遙感原理與方法課程實踐教學改革探索

摘?要：遙感原理與方法是遙感科學與技術專業的一門核心基礎課，其實踐教學是該課程的主要環節之一。本文針對實踐影像選取、實踐內容選擇和實踐方法應用這三個方向存在的問題與不足進行探索，并對該課程實踐教學進行改革，以加深學生對遙感原理與方法相關知識的了解和掌握，進而提升遙感科學與技術專業本科教學質量。

關鍵詞：遙感原理與方法;課程實踐;實踐教學改革

中圖分類號：G642.0???文獻標識碼：B

1?緒論

遙感原理與方法是遙感科學與技術專業的一門核心基礎課[1]，其實踐教學是該課程主要環節之一。在遙感原理與方法課程實踐教學中，包括三個模塊，分別為遙感影像輻射校正、遙感影像幾何校正和遙感影像分類;這三個模塊的實踐內容為研究區土地利用變化、自然災害和環境災害等監測奠定實踐基礎。下面具體介紹三個模塊的實踐內容。

在遙感影像輻射校正模塊中，利用Landsat-7?ETM+多光譜遙感影像為實踐影像，對其進行輻射定標，并將其保存為BIL格式;然后，對定標后的Landsat-7?ETM+多光譜遙感影像進行FLAASH大氣校正，以獲取輻射校正后的Landsat-7?ETM+多光譜遙感影像。

在遙感影像幾何校正模塊中，分為兩個實踐部分，分別為：1）根據已有地圖投影坐標系統的SPOT全色遙感影像，使用image?to?image的幾何校正方法來校正Landsat-5?TM多光譜遙感影像;2）根據已有地圖投影坐標系統的SPOT全色遙感影像，使用image?to?map的方法來校正Landsat-5?TM多光譜遙感影像。

在遙感影像分類模塊中，分為三個實踐部分，分別為：1）將某市的多幅Landsat-5?TM和Landsat-7?ETM+多光譜遙感影像拼接為一幅較大的多光譜遙感影像;2）在拼接好的多光譜遙感影像基礎上，根據行政區劃矢量圖將研究區所對應的多光譜遙感影像裁剪出來;3）利用ISODATA算法對裁剪的多光譜遙感影像進行非監督分類，得到研究區多光譜遙感影像分類結果。

針對遙感影像輻射校正、遙感影像幾何校正和遙感影像分類這三個模塊中在實踐影像選取、實踐內容選擇和實踐方法應用這三個方向存在的問題與不足進行探索，并分別提出改進方法，旨在加深學生對遙感原理與方法這門課知識的理解，提高該課程的實踐效果，加強學生關于遙感影像的處理能力，為之后學生在遙感影像應用的學習和處理奠定理論和實踐基礎。

2?課程實踐中存在的問題

通過實踐影像選取、實踐內容選擇和實踐方法應用這三個方向分析遙感原理與方法課程實踐教學過程，總結出其存在的主要問題。下面將一一列出。

在實踐影像選取中，以SPOT全色遙感影像、Landsat-5?TM和Landsat-7?ETM+多光譜遙感影像為實踐影像，均為光學遙感影像，并未利用其它類型的遙感影像，缺乏普及性。實踐表明，在有限時空范圍內若云量較少且能見度較高時，可利用光學遙感影像對研究區進行較好地監測[2]。但光學遙感影像在黑夜、多云或多雨等環境下研究區監測應用很有限，而具有全天時、全天候優勢的合成孔徑雷達（Synthetic?Aperture?Radar，?SAR）影像在多云、多雨或生態環境較差的研究區監測應用較廣。因此，在今后的實踐中，應多選擇一些新興的SAR影像作為實踐影像，以更好地實現研究區土地利用變化、自然災害和環境災害等不同方面的遙感監測。因此，本課程實踐教學在實踐影像選取中，存在選取的影像單一的問題。

在實踐內容方面，僅包括了遙感預處理中的遙感影像校正和遙感處理中的遙感影像分類，缺少相關內容。如在遙感預處理中，包括遙感影像增強、遙感影像拉伸和遙感影像融合等;在遙感處理中，包括遙感影像目標識別和解譯等。因此，本課程實踐教學在實踐內容選取方面，存在缺少常用的遙感影像預處理和處理相關內容的問題。

