《遥感图像处理与分析》课程实践创新能力培养探讨

程武学 杨存建

摘 要：《遥感图像处理与分析》是一门理论和实践都较难的课程，要培养学生的实践创新能力难度很大。文章基于地理学的学科特点，提出理论与实践相结合、合理选择软件、突出案例典型性、室内与野外相结合等实践创新能力培养的途径。

关键词：遥感图像处理与分析；创新能力；地理学

《遥感图像处理与分析》是我院研究生阶段开设的以理论联系实践为主，重视实际操作及应用的一门专业基础课程。学生通过该课程的学习，可以获取遥感图像处理的基础知识，加强和提高应用的技能水平。同时，使学生拥有正确遥感数字图像处理的概念，培养学生良好的实践习惯、实事求是的科学态度以及严谨的工作态度。虽然遥感图像可以比较直观的方式来说明问题，帮助学生理解和分析地理问题。但是目前在具体教学环节还重视不够，主要是由于一些教师缺乏相应的遥感图像判读技能，或忽视遥感图像的运用，不能主动地选用、补充一些与教学内容相适应的遥感图像来进行教学[1]。据此，本文旨在探讨遥感图像课程在地理学科研究生教学中的应用潜力和价值，探索研究生实践创新能力培养途径。

一、《遥感图像处理与分析》的课程设置

1.理论部分的设置

理论部分一般包括遥感的物理基础、遥感数字图像处理基础、遥感图像辐射校正、遥感图像的几何校正、遥感图像的镶嵌、遥感图像的融合、遥感图像的分类、遥感图像的变化检测等内容[2]。理论部分的重点是遥感的物理基础、遥感图像的几何校正及遥感图像的分类。难点是遥感图像的融合及遥感图像的变化检测。

2 实验部分的设置

实验部分主要包括遥感图像处理软件平台的介绍及基本操作（Erdas或者ENVI）；遥感数据的输入与输出；遥感数据的剪切与几何校正；遥感数据的拼接与投影转换；空间增强处理；辐射增强处理；光谱增强处理；傅立叶变换；非监督分类；监督分类；空间建模；数据融合及反射率的反演等内容[3]。一般重点在影像增强处理和分类部分；难点是几何校正和影像分类等教学内容。

二、遥感图像处理实践创新能力培养的难点

1 .学生学缘复杂，不好开展

地理学院遥感图像处理与分析课程授课对象有自然地理专业、人文地理专业还有地理信息系统专业，而且本科又来自于不同的专业，学缘复杂。对于遥感的认识及兴趣差别较大，如自然地理专业和地理信息系统专业的学生在本科阶段学习过该门课程，而人文地理专业的学生相关知识很少。而且有的学生的本科专业和地理并不相关，学习起来非常吃力。尤其是在学习理论课的时候，明显感觉学生的压力很大，听不懂。同时，课时量相对较少，很难收到好的教学效果，更谈不上实践创新能力的培养。

2.课程内容丰富，理解困难

遥感图像处理与分析课程在安排上一般第一章讲遥感的概念及遥感的产品类型及特点，第二章讲遥感的物理基础，第三章遥感的预处理，第四章遥感的分类等内容。每一部分的内容又有很多分支，如预处理，就包括辐射定标、几何校正、增强处理。分类部分有监督分类、非监督分类，而且每一种分类下又有很多种方法。如果只是讲理论而没有配合实践，那么听起来非常抽象。有的教师先讲完理论再进行练习，难度非常大。等到练习时，学生的理论又生疏了不少，不利于学生培养自身的动手能力。

3 软件多样化，傻瓜式操作不利于创新能力培养

目前，本学科领域内的遥感软件很多包括ERDAS、ERMAPPER、ENVI、PCI、易康软件等[4]。在进行实际教学过程中选择一款适合学生操作，又能培养学生创新能力的软件难度很大。笔者在教学过程中主要选用ERDAS及ENVI，这两款软件，都有很多成熟的模块供大家选用。但在具体讲课过程中，应该避免傻瓜式的操作。很多教科书上都只有操作步骤，学生按照步骤操作下去，并没有多的思考，也没有很好地联系理论。这样学生很难做到举一反三，灵活运用、创新性运用。

