無人機(jī)遙感技術(shù)在非測繪專業(yè)中的教學(xué)探索

無人機(jī)遙感技術(shù)在非測繪專業(yè)中的教學(xué)探索

趙璐摘

要：無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展迅猛并日益成熟，可顯著促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)革新，為各行業(yè)的發(fā)展帶來新的契機(jī)。本文簡要概括了當(dāng)前無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿ΓY(jié)合各本科專業(yè)特點(diǎn)，分析了將該技術(shù)應(yīng)用到非測繪專業(yè)本科理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可行性與特點(diǎn)。可以預(yù)見，無人機(jī)遙感技術(shù)引入到本科教學(xué)，將顯著促進(jìn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步提高本科人才培養(yǎng)水平。Key：無人機(jī)遙感

本科教學(xué)

非測繪專業(yè)

應(yīng)用：P237

：A

：1674-098X（2021）04（c）-0211-03TeachingExplorationofUAVRemoteSensingTechnologyinNon-SurveyingandMappingSpecialtyZHAOLu1，2（1.NationalExperimentalTeachingDemonstrationCenter，DalianUniversityofTechnology，Dalian，Liaoningprovince，116024China;2.FacultyofConstructionEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian，Liaoningprovince，116024China）Abstract：TheUAVremotesensingtechnologydevelopsrapidlyandbecomesmoreandmoremature，whichcansignificantlypromotethetechnologicalinnovationintherelatedfieldsandbringnewopportunitiesforthedevelopmentofvariousindustries.ThispaperbrieflysummarizestheadvantagesanddevelopmentpotentialoftheUAVremotesensingtechnologyatpresent，analyzingthefeasibilityandcharacteristicsofapplyingthistechnologytothetheoryandexperimentteachingofthenon-surveyingandmappingspecialtyincombinationwiththecharacteristicsofundergraduatespecialties.ItcanbepredictedthattheintroductionoftheUAVremotesensingtechnologyintoundergraduateteachingwillsignificantlypromote

teachingreformandinnovation，optimizeteachingcontent，andfurtherimprovethelevelofundergraduatetalentcultivation.KeyWords：UAVremotesensing;Undergraduateteaching;Non-surveyingandmappingspecialty;Application近幾年，我國民用無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，在國土測繪與調(diào)查、無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)采集與處理、環(huán)境監(jiān)測、電力巡查、農(nóng)業(yè)植保、影像航拍、攝影測量等無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛利用[1-2]。無人機(jī)遙感技術(shù)在測繪專業(yè)中應(yīng)用越來越深入，將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到非測繪專業(yè)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(fā)技術(shù)等專業(yè)中，充分發(fā)揮測繪與各專業(yè)的交叉，提升無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢，為各專業(yè)進(jìn)行進(jìn)度管理、安全監(jiān)管、質(zhì)量管理等工作開展提供參考。在非測繪專業(yè)的本科生培養(yǎng)大綱中，測量學(xué)作為各專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課程，除理論課程與實(shí)驗(yàn)課程外，還必須設(shè)置測量實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，目的是為了讓各專業(yè)學(xué)生能夠充分掌握測量這門課程的基本理論知識與實(shí)踐操作。那么，如何更好地將測量知識服務(wù)于各專業(yè)學(xué)生，如何更好地讓各專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后掌握的知識不與時(shí)代脫節(jié)？這就需要在教學(xué)過程中不斷加入與時(shí)俱進(jìn)的理論與技術(shù)手段，從基礎(chǔ)理論與儀器設(shè)備的教授，到先進(jìn)的無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)對比，所得成果的分析，讓學(xué)生可以更全面地了解無人機(jī)技術(shù)，掌握測繪前沿知識。1

