摘要：“遙感數(shù)字圖像處理”課程已逐步成為地理信息系統(tǒng)（GIS）專業(yè)必修課程之一。文章探討了在遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)改革中，圍繞提高課程教學(xué)質(zhì)量這一核心問(wèn)題，從革新課程體系、協(xié)同教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、豐富實(shí)踐教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；遙感數(shù)字圖像處理；教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：劉春國(guó)（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽(yáng)人，河南理工大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，講師。（河南焦作454000）

基金項(xiàng)目：本文系河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2008JG035）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）10-0081-02

當(dāng)前，遙感已經(jīng)或正在走向全面應(yīng)用階段。國(guó)際遙感應(yīng)用發(fā)展的實(shí)用化、業(yè)務(wù)化、產(chǎn)業(yè)化、精細(xì)化特征明顯，但我國(guó)遙感應(yīng)用水平還不高，根本原因是基礎(chǔ)研究薄弱，缺乏多學(xué)科人才共同努力。[1]培養(yǎng)一大批經(jīng)過(guò)系統(tǒng)知識(shí)培訓(xùn)、熟練掌握遙感科學(xué)理論和應(yīng)用技能的地理信息科學(xué)人才，滿足社會(huì)對(duì)地理遙感信息高技術(shù)人才的迫切需求，是高等教育的責(zé)任所在。

1998年教育部新增地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)后，我國(guó)GIS教育發(fā)展形勢(shì)空前活躍。經(jīng)過(guò)10余年的教學(xué)實(shí)踐和探索，逐步形成了比較穩(wěn)定的GIS專業(yè)課程體系與課程設(shè)置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術(shù)、遙感數(shù)字圖像處理、遙感地學(xué)分析與應(yīng)用）成為GIS專業(yè)課程體系中的重要模塊，說(shuō)明GIS學(xué)科建設(shè)的負(fù)責(zé)人已認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)掌握遙感技術(shù)的GIS人才的重要性。遙感數(shù)字圖像處理是遙感過(guò)程的重要一環(huán)。充分利用各種圖像處理算法從遙感數(shù)據(jù)中獲取各種生物物理參數(shù)和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態(tài)系統(tǒng)的空間分布式模型提供輸入?yún)?shù)，在遙感技術(shù)應(yīng)用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保〨IS專業(yè)開(kāi)設(shè)了“遙感數(shù)字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量，筆者從革新課程體系、協(xié)同教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、豐富實(shí)踐教學(xué)手段等方面進(jìn)行了一系列探索。

一、革新遙感課程體系，突出“遙感數(shù)字圖像處理”課程地位

隨著遙感技術(shù)及其應(yīng)用的迅速發(fā)展，很多專業(yè)開(kāi)設(shè)了“遙感原理與應(yīng)用”課程，內(nèi)容分為三大模塊：遙感基礎(chǔ)、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應(yīng)用。這種課程設(shè)置模式比較適合早期GIS專業(yè)遙感課程教學(xué)或選修遙感科學(xué)技術(shù)的某些專業(yè)，對(duì)于當(dāng)前GIS專業(yè)遙感教學(xué)則存在明顯缺點(diǎn)。主要問(wèn)題是對(duì)“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)重視程度不夠，對(duì)數(shù)字圖像處理在整個(gè)遙感過(guò)程中的重要性體現(xiàn)不足，與遙感地理信息系統(tǒng)融合集成的一體化趨勢(shì)不相適應(yīng)，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門遙感業(yè)務(wù)日益普及的態(tài)勢(shì)不相適應(yīng)，與社會(huì)信息化深入發(fā)展的狀況不相適應(yīng)。人才培養(yǎng)滯后于社會(huì)需要，不能滿足對(duì)高素質(zhì)地理遙感科技人才的需求。

