測繪工程專業開設《無人機原理及應用》課程探討①

李風賢

[摘 要] 針對地理信息系統行業發展的趨勢，論證了測繪工程專業開設無人機駕駛課程的必要性，通過了解無人機行業標準及規范，調查國內無人機相關課程開設院校，對該課程開設的可行性進行了探討，并提出在課程開設過程中需要注意的事項及待解決的問題。

[關 鍵 詞] 測繪工程；無人機；教學課程

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）09-0090-02

近幾年，無人機產業的發展非常迅猛，在國民經濟和社會生產中發揮著重要的作用，無人機已成為我國引領全球發展的高科技產品。2017年12月22日，中華人民共和國工業和信息化部發布《關于促進和規范民用無人機制造業發展的指導意見》，指出：支持有條件的普通高校和職業院校設立無人機相關專業，建立多層次多類型的無人機人才培養和服務體系；鼓勵高等院校、科研院所和企業合作，創新人才培養機制，加快培育無人機關鍵技術、安全管控等緊缺型專業人才，構建具有競爭力的高端人才隊伍。

一、必要性

航空攝影測量在工程建設、線路帶狀地形圖測繪及地籍調查等項目得到廣泛的應用[1]。隨著輕小型靈活機動無人機的出現，無人機搭載相機的不斷優化，無人機在獲取影像的速度、影像分辨率等方面都在不斷提高，相關圖像處理軟件的更新改進，地面站系統的設計完善，無人機攝影測量技術極大地促進了攝影測量技術的發展，有效地補充了傳統航空攝影測量手段的不足[2]。輕小型無人機在測量領域的應用將越來越廣泛，輕小型無人機將成為一種不可替代的工具。

開設該課程可增強學生對測量相關專業課程的興趣，學生學習該課程的同時可參加由中國航空器擁有者及駕駛員協會組織的無人機視距內駕駛員、超視距駕駛員駕駛證的考試，作為一種興趣愛好，擴展知識面，完善知識結構。

二、可行性

（一）市場前景好

從2009年開始，國家測繪地理信息局在全國推廣了無人的航攝系統設備及應用。據相關部門統計，新興無人機技術領域將創造十萬個以上的就業崗位，于未來十年將產生上千億的經濟效益[3]。根據中華人民共和國工業和信息化部發布《關于促進和規范民用無人機制造業發展的指導意見》中提出的發展目標：到2020年，民用無人機產業持續快速發展，產值達到600億元，年均增速40%以上；到2025年，民用無人機產值達到1800億元，年均增速25%以上；無人機行業的巨大前景帶動了產業鏈的發展，無人機專業的發展有良好的市場支持。

（二）硬件設施全

蘭州資源環境職業技術學院通過向國內各大高校學習，已經走在了甘肅省無人機發展的前列，從2013年起學校測繪與地理信息系已購置各種多旋翼及固定翼無人機幾十臺，建立了高規格測量實訓室，配有各種相關圖像處理及三維模型制作軟件，安裝有無人機模擬器，可供學校科研及學生學習使用。

（三）師資力量厚

近兩年，蘭州資源環境職業技術學院測繪與地理信息系邀請了大量航空攝影測量的專家及技術人員來校講座及交流學習，同時學校測繪與地理信息系的十多名老師到西安中匯航空參加無人機駕駛技術及AOPA考證學習，并全部獲得由中國航空器擁有者及駕駛員協會頒發的多旋翼無人機無人機視距內駕駛員、超視距駕駛員駕駛證、固定翼無人機駕駛員證。同時可引進校外兼職教師，補充師資力量。

三、專業開設的難點及要求

（一）空域的申請

《通用航空飛行管制條例》規定，從事通用航空飛行活動的單位、個人，凡是未經批準擅自飛行、未按批準的飛行計劃飛行、不及時報告或者漏報飛行動態、未經批準飛入空中限制區域和空中危險區域的，由有關部門按照職責分工責令改正，給予警告；造成重大事故或者嚴重后果的，依照刑法追究刑事責任。另外，國家體育總局發布的《關于加強航空模型飛行場地管理的通知》，規定遙控航空模型的飛行場地、飛行空域內不得有人或建筑群、高壓電線等障礙物，任何情況下，模型飛機都不得在人群上空飛行。

