、葉綠素、有機質等的狀況和水深、水溫等要素信息，從而對一個地區的水資源和水環境等做出評價。再比如，在土地覆蓋/土地利用這一重要專題中，可以讓學生針對特定區域進行監測和測量土地覆蓋/土地利用變化過程，通過進一步分析土地覆被/土地利用變化機制來模擬和評價其不同生態環境影響。

3 授課方式的革新

由于《環境遙感》理論與實踐緊密結合的特點，需要對教師的授課方式進行轉變，傳統的板書授課方式轉變為多媒體與實踐結合的授課方式。課后留問題讓學生思考需要轉變為讓學生帶著問題上課，讓學生主動尋找解決問題的方法，只有這樣才能保證授課效果。

4 教學條件的輔助

通過課程定位和課程內容的探討，《環境遙感》作為遙感科學與技術專業的核心課程毋庸置疑，但完成既定的教學目標仍需要輔助的教學條件作為支撐。

這些條件包括：

（1）師資隊伍的專而精。《環境遙感》這門核心專業課建議由3-4名不同研究背景的教師共同授課，包含目前環境遙感方面多研究方向，這就要求有專業并且精于某一研究方向的教師來擔任教學。如果僅僅由一名教師授課，可能造成某些實踐專題教師的講授達不到深入淺出的效果。

（2）實驗室、試驗設備的完善。《環境遙感》在大氣、水、土壤和生物等環境領域均有所涉獵，因此相關的試驗儀器和設備均要有保障。在遙感專業實驗室有基本硬件和軟件，比如高性能計算機，三維激光掃描、光譜儀、可見光、紅外測量儀器，以及多種遙感軟件（ENVI、ARCGIS、ERDAS等）基礎上，土壤水分分析儀、植被冠層分析儀、太陽光度計等環境輔助分析儀器也需要配備。

5 結語

環境問題一方面為遙感技術的應用提供了舞臺，另一方面環境問題的研究也促進了遙感技術的進一步發展。這兩個方面相互促進，使作為環境科學和遙感科學的交叉學科的《環境遙感》成為研究熱點之一。這也成為開設《環境遙感》課程的源動力。《環境遙感》是理論結合實踐的一門遙感科學與技術核心課程，是緊密結合當前科學前沿的一門專業基礎課，本文通過對遙感理論、實踐內容、教學方式以及教學條件等方面探討了《環境遙感》課程教學的發展，為廣大遙感專業教師提供參考。

［1］Liu Jiyuan.New Development of Remote Sensing Application in Chinese Academy of Sciences-A Brief Introduction of project “Remote Sensing Investigation and Dynamic study a Resources and Environment in China”[C]//25th International on Symposium Remote Sensing and Global Environmental Change.1993.

［2］張增祥.我國資源環境遙感監測技術及其進展[J].中國水利，2004(11).

［3］陳述彭.環境遙感的未來十年——祝賀中國地理學會環境遙感分會成立10周年[J].環境遙感，1991(03)．

［4］第三十五屆國際環境遙感大會[J].科技導報，2012(24).

［5］馬晶晶.環境監測中遙感技術的應用研究[J].資源節約與環保，2013(11).

［6］黃小雪,羅麟,程香菊.遙感技術在災害監測中的應用[J].四川環境，2004(06).