深度融合地方元素的遙感實踐課程建設(shè)探討

摘 要：實踐課程建設(shè)是教育改革的重要任務(wù)之一，遙感作為技術(shù)性強、應(yīng)用廣泛的學(xué)科，實踐課程建設(shè)成為教學(xué)中的重難點問題。本文在分析遙感實踐課程建設(shè)緊迫性和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以貴州省地方高校遙感實踐課程為例，從歷史文化遺產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和風(fēng)景名勝區(qū)監(jiān)測等方面，探討遙感課程中融入地方元素的必要性與方法，分析了如何通過遙感技術(shù)服務(wù)地方發(fā)展，提升遙感課程的實踐性和針對性。通過建立融合地方元素的教學(xué)案例，本文探討了遙感實踐課程實施的有效策略。

關(guān)鍵詞：遙感；實踐課程；地方元素

遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域，成為生態(tài)保護(hù)的重要工具。在遙感教育方面，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才是當(dāng)前的挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)進(jìn)步，遙感課程內(nèi)容和教學(xué)方式需不斷創(chuàng)新以適應(yīng)行業(yè)需求［1］。

遙感課程的教學(xué)不僅要關(guān)注技術(shù)本身，還應(yīng)融入地方元素。貴州豐富的歷史文化、獨特的生態(tài)環(huán)境和日益發(fā)展的社會經(jīng)濟(jì)，為遙感課程教學(xué)提供了獨特的切入點［23］。將貴州的地方元素融入遙感課程，能幫助學(xué)生理解遙感技術(shù)的實際應(yīng)用，并激發(fā)他們對地方發(fā)展的關(guān)注。融入地方元素的教學(xué)模式不僅培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，還能增強他們的創(chuàng)新意識和責(zé)任感，同時為地方資源管理、環(huán)境保護(hù)和城市發(fā)展提供技術(shù)支持。

本文從貴州的歷史文化、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)和風(fēng)景名勝等四個方面，探討如何將地方元素融入遙感課程的教學(xué)中，以期為遙感教育的創(chuàng)新與地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供新的思路。

1 遙感實踐課程建設(shè)的緊迫性

隨著技術(shù)進(jìn)步和需求增加，遙感行業(yè)對應(yīng)用型人才需求快速增長。然而，許多高校遙感教學(xué)偏重理論，缺乏實踐，導(dǎo)致學(xué)生操作能力不足，難以滿足行業(yè)需求。遙感技術(shù)要求從業(yè)人員具備扎實的理論基礎(chǔ)和實踐能力，因此，教育體系應(yīng)加強實踐課程［1］。國家對遙感技術(shù)在資源監(jiān)測、智慧城市和生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域的需求增加，高校應(yīng)培養(yǎng)能夠滿足這些需求的應(yīng)用型人才，但現(xiàn)有教學(xué)體系與行業(yè)需求仍有差距，亟須加強實踐課程。

近年來貴州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)、資源管理和環(huán)境保護(hù)中廣泛應(yīng)用［4］。當(dāng)?shù)馗咝?yīng)結(jié)合地方特點，設(shè)計定向?qū)嵺`課程，提升學(xué)生操作能力，滿足行業(yè)對高素質(zhì)人才的需求。

2 遙感實踐課程的地方元素

2.1 遙感實踐課程現(xiàn)狀

遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動了遙感教育需求的增加，高校作為遙感人才培養(yǎng)的主陣地，已認(rèn)識到遙感技術(shù)對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要作用。然而，遙感教育中的實踐課程建設(shè)仍存在問題，特別是在實踐環(huán)節(jié)落實和教學(xué)質(zhì)量提升上。許多遙感課程仍側(cè)重理論知識，實踐教學(xué)比例低。盡管部分高校設(shè)置了實驗室和實踐課程，但這些課程與實際應(yīng)用場景結(jié)合不夠，學(xué)生主要接觸樣例數(shù)據(jù)，缺乏實際操作經(jīng)驗，難以滿足行業(yè)需求。

