?攝影測量學實習課程教學改革探討

尤號田

摘? 要 攝影測量學實習是測繪工程專業本科生的一門實踐必修課，也是攝影測量學基礎理論課程對應的后續教學實踐環節。針對實習中存在的問題進行深入探討，并從實習內容、所用軟件以及實習手段三方面提出相應的改進建議與措施，以期激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，最終實現本科教育教學質量的提升。

關鍵詞 測繪工程;攝影測量學實習;虛擬仿真實驗室;無人機;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）10-0128-03

Abstract Photogrammetry practice is a practical compulsory course for undergraduates majoring in surveying and mapping engineering. And it is also a follow-up teaching practice corresponding to the photogrammetry course. In order to stimulate students interest in?learning and further improve the students practical ability， the pro-blems existing in the photogrammetry practice are discussed in this?paper. And the corresponding improvement suggestions and mea-surements are put forward from three aspects： the content， the soft-ware and the means used in the photogrammetry practice. Finally， it?is hoped that the quality of undergraduate education and teaching could be further improved.Key words surveying and mapping engineering; photogrammetry practice; virtual simulation lab; unmanned aerial vehicle; teaching reform

1 引言

攝影測量學實習是測繪工程專業本科生的一門實踐必修課，也是與攝影測量學基礎理論課程相對應的教學實踐環節[1]，主要由三部分實習內容構成：

1）航片調繪實習，主要包括外業踏查、室內清繪以及外業核對等過程，通過野外調繪實習，旨在使學生掌握外業調繪工作的流程及注意事項，為未來測繪外業工作打下堅實的基礎;

2）內業立體測圖實習，主要是通過攝影測量軟件VirtuoZo NT對立體影像進行內定向、相對定向以及絕對定向等操作處理，最終生成數字正射影像圖、數字高程模型等4D產品，使學生掌握數字立體測圖的方法;

3）遙感影像數據處理實習，主要包括遙感影像的輻射定標、大氣校正、掩模、波段運算、專題圖制作等過程，旨在利用ENVI、ArcGIS等軟件對遙感影像數據進行處理，使學生掌握遙感影像數據常用的處理方法，并具備運用圖例制作專題圖的能力。

本文針對攝影測量學實習中存在的問題與不足，提出針對性的改進措施與手段，旨在更好地增強攝影測量實踐教學效果，使學生對先前攝影測量學理論知識進行融會貫通，更好地提高動手操作能力，實現本科教育教學質量的提升，為日后學生的就業打下良好的基礎。

2 實習過程中存在的問題

通過對攝影測量實習教學實踐環節過程與成果進行分析總結，發現在教學過程中主要存在以下幾個問題。

各部分實習內容之間多獨立，內容整體性有待進一步加強? 現階段攝影測量學實習所包含的航片調繪實習、內業立體測圖實習以及遙感影像數據處理實習三部分內容之間多相互獨立，內容之間的整體連貫性相對較差，即航片調繪實習所采用的影像數據多為先前已經拍攝好的航空影像數據，由指導教師在實習之前打印好并分發給學生，之后由各位學生拿著自己的相片開展野外實地調繪工作[2]。而內業立體測圖實習所用的立體影像也是由指導教師先前準備好，實習時由指導教師發給各學生。前后兩實習所用影像數據不同，且各自內容之間無明顯聯系。第三周進行的遙感影像數據處理實習所用遙感數據既與第一周的航片調繪實習所用影像不同，又與內業立體測圖所用立體像對影像或所得結果不同。因此，三周實習之間內容無明顯聯系，實習內容之間沒有做到環環相扣、層層深入，致使學生將實習各部分內容看成相互獨立存在，難以形成整體觀，不利于對攝影測量整體流程的理解與掌握。

所用立體測圖軟件難以適應攝影測量未來發展的需求? 國內高校采用的攝影測量軟件多為VirtuoZo NT，此軟件由武漢大學與適普軟件有限公司聯合開發，能夠實現航片定向、核線影像采集與匹配、4D產品生成、立體影像數字化測圖以及模型拼接與成果輸出等功能[3];但因該軟件難以精確獲取地物的側視信息，所以在實現三維單體建模方面存在一定的局限性，而三維單體建模能夠為數字化城市、災害應急等提供基礎數據，是未來攝影測量學的一個重要發展方向。因此，應在VirtuoZo NT軟件的基礎上引入單體化建模軟件，如DP-Modeler、OSketch等，以提高學生的單體化建模能力，更好地適應測繪未來的發展需求。

實習手段陳舊，難以激發學生學習興趣? 現階段攝影測量實習仍延續了先前的實習手段和方法，難以激發學生的學習興趣。比如在航片調繪時還是由指導教師發給學生先前獲取的航空相片，之后由學生拿著相片完成野外調繪工作，但是此航空相片往往是幾年前航拍得到，某些地物已發生明顯變化，與航片所示地物差異較大，導致學生外業調繪工作量大量增加，容易產生懈怠心理且難以激發調繪熱情，致使調繪工作不認真，最終成圖結果不理想。同時，在進行立體測圖實習時，因采用軟件VirtuoZo NT版本較老，功能有限，致使學生操作興趣不高。因此，建議采用較新的軟件，增加精細化三維單體建模模塊實習，以激發學生的學習興趣。

3 改進措施

針對攝影測量實習中存在的問題，分別從實習涉及的實習內容、所用軟件以及實習手段三個方面進行分析并給出相應的改進建議與措施，以期激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，最終實現測繪工程專業本科教育教學質量的提升，為學生未來更好融入社會，適應現代測繪技術發展，打下堅實的基礎。