我校GIS專業(yè)總結(jié)多年遙感課程教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，革新了遙感課程體系，設(shè)置了“遙感概論”、“遙感數(shù)字圖像處理”、“遙感應(yīng)用分析”、“遙感數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)”等遙感相關(guān)課程，規(guī)劃了遙感系列課程的主體教學(xué)內(nèi)容?！斑b感概論”要求學(xué)生掌握遙感及其應(yīng)用的基本科學(xué)工程背景知識(shí)，重點(diǎn)內(nèi)容是電磁波與地表物質(zhì)相互作用的基本原理、遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸和成像機(jī)理，從可見(jiàn)光-近紅外、熱紅外、微波（主動(dòng)方式和被動(dòng)方式）波譜段介紹遙感信息的獲取特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展，適當(dāng)涉及大氣遙感、海洋遙感等應(yīng)用領(lǐng)域和典型案例?！斑b感數(shù)字圖像處理”要求學(xué)生掌握基于數(shù)字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學(xué)與技術(shù)。由于學(xué)科交叉融合，數(shù)字圖像處理方法眾多，新理論、新方法不斷推出，課程重點(diǎn)主要著眼于圖像處理基本知識(shí)和遙感圖像處理常用算法，對(duì)一些探索性、前沿性和跨學(xué)科的內(nèi)容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向?qū)ο髨D像處理等等?！斑b感應(yīng)用分析”采用理論、方法和實(shí)例相結(jié)合，選擇不同遙感應(yīng)用領(lǐng)域的典型案例介紹，培養(yǎng)學(xué)生遙感專題分析技能，深化學(xué)生對(duì)于遙感科學(xué)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和廣闊前景的認(rèn)識(shí)。“遙感數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)”課程著眼于培養(yǎng)學(xué)生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學(xué)內(nèi)容，提高動(dòng)手能力和理論聯(lián)系實(shí)際解決問(wèn)題的能力。

我校GIS遙感系列課程設(shè)置方案把“遙感數(shù)字圖像處理”與“遙感數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)”單獨(dú)設(shè)課，提升課程地位，加大課程學(xué)時(shí)，強(qiáng)化實(shí)踐技能訓(xùn)練，對(duì)提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程的教學(xué)成效很有益處。這種課程設(shè)置模式有助于培養(yǎng)GIS專業(yè)學(xué)生采用圖像分析方法解決遙感應(yīng)用問(wèn)題的能力，比較契合我國(guó)GIS專業(yè)本科教育遙感課程設(shè)置的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

二、培育遙感系列課程教學(xué)群體，分工協(xié)作提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量

GIS專業(yè)遙感系列課程設(shè)置要求具備一定規(guī)模的師資力量。遙感是多學(xué)科的綜合，交叉性強(qiáng)，研究方法不斷補(bǔ)充和更新，課程教學(xué)內(nèi)容豐富。遙感系列課程的設(shè)置決定了課程之間存在密切的內(nèi)部聯(lián)系。要提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量，必須打破教師個(gè)人單兵作戰(zhàn)的慣常做法，加強(qiáng)與相關(guān)課程教師之間的協(xié)調(diào)和交流。培育組建了承擔(dān)遙感系列課程教學(xué)任務(wù)的教學(xué)群體。遙感課程教學(xué)組圍繞課程建設(shè)，整合優(yōu)化課程體系，充實(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，保證了課程之間教學(xué)內(nèi)容的連貫性和相關(guān)性。課程教學(xué)組成員互相學(xué)習(xí)、借鑒、交流，協(xié)同規(guī)劃各課程教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)要求和學(xué)時(shí)分布，課程內(nèi)容更加先進(jìn)，課程結(jié)構(gòu)更加協(xié)調(diào)，教學(xué)方法更加有效，教學(xué)手段更加豐富，實(shí)踐教學(xué)得以充實(shí)，教學(xué)科研聯(lián)系更加密切。遙感課程教學(xué)組的建立和協(xié)作對(duì)提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量起了明顯的作用。

三、匯聚國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材成果，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系

教學(xué)內(nèi)容和課程體系涉及高等教育人才培養(yǎng)的模式，決定了高等學(xué)校人才培養(yǎng)的規(guī)格，在很大程度決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平。[6]教學(xué)中適度引進(jìn)世界著名高校的名牌課程教材和教學(xué)參考用書，是高等教育國(guó)際化的重要舉措。[7]遙感課程教學(xué)組重視遙感數(shù)字圖像處理課程教材和教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，收集了國(guó)內(nèi)近些年出版的如戴昌達(dá)、章孝燦、湯國(guó)安、韋玉春、朱述龍等編寫的遙感數(shù)字圖像處理教材教參，注意引用吸收國(guó)外著名高校的遙感圖像處理相關(guān)教材教參，參考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遙感數(shù)字圖像處理著作，認(rèn)真研討不同教材特點(diǎn)及其開(kāi)課對(duì)象，針對(duì)遙感數(shù)字圖像處理理論性強(qiáng)、概念抽象、方法多樣、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)對(duì)象和課程學(xué)時(shí)，按照系統(tǒng)性和前瞻性結(jié)合、理論與應(yīng)用結(jié)合的要求，制訂了教學(xué)主體內(nèi)容。課程內(nèi)容分為11個(gè)部分：圖像基本知識(shí)、遙感圖像成像過(guò)程與數(shù)據(jù)特征、遙感圖像輻射校正、遙感圖像幾何變換與校正、遙感圖像增強(qiáng)、遙感圖像變換、遙感圖像分割、遙感圖像融合、遙感圖像分類、數(shù)字變化檢測(cè)、遙感圖像應(yīng)用處理。優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容注意了與“遙感概論”、“遙感應(yīng)用分析”等課程內(nèi)容的有機(jī)銜接。對(duì)于與“遙感概論”課程有重疊的內(nèi)容只做簡(jiǎn)單回顧，如遙感成像過(guò)程、機(jī)理與數(shù)據(jù)特征，以少數(shù)典型應(yīng)用案例揭示遙感數(shù)字圖像處理方法在遙感應(yīng)用分析中的作用和地位；避免與先開(kāi)課程內(nèi)容重復(fù)，為后續(xù)課程做適度鋪墊。數(shù)字圖像處理方法多樣，課程重點(diǎn)介紹常用算法，使學(xué)生能掌握數(shù)字圖像處理原理，夯實(shí)基礎(chǔ)。對(duì)一些發(fā)展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導(dǎo)學(xué)生注重算法但不應(yīng)局限于具體算法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)中適當(dāng)區(qū)分遙感數(shù)字圖像系統(tǒng)處理和應(yīng)用處理的差別。

