◇北部灣大學資源與環(huán)境學院 張亞麗 田義超 黃遠林 李素霞 楊蕓珍
攝影測量學是一門快速發(fā)展的學科,也是目前地圖更新的主要方式。本文分析了目前高校攝影測量教學存在的問題,并結合作者自身的攝影測量學教學經(jīng)驗,提出了基于項目教學的攝影測量學教學改革思路。對項目教學進行了探究,在理論知識教學方面采取基于攝影測量工藝流程進行教學方式改革、在實踐課程教學方面采取將前期數(shù)據(jù)采集和后期數(shù)據(jù)圖像處理并重。通過項目將生產(chǎn)與教學融合,使得所學知識與行業(yè)高度接軌,保持教學知識的先進性。
攝影測量學是一門快速發(fā)展的學科,經(jīng)歷了模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字攝影測量階段,從手工操著進入了自動化處理。當今GPS技術,圖像處理技術、無人機技術、計算機視覺和人工自能各項技術的快速發(fā)展,作為一種重要的快速獲取地理基礎信息的方法,攝影測量學在眾多行業(yè)得到廣泛應用,在“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”的建設中具有重要地位[1]。為了將攝影測量知識更好的服務于社會生產(chǎn),解決生測繪生產(chǎn)與教學內(nèi)容脫節(jié),是攝影測量教學改革必須要考慮的問題[2]。
國內(nèi)很多高校的教師對攝影測量學進行了教學改革,如楊化超等[3]測繪工程專業(yè)攝影測量學課程教育的實踐與思考論文中,提倡將攝影測量學有應用型向研究方向發(fā)展,在教學模式改革方面提出了加大課件制作和開展研究型實踐教學。成曉倩等[4]攝影測量學的教學改革探討與實踐文中將“編碼-發(fā)送-接收-解碼為主線的形式,對攝影測量學進行教學改革。葉勤等[5]測繪工程專業(yè)攝影測量學實驗教學改革探索,提出對同濟大學的攝影測量學教學改革。胡倩偉等[6]創(chuàng)新型攝影測量教學實驗系統(tǒng)的設計文中,開發(fā)了攝影測量實踐系統(tǒng),對實踐課程進行改革。從攝影測量教學改革的成效來看,也都取得了相應的成果,但是仍然存在著教學與社會生產(chǎn)脫節(jié)。無人機技術、GPS技術,計算機技術的迅速發(fā)展,極大的降低了航攝數(shù)據(jù)采集成本,應用型本科院校承擔攝影測量項目提供了良好的基礎。目前,國內(nèi)的高校對于攝影測量學教學的模式,暫且沒有采取項目教學的模式。鑒于此,筆者從分析目前攝影測量學教學存在的問題,結合基于項目教學的方式進行攝影測量教學改革。
(1)理論知識豐富,對數(shù)學教學知識要求較高。攝影測量是一門嚴謹?shù)膶W科,理論知識豐富包括中心投影透視變化作圖,共線方程,共面方程,坐標轉化等,而這些知識涉及大量的公式,方程式解算,而這些知識內(nèi)容均以線性代數(shù)、高數(shù)、概率論、高數(shù)等眾多數(shù)學知識為基礎。由于對數(shù)學知識的高要求對學生的攝影測量這門專業(yè)課程,造成了一定的困難。
(2)涉及眾多坐標系,要求學生有比較強的空間立體感。攝影測量課程中涉及大量坐標系且坐標系統(tǒng)的相互轉換要求學生有比較強的空間立體感。
(3)重視后期數(shù)據(jù)處理,忽略跳過前期數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)攝影測量教學過程中,大部分的高校比較重視攝影測量后期數(shù)據(jù)處理,而對于數(shù)據(jù)采集方面,由于成本較高,學生參與度較低。
(4)攝影測量相關知識與社會生產(chǎn)脫節(jié)。傳統(tǒng)的教學模式采取,理論課程采取課堂講授模式,而實踐課程主要是實驗,采用virtuozo等數(shù)據(jù)采集,沒有真正的將所學知識應用于測量生產(chǎn)項目,造成所學知識與社會脫節(jié)。不能實驗學以致用,這也是導致學生缺乏對攝影測量學習的興趣之一。
筆者針對攝影測量學目前教學處在的問題,通過測繪企業(yè)事業(yè)單位以及往屆畢業(yè)生的調(diào)研,從激化學生學習興趣,將課程教學與社會生產(chǎn)密切結合,提出了基于項目教學的攝影測量學教學改革的思路,攝影測量學項目教學的思路如下圖1所示。項目教學法融“教學、實踐、項目”為一體,首先由任課教師基于航攝項目的工藝流程進行攝影測量知識框架梳理,將理論知識和實踐知識的講授都按照這條主線進行,第二步進行項目與教學融合,進行測繪項目生產(chǎn)。
