“摄影测量学”课程教学改革与实践

王志勇

（1.山东科技大学 测绘科学与工程学院，山东 青岛 266590；2.海岛（礁）观测技术国家测绘局重点实验室，山东 青岛 266590）

“摄影测量学”课程教学改革与实践

王志勇1，2

（1.山东科技大学 测绘科学与工程学院，山东 青岛 266590；2.海岛（礁）观测技术国家测绘局重点实验室，山东 青岛 266590）

针对“摄影测量学”教学中普遍存在的问题，进行课程教学改革。总结“摄影测量学”课程的特点和理论体系框架，对目前教学中存在的几个问题进行阐述，提出教学改革的对策和建议，并进行实践，在教学中取得很好的效果。

摄影测量学；教学改革；教学实践；教学模式

“摄影测量学”是目前我国高校面向测绘工程专业、遥感科学与技术专业及其它相关专业本科生开设的一门专业主干课程，主要教授摄影测量学的中心投影、航摄像片几何关系、几何定位、空中三角测量理论与方法及其当代最新发展。通过该课程的学习，使学生获得航空影像解析的基本知识和采用航空摄影测量方法实施对地物目标进行几何定位的主要作业过程及必要的运算技能，为后续专业课程的学习以及毕业后运用所学知识进行实际的航测生产或从事相关的科研和教学工作打下坚实的基础。

而目前，由于摄影测量学的特点，导致该课程的教和学还存在着许多问题，学生普遍反映课程学习困难，对基本概念、基本原理、基本方法等理解不深，动手能力差，学生走向工作岗位很难立刻顺利开展相关的工作。

针对摄影测量课程教学中普遍存在的问题，如何使摄影测量教学顺应学科发展的要求，积极地改善教育和教学方式，培养学生的动手能力，是摄影测量学教师所亟待解决的问题。

1 课程特点及理论框架

摄影测量学是一门理论极为抽象、逻辑非常严密、实践环节相当多的专业主干课程。其课程的主要特点可以概括为以下几个方面：

1）基本概念多，理论抽象性强。课程涉及大量的基本概念，如内外方位元素、空间后方交会、空间前方交会、相对定向、绝对定向、光束法、空三加密等。基本理论的抽象性较强，不易理解。

2）数学公式推导多，逻辑严密。摄影测量有大量的数学公式推导，如共线条件方程式、共面条件方程式、相对定向、绝对定向的解算，都需要综合运用高等数学、线性代数、误差理论与测量平差等相关方面的知识，特别是高等数学的微积分、泰勒级数展开、线性代数的矩阵运算、测量平差中的最小二乘法等。

3）空间关系复杂，坐标转换多。摄影测量的实质是由二维的像点坐标解算三维的地面点坐标，它涉及到多个不同坐标系的转换，又有内方位元素、外方位元素、相对定向元素、绝对定向元素等概念，导致空间关系十分复杂。

4）知识面广，前后衔接紧密。由于摄影测量学是一门多学科相互融合的交叉点，是影像信息科学的重要组成部分［1］。“摄影测量”的基本目的是从航空或航天影像上能快速、精确地解译出空间信息，主要涉及数字图像处理、计算机图形学、数学、物理、人工智能、模式识别、空间数据库技术等，要综合运用高等数学、线性代数、误差理论与测量平差数据处理、数字图像处理等众多知识来解决实际问题。因此，需要加强与其它学科的联系。

该课程的章节内容前后关系衔接紧密，后续章节内容建立在前面内容基础上，因此，在教学过程中，要做到循序渐进，让学生把前面内容掌握好，把基础打好，切实吸收、消化后，再进行后续的学习。

摄影测量学的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图，建立数字高程模型［1－2］，其核心工作是由像点量测坐标（x，y）解算其地面点坐标（X，Y，Z）。基于这个基本任务，摄影测量课程的基本内容可以划分为两个大的部分：摄影、测量。摄影主要是获取符合作业规范要求的高质量的航空影像；测量主要是由像点量测坐标来解算对应的地面点大地坐标，包括像点坐标的量测、判读、解算，其内容又可分为3个主要的部分：单像解析基础、双像解析基础、多像解析基础（即空中三角测量）。

“摄影测量学”课程的整体理论框架如图1所示。

图1 课程整体理论框架体系

摄影测量只有围绕和把握这个主线和框架，形成完整的知识体系，突出重点内容，加强对基本概念、基本原理、基本知识的讲解，才能让学生更全面地学习摄影测量知识，理解摄影测量的精髓。