增強各實習內容之間的內在聯系，使其成為有機的統一整體? 為了更好地改變現階段攝影測量實習各部分內容之間獨立存在的狀況，實習指導教師應做到實習內容整體規劃，統一安排，將各實習內容之間進行有機統一，即：在實習開始時，指導教師可以先指導學生利用無人機獲取野外調繪區域的航片，并通過簡單的數據處理獲得較大區域的影像數據，之后利用此影像數據開展野外調繪工作;第二周實習時利用第一周無人機拍攝的立體影像數據，分小組進行立體測圖實習，最終得4D產品;第三周實習時可以基于第二周的實習成果，如數字正射影像圖和數字高程模型，利用遙感處理軟件對上述數據進行處理分析，生成各種專題圖。至此，攝影測量三部分實習內容之間就建立了緊密的內在聯系，成為一個有機的整體，而且能使學生對攝影測量的整個過程有一個直觀的整體印象。同時，無人機新技術的應用也能在一定程度上激發學生的學習積極性，提高學生的動手能力。

及時更新數據處理軟件，適應未來攝影測量學的發展? 傾斜攝影測量是近年來攝影測量學的一個重要發展方向，通過從不同的視角拍攝地物，進而獲得地物不同視角下豐富的紋理信息，之后借助專門的數據處理軟件，如Modeler和OSketch，實現地物的三維高精度建模，最終將所得成果應用于數字城市、災害應急、國土安全等領域[4-5]。為了與時俱進，更好地適應現代測繪的發展，滿足現代測繪對高校畢業生的要求，有必要使學生及時了解并掌握攝影測量前沿的技術手段。因此，指導教師應時刻關注本學科的發展動態，及時建議學校更新或采購新的數據處理軟件，并將其應用于攝影測量實習中以提升學生的社會競爭力。

引入攝影測量虛擬仿真及無人機技術以激發學生的學習興趣，進而提升學生的動手操作能力? 在攝影測量實習內容主要包括航空影像的獲取、外業調繪、室內清繪、立體像對影像的獲取、內定向、相對定向以及絕對定向、遙感影像數據大氣校正、輻射定標、幾何校正、掩膜、波段運算以及專題圖制作等步驟，為了使學生更好地理解并掌握其中的航空影像以及立體像對影像數據獲取與處理等相關內容，指導教師可以借助攝影測量虛擬仿真實驗室完成上述實習內容的講解與操作。攝影測量虛擬仿真實驗室主要由攝影測量系統、測區沙盤、控制點以及飛機模型等主要部件構建組成[6]，此套攝影測量虛擬仿真系統可以實現不同航向、旁向重疊航攝像片的獲取，同時可以實現垂直、傾斜等多種角度影像數據的獲取。因此，指導教師在實習過程中可以在此虛擬仿真實驗室通過模擬航空影像數據獲取及處理的整個過程向學生直觀展示航空攝影測量的過程，使學生更加容易理解與掌握先前攝影測量學基礎課程所學理論知識。在講解完成后，教師可以讓學生自己動手規劃航線，選定測區，設定航向重疊度、旁相重疊度、相機的傾斜角度等基本參數，觀察設定不同參數情況下所獲得影像的差異，并綜合考慮影像數據獲取、處理時間、成本等因素，從而選出較優參數設定組，為未來工作奠定基礎，同時激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，加深并鞏固所學知識。

在虛擬仿真實驗教學的基礎上，指導教師通過講解無人機的基本組成、組裝順序及注意事項以及無人機基本的飛行操作，在學生初步掌握無人機飛行知識的基礎上，將學生帶到事先選定的無人機飛行場地，每五人一組，由指導教師演示無人機獲取航空影像的過程并講解其中注意事項，待學生全部理解掌握后，在指導教師的指導下由學生親自操作無人機完成航空影像的采集工作，作為攝影測量實習三部分內容所用基礎數據。

虛擬仿真實驗室的應用和無人機等新技術的引入，不僅能夠使攝影測量實習三部分內容之間完美銜接，成為一個有機的統一整體，而且能夠將攝影測量中航攝像片的獲取等一系列過程直觀展現給學生，同時能讓學生利用無人機自己動手操作獲取航攝影像數據，滿足學生的好奇心與求知欲，進而激發學生的學習熱情，提高學習質量。

4 結語

為了提升攝影測量實踐教學質量，激發學生學習熱情，提高學生的動手操作能力，進而實現本科教育教學質量的提升，本文針對攝影測量實習的實習內容、所用軟件以及實習手段等方面存在的問題進行分析與探討，將無人機、三維單體建模、攝影測量虛擬仿真技術引入實習過程，為有效解決實習中存在的問題提供有效的意見與建議。

參考文獻

[1]楊可明，李苗苗，郭達志.數字攝影測量基礎實習的七步教學法[J].測繪通報，2008（1）：74-76.

[2]李欣.近景攝影測量集中實習教學內容與方法研究[J].測繪信息與工程，2008（4）：49-50.

[3]林卉，杜培軍.數字攝影測量系統VirtuoZo NT與遙感信息定量化[J].測繪通報，2005（1）：14-17.

[4]陳永健，陳曦.基于傾斜攝影測量技術的城市實景三維建模方法研究[J].資源信息與工程，2018，33（4）：127-128.

[5]薛雁明，周軍元，戴丹，等.傾斜攝影應用于地理國情普查與監測的探討[J].地理空間信息，2018，16（8）：28-29，49.

[6]龔濤，冉將軍，馮威，等.特色攝影測量實驗模式的創建[J].實驗室研究與探索，2009，28（11）：176-179.