無人機遙感技術在非測繪專業中的教學探索

趙璐

摘? 要：無人機遙感技術發展迅猛并日益成熟，可顯著促進相關領域技術革新，為各行業的發展帶來新的契機。本文簡要概括了當前無人機遙感技術的優勢和發展潛力，結合各本科專業特點，分析了將該技術應用到非測繪專業本科理論與實驗教學的可行性與特點。可以預見，無人機遙感技術引入到本科教學，將顯著促進教學改革與創新，優化教學內容，進一步提高本科人才培養水平。

關鍵詞：無人機遙感? 本科教學? 非測繪專業? 應用

中圖分類號：P237 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0211-03

Teaching Exploration of UAV Remote Sensing Technology in Non-Surveying and Mapping Specialty

ZHAO Lu1，2

（1.National Experimental Teaching Demonstration Center， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning province， 116024 China; 2.Faculty of Construction Engineering， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning province， 116024 China ）

Abstract： The UAV remote sensing technology develops rapidly and becomes more and more mature， which can significantly promote the technological innovation in the related fields and bring new opportunities for the development of various industries. This paper briefly summarizes the advantages and development potential of the UAV remote sensing technology at present， analyzing the feasibility and characteristics of applying this technology to the theory and experiment teaching of the non-surveying and mapping specialty in combination with the characteristics of undergraduate specialties.It can be predicted that the introduction of the UAV remote sensing technology into undergraduate teaching will significantly promote? teaching reform and innovation， optimize teaching content， and further improve the level of undergraduate talent cultivation.

Key Words： UAV remote sensing; Undergraduate teaching ; Non-surveying and mapping specialty; Application

近幾年，我國民用無人機技術發展迅速，在國土測繪與調查、無人機遙感數據采集與處理、環境監測、電力巡查、農業植保、影像航拍、攝影測量等無人機應用領域得到廣泛利用[1-2]。無人機遙感技術在測繪專業中應用越來越深入，將無人機遙感技術應用到非測繪專業中，如我校的土木工程、水利水電工程、港口航道與海岸工程、交通工程、海洋資源開發技術等專業中，充分發揮測繪與各專業的交叉，提升無人機遙感技術的優勢，為各專業進行進度管理、安全監管、質量管理等工作開展提供參考。

在非測繪專業的本科生培養大綱中，測量學作為各專業的一門基礎必修課程，除理論課程與實驗課程外，還必須設置測量實習環節，目的是為了讓各專業學生能夠充分掌握測量這門課程的基本理論知識與實踐操作。那么，如何更好地將測量知識服務于各專業學生，如何更好地讓各專業學生畢業后掌握的知識不與時代脫節？這就需要在教學過程中不斷加入與時俱進的理論與技術手段，從基礎理論與儀器設備的教授，到先進的無人機遙感技術應用，兩者的優缺點對比，所得成果的分析，讓學生可以更全面地了解無人機技術，掌握測繪前沿知識。

1? 無人機遙感技術的優勢

無人機遙感技術的優勢簡單地用8個字概況為“高效、快速、廣泛、節省”。

1.1 高效

無人機遙感技術最突出的特點即監測效率高，采用這項技術可以縮短必要的工作時長，可在短時間內對地球表面進行觀測，大大提高工作效率。無人機遙感技術的數據傳輸是實時的[3]，在處理緊急事件時能夠及時做出反應，進而有效地處理各項問題，與測繪傳統設備相比效率更高。

1.2 快速

無人機遙感技術的信息處理速度很快，具有很高的處理效率，尤其在處理測繪信息時表現出了很高的準確性，在傳統測量過程中，對需要測定的目標有時會出現遮擋、不通視等現象，難以照準目標，使用無人機測量，可提高測區的信息提取速率進而更快速[4]。

1.3 廣泛

無人機遙感測量技術可自主控制測量區域的范圍大小，同時監測尺度具有比較靈活的調整性。既可以進行大面積、高空監測，又可以進行小范圍、低空監測，應用范圍十分廣泛。

1.4 節省

無人機的操作十分簡單方便，節省人員數量，因無人機遙感技術的高效和快進，節省時間成本。無人機的發展日趨成熟，價格低廉，使用成本也較低，且不需要載人升空，大大節省了費用。

2? 無人機遙感技術在本科教學中的探索

無人機遙感技術發展迅猛，為各行業的發展帶來新的契機。無人機遙感技術結合各本科專業特點，探索將該技術應用到非測繪專業本科理論教學與實踐教學的過程中。

2.1 理論教學

在土木工程、水利水電工程、港口航道與海岸工程、交通工程、海洋資源開發技術等專業培養過程中，測量學內容根據各專業所需方向進行側重講授，并開設土木水利學科前沿實驗，現代監控量測新技術等前沿科學與技術的課程，講授各行業學科前沿知識與介紹先進技術手段。無人機作為其中一項新方法、新手段，如何讓學生更好地去了解理論，并掌握實踐操作是教學過程中急需研究的內容。