（二）安全性

高校無人機相關專業教學，應是實踐理論相結合，除了飛行原理飛行方法及相關法規的理論講解外，還需要無人機飛行訓練。無人機在飛行訓練時難度較大，存在一定的安全隱患。無人機在飛行時由于受到磁場、天氣等客觀原因的影響，很可能出現飛機失控現象，一旦失控會對周圍的建筑物等造成危害，螺旋槳也可能對人造成傷害，其本身就有一定的危險性。再加上學生是初次接觸無人機，難免出現緊張、操作錯誤的現象，造成危險駕駛。由于無人機飛行時有一定的危險，在教學過程中要注意訓練場地的選擇，同時做好場地的安全防護措施。由于學校人員密集，上下課高峰明顯，所以還要做好訓練時間的安排，盡量避開人群或人群高峰期。

（三）設備要求

教學中，無人機主要選擇組裝形式的，在訓練中難免出現設備的損壞等情況，組裝可隨時更換的部件，降低設備的維修費用及維修難度，無需返廠維修，可大大縮短維修時間，提高設備的使用效率。

駕駛員訓練機構合格證或駕駛員訓練機構臨時合格證持有人的訓練規范必須明確以下相關內容：（1）管理人員、飛行教員和其他指定人員。（2）無人機和訓練設施。（3）運行基地、訓練場地和場地設備。（4）課程等級、手冊和訓練記錄。（5）教室和教學設備。（6）訓練區域。（7）限制匯總、豁免和偏離。（8）駕駛員訓練機構合格證持有人的訓練規范中應當包括有無考試權以及具有考試權的課程等級。

四、課程特點

（一）內容新穎知識面廣

該課程是一門新興課程，課程內容吸引人，能極好地吸引學生的視線。該課程在原理講解的時候同時涉及氣象、空氣動力學、計算機、物理等多個方面知識，知識面極廣。

（二）課程的實踐性高

課程除了理論知識的掌握還需要大量的模擬飛行訓練和實際飛行訓練，課程對學生動手能力及反應能力要求較高，大量地實踐練習方可掌握該門課程。

（三）課程的應用廣泛

無人機技術以及微電子、導航、控制、通信等技術的不斷發展，推動了無人機系統的發展[4]。無人機在未來的發展中將繼承機器人技術及更為先進的算法、傳感器，同時能加載更多的任務荷載設備，無人機專業是多個學科領域的結合。

五、教學安排

（一）課程性質

本課程為專業選修課，適用于工程測量專業、礦上測量專業、地理信息專業的學生，該課程的先修課程是地形測量的專業基礎課。通過本課程的學習，能夠使學生了解無人機的發展歷程、無人機的未來發展及應用趨勢、無人機飛行原理的基本知識，掌握無人機駕駛的法律法規等相關規定，學會無人機的手動駕駛技術、地面站操作及航線的設置，掌握無人機技術在航空攝影測量中的應用。

（二）教學內容

課程分為理論和實操兩部分，理論講解主要內容是無人機系統組成及介紹、飛行原理與飛行性能、氣象、法律法規、無人機起降操作技術、無人機巡航操作技術、飛行手冊。實訓主要有：無人機維護實訓、無人機裝配實訓、無人機模擬飛行實訓、無人機飛行實訓、無人機機載設備應用實訓。

六、就業面向

完成“無人機原理與應用”課程的學習，使學生在傳統測量行業工作的同時，將就業渠道擴展到各行業的無人機應用領域。無人機應用非常廣泛，可極大地擴大學生的就業面。主要就業單位有國土資源局、測繪與地理信息局、規劃局、建設局、科研設計單位；電影、電視劇制作公司，廣告公司等，企事業單位，交通、電力、水利、環保、監控部門；數字城市、電子地圖、GIS應用、實景三維；部隊、公安、國安、反恐；消防、武警、交管、城建。

參考文獻：

[1]李德仁.攝影測量與遙感學的發展展望[J].武漢大學學報（信息科學版），2008（12）.

[2]張劍清.攝影測量學[M].武漢大學出版社，2003.

[3]畢凱，李英成，丁曉波，等.輕小型無人機航攝技術現狀及發展趨勢[J].測繪通報，2015（3）.

[4]李德仁，李明.無人機遙感系統的研究進展與應用前景[J].武漢大學學報（信息科學版），2014（5）.