仿真攝影測量系統在攝影測量教學中的應用

田方

摘 要：針對攝影測量專業職業院校知識結構特點和學生綜合素質，建立仿真攝影測量系統、將攝影測量技術搬進職業院校課堂顯得尤為重要。該文介紹了仿真攝影測量系統的建設方案以及仿真攝影測量系統在職業教育中的深遠意義。模擬真實的生產流程，建立仿真攝影測量系統，可以更好地配合新的教學模式。同時，通過多媒體教程與課件，學生能在相對縮短的在校學習期間，學到更多專業知識并掌握更多的實際操作技能，更好地適應行業生產，最大程度地擴大就業面，增強學生的就業競爭力。

關鍵詞：仿真攝影測量系統 攝影測量 信息技術 職業教育

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（b）-0130-02

1 攝影測量專業介紹

1.1 專業簡介

攝影測量學的主要任務是利用各種影像信息測制各種比例尺的地形圖并建立地形數據庫，為各種地理信息系統（GIS）和土地信息系統（LIS）提供基礎數據，提取客觀世界中各種目標對象的幾何與物理特征信息，以便應用計算機進行國土整治、環境保護與檢測、災害預報與防治、城市規劃與市政管理等工作，從而為人們認識自然和改造自然提供科學的技術和方法，為國家和部門的重大決策和社會可持續發展提供科學依據和決策保障。

1.2 專業特色

攝影測量專業基于理論與實踐教學相結合的原則，培養具有扎實的成像幾何與影像信息的基本理論基礎，具備航空和衛星影像數據處理、分析和解譯能力的專業人才，以滿足諸多領域（包括土木工程勘察、國土資源調查、自然災害與環境監測及區域可持續發展規劃等）對攝影測量與遙感技術日益增長的需求。

2 職業院校攝影測量專業發展現狀

攝影測量學專業性很強，其中用到的飛機和航攝儀等昂貴儀器，學生畢業時都無法接觸，以至于學生在學習中理論與實踐無法結合。這也與現在提倡的培養技能型人才的教學目標相沖突，加之目前職業院校的學生在學習中存在許多問題，對實際操作的記憶優于對教材的記憶、機械記憶優于邏輯思維記憶。要想加強教學的針對性，提高教學的實效性，讓學生在學校就能全面地接觸攝影測量技術過程就顯得尤為重要。針對職業院校攝影測量專業的教學現狀，建立一個仿真攝影測量系統，即在室內完全模擬攝影測量技術的全部作業過程，應用現代化信息技術，全面提高現代化信息技術在教育管理和教學實踐中的應用水平。

3 仿真攝影測量系統簡介

仿真攝影測量系統是一套可以從數據獲取到數據處理，完成數字攝影測量室內作業的所有軟、硬件構成的系統。（1）硬件組成。仿真攝影測量系統的硬件主要由數字攝影測量工作站的硬件、沙盤模型及相機等組成。其中數字攝影測量工作站包含計算機及其外部設備。①模擬測繪航空攝影沙盤模型；②模擬測繪航空攝影軌道及配件；③測繪相機及配件；④計算機：工作站計算機配備雙顯示器；⑤立體觀測裝置：配備閃閉式液晶眼鏡和振光眼鏡；⑥操作控制設備：手輪、腳盤和鼠標等。（2）軟件組成及主要功能。仿真攝影測量系統的軟件由四維航空影像預處理軟件、四維數字空中三角測量系統軟件、JX4G數字攝影測量工作站軟件以及超真自然真三維地理信息系統軟件組成。①四維航空影像預處理軟件主要包括航線設計、畸變差校正、質量檢查、勻光勻色；②四維數字空中三角測量系統軟件主要包括影像處理、內定向、選點、構建自由網、平差及檢測；③JX4G數字攝影測量工作站軟件包括航空影像、單模行、矢量測圖、DEM制作、正射影像；④超真自然真三維地理信息系統軟件包括三維全景圖、三維側視圖。