此外，遙感實踐課程的設(shè)施和資源配置也是制約教學(xué)效果的因素。雖然一些高校建設(shè)了實驗平臺，但設(shè)備更新慢、技術(shù)滯后，無法滿足現(xiàn)代遙感數(shù)據(jù)處理需求。課程中的數(shù)據(jù)集和遙感影像來源單一，缺乏與地方實際應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)，限制了學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)［5］。

盡管存在這些問題，部分高校已開始探索解決方案。例如，通過與企事業(yè)單位和科研機構(gòu)合作，提供真實遙感數(shù)據(jù)和項目案例，圍繞農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境等問題，提升學(xué)生的操作能力。同時，虛擬仿真技術(shù)和在線教育平臺為遙感教育提供了新的手段，彌補了實踐資源的不足。高校應(yīng)結(jié)合地方特色案例，提高學(xué)生的實際操作能力和職業(yè)發(fā)展針對性。

2.2 遙感實踐課程的地方元素

遙感技術(shù)作為一門高度實踐性和應(yīng)用性的學(xué)科，其課程設(shè)置不僅需要傳授基礎(chǔ)理論知識，還應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的特點融合地方元素，以增強課程的實踐性和地域特色。貴州省擁有獨特的歷史文化、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)和自然景觀，在遙感課程的教學(xué)中，充分融入貴州地方元素，不僅能使學(xué)生更好地理解遙感技術(shù)的應(yīng)用，還能為地方的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持［3，6］。本文將從歷史文化、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)和風(fēng)景名勝四個方面探討如何在遙感課程中融入貴州的地方元素。

2.2.1 地方元素之歷史文化

貴州省歷史悠久，文化底蘊深厚。這里豐富的民族文化和歷史遺產(chǎn)是貴州的獨特標(biāo)識。遙感課程中融入貴州的歷史文化元素，可以通過地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感技術(shù)對歷史遺址、古代文化景觀、傳統(tǒng)建筑等進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)和研究。例如，貴州有著悠久的“侗族鼓樓”和“苗族銀飾”等文化傳統(tǒng)，利用遙感技術(shù)對這些文化遺產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)測和保護(hù)，可以為傳統(tǒng)文化的數(shù)字化傳承提供有力支持。

此外，貴州省內(nèi)的許多古代城池遺址、歷史文化遺址，如“貴陽古城”“遵義會議遺址”等，均可以借助遙感影像進(jìn)行空間分析和考古研究。在遙感課程的設(shè)計中，學(xué)生可以通過實際的文化遺產(chǎn)項目，學(xué)習(xí)如何使用遙感技術(shù)進(jìn)行歷史遺址的空間定位、變化監(jiān)測與數(shù)字化建模，這樣學(xué)生不僅能夠掌握遙感技術(shù)，還能深刻理解貴州的歷史文化。

2.2.2 地方元素之生態(tài)環(huán)境

貴州是全國著名的生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)，森林覆蓋率高，且具有獨特的喀斯特地貌和地下河流系統(tǒng)。遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、森林資源調(diào)查、土地利用變化等方面具有廣泛的應(yīng)用。例如，貴州的“天柱山”國家級自然保護(hù)區(qū)，是生物多樣性豐富的地區(qū)，遙感技術(shù)可以通過衛(wèi)星影像進(jìn)行生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，幫助分析生態(tài)環(huán)境的變化趨勢，識別生態(tài)破壞的區(qū)域，制定有效的保護(hù)措施。

在遙感課程中，學(xué)生可以通過分析貴州的自然保護(hù)區(qū)、濕地、森林資源等方面的遙感數(shù)據(jù)，進(jìn)行實際的生態(tài)監(jiān)測和環(huán)境評估。通過遙感技術(shù)對貴州的水土保持、森林覆蓋、植被變化等進(jìn)行長期動態(tài)監(jiān)測，不僅有助于提升學(xué)生的遙感數(shù)據(jù)分析能力，還能培養(yǎng)他們對生態(tài)保護(hù)問題的敏感性和責(zé)任感。