2 目前教学中存在的问题及对策

该课程抽象概念多、覆盖内容广、数学公式多，再加上学时数少、授课时间短，很大程度上增加了教师授课和学生学习的难度。目前在教学过程中，主要存在如下问题：

2.1 教学内容方面

虽然出版了一系列的相关教材，但目前在教材方面存在的最大问题是部分章节内容陈旧过时，知识体系不够完整。

因此，有必要对摄影测量学的教学内容进行整合和优化，剔除陈旧过时的内容，介绍当代摄影测量的最新研究成果，建设一批知识体系完整、反映当今摄影测量最新技术的教材，培养学生的综合素质和创新能力，以真正反映当代摄影测量的基本原理、方法与内涵，以利于承前启后，加速摄影测量学科的发展。

另外，要特别加强该课程与基础学科教学的联系，特别是在低年级的基础课教学中，对摄影测量所涉及的问题要重点讲授，专业课教师应该与基础课教师进行有效的沟通和交流，要让基础课教师了解后续课程需要用到哪些知识，比如在《高等数学》的教学中，要对微积分、泰勒级数展开等内容重点讲授，并让学生能灵活运用。

2.2 学生学习方面

1）知识体系不完善：虽然“摄影测量”课程涉及不同学科领域下众多知识点，但它们都是围绕一个基本命题“地形图测绘”展开的，相互间有关联、有脉络可寻，组成一个完整的知识体系［3］。很多学生在学习过程中往往忽略了这一点，从而产生许多不良的后果，表现为孤立地学习知识，不会触类旁通地将这个知识引申到别的知识当中去；缺乏知识体系，致使学到的知识分散、孤立，难以融会贯通，不知所学何用。

对于这点，授课教师一定要给学生灌输“先把握树干、再学习枝叶”的学习方法，让其先了解完整的知识体系，在此基础上再掌握每一个知识点，做到相互联系，形成一个有机的整体。

2）实际动手能力差。主要表现为编程能力差，虽然高校对本科生都开设了相关的程序设计课程，讲授过一两门编程语言，但学生在学习过程中掌握的不深，仍然停留在书本内容上，学生普遍不能灵活运用所学的计算机语言解决实际问题。

2.3 教师素质方面

这是摄影测量教学中的一个关键，教师的素质和专业水平决定着教学的成败。目前，高校摄影测量教师水平参差不齐，也导致了授课水平有高有低。另外，目前高校教师还普遍存在着“重理论，轻实践”的思想，这也导致学生的动手能力较差，使学生学到的知识不能灵活运用到实际的工作中。

教师要明白“一桶水和一碗水”的理论，要教好学生，必须提高自身的素质和专业水平。教师应该首先把握相关知识体系，要吃透教学大纲、吃透教材，精心备课，不断了解学科的最新发展，与实际问题相结合，形成一个完整的教学理论体系。高校教师应该积极参加科研，解决摄影测量中的难题和问题，将最新的科研成果应用到具体的教学中。

3 教学改革与教学实践

教学改革的目的是为了提高教学质量、提高学生的应用能力和动手能力。为此，主要在以下几个方面进行了教学改革尝试：

3.1 优化教学内容，形成一个完整的教学体系

教学内容的改革，是摄影测量教学改革的重点所在，应优化教学内容，形成完整的教学体系。

为了适应当前摄影测量技术的发展和教学需要，教师必须精心备课，从基本概念出发，抓住重点内容，建立系统的概念。同时，教师要善于从复杂而庞大的课程知识体系中，提取出一条主线，帮助学生建立合理的知识体系结构。围绕教学主线和理论框架，突出重点内容，加深对基本概念、基本原理、基本技能的讲解，在增强数学分析严谨性的同时适量简化数学公式推导，强调对数学公式内在物理意义的理解。

教师要着重课程基本原理和内在结构的传授，应注重思路、方法、重点以及难点的讲解，同时教学应留有余地，给学生留一点问题和悬念，鼓励学生独立思考，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

3.2 加强实践教学

由于摄影测量是一门实践性很强的学科，为了适应社会的需要，必须加强实践教学，为此我们采用集中与分散相结合的实践教学模式，使实习环节与课堂教学紧密联系起来，切实提高学生的动手能力。

1）分散实践教学环节：平时教学过程中布置一些相关的编程操作题，如空间后方交会、空间前方交会等，要求学生独立画出流程框图，并编制相应的程序代码，给出相关数据，能调试程序、得到实验结果。学生可以在编制程序过程中，加深对内容的理解。另外，还安排学生参观摄影测量实验室，并到相关生产单位进行参观学习，加深对摄影测量生产作业的认识。