4 仿真攝影測量系統在航測教學過程中的應用

4.1 仿真攝影測量系統在航空攝影教學中的應用

仿真攝影測量系統模擬真實的航空攝影。我國的航空攝影單位常用的是中國的運-5運輸機和德國的徠卡ADS80相機，成本極高，學生在校期間不可能接觸真實的生產過程，導致學生工作時沒有任何實操經驗，無法勝任具體工作。針對這種現象，在設計中我將實驗室的地面設置成具有多地形要素的沙盤；在天花板上安裝交錯的滑道，模擬真實航空攝影的航線；將單反相機佳能5DⅡ的曝光系統改裝為自動曝光系統并安裝在模型飛機上，模擬真實的飛機和航攝儀；將模型飛機掛在天花板的滑道上模擬真實的航空攝影。這套設備的成本和真實航空攝影相比低很多，但是完全模擬了真實的航空攝影流程，學生在實驗室中不僅可以全面地了解航空攝影，還可以直觀地感受到畢業后的工作環境。

4.2 仿真攝影測量系統在攝影測量外業教學中的應用

航空攝影測量外業主要包括像片控制測量和像片調繪兩大項內容。它是為了保證航空攝影測量內業加密或測圖的需要，在野外實地進行的攝影測量工作。航空攝影模塊獲取航空影像之后，就要進行航空攝影測量外業工作，因為職業院校學生人數多，年齡小，在校外進行航測外業實習存在很大的安全隱患，所以在設計中，地面沙盤完全仿造中國的地物地貌，在實驗室中可以模擬進行野外控制測量選點，并進行數據采集。在像片調繪方面，沙盤上的地物可以進行隨意的安裝和拆卸。

4.3 仿真攝影測量系統在“4D”產品獲取教學中的應用

航空攝影測量技術可以根據用圖的需要，生產出各種測繪產品，如我們常見的“4D”產品，即：DEM（數字高程模型）、DOM（數字正射影像圖）、DLG（數字線劃圖）、DRG（數字柵格地圖）。另外還有立體景觀圖、立體透視圖、各種工程設計所需的三維信息以及各種信息系統和數據庫所需的空間信息等測繪產品。

在航空攝影測量內業模塊設計中，仿真攝影測量系統擁有全套的解析攝影測量軟件和數字攝影測量軟件，如自動空中三角測量系統TG_AT、像片糾正軟件ERDAS以及立體測圖軟件JX-4G全數字攝影測量工作站，最終生成4D產品，數字攝影測量系統可以進行正射影像糾正和鑲嵌、影像修補、任意影像的無縫鑲嵌，此外將數字正射影像圖與數字高程模型疊加，可生成沙盤的三維景觀。

5 信息技術趨勢下仿真攝影測量系統的重要性

在項目引領、任務驅動的教學模式轉變之際，我們模擬真實的生產流程，建立仿真攝影測量系統，以更好地配合新的教學模式。同時，通過多媒體教程與課件，學生能在相對縮短的在校學習期間學到更多專業知識并掌握更多的實際操作技能，能更好地適應行業生產，能最大程度擴大就業面，增強學生就業競爭力。

在調研、收集資料和授課經驗基礎上，計劃通過已有的儀器設備，設計制作仿真攝影測量系統，力求使課程目標明確，針對性強，操作簡單，并且對于實習中可能出現的問題進行有針對性的講解，傳授解決方法，最終使學生對航空攝影測量技術的生產流程熟悉精通。

6 結語

“國務院關于大力發展職業教育的決定”中指出：進一步深化教育教學改革。根據市場和社會需要，不斷更新教學內容，改進教學方法；加強職業院校學生實踐能力和職業技能的培養。高度重視實踐和實訓環節的教學。職業院校繼續堅持靠人才辦校、靠特色強校、靠能力興校的辦學思想，進一步完善院校的發展戰略規劃、學科建設和隊伍建設規劃、校園和基礎能力建設規劃，切實把科學發展觀的要求轉化為正確的辦學方向、辦學理念、發展思路和改革舉措，提高辦學質量，建設和諧校園，促進科學發展。

攝影測量與遙感學專家李德仁院士曾經說過，要想讓學生做出成績，必須帶領學生到科技的前沿去鉆研。建立仿真攝影測量系統，將攝影測量技術搬進中等職業教育的課堂，對特色職業教育的發展具有深遠的意義。

參考文獻

[1] 王春祥.航空攝影測量學[M].鄭州：黃河水利出版社，2011：4-5.

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[3] 郭學林.航空攝影測量外業[M].鄭州：黃河水利出版社，2011：218.