李研
摘要:無人機(jī)航測是一種新型的測量技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的不斷提高,為無人機(jī)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持,無人機(jī)在社會生活中的作用也逐漸凸顯,各大高校也紛紛開設(shè)相關(guān)課程,以更好地對接社會的發(fā)展需求。本文就將針對無人機(jī)航測技術(shù)的教學(xué)進(jìn)行探討,從無人機(jī)航測技術(shù)的概念出發(fā),圍繞當(dāng)前教學(xué)的現(xiàn)狀,提出相關(guān)的改進(jìn)建議,希望能夠推動無人機(jī)教學(xué)的進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:無人機(jī);航測技術(shù);教學(xué)
中圖分類號: TP391? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-3044(2020)32-0124-02
Abstract: UAV aerial survey is a new measurement technology, which has a broad application prospect. With the continuous improvement of computer information technology, it provides strong technical support for the development of UAV, and the role of UAV in social life is gradually highlighted. Colleges and universities have also set up relevant courses to better meet the needs of social development. This paper will discuss the teaching of UAV aerial measurement technology, starting from the concept of UAV aerial measurement technology, around the current situation of teaching, put forward relevant improvement suggestions, hoping to promote the progress of UAV teaching.
Key words: UAV; aerial survey technology;teaching
無人機(jī)航測具有準(zhǔn)確性高,便捷性好,成本低等特點(diǎn),將其應(yīng)用在小區(qū)域或者飛行困難地區(qū),能夠利用無人機(jī)高分辨率影像功能快速地捕捉相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,高效地完成相關(guān)航測工作。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟,無人機(jī)航測技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)當(dāng)中,促進(jìn)了航測工作效率的提高。在當(dāng)前的教學(xué)當(dāng)中,各高校也開始針對相關(guān)專業(yè)開展無人機(jī)的教學(xué),以便于更好地滿足社會的發(fā)展需求。
1 無人機(jī)航測技術(shù)概述
無人機(jī)航測就是利用無人機(jī)搭載影像傳感設(shè)備,通過無人機(jī)的飛行控制,對一些地區(qū)的地理信息進(jìn)行捕捉,并通過數(shù)據(jù)分析等形式來得出具體所需要的數(shù)據(jù)信息。與傳統(tǒng)的人工測量方式相比,無人機(jī)航測具有機(jī)動靈活的特點(diǎn),適用于小范圍或者飛行高度不高的地區(qū)的地理勘測。在現(xiàn)代化社會的發(fā)展當(dāng)中,無人機(jī)技術(shù)與數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的結(jié)合能夠很好地對一些監(jiān)測困難的地方進(jìn)行勘測,更好地幫助我國重大工程的建設(shè),災(zāi)害應(yīng)急與處理,國土監(jiān)測資源開發(fā)等,特別是在數(shù)字城市的建設(shè)當(dāng)中具有廣闊的前景,為此各大高校紛紛開設(shè)了無人機(jī)相關(guān)課程,以更好地滿足社會的發(fā)展需求?,F(xiàn)階段我們就需要對無人機(jī)勘測進(jìn)行研究,探究現(xiàn)有的無人機(jī)在勘測中的應(yīng)用實(shí)踐,使其更好地符合教學(xué)的發(fā)展,促進(jìn)相關(guān)行業(yè)工作效率的穩(wěn)步提升。
2 無人機(jī)航測技術(shù)要點(diǎn)分析