四、重視實(shí)踐教學(xué)，多手段豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能和理論實(shí)踐結(jié)合能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)高度重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從課程體系設(shè)置、實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃和教師科研課題等幾個(gè)方面為學(xué)生提供多樣化的實(shí)踐途徑，豐富了實(shí)踐教學(xué)體系。

從課程設(shè)置體系上，“遙感數(shù)字圖像處理”單獨(dú)設(shè)課，緊密聯(lián)系課程理論教學(xué)內(nèi)容附設(shè)6個(gè)單元的基礎(chǔ)驗(yàn)證性課堂實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表1），增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認(rèn)識(shí)?！斑b感數(shù)字圖像處理”實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)設(shè)課，結(jié)合“遙感數(shù)字圖像處理”課程和“遙感應(yīng)用分析”課程知識(shí)，設(shè)置綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)6個(gè)模塊，培養(yǎng)和提高學(xué)生對(duì)知識(shí)與技能的綜合運(yùn)用、自主學(xué)習(xí)的能力。

積極利用各種平臺(tái)，提供實(shí)踐課題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。我校為了培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，設(shè)置了實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金。在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金平臺(tái)支持下，設(shè)計(jì)了一些探索研究型實(shí)驗(yàn)課題，鼓勵(lì)學(xué)生組團(tuán)選擇實(shí)驗(yàn)課題、查閱文獻(xiàn)、擬定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)過(guò)程、撰寫實(shí)驗(yàn)論文。大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）也是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的平臺(tái)。在實(shí)施學(xué)校大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃的年度，遙感課程組每年設(shè)計(jì)幾個(gè)遙感應(yīng)用分析研究小課題，供學(xué)生參與大學(xué)生科研訓(xùn)練，并從科研課題中提煉一些問(wèn)題作為大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，引導(dǎo)學(xué)生參與到教師科研課題中。學(xué)生通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金課題、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和教師科研課題，檢驗(yàn)了專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)了探索精神、創(chuàng)造思維和合作能力。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文總結(jié)了我校遙感課程教學(xué)組圍繞GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)實(shí)施的一系列教學(xué)改革措施。這些措施已經(jīng)取得較好的成效，有不少GIS學(xué)生積極參與校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和教師科研項(xiàng)目，每年GIS專業(yè)有近1/3的學(xué)生選擇與遙感圖像處理及遙感應(yīng)用分析有關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。人才培養(yǎng)是項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從師資、設(shè)備、教學(xué)等一系列軟硬件教學(xué)條件上予以保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李小文.定量遙感的發(fā)展與創(chuàng)新[J].河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，(4):49-56.

[2]秦其明.中國(guó)高校GIS專業(yè)核心課程設(shè)置問(wèn)題的探討[J].地理信息世界，2003，(4):1-7.

[3]錢樂(lè)祥.GIS專業(yè)課程體系改革思路與實(shí)踐[J].高等理科教育，2006，(6):95-98.

[4]談樹(shù)成，劉恒，夏既勝，等.關(guān)于地理信息系統(tǒng)(GIS)本科專業(yè)課程設(shè)置的思考[J].高等理科教育，2008，(4):47-50.

[5]李天文，王林剛，李庚澤，等.地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程體系建設(shè)研究[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011，(1)3-5.

[6]周遠(yuǎn)清.精品課程教材建設(shè)是教學(xué)改革和教學(xué)創(chuàng)新的重大舉措[J].中國(guó)高教研究，2003，(1):12-29.

[7]于琳.大學(xué)生離外文原版教材有多遠(yuǎn)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2001，(2):37.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）