2）集中实践教学环节：在授课计划中安排2周的集中实习，采用武汉适普软件有限公司开发的VirtuoZo软件教学版，学生需要完成从数据准备到4D产品的生产的全过程，主要包括：参数设置、定向处理、核线采集与匹配、DEM与DOM以及等高线生成、数字化测图、拼接与出图等。实习依据摄影测量作业规范进行，遵循作业流程，依次进行空三加密、DEM、DLG、DOM的作业生产。根据实际情况完成4个像对左右的测图，个人要独立完成全部任务。另外，该环节还包含一部分外业调绘。通过集中实习，可以使学生了解摄影测量的整个作业过程及内容，对整个的摄影测量数据处理全过程有一个整体的认识。在实践教学环节中需要合理的安排实习内容和实习计划。具体的实习流程可以参考七步教学法［4］。

通过分散实践和集中实践相结合的教学模式，提高学生的实际动手能力和解决问题的能力，使学生毕业后可以快速适应航测一线的生产及管理工作。

3.3 转变创新教学模式

通过创新教学改革，变革传统的教学模式，要把传统的教师“教”为主，转变为学生“学”为主。通过介绍一些学科的最新发展前沿和动态、交流自己的研究成果和心得体会、适当地布置一些增强其兴趣的课外作业等一系列措施，培养学生的学习兴趣，激发学生自主学习的热情和求知欲望，充分发挥学生的主观能动性，使他们学会学习、主动学习，让学生充分体验学习的快乐。

另外，在课程教学过程中尝试在部分章节中实施双语教学，实施双语教学是教学改革的要求［7］。考虑到学生的英语水平现状以及摄影测量学课程的特点，在双语教学中采用英语授课与中文授课相结合，加大专业外文词汇的学习，让学生具备一定的专业外文词汇，能初步阅读专业外文文献。

4 结束语

摄影测量学课程教学改革的探索与实践，在实际教学过程中得到有效实施，取得良好的教学效果，为培养适应社会主义现代化建设的创新型人才探索出了一套行之有效的教学方法，对于摄影测量学的教学有一定的指导意义。

只要抓住了摄影测量学的课程特点和知识体系框架，明确了教学目的，不断应用先进的教学手段，改进、提高教学方法，培养学生的兴趣，就一定能够达到预期的教学效果，使学生可以掌握摄影测量的精髓，为今后进行实际的航测生产或从事相关的科研和教学工作打下坚实的基础。

［1］李德仁，周月琴，金为铣.摄影测量与遥感概论［M］.北京：测绘出版社，2001.

［2］林君建，苍桂华.摄影测量学［M］.北京：国防工业出版社，2006.

［3］吴军.“摄影测量”教学中学生实践能力与创新能力的培养［J］.桂林电子科技大学学报，2007（10）：435－437.

［4］杨可明，李苗苗，郭达志.数字摄影测量基础实习的七步教学法［J］.测绘通报，2008（1）：74－76.

［5］叶勤，程效军，陈鹰，等.关于摄影测量与遥感双语教学的实践与思考［J］.测绘通报，2006（2）：70－73.

［6］张剑清，潘励，王树根.摄影测量学［M］.武汉：武汉大学出版社，2003.

［7］万幼川，刘良明，张永军.我国摄影测量与遥感发展探讨［J］.测绘通报，2007（1）：124.

［8］袁修孝.“摄影测量基础”课程的创新教学尝试［J］.测绘信息与工程，2008，33（5）：47－49.

Teaching reform and practice ofPhotogrammetry Course

WANG Zhi－yong1，2
（1.Geomatics College，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China；2.Key Laboratory of Surveying and Mapping Technology on Island and Reed，State Bureau of Surveying and Mapping，Qingdao 266590，China）

According to the common problems in the teaching of Photogrammetry Course，it carried out teaching reform.It summarized the characteristics and theoretical framework of photogrammetry course.It discussed some problems in teaching process.Then it put forward some countermeasures and suggestions for teaching reform.And it carried out the teaching reform and practice.It got a good effect in teaching.

photogrammetry；teaching reform；teaching practice；teaching mode

G642

A

1006－7949（2012）04－0093－04

2012－02－10

山东省“泰山学者”建设工程专项经费资助

王志勇（1978－），男，副教授，博士.

[责任编辑:张德福］