2.2.3 地方元素之社會經(jīng)濟(jì)

貴州是全國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的重要基地之一，貴陽被譽為“國家大數(shù)據(jù)綜合試驗區(qū)”，大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了貴州的社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。遙感技術(shù)在大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，尤其是在智能城市、環(huán)境監(jiān)測、交通規(guī)劃等方面，具有巨大的潛力。在遙感課程中，學(xué)生可以通過貴陽的城市遙感影像，學(xué)習(xí)如何進(jìn)行城市擴(kuò)展監(jiān)測、土地利用規(guī)劃、交通流量分析等，幫助學(xué)生掌握遙感技術(shù)在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用。

2.2.4 地方元素之風(fēng)景名勝

貴州省以其豐富的自然風(fēng)景和文化景觀吸引著眾多游客。著名的旅游景點如黃果樹瀑布、荔波小七孔、織金洞等自然景觀以及苗寨、侗寨等民族村落，都是遙感技術(shù)應(yīng)用的理想領(lǐng)域。通過遙感影像的獲取與分析，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何利用遙感技術(shù)進(jìn)行風(fēng)景名勝區(qū)的土地利用調(diào)查、游客流量監(jiān)測以及景區(qū)環(huán)境保護(hù)等工作。例如，黃果樹瀑布景區(qū)的游客流量、生態(tài)環(huán)境變化等信息可以通過遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，為旅游管理和生態(tài)保護(hù)提供決策支持。

在遙感課程中，結(jié)合貴州的風(fēng)景名勝，學(xué)生可以進(jìn)行實地數(shù)據(jù)采集與遙感影像分析，學(xué)習(xí)如何在自然景區(qū)的保護(hù)與開發(fā)之間找到平衡點。遙感技術(shù)不僅能幫助管理者掌握景區(qū)的環(huán)境變化，還能為旅游資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。通過這種方式，學(xué)生可以深入理解遙感技術(shù)在文化旅游、生態(tài)保護(hù)與資源管理中的綜合應(yīng)用。

3 融合地方元素的遙感課程案例

3.1 多源遙感數(shù)據(jù)的貴陽市人口數(shù)據(jù)空間化

基于多源遙感數(shù)據(jù)的人口數(shù)據(jù)空間化，是指利用多源遙感數(shù)據(jù)，并將人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有地理位置和空間分布特征的離散數(shù)據(jù)，然后建立人口與植被指數(shù)、夜光強度和路網(wǎng)長度等的函數(shù)關(guān)系，反演任意位置的人口密度。該過程可以為城市規(guī)劃、資源管理和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)。涉及的關(guān)鍵步驟和方法如圖1所示。

圖1 處理流程圖

該案例涵蓋到了遙感原理與應(yīng)用中的多數(shù)知識點，讓學(xué)生了解了不同類型的數(shù)據(jù)源，掌握了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法，并學(xué)會由一組相關(guān)因子反演目標(biāo)值的科學(xué)思維，旨在培養(yǎng)學(xué)生所學(xué)應(yīng)立足社會，所用應(yīng)服務(wù)地方的認(rèn)識。本案例生成高精度的人口密度圖，展示各區(qū)域人口分布情況，為城市規(guī)劃、交通布局、公共服務(wù)設(shè)施選址、環(huán)境保護(hù)等提供數(shù)據(jù)支持，在人口密集區(qū)域進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)規(guī)劃，如災(zāi)害預(yù)警、疏散路線設(shè)計等。通過分析不同時期的遙感影像和人口數(shù)據(jù)，還可以研究城市擴(kuò)展對人口分布的影響，評估城市化進(jìn)程中的人口遷移和聚集趨勢。

3.2 醉美貴州——旅游景點圖集

貴州山地和丘陵占據(jù)全省90%以上的面積，是中國唯一沒有平原支撐的省份，地跨長江和珠江兩大水系，數(shù)千條河流塑造著中國巖溶地貌分布最豐富的地區(qū)之一，其在“美麗中國”這幅宏偉畫卷中猶如一顆璀璨的明珠。貴州的喀斯特地貌獨特，如天坑、溶洞、石林等景觀，是大自然鬼斧神工的杰作。貴州還擁有眾多壯觀的瀑布，如黃果樹瀑布、荔波小七孔瀑布等，其氣勢磅礴，景色秀美，令人贊嘆不已。