無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢簡單地用8個(gè)字概況為“高效、快速、廣泛、節(jié)省”。1.1高效無人機(jī)遙感技術(shù)最突出的特點(diǎn)即監(jiān)測效率高，采用這項(xiàng)技術(shù)可以縮短必要的工作時(shí)長，可在短時(shí)間內(nèi)對地球表面進(jìn)行觀測，大大提高工作效率。無人機(jī)遙感技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)時(shí)的[3]，在處理緊急事件時(shí)能夠及時(shí)做出反應(yīng)，進(jìn)而有效地處理各項(xiàng)問題，與測繪傳統(tǒng)設(shè)備相比效率更高。1.2快速無人機(jī)遙感技術(shù)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(shí)表現(xiàn)出了很高的準(zhǔn)確性，在傳統(tǒng)測量過程中，對需要測定的目標(biāo)有時(shí)會出現(xiàn)遮擋、不通視等現(xiàn)象，難以照準(zhǔn)目標(biāo)，使用無人機(jī)測量，可提高測區(qū)的信息提取速率進(jìn)而更快速[4]。1.3廣泛無人機(jī)遙感測量技術(shù)可自主控制測量區(qū)域的范圍大小，同時(shí)監(jiān)測尺度具有比較靈活的調(diào)整性。既可以進(jìn)行大面積、高空監(jiān)測，又可以進(jìn)行小范圍、低空監(jiān)測，應(yīng)用范圍十分廣泛。1.4節(jié)省無人機(jī)的操作十分簡單方便，節(jié)省人員數(shù)量，因無人機(jī)遙感技術(shù)的高效和快進(jìn)，節(jié)省時(shí)間成本。無人機(jī)的發(fā)展日趨成熟，價(jià)格低廉，使用成本也較低，且不需要載人升空，大大節(jié)省了費(fèi)用。2