無人機(jī)航測技術(shù)要點(diǎn)主要可以分為三個部分。
第一部分為準(zhǔn)備工作。無人機(jī)航測的準(zhǔn)備工作,主要是包括選擇合適的無人機(jī),收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料,進(jìn)行現(xiàn)場勘測以及設(shè)計相關(guān)航線等。在這個過程中要組織相關(guān)人員對測繪的地區(qū)進(jìn)行勘測,明確相關(guān)航線,并做好相關(guān)的方案設(shè)計。
第二部分為外業(yè)工作。主要是包括無人機(jī)飛行的實(shí)施工作,根據(jù)所選擇的航線,然后控制無人機(jī)飛行并以獲得所需要的數(shù)據(jù)。在這個過程中要控制攝影子系統(tǒng)并做好攝影數(shù)據(jù)的存儲,利用相關(guān)信息系統(tǒng)優(yōu)化整個飛行航線,提高工作的科學(xué)性與合理性。在這部分工作中要做及時做好相關(guān)的質(zhì)量檢查工作,一旦發(fā)現(xiàn)所需要的數(shù)據(jù)資料不符合標(biāo)準(zhǔn),要及時進(jìn)行重新收集。
第三部分為內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理,在完成無人機(jī)的航線數(shù)據(jù)收集以后,就要對影像相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,包括數(shù)字產(chǎn)品制作等,以便于更好地得到相關(guān)的數(shù)據(jù)資料。
3 無人機(jī)航測教學(xué)現(xiàn)狀
3.1 外在影響因素較多
在當(dāng)前的教學(xué)當(dāng)中,由于受到數(shù)字航空攝影以及飛行器材等因素的影響,在教學(xué)過程中,教師的教學(xué)在很大程度上受到限制。雖然近幾年無人機(jī)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,但是受到無人機(jī)單價的限制,在教學(xué)當(dāng)中很難保證人手一機(jī),學(xué)生的實(shí)踐操作較為受限,使得教學(xué)的成效并不顯著。雖然各大高校已經(jīng)逐步開始建立仿真模擬測測量與遙感實(shí)驗(yàn)室,但是由于設(shè)備的成本較高,學(xué)生人數(shù)眾多,并不能夠滿足每個學(xué)生的需求,在很大程度上實(shí)驗(yàn)室像是一種參觀展示功能的展廳,其實(shí)際利用率較低。
3.2 教學(xué)內(nèi)容不具有針對性
在以往的航空攝影測繪當(dāng)中,受到客觀條件的制約,很多時候都側(cè)重于數(shù)字處理和數(shù)字產(chǎn)品的生成等內(nèi)業(yè)工作。對于數(shù)據(jù)采集方面其實(shí)涉及較少,在利用無人機(jī)進(jìn)行航測的時,雖然當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展對行測的門檻進(jìn)行了降低,使得無人機(jī)獲取數(shù)據(jù)成為可能,但是在具體的教學(xué)當(dāng)中,由于缺乏相關(guān)的教學(xué)以及實(shí)習(xí)內(nèi)容,相關(guān)教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足,使得教學(xué)不具有針對性,并不能夠很好地進(jìn)行實(shí)踐。
3.3 教學(xué)手法較為單一
在當(dāng)前的教學(xué)當(dāng)中,教師很多時候都是以自己固有的知識體系為主,在教學(xué)當(dāng)中采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,對學(xué)生傳授理論知識較多,無人機(jī)課程教學(xué)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,在實(shí)際的課堂教學(xué)當(dāng)中,教師會定期給學(xué)生布置相關(guān)的任務(wù),讓學(xué)生在有限的課堂中完成相關(guān)任務(wù),學(xué)生的實(shí)踐性不強(qiáng),教師也缺乏與學(xué)生的溝通與互動,無法發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的功能性與創(chuàng)造性。且現(xiàn)在當(dāng)前的教學(xué)當(dāng)中,教師很多時候會依靠多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué),在很大程度上都會利用幻燈片進(jìn)行知識點(diǎn)的展示,不能有效地與學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)需求相對接,不能將知識體系進(jìn)行全方位的展示,使得學(xué)生對知識的掌握較為模糊和淺顯,學(xué)習(xí)效果不明顯。
