仿真摄影测量系统在摄影测量教学中的应用

田方

摘 要：针对摄影测量专业职业院校知识结构特点和学生综合素质，建立仿真摄影测量系统、将摄影测量技术搬进职业院校课堂显得尤为重要。该文介绍了仿真摄影测量系统的建设方案以及仿真摄影测量系统在职业教育中的深远意义。模拟真实的生产流程，建立仿真摄影测量系统，可以更好地配合新的教学模式。同时，通过多媒体教程与课件，学生能在相对缩短的在校学习期间，学到更多专业知识并掌握更多的实际操作技能，更好地适应行业生产，最大程度地扩大就业面，增强学生的就业竞争力。

关键词：仿真摄影测量系统 摄影测量 信息技术 职业教育

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（b）-0130-02

1 摄影测量专业介绍

1.1 专业简介

摄影测量学的主要任务是利用各种影像信息测制各种比例尺的地形图并建立地形数据库，为各种地理信息系统（GIS）和土地信息系统（LIS）提供基础数据，提取客观世界中各种目标对象的几何与物理特征信息，以便应用计算机进行国土整治、环境保护与检测、灾害预报与防治、城市规划与市政管理等工作，从而为人们认识自然和改造自然提供科学的技术和方法，为国家和部门的重大决策和社会可持续发展提供科学依据和决策保障。

1.2 专业特色

摄影测量专业基于理论与实践教学相结合的原则，培养具有扎实的成像几何与影像信息的基本理论基础，具备航空和卫星影像数据处理、分析和解译能力的专业人才，以满足诸多领域（包括土木工程勘察、国土资源调查、自然灾害与环境监测及区域可持续发展规划等）对摄影测量与遥感技术日益增长的需求。

2 职业院校摄影测量专业发展现状

摄影测量学专业性很强，其中用到的飞机和航摄仪等昂贵仪器，学生毕业时都无法接触，以至于学生在学习中理论与实践无法结合。这也与现在提倡的培养技能型人才的教学目标相冲突，加之目前职业院校的学生在学习中存在许多问题，对实际操作的记忆优于对教材的记忆、机械记忆优于逻辑思维记忆。要想加强教学的针对性，提高教学的实效性，让学生在学校就能全面地接触摄影测量技术过程就显得尤为重要。针对职业院校摄影测量专业的教学现状，建立一个仿真摄影测量系统，即在室内完全模拟摄影测量技术的全部作业过程，应用现代化信息技术，全面提高现代化信息技术在教育管理和教学实践中的应用水平。

3 仿真摄影测量系统简介

仿真摄影测量系统是一套可以从数据获取到数据处理，完成数字摄影测量室内作业的所有软、硬件构成的系统。（1）硬件组成。仿真摄影测量系统的硬件主要由数字摄影测量工作站的硬件、沙盘模型及相机等组成。其中数字摄影测量工作站包含计算机及其外部设备。①模拟测绘航空摄影沙盘模型；②模拟测绘航空摄影轨道及配件；③测绘相机及配件；④计算机：工作站计算机配备双显示器；⑤立体观测装置：配备闪闭式液晶眼镜和振光眼镜；⑥操作控制设备：手轮、脚盘和鼠标等。（2）软件组成及主要功能。仿真摄影测量系统的软件由四维航空影像预处理软件、四维数字空中三角测量系统软件、JX4G数字摄影测量工作站软件以及超真自然真三维地理信息系统软件组成。①四维航空影像预处理软件主要包括航线设计、畸变差校正、质量检查、匀光匀色；②四维数字空中三角测量系统软件主要包括影像处理、内定向、选点、构建自由网、平差及检测；③JX4G数字摄影测量工作站软件包括航空影像、单模行、矢量测图、DEM制作、正射影像；④超真自然真三维地理信息系统软件包括三维全景图、三维侧视图。

