張卡，盛業(yè)華，韋玉春，孫劍，王俊淑

摘? 要：攝影測(cè)量學(xué)是高校測(cè)繪工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，具有理論公式多、理解不直觀等特點(diǎn)。如何有效激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新思維，并提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。這是新時(shí)代攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)改革中必須認(rèn)真思考解決的問題。文章以原理驗(yàn)證與實(shí)際應(yīng)用的有效結(jié)合為教學(xué)出發(fā)點(diǎn)，通過對(duì)攝影學(xué)課程現(xiàn)有實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、拓展和完善，探索了具有啟發(fā)性和應(yīng)用性的實(shí)踐教學(xué)模式，以期達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞：攝影測(cè)量學(xué)課程;實(shí)踐教學(xué);教學(xué)模式;測(cè)繪工程專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）30-0121-06

Abstract： Photogrammetry is one of main courses for the major of surveying and mapping engineering in high academy， and it has such characteristics as lots of theoretical formulas and unintuitive comprehension. How to effectively stimulate students' learning interest and innovative thought， and improve their practical application ability. This is a problem that must be carefully considered and solved in the reform of practical teaching of photogrammetry course in the new era. To achieve the teaching purpose of improving students' practical application ability， the paper takes the effective combination of principle verification and practical application as the starting point of teaching， and explores an inspiring and applicable practical teaching mode through the redesign， expansion and improvement of the teaching contents and methods of existing practical procedure in photogrammetry course.

Keywords： photogrammetry course; practical teaching; teaching method; the major of surveying and mapping engineering

攝影測(cè)量是研究影像測(cè)繪理論、方法及應(yīng)用的一門工藝、科學(xué)與技術(shù)，已成為目前地理空間信息采集與更新的主要技術(shù)方法之一[1-2]。隨著攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的需要，我國(guó)的許多高等院校相繼開設(shè)了攝影測(cè)量學(xué)課程[3-8]。該課程不僅是測(cè)繪工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程，也是地理信息科學(xué)、遙感科學(xué)、自然資源管理等非測(cè)繪專業(yè)的一門重要專業(yè)選修課，在培養(yǎng)學(xué)生掌握影像解析的基本理論和必要的運(yùn)算技能，以及利用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)地物目標(biāo)的定位和地理信息的采集等方面起到了重要的作用。

攝影測(cè)量學(xué)又是一門理論抽象不直觀、公式復(fù)雜不易懂的課程，單純采用課堂理論講授的教學(xué)形式，很難使學(xué)生對(duì)如何應(yīng)用攝影測(cè)量理論去解決實(shí)際問題有充分的感性認(rèn)識(shí)。所以，攝影測(cè)量學(xué)課程都有相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置[9-12]。然而，現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容和模式比較單一，主要是以某一種商業(yè)化的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件（如VirtuoZo、JX-4、GeowayDPS、MapMatrix等）的應(yīng)用操作為基本內(nèi)容，而忽視攝影測(cè)量基本原理的編程實(shí)踐與實(shí)際應(yīng)用。另外，商業(yè)化數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件面向的是生產(chǎn)應(yīng)用，并非是為攝影測(cè)量學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)而開發(fā)。學(xué)生即使掌握了軟件的各種菜單功能及其操作流程，仍難以對(duì)攝影測(cè)量的基本理論及其實(shí)際應(yīng)用過程有一個(gè)整體性和系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，也無法將課堂所學(xué)的理論知識(shí)與軟件功能背后的算法原理進(jìn)行融會(huì)貫通，自然無法達(dá)到“知其然，亦知其所以然”的教學(xué)效果。

隨著傳感器與信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)字圖像處理與模式識(shí)別等學(xué)科的新技術(shù)與新方法被引入到攝影測(cè)量學(xué)科中來，攝影測(cè)量已越來越具有多學(xué)科、多技術(shù)交叉的色彩[13]。在新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)的大背景下，攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)測(cè)繪地理信息人才的培養(yǎng)也提出了更高的要求，不僅理論基礎(chǔ)要扎實(shí)，實(shí)踐創(chuàng)新應(yīng)用能力也應(yīng)突出。如何培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用攝影測(cè)量的基礎(chǔ)理論來解決實(shí)際問題中實(shí)踐應(yīng)用能力，并有效激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新思維。這是新時(shí)代攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)中值得認(rèn)真思考與研究的問題。