將貴州豐富的旅游資源與遙感課程思政結(jié)合，可以增強學(xué)生對遙感技術(shù)的應(yīng)用理解，并提升其熱愛家鄉(xiāng)、以家鄉(xiāng)為榮的情感，反過來促進(jìn)學(xué)習(xí)的動力。依托收集的貴州地區(qū)矢量數(shù)據(jù)、景點數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)及其他文旅信息，制作貴州美食分布圖、貴州熱門景點圖、貴州瀑布分布圖、貴州賞花分布圖、貴州名山分布圖、貴州手繪地圖、貴州詞云圖等不同特色的專題圖，展現(xiàn)貴州的人文、山水、景點。通過這樣的圖集，每一位學(xué)生都能體會到貴州的美，同時也為推動貴州的文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

3.3 畢節(jié)市土地利用變化模擬和碳儲量評估

土地利用變化模擬和碳儲量評估是遙感和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域。首先，收集不同時期的高分辨率遙感影像，如Landsat、Sentinel等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對影像進(jìn)行輻射校正、幾何校正、去噪處理，使用分類方法對遙感影像進(jìn)行土地覆蓋分類，獲得不同時間段的土地利用類型圖；其次，將不同時間段的土地利用類型圖進(jìn)行對比，識別土地利用類型的變化；再次，構(gòu)建土地利用變化矩陣，統(tǒng)計各類土地利用類型的轉(zhuǎn)移情況，選擇適合的模型進(jìn)行土地利用變化模擬，如Markov模型、CAMarkov模型、CLUES模型等，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和研究區(qū)域特征設(shè)定模型參數(shù)；最后，運行模型，模擬未來的土地利用變化趨勢，生成未來某一時間點的土地利用圖。

利用遙感影像和地面實測數(shù)據(jù)，建立地上生物量估算模型，結(jié)合土壤類型圖和土壤剖面實測數(shù)據(jù)，估算土壤有機碳含量；分析土地利用變化對碳儲量的影響，評估土地利用轉(zhuǎn)變對碳儲量的變化；計算由于土地利用變化導(dǎo)致的碳排放量，評估土地利用政策對碳儲量和碳排放的影響。系統(tǒng)地模擬貴州區(qū)域的土地利用變化，并評估其對碳儲量的影響，為環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，以此增強學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感，培養(yǎng)他們的綜合素質(zhì)。

結(jié)語

將歷史文化、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)和風(fēng)景名勝等地方元素融入遙感實踐課程的教學(xué)中，不僅能夠增強課程的實踐性和地域特色，還能幫助學(xué)生更好地理解遙感技術(shù)的應(yīng)用。這種結(jié)合使學(xué)生在掌握遙感技術(shù)的同時，能夠深入了解當(dāng)?shù)氐淖匀慌c社會環(huán)境，并為當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。通過實際案例分析和項目實踐，學(xué)生不僅能夠提高遙感數(shù)據(jù)處理與分析能力，還能培養(yǎng)其解決實際問題的能力。因此，未來遙感教育應(yīng)更加注重地方元素的融入，以推動地方特色教育的發(fā)展，同時為遙感技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用提供更廣闊的空間。通過這種教學(xué)模式的創(chuàng)新，既能培養(yǎng)出具有地方意識的遙感人才，也能夠為貴州省乃至其他地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供更有力的技術(shù)保障。

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基金項目：校級課程建設(shè)項目（編號：SZ202305、XQ2023 04）；貴州省教育廳教改項目（編號：220802313202357、2022 303）

作者簡介：王志紅（1983— ），男，漢族，江西吉安人，博士研究生，講師，主要從事遙感、地信等方向的教學(xué)與科研工作。