4 仿真摄影测量系统在航测教学过程中的应用

4.1 仿真摄影测量系统在航空摄影教学中的应用

仿真摄影测量系统模拟真实的航空摄影。我国的航空摄影单位常用的是中国的运-5运输机和德国的徕卡ADS80相机，成本极高，学生在校期间不可能接触真实的生产过程，导致学生工作时没有任何实操经验，无法胜任具体工作。针对这种现象，在设计中我将实验室的地面设置成具有多地形要素的沙盘；在天花板上安装交错的滑道，模拟真实航空摄影的航线；将单反相机佳能5DⅡ的曝光系统改装为自动曝光系统并安装在模型飞机上，模拟真实的飞机和航摄仪；将模型飞机挂在天花板的滑道上模拟真实的航空摄影。这套设备的成本和真实航空摄影相比低很多，但是完全模拟了真实的航空摄影流程，学生在实验室中不仅可以全面地了解航空摄影，还可以直观地感受到毕业后的工作环境。

4.2 仿真摄影测量系统在摄影测量外业教学中的应用

航空摄影测量外业主要包括像片控制测量和像片调绘两大项内容。它是为了保证航空摄影测量内业加密或测图的需要，在野外实地进行的摄影测量工作。航空摄影模块获取航空影像之后，就要进行航空摄影测量外业工作，因为职业院校学生人数多，年龄小，在校外进行航测外业实习存在很大的安全隐患，所以在设计中，地面沙盘完全仿造中国的地物地貌，在实验室中可以模拟进行野外控制测量选点，并进行数据采集。在像片调绘方面，沙盘上的地物可以进行随意的安装和拆卸。

4.3 仿真摄影测量系统在“4D”产品获取教学中的应用

航空摄影测量技术可以根据用图的需要，生产出各种测绘产品，如我们常见的“4D”产品，即：DEM（数字高程模型）、DOM（数字正射影像图）、DLG（数字线划图）、DRG（数字栅格地图）。另外还有立体景观图、立体透视图、各种工程设计所需的三维信息以及各种信息系统和数据库所需的空间信息等测绘产品。

在航空摄影测量内业模块设计中，仿真摄影测量系统拥有全套的解析摄影测量软件和数字摄影测量软件，如自动空中三角测量系统TG_AT、像片纠正软件ERDAS以及立体测图软件JX-4G全数字摄影测量工作站，最终生成4D产品，数字摄影测量系统可以进行正射影像纠正和镶嵌、影像修补、任意影像的无缝镶嵌，此外将数字正射影像图与数字高程模型叠加，可生成沙盘的三维景观。

5 信息技术趋势下仿真摄影测量系统的重要性

在项目引领、任务驱动的教学模式转变之际，我们模拟真实的生产流程，建立仿真摄影测量系统，以更好地配合新的教学模式。同时，通过多媒体教程与课件，学生能在相对缩短的在校学习期间学到更多专业知识并掌握更多的实际操作技能，能更好地适应行业生产，能最大程度扩大就业面，增强学生就业竞争力。

在调研、收集资料和授课经验基础上，计划通过已有的仪器设备，设计制作仿真摄影测量系统，力求使课程目标明确，针对性强，操作简单，并且对于实习中可能出现的问题进行有针对性的讲解，传授解决方法，最终使学生对航空摄影测量技术的生产流程熟悉精通。

6 结语

“国务院关于大力发展职业教育的决定”中指出：进一步深化教育教学改革。根据市场和社会需要，不断更新教学内容，改进教学方法；加强职业院校学生实践能力和职业技能的培养。高度重视实践和实训环节的教学。职业院校继续坚持靠人才办校、靠特色强校、靠能力兴校的办学思想，进一步完善院校的发展战略规划、学科建设和队伍建设规划、校园和基础能力建设规划，切实把科学发展观的要求转化为正确的办学方向、办学理念、发展思路和改革举措，提高办学质量，建设和谐校园，促进科学发展。

摄影测量与遥感学专家李德仁院士曾经说过，要想让学生做出成绩，必须带领学生到科技的前沿去钻研。建立仿真攝影测量系统，将摄影测量技术搬进中等职业教育的课堂，对特色职业教育的发展具有深远的意义。

参考文献

[1] 王春祥.航空摄影测量学[M].郑州：黄河水利出版社，2011：4-5.

[2] 王树根.摄影测量原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2009：345-346.

[3] 郭学林.航空摄影测量外业[M].郑州：黄河水利出版社，2011：218.