隨著無人機技術的不斷成熟，社會上其使用頻率和應用領域也不斷增加。無人機遙感技術在教學過程中需提前讓學生了解攝影測量原理、無人機結構與飛行原理、無人機操作指南、無人機安全教育等。近年來，中國民用航空局頒發一系列無人機管理條例也是學生必須學習的內容之一[5]，理論知識的傳授是指導學生實踐操作的基礎，掌握必要的理論知識后才能更好地處理無人機的實踐飛行與數據處理。將傳統測量技術與無人機遙感技術相結合來進行教學，提升學生學習興趣，讓學生系統學習理論知識，并利用理論知識進行無人機遙感技術實踐，理論與實踐更好地互相促進與結合。

2.2 實踐教學

現階段市場上消費級無人機可以滿足基本低空航空攝影測量的需求[6]。同時，很多攝影測量數據軟件支持消費級無人機數據的校正和拼接，在實踐操作過程中，重點講授無人機航測前的基本準備，包括飛行前資料收集與整理、飛行前機器檢查、布置外業像控點、設計飛行平臺與線路、無人機航空攝影、立體測圖等。外業無人機測量數據獲取后，及時將數據導出轉入內業處理，包括數據檢查、空間三角測量處理、實景三維模型建立，最后要使用像控點和檢查點對模型精度進行檢查（見圖1）。

因無人機飛行操作存在很多安全隱患與不可控性，同時我校本科生人數規模較大等原因，故響應《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》[7]提出堅持“以本為本”，加快建設高水平本科教育，建立線上線下相結合的教學模式，大力推進虛擬仿真實驗室建設，從而全面提高人才培養能力。我校初步建立無人機虛擬仿真實驗教學平臺，結合大連理工大學校園數字3D沙盤模型，模擬無人機在校園內飛行的各項技術參數與路線，并模擬無人機在各工程項目中使用方式，通過“虛實結合”的教學方式，利用虛擬仿真實驗促進本科教學[8]，讓學生進一步了解無人機遙感的實踐操作。

結合非測繪專業特點，將無人機與專業需求相結合。例如，無人機可用于水工建筑物調查測量，對測區內淤地壩、溢流壩壩頂高度或淤積面高程等進行調查。無人機可在土木工程前期準備施工過程、運營維護中進行數據采集，也可以在巖體結構面進行信息獲取[9]。在港口規劃過程中進行前期規劃實勘、航標維護管理、海上應急設標等。在海洋資源開發技術方向可用于海域動態管理、海洋災害監測、海島海岸帶航空遙感調查等。結合各專業的不同需求，讓學生更好地了解無人機遙感的實際應用。

3? 結語

無人機遙感技術已經在測繪工程專業中有效的應用，更應該充分發揮其高效、快速、廣泛、節省等特性，將其應用于非測繪專業中去。為土木工程、水利水電工程、港口航道與海岸工程、交通工程、海洋資源開發技術等專業人員提供更多準確測量信息。在非測繪工程專業的本科生測量學課程教學過程中進一步加強無人機遙感技術的理論教授與實踐操作的應用，并充分利用無人機遙感虛擬仿真實驗教學平臺資源，虛實結合，讓學生更深刻了解攝影測量原理知識與無人機測繪的應用。可以預見，無人機遙感技術引入到非測繪專業各個本科教學之中，將顯著促進教學改革與創新，優化教學內容，進一步提高本科人才培養水平。

參考文獻

[1] 王之卓.攝影測量原理[M].武漢：武漢大學出版社，2007.

[2] 孫家抦.遙感原理與應用[M].武漢：武漢大學出版社，2013.

[3] CH/Z 3003-2010，低空數字航空攝影測量內業規范[S].2010.

[4] 邵紅偉，n種大比例尺地形圖測繪方法的對比分析[J].北京測繪，2019，33（11）：1417-1420.

[5] 中國民用航空局飛行標準司，民用無人機駕駛員管理規定[Z].2018.

[6] 孔振，劉召芹，高云軍，等，消費級無人機在大比例尺測圖中應用與精度評價[J].測繪工程，2016（12）：55-60.

[7] 中華人民共和國教育部.教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見[EB/OL].2018-10-08.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201810/t20181017_351887.html.

[8] 岳祥楠，賀小星，馬飛虎，等.虛擬仿真技術在測繪工程實踐教學中的應用[J].測繪工程，2021（30）：76-80.

[9] 趙明宇，王鳳艷，王明常，等.基于無人機攝影測量的巖體結構面信息獲取[J].工程地質學報，2018，26（增）：480-487.