4 無人機(jī)勘測實(shí)驗(yàn)實(shí)踐
無人機(jī)勘測教學(xué)當(dāng)中,一般會設(shè)置相關(guān)的理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時。在進(jìn)行無人機(jī)勘測的實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中,其的實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性,其主要是從以下幾個方面進(jìn)行準(zhǔn)備的:
一是實(shí)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備包括硬件準(zhǔn)備與軟件準(zhǔn)備,硬件主要是指無人機(jī);實(shí)驗(yàn)的軟件準(zhǔn)備方面一般包括地面控制軟件、數(shù)據(jù)處理軟件等。這類軟件一般由無人機(jī)制造商提供,主要適用于設(shè)計規(guī)劃相關(guān)航線、航拍過程進(jìn)行監(jiān)控等;
二是實(shí)驗(yàn)設(shè)計。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計時就需要從外業(yè)部分到內(nèi)業(yè)部分都需要進(jìn)行設(shè)計,包括勘測范圍的設(shè)計以及航線的設(shè)計等。對于航線設(shè)計來說,根據(jù)需要勘測的地方進(jìn)行相關(guān)的航線設(shè)計,其中對航向重疊度以及旁向重疊度,轉(zhuǎn)彎半徑等進(jìn)行設(shè)計,保證無人機(jī)的航線飛行的安全;
三是數(shù)據(jù)的預(yù)處理。其就是將影像與曝光點(diǎn)進(jìn)行匹配,確定航線的拍攝是否完整,還要完善相關(guān)的拍攝數(shù)據(jù),利用相關(guān)軟件進(jìn)行分析,對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,借助軟件生成相關(guān)的質(zhì)量報告,以便于更好地進(jìn)行研究。在勘測過程當(dāng)中還需要利用現(xiàn)代化大數(shù)據(jù)信息處理的優(yōu)勢,將相關(guān)的無人機(jī)影像與實(shí)際的勘測設(shè)計進(jìn)行匹配,提高勘測的合理性與和科學(xué)性;
四是后期制作。在無人機(jī)勘測結(jié)束以后,就要生成相關(guān)的高清數(shù)字模型,并且生成數(shù)字正射影像。主要是通過數(shù)字微分糾正的方式形成相關(guān)影像。在生成數(shù)字影像之后就需要用相關(guān)的軟件進(jìn)行糾正,選擇最佳鑲嵌線,將其拼接成為一幅正攝影像,還可以采用人工調(diào)整的方式進(jìn)行糾正,以達(dá)到良好的勘測效果。并通過數(shù)據(jù)的后處理,對勘測的畫面進(jìn)行勻光勻色,對相關(guān)的色彩度進(jìn)行調(diào)整,使其具有良好的層次感,提高畫面觀察的可行性。
5 無人機(jī)航測教學(xué)改進(jìn)策略
5.1 以學(xué)生為主體進(jìn)行層次性的教學(xué)設(shè)計
進(jìn)行無人機(jī)航測教學(xué)中,應(yīng)該注重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性,尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)差異性。要對無人機(jī)航測教學(xué)的相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行劃分,包括理論知識與實(shí)踐知識部分。當(dāng)前的無人機(jī)教學(xué)課程設(shè)計當(dāng)中,應(yīng)該與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合。通過設(shè)置相關(guān)的仿真情景,讓學(xué)生自主地參與到相關(guān)的學(xué)習(xí)當(dāng)中,提高其實(shí)踐能力。在進(jìn)行理論知識的教學(xué)時,可以借助現(xiàn)代化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中的VR課件或者多媒體課件等形式進(jìn)行教學(xué),為學(xué)生提供多維度全方位的學(xué)習(xí)環(huán)境,幫助其更好地掌握相關(guān)知識技能,使其能夠擁有充分的理論知識,以便于更好的理論與實(shí)踐操作進(jìn)行結(jié)合,讓學(xué)生能夠更加直觀地感受該課程的學(xué)習(xí)。
5.2 構(gòu)建靈活具有針對性的實(shí)踐教學(xué)