4 学科结合较少，难以激发学生兴趣

目前很多书籍上的数据基本出作者本地的数据，而且数据的处理方式和学科特点结合较少。例如，分类，大部分都是将一张遥感图像用监督或者非监督分类方法分成斑块，然后将图斑块转换成矢量化并添加属性就完成了。学生不知道如何将所学遥感知识和地理学科的特点结合起来，如地类变化与气象及水文之间的相关性如何、植被的垂直分带及纬向分布规律研究、经济与地理区位因素的关系研究等。因为学习的枯燥性，学生很难提起兴趣，也就难以进行更加深入的研究。

三、遥感图像处理实践创新能力培养途径

1.针对学生基础，分学科选内容进行培养

在具体的教学实践中，应考虑不同专业学生的学科基础，分门别类地选取适当的教学内容来进行教学。如针对人文地理学和自然地理学的研究生来说，遥感并不是他们的主要专业，只是一种便捷的工具，对于这部分学生应该重点在基础理论的教学及基本应用的操作练习方面。如遥感图像的基本理论，基本知识的掌握，遥感图像的几何校正、分类等内容。空间建模、变化检测等内容就不作为这一部分学生的教学重点，只需了解即可。针对地图学与地理信息系统专业的研究生来说，本科阶段已经具备一定的遥感理论及应用知识。对于他们的培养应侧重于理论的深层次挖掘及深度应用方面，如要求这部分学生要对比不同遥感图像分类方法的优缺点，会应用IDL等语言进行图像处理的编程，对于空间建模方面也要有熟练的技能。同时，要求这部分学生要有所创新，攻坚克难，将所学知识应用到毕业论文的撰写当中。

2.教学内容重点突出，难易结合

教学内容的设置要重点突出，难易结合。学生在本科阶段已经掌握的知识简单复習一下即可，不必花太多时间。如电磁波谱的特点在高中物理课上就讲过，稍提一下即可。而对于重要的知识点应设置大量学时来学习，如几何校正及遥感图像的影像分类部分应重点进行训练，要求每位学生不仅能够操作运用，还应该懂得背后的原理。做到难易结合，既不让学生有畏难情绪，也不能让学生感觉太过简单，失去学习的动力。

3.选用较好的软件，加强学生思考能力

目前，市面上的相关软件很多，应选择适合学生的软件进行实验教学。目前选择最多的是ENVI或者ERDAS软件。ENVI软件近些年发展迅速，功能齐全，自带有IDL二次开发语言。学生在学习过程中可以直接使用相关命令来达到自己的处理效果，也可以通过IDL语言来进行驱动，可深可浅，适合不同层次的学生来进行学习。另外，切忌在教学过程中僵化教学，一个图像处理任务可以用多个方法来实现，同时在教学过程中应多问为什么，让学生在思考中学习、在学习中思考。

4.结合地理学科特点，选择典型案例进行教学

针对我院地理学科的特点选择适合的案例进行教学是提高学生创新思维能力的前提。遥感图像上的信息包罗万象，如果选择一些距离地理学科较远的案例来进行教学势必影响学生的兴趣。因此，尽量选择本地区的案例进行教学，如可以选择龙泉驿区龙泉山作为数据来源。可以让学生练习遥感图像的分类以及植被垂直地带性的划分。学生就处在龙泉，分类结果也便于验证，这样也达到了室内与室外相结合的教学模式的要求。

参考文献：

[1] 陈久和.遥感图像在师范地理教学中的应用研究[J].德州学院学报（自然科学版），2001（04）：80-83.

[2] 竞霞，胡荣明，琚存勇.《遥感原理与应用》课程教学模式改革探讨[J].信息系统工程，2013（06）：157-160.

[3] 林芬芳.关于城市遥感课程教学与实践的几点思考[J].地理空间信息，2015，13（05）：168-170+12.

[4] 国巧真，李富平.遥感技术的发展及其在矿业中的应用[J].矿业快报，2003（05）：8-10+15.

作者单位：1.四川师范大学地理与资源科学学院中心实验室（610001）；2.四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室（610068）