因此，針對(duì)攝影測(cè)量學(xué)課程現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的“重軟件技能操作，輕技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)，難以有效提升學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力”等問題，文章以原理驗(yàn)證與實(shí)際應(yīng)用的有效結(jié)合為教學(xué)出發(fā)點(diǎn)，通過對(duì)攝影學(xué)課程現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、拓展和完善，探索具有啟發(fā)性和應(yīng)用性的攝影測(cè)量課程實(shí)踐教學(xué)模式改革方案，以期提高現(xiàn)有攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的分析問題和解決問題能力、編程開發(fā)與實(shí)踐應(yīng)用能力，這對(duì)培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的全面發(fā)展的高質(zhì)量復(fù)合型人才具有重要的實(shí)際意義。

一、研究方法

文章關(guān)于攝影測(cè)量學(xué)實(shí)踐教學(xué)模式的研究，主要面向以下兩個(gè)問題：如何拓展攝影測(cè)量學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容？如何提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力？對(duì)于問題一，文章對(duì)現(xiàn)有攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行完善，形成了“空天地”一體化的攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系。對(duì)于問題二，文章強(qiáng)化了理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用開發(fā)相結(jié)合的攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)形式，在“室內(nèi)外”相結(jié)合的多樣化攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)過程中，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

（一）構(gòu)建“空天地”一體化的攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系

隨著無人機(jī)、新型傳感器、圖像處理等技術(shù)的發(fā)展，攝影測(cè)量也從傳統(tǒng)單一的豎直下視航空攝影模式發(fā)展為無人機(jī)/有人機(jī)傾斜航空攝影、航天衛(wèi)星、地面多傳感器集成的陸基移動(dòng)測(cè)量等多種平臺(tái)并行的“空天地”一體化攝影測(cè)量模式。為了應(yīng)對(duì)新時(shí)代背景下攝影測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)，文章對(duì)攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系進(jìn)行了拓展和完善，在保持傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量實(shí)踐內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了智能手機(jī)攝影測(cè)量、地面車載移動(dòng)攝影測(cè)量、無人機(jī)攝影測(cè)量、航天衛(wèi)星攝影測(cè)量等新型傳感器攝影測(cè)量的實(shí)踐內(nèi)容，并將所有實(shí)踐內(nèi)容按類型分為：傳統(tǒng)下視航空影像的4D產(chǎn)品制作、攝影測(cè)量基礎(chǔ)理論的編程驗(yàn)證與新型攝影平臺(tái)影像的應(yīng)用實(shí)踐這三個(gè)模塊，從而形成包含地面/航空/航天等多源攝影平臺(tái)的“空天地”一體化的新型攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系（如圖1所示），具體實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及其學(xué)時(shí)安排見表1。

（二）發(fā)展理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用開發(fā)相結(jié)合的攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)形式

為了有效激發(fā)學(xué)生在攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新思維，并提高他們的實(shí)際動(dòng)手能力，在常規(guī)攝影測(cè)量軟件操作的實(shí)踐教學(xué)形式基礎(chǔ)上，作者發(fā)展了理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用開發(fā)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)形式，著重強(qiáng)化攝影測(cè)量相關(guān)理論內(nèi)容的編程應(yīng)用。在分發(fā)實(shí)際應(yīng)用的影像數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的地理信息產(chǎn)品作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的前提下，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生加深理解課堂所學(xué)攝影測(cè)量原理的實(shí)際實(shí)現(xiàn)過程與應(yīng)用效果，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)目的。在此實(shí)踐教學(xué)形式下，學(xué)生們不僅要對(duì)課堂所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行有效掌握和認(rèn)真復(fù)習(xí)，而且要根據(jù)自己所掌握的一門編程語(yǔ)言對(duì)所學(xué)理論算法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在理論知識(shí)的編程實(shí)現(xiàn)過程中，涉及到文本文件的讀取、像點(diǎn)像平面坐標(biāo)的計(jì)算、相對(duì)定向誤差方程系數(shù)陣和常數(shù)項(xiàng)矩陣的設(shè)置與賦值、矩陣求逆、誤差方程最小二乘解算等諸多理論知識(shí)，這大大強(qiáng)化了學(xué)生們的實(shí)踐練習(xí)強(qiáng)度，可有效提高他們的實(shí)踐編程與解決實(shí)際問題的能力。