在實踐方法應用中，僅利用已經成熟的算法進行遙感影像處理，并未利用新興的方法來處理遙感影像，缺乏先進性。如在遙感影像分類這個模塊中，僅利用非監督分類中的ISODATA算法實現多光譜遙感影像分類;隨著遙感技術的不斷提高，多光譜遙感影像的分辨率越來越高;僅利用成熟的遙感分類算法已不能精確分類高分辨率多光譜遙感影像。故隨著時間的推移，越來越多的研究者針對高分辨率多光譜遙感影像分類進行研究，已提出很多新興的分類算法，如基于深度學習的多光譜遙感影像分類[3]。而在遙感影像分類實踐中卻沒有這些新興的多光譜遙感影像分類算法。因此，本課程實踐教學在實踐方法方面，存在缺少新興的遙感處理方法的問題。

3?改革方法

針對遙感原理與方法課程實踐中實踐影像選取、實踐內容選擇和實踐方法應用這三個方向存在的問題進行探索，分別提出其改革方法，以加深學生對遙感原理和遙感處理方法基礎知識的了解和掌握，加強學生關于遙感影像的處理能力，進而提升遙感科學與技術專業本科教學質量，為之后學生在遙感影像應用奠定理論和實踐基礎。

在遙感原理與方法課程實踐教學的影像選取方面，加入國內外新興的不同類型遙感影像，使學生更好地掌握不同類型遙感影像的處理方法，為對不同環境條件下研究區影像的處理及監測奠定實踐基礎。為了讓學生們能夠掌握不同類型遙感影像的處理方法，教師應教授學生如何在數據網站上下載這些類型的遙感影像;并在遙感原理與方法課程實踐教學中選取不同類型的遙感影像進行實踐教學，讓學生掌握不同類型遙感影像的處理方法，進而能根據實際情況選取合適的遙感影像，進而解決其遙感應用問題。

在遙感原理與方法課程實踐教學的內容選擇方面，引入更多的遙感影像預處理和遙感影像處理內容。在該課程教學實踐中，教師應選擇更多的內容，如可增加遙感影像增強、遙感影像拉伸、遙感影像融合、遙感影像目標識別和解譯等內容，使得學生更好地掌握遙感影像的處理方法，了解針對不同情況，應對遙感影像進行哪些處理，以更好地實現最終的實踐目標。

在遙感原理與方法課程實踐教學的方法應用方面，加入更多新興的遙感處理方法，使學生更好地了解國內外高分辨率遙感影像處理方法的研究現狀，進而達到高分辨率遙感影像處理精度的需求。目前高分辨率遙感影像的空間分辨率已達到亞米級[4];與中、低分辨率的遙感影像相比，高分辨率遙感影像存在同物異譜和同譜異物的現象更加明顯，原有的成熟的處理方法已無法滿足現今的高分辨率遙感影像處理精度要求。為此，應在遙感原理與方法課程實踐教學中加入新興的遙感處理方法，如基于深度學習的分類方法;使得學生更好地了解現有的國內外高分辨率遙感影像處理方法。

4?結語

為了鞏固學生對遙感原理與方法這門課程中遙感原理和遙感處理方法知識的理解和掌握，提升遙感科學與技術專業本科教學質量，本文針對遙感原理與方法課程實踐教學中的實踐影像選取、實踐內容選擇和實踐方法應用這三個方向進行探索，建議將國內外不同類型的遙感影像、更多的遙感影像預處理、處理內容及新型的遙感處理算法引入到遙感原理與方法課程實踐教學中，為今后學生在遙感影像應用實踐方面奠定基礎。

參考文獻：

[1]陳一祥，姜杰，李文梅，等.大數據智能時代”遙感原理與方法”創新教學探索[J].教育現代化，2018，（36）：112-113.

[2]林琿，邵蕓，楊立民.多云多雨環境遙感研究與應用分析[J].地球信息科學，2006，8（1）：7-11.

[3]楊瑞，祁元，蘇陽.深度學習U-Net方法及其在高分辨衛星影像分類中的應用[J].遙感技術與應用，2020，35（4）：767-774.

[4]孫偉偉，楊剛，陳超，等.中國地球觀測遙感衛星發展現狀及文獻分析[J].遙感學報，2020，24（5）：479-510.

基金項目：2018年9月28日桂林理工大學科研啟動基金資助項目——曲波特征加權能量分割方法，（GUTQDJJ2018065）

作者簡介：王玉（1990—??），女，滿族，遼寧本溪人，博士，講師，研究方向：遙感圖像處理。