在進(jìn)行無人機(jī)的綜合勘測教學(xué)時要注重教學(xué)的設(shè)計。要采用個性化的教學(xué)方式,在理論學(xué)習(xí)以及基礎(chǔ)訓(xùn)練當(dāng)中,都要按照學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)行準(zhǔn)備。教師在具體的教學(xué)時尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)差異性,制定具有針對性的教學(xué)方案,給予學(xué)生充分地實(shí)踐實(shí)訓(xùn)機(jī)會,讓學(xué)生更好地掌握相關(guān)操作技能,更加主動地學(xué)習(xí)。要優(yōu)化教學(xué)體系,在當(dāng)前的無人機(jī)勘測教學(xué)當(dāng)中,還需要在教學(xué)大綱中新增相關(guān)的工程勘測及監(jiān)測實(shí)踐課程,以彌補(bǔ)相關(guān)理論知識的空缺,為學(xué)生提供完善的知識體系;要優(yōu)化現(xiàn)代的教學(xué)教材體系,豐富教材內(nèi)容,教師在教學(xué)中也應(yīng)該積極引入相關(guān)的實(shí)際案例,讓學(xué)生能夠從案例中汲取相關(guān)的知識,更好地幫助其的學(xué)習(xí)能力的提高。
5.3 優(yōu)化教學(xué)方法
在無人機(jī)的教學(xué)當(dāng)中,需要優(yōu)化現(xiàn)在的單一的教學(xué)手法。采用多元化教學(xué)手法,提高教學(xué)的效果。在教學(xué)過程中,教師需要將抽象的理論知識變得可視化與形象化,幫助學(xué)生更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)。在無人機(jī)的教學(xué)當(dāng)中,教師應(yīng)該改變傳統(tǒng)的單一的理論教學(xué)方法,要將其的教學(xué)方法與現(xiàn)代化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合,采用VR技術(shù)以及其余的可視化技術(shù)讓學(xué)生直接參與到相關(guān)的課程學(xué)習(xí)當(dāng)中,例如在進(jìn)行無人機(jī)三維傳感器的教學(xué)時可以利用現(xiàn)代化虛擬仿真技術(shù)模擬三維展示傳感器以及相機(jī)焦距和無人機(jī)分辨率以及飛行高度的關(guān)系,讓學(xué)生通過相關(guān)參數(shù)的設(shè)置來進(jìn)行相關(guān)的學(xué)習(xí),提高課堂教學(xué)的趣味性。
5.4 優(yōu)化考評體系
在無人機(jī)的勘測教學(xué)當(dāng)中,還需要對現(xiàn)有的考評體系進(jìn)行優(yōu)化。在無人機(jī)勘測的教學(xué)實(shí)踐中,教師應(yīng)該建立具有互動性、過程性以及多元性的考試評價體系,加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的溝通。要加強(qiáng)量化分析,關(guān)注學(xué)生參與學(xué)習(xí)中的各個環(huán)節(jié),要通過相關(guān)的評價系統(tǒng)及時地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài),及時地與學(xué)生進(jìn)行交流互動,根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況優(yōu)化自身的教學(xué),促進(jìn)課堂教學(xué)效果的提高。
6 結(jié)束語
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,為無人機(jī)航測教學(xué)提供了多種可能性,社會發(fā)展需求的增加,高校開展無人機(jī)航測教學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代化信息化教學(xué)的一大趨勢。要重視無人機(jī)相關(guān)技術(shù)的教學(xué),將理論與實(shí)踐進(jìn)行結(jié)合,有效地提高學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)能力,幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)相關(guān)知識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)生的專業(yè)技能。當(dāng)前無人機(jī)教學(xué)還處于起步階段,在很多地方都還有存在不足,要用發(fā)展的眼光去看待這一現(xiàn)象,要采用多種學(xué)習(xí)渠道進(jìn)行綜合教學(xué),優(yōu)化教學(xué)方式,豐富現(xiàn)有的教學(xué)評價體系,完善實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,促進(jìn)現(xiàn)代化無人機(jī)教學(xué)的發(fā)展。
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