另外，針對(duì)“空天地”一體化的攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系，作者也對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)實(shí)踐教學(xué)過程（圖2a）進(jìn)行拓展，在原有航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)軟件處理實(shí)踐的基礎(chǔ)上，將課堂編程實(shí)踐作品展示匯報(bào)（圖2b），室外的新型移動(dòng)攝影測(cè)量設(shè)備操作（圖2c）、像控點(diǎn)選擇與測(cè)量（圖2d）、像片調(diào)繪（圖2e）等外業(yè)工作都加入到實(shí)踐教學(xué)過程。從而在“室內(nèi)外”相結(jié)合的多樣化實(shí)踐教學(xué)過程中，逐步吸引學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)獲得感，也可進(jìn)一步提高學(xué)生們內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)的實(shí)踐能力。

二、研究成效

自2016年起，作者在所負(fù)責(zé)測(cè)繪工程專業(yè)的攝影測(cè)量學(xué)課程教學(xué)中，逐步推進(jìn)文章的實(shí)踐教學(xué)模式改革。經(jīng)過針對(duì)性的編程實(shí)踐作業(yè)訓(xùn)練，學(xué)生不僅進(jìn)一步夯實(shí)了對(duì)攝影測(cè)量基本原理的理解和掌握，還強(qiáng)化了他們的程序編寫實(shí)踐能力。而且，面向智能手機(jī)、無人機(jī)、移動(dòng)測(cè)量車等新型攝影測(cè)量平臺(tái)的操作與數(shù)據(jù)處理方面的實(shí)踐教學(xué)形式，豐富了攝影測(cè)量學(xué)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和形式，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)他們的自發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有效提高他們應(yīng)用理論所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的實(shí)踐應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

在此教學(xué)模式下，學(xué)生們的實(shí)踐應(yīng)用能力明顯得到增強(qiáng)。圖3展示了近4屆部分同學(xué)的編程實(shí)踐作業(yè)成果，從中可見，學(xué)生們所編寫的程序逐漸由控制臺(tái)程序（有相應(yīng)的編程必修課支持）轉(zhuǎn)變?yōu)閹в薪缑娴拇绑w化交互式程序（需要自學(xué)相應(yīng)的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言）。這也說明隨著實(shí)踐教學(xué)模式的變化，同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性有了較大的提高。另外，該課程中實(shí)踐能力較強(qiáng)的學(xué)生也積極主動(dòng)參加全國(guó)高校大學(xué)生測(cè)繪技能大賽、大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目等實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，并獲得了不錯(cuò)的成績(jī)。圖4展示了學(xué)生們的部分優(yōu)秀實(shí)踐創(chuàng)新成果。

另外，為了適應(yīng)新時(shí)代信息化條件下知識(shí)獲取方式和傳授方式的革命性變化需求，在線開放課程、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、線上線下混合課程等新型的教學(xué)形式越來越受到重視。如何更好地突出“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)原則，強(qiáng)化“以能力為先”的人才培養(yǎng)理念？作者也在教學(xué)實(shí)踐過程中做了一些初步工作和思考。例如，文章第一、第二作者作為負(fù)責(zé)人參與建設(shè)的歐盟Erasmus+國(guó)際合作項(xiàng)目在線課程“3D City Modeling”，已上線運(yùn)行（https：//geos4s.moodlecloud.com/course/view.php？id=10#section-0），可供學(xué)生自由下載學(xué)習(xí)，具有全國(guó)性推廣應(yīng)用價(jià)值。而且，作者就面向城市空間地理信息快速采集的航空遙感攝影測(cè)量這一主題，在積極推進(jìn)相應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的開發(fā)。相信在不久的將來，這一虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件可以作為作者所負(fù)責(zé)的攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要補(bǔ)充內(nèi)容，從而進(jìn)一步豐富攝影測(cè)量課程的實(shí)踐教學(xué)形式。

三、結(jié)束語(yǔ)

面向新時(shí)代攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)模式改革的發(fā)展需求，文章從如何拓展攝影測(cè)量學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、如何提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用與創(chuàng)新能力這兩個(gè)方面，對(duì)現(xiàn)有攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充完善，構(gòu)建了“空天地”一體化的攝影測(cè)量課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系;并進(jìn)一步強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)與應(yīng)用開發(fā)相結(jié)合、“室內(nèi)外教學(xué)過程”相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)形式，從而構(gòu)建了具有啟發(fā)性和應(yīng)用性的攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)模式，以期在多樣化攝影測(cè)量實(shí)踐教學(xué)過程中，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新與應(yīng)用能力。經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣增強(qiáng)、創(chuàng)新應(yīng)用能力提高等方面取得了積極的教學(xué)效果。當(dāng)然，文章的研究還存在一些不足，作者將在以后的教學(xué)過程中，進(jìn)一步深化攝影測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)模式改革的力度和形式，助力作者所在高校的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和水平提升。

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