按照航空攝影測量工藝流程梳理課程主干體系(圖1項目與教學融合階段),進行分塊梳理知識點:航空攝影測量規(guī)劃設計、空中三角測量、創(chuàng)建立體模型、影像匹配特征點采集、生產(chǎn)DEM、生成DOM數(shù)據(jù)成果?;陧椖拷虒W的攝影測量學教學改革的思路(圖1),采取體系化教學,圍繞主框架補充講解攝影測量基本概念等零碎知識點。將理論知識和測繪數(shù)字化產(chǎn)品生產(chǎn)高度結合,采取課堂教學知識和社會生產(chǎn)需求的無縫結合。
攝影測量課程對于實踐部分要求較高,有很強的實用性和應用型的特性,而目前很大一部分的高校相對側重對攝影測量采集編輯后期數(shù)據(jù)的處理,而對前期攝影測量數(shù)據(jù)是如何獲取的內(nèi)容涉及較少,而基于項目教學的攝影測量實踐教學改革,與理論知識高度契合,將實踐內(nèi)容分為攝影測量數(shù)據(jù)采集、傾斜攝影測量三維建模和攝影測量4D產(chǎn)品生產(chǎn)兩部分。
(1)攝影測量數(shù)據(jù)采集。對于攝影測量重要組成部分數(shù)據(jù)采集實踐部分,通過無人機飛行模擬器進行練習模擬無人機飛行技術,然后再由有無人機駕照的教師教學生進行實地飛行,和學生一起做攝影測量數(shù)據(jù)采集工作,包括無人機航線規(guī)劃和行高計算、重疊度設計、無差分GPS像控點的布設與測量、帶差分GPS像控點的布設與測量
(2)傾斜攝影測量三維建模和制作4D產(chǎn)品。開展攝影測量理論教學和實踐課程后,要求學生全程參與測繪單位的一個攝影測量生產(chǎn)項目或者是學校所承接的攝影測量項目,讓學生所學的理論知識與實踐知識用到生產(chǎn)項目上。要求學生全程參與測繪產(chǎn)品生產(chǎn)流程的每一個環(huán)節(jié),并且按照測繪成果質(zhì)量進行驗收檢查。學生完成項目后要進行知識點梳理,要將所用到的知識、出現(xiàn)的問題整理成文檔的格式上交,也作為攝影測量考核的一部分,以便學生更好的理解攝影測量相關的理論知識。
基于項目教學的攝影測量教學改革高度保持了所學知識與行業(yè)企業(yè)一線工作內(nèi)容相符性,保持了學習與生產(chǎn)的高度一致性,完全解決了學習與生產(chǎn)脫節(jié)的問題。在校內(nèi)完全參照企業(yè)工作崗位的生產(chǎn)流程來確定學生的教學培養(yǎng)項目,因此,學校對學生的考核方式也需要隨著教學方法的改進而改革,項目教學模式向的考核分為三部分理論基礎知識考試+生產(chǎn)項目成果考核+實踐考核。
基于項目教學的攝影測量教學改革探究,對于理論知識按照攝影測量產(chǎn)品生產(chǎn)流程進行梳理知識系統(tǒng),從而攝影測量知識的系統(tǒng)性和連貫性。對于融入了無人機飛行數(shù)據(jù)采集,補充了目前攝影測量數(shù)據(jù)采集的漏缺。在進行像控測量過程中,加強了與GPS課程的聯(lián)系。同時采取項目服務于測繪生產(chǎn)項目,使得所學知識與行業(yè)高度接軌,保持教學知識的先進性,由于參與了項目教學的學生是嚴格按照生產(chǎn)規(guī)范進行數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn),培養(yǎng)了學生從事測繪生產(chǎn)項目嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。從目前筆者所上攝影測量課程的效果來看,項目教學的模式在內(nèi)容上降低了課程中理論知識的比重。通過生產(chǎn)項目生產(chǎn)過程進行理論探索試教學,讓學生先了解所學知識的目的性和應用范圍,學生站在更宏觀的高度進行思考。項目教學在教學形式上“以學生、項目”為中心,取代了“以教師、理論”為中心的傳統(tǒng)教學方法。使學生更加容易理解復雜的理論知識,以項目促教學極大的激起了學生的學習興趣。并且,從目前畢業(yè)生以及在校生的情況來看去得了很好的效果。