無人機(jī)遙感技術(shù)在本科教學(xué)中的探索無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展迅猛，為各行業(yè)的發(fā)展帶來新的契機(jī)。無人機(jī)遙感技術(shù)結(jié)合各本科專業(yè)特點(diǎn)，探索將該技術(shù)應(yīng)用到非測繪專業(yè)本科理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的過程中。2.1理論教學(xué)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(fā)技術(shù)等專業(yè)培養(yǎng)過程中，測量學(xué)內(nèi)容根據(jù)各專業(yè)所需方向進(jìn)行側(cè)重講授，并開設(shè)土木水利學(xué)科前沿實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)代監(jiān)控量測新技術(shù)等前沿科學(xué)與技術(shù)的課程，講授各行業(yè)學(xué)科前沿知識與介紹先進(jìn)技術(shù)手段。無人機(jī)作為其中一項(xiàng)新方法、新手段，如何讓學(xué)生更好地去了解理論，并掌握實(shí)踐操作是教學(xué)過程中急需研究的內(nèi)容。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，社會上其使用頻率和應(yīng)用領(lǐng)域也不斷增加。無人機(jī)遙感技術(shù)在教學(xué)過程中需提前讓學(xué)生了解攝影測量原理、無人機(jī)結(jié)構(gòu)與飛行原理、無人機(jī)操作指南、無人機(jī)安全教育等。近年來，中國民用航空局頒發(fā)一系列無人機(jī)管理?xiàng)l例也是學(xué)生必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一[5]，理論知識的傳授是指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作的基礎(chǔ)，掌握必要的理論知識后才能更好地處理無人機(jī)的實(shí)踐飛行與數(shù)據(jù)處理。將傳統(tǒng)測量技術(shù)與無人機(jī)遙感技術(shù)相結(jié)合來進(jìn)行教學(xué)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)理論知識，并利用理論知識進(jìn)行無人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)踐，理論與實(shí)踐更好地互相促進(jìn)與結(jié)合。2.2實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)階段市場上消費(fèi)級無人機(jī)可以滿足基本低空航空攝影測量的需求[6]。同時(shí)，很多攝影測量數(shù)據(jù)軟件支持消費(fèi)級無人機(jī)數(shù)據(jù)的校正和拼接，在實(shí)踐操作過程中，重點(diǎn)講授無人機(jī)航測前的基本準(zhǔn)備，包括飛行前資料收集與整理、飛行前機(jī)器檢查、布置外業(yè)像控點(diǎn)、設(shè)計(jì)飛行平臺與線路、無人機(jī)航空攝影、立體測圖等。外業(yè)無人機(jī)測量數(shù)據(jù)獲取后，及時(shí)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)處理，包括數(shù)據(jù)檢查、空間三角測量處理、實(shí)景三維模型建立，最后要使用像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)對模型精度進(jìn)行檢查（見圖1）。因無人機(jī)飛行操作存在很多安全隱患與不可控性，同時(shí)我校本科生人數(shù)規(guī)模較大等原因，故響應(yīng)《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》[7]提出堅(jiān)持“以本為本”，加快建設(shè)高水平本科教育，建立線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，大力推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，從而全面提高人才培養(yǎng)能力。我校初步建立無人機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，結(jié)合大連理工大學(xué)校園數(shù)字3D沙盤模型，模擬無人機(jī)在校園內(nèi)飛行的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)與路線，并模擬無人機(jī)在各工程項(xiàng)目中使用方式，通過“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)方式，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)促進(jìn)本科教學(xué)[8]，讓學(xué)生進(jìn)一步了解無人機(jī)遙感的實(shí)踐操作。結(jié)合非測繪專業(yè)特點(diǎn)，將無人機(jī)與專業(yè)需求相結(jié)合。例如，無人機(jī)可用于水工建筑物調(diào)查測量，對測區(qū)內(nèi)淤地壩、溢流壩壩頂高度或淤積面高程等進(jìn)行調(diào)查。無人機(jī)可在土木工程前期準(zhǔn)備施工過程、運(yùn)營維護(hù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，也可以在巖體結(jié)構(gòu)面進(jìn)行信息獲取[9]。在港口規(guī)劃過程中進(jìn)行前期規(guī)劃實(shí)勘、航標(biāo)維護(hù)管理、海上應(yīng)急設(shè)標(biāo)等。在海洋資源開發(fā)技術(shù)方向可用于海域動態(tài)管理、海洋災(zāi)害監(jiān)測、海島海岸帶航空遙感調(diào)查等。結(jié)合各專業(yè)的不同需求，讓學(xué)生更好地了解無人機(jī)遙感的實(shí)際應(yīng)用。3

結(jié)語無人機(jī)遙感技術(shù)已經(jīng)在測繪工程專業(yè)中有效的應(yīng)用，更應(yīng)該充分發(fā)揮其高效、快速、廣泛、節(jié)省等特性，將其應(yīng)用于非測繪專業(yè)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(fā)技術(shù)等專業(yè)人員提供更多準(zhǔn)確測量信息。在非測繪工程專業(yè)的本科生測量學(xué)課程教學(xué)過程中進(jìn)一步加強(qiáng)無人機(jī)遙感技術(shù)的理論教授與實(shí)踐操作的應(yīng)用，并充分利用無人機(jī)遙感虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺資源，虛實(shí)結(jié)合，讓學(xué)生更深刻了解攝影測量原理知識與無人機(jī)測繪的應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，無人機(jī)遙感技術(shù)引入到非測繪專業(yè)各個(gè)本科教學(xué)之中，將顯著促進(jìn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步提高本科人才培養(yǎng)水平。Reference[1]王之卓.攝影測量原理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2007.[2]孫家抦.遙感原理與應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2013.[3]CH/Z3003-2010，低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)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(biāo)準(zhǔn)司，民用無人機(jī)駕駛員管理規(guī)定[Z].2018.[6]孔振，劉召芹，高云軍，等，消費(fèi)級無人機(jī)在大比例尺測圖中應(yīng)用與精度評價(jià)[J].測繪工程，2016（12）：55-60.[7]中華人民共和國教育部.教育部關(guān)于加快建設(shè)