无人机遥感技术在非测绘专业中的教学探索

赵璐

摘  要：无人机遥感技术发展迅猛并日益成熟，可显著促进相关领域技术革新，为各行业的发展带来新的契机。本文简要概括了当前无人机遥感技术的优势和发展潜力，结合各本科专业特点，分析了将该技术应用到非测绘专业本科理论与实验教学的可行性与特点。可以预见，无人机遥感技术引入到本科教学，將显著促进教学改革与创新，优化教学内容，进一步提高本科人才培养水平。

关键词：无人机遥感  本科教学  非测绘专业  应用

中图分类号：P237           文献标识码：A             文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0211-03

Teaching Exploration of UAV Remote Sensing Technology in Non-Surveying and Mapping Specialty

ZHAO Lu1，2

（1.National Experimental Teaching Demonstration Center， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning province， 116024 China; 2.Faculty of Construction Engineering， Dalian University of Technology， Dalian， Liaoning province， 116024 China ）

Abstract： The UAV remote sensing technology develops rapidly and becomes more and more mature， which can significantly promote the technological innovation in the related fields and bring new opportunities for the development of various industries. This paper briefly summarizes the advantages and development potential of the UAV remote sensing technology at present， analyzing the feasibility and characteristics of applying this technology to the theory and experiment teaching of the non-surveying and mapping specialty in combination with the characteristics of undergraduate specialties.It can be predicted that the introduction of the UAV remote sensing technology into undergraduate teaching will significantly promote  teaching reform and innovation， optimize teaching content， and further improve the level of undergraduate talent cultivation.

Key Words： UAV remote sensing; Undergraduate teaching ; Non-surveying and mapping specialty; Application

近几年，我国民用无人机技术发展迅速，在国土测绘与调查、无人机遥感数据采集与处理、环境监测、电力巡查、农业植保、影像航拍、摄影测量等无人机应用领域得到广泛利用[1-2]。无人机遥感技术在测绘专业中应用越来越深入，将无人机遥感技术应用到非测绘专业中，如我校的土木工程、水利水电工程、港口航道与海岸工程、交通工程、海洋资源开发技术等专业中，充分发挥测绘与各专业的交叉，提升无人机遥感技术的优势，为各专业进行进度管理、安全监管、质量管理等工作开展提供参考。

在非测绘专业的本科生培养大纲中，测量学作为各专业的一门基础必修课程，除理论课程与实验课程外，还必须设置测量实习环节，目的是为了让各专业学生能够充分掌握测量这门课程的基本理论知识与实践操作。那么，如何更好地将测量知识服务于各专业学生，如何更好地让各专业学生毕业后掌握的知识不与时代脱节？这就需要在教学过程中不断加入与时俱进的理论与技术手段，从基础理论与仪器设备的教授，到先进的无人机遥感技术应用，两者的优缺点对比，所得成果的分析，让学生可以更全面地了解无人机技术，掌握测绘前沿知识。

1  无人机遥感技术的优势

无人机遥感技术的优势简单地用8个字概况为“高效、快速、广泛、节省”。

1.1 高效

无人机遥感技术最突出的特点即监测效率高，采用这项技术可以缩短必要的工作时长，可在短时间内对地球表面进行观测，大大提高工作效率。无人机遥感技术的数据传输是实时的[3]，在处理紧急事件时能够及时做出反应，进而有效地处理各项问题，与测绘传统设备相比效率更高。

1.2 快速

无人机遥感技术的信息处理速度很快，具有很高的处理效率，尤其在处理测绘信息时表现出了很高的准确性，在传统测量过程中，对需要测定的目标有时会出现遮挡、不通视等现象，难以照准目标，使用无人机测量，可提高测区的信息提取速率进而更快速[4]。

1.3 广泛

无人机遥感测量技术可自主控制测量区域的范围大小，同时监测尺度具有比较灵活的调整性。既可以进行大面积、高空监测，又可以进行小范围、低空监测，应用范围十分广泛。

1.4 节省

无人机的操作十分简单方便，节省人员数量，因無人机遥感技术的高效和快进，节省时间成本。无人机的发展日趋成熟，价格低廉，使用成本也较低，且不需要载人升空，大大节省了费用。

2  无人机遥感技术在本科教学中的探索

无人机遥感技术发展迅猛，为各行业的发展带来新的契机。无人机遥感技术结合各本科专业特点，探索将该技术应用到非测绘专业本科理论教学与实践教学的过程中。

2.1 理论教学

在土木工程、水利水电工程、港口航道与海岸工程、交通工程、海洋资源开发技术等专业培养过程中，测量学内容根据各专业所需方向进行侧重讲授，并开设土木水利学科前沿实验，现代监控量测新技术等前沿科学与技术的课程，讲授各行业学科前沿知识与介绍先进技术手段。无人机作为其中一项新方法、新手段，如何让学生更好地去了解理论，并掌握实践操作是教学过程中急需研究的内容。

随着无人机技术的不断成熟，社会上其使用频率和应用领域也不断增加。无人机遥感技术在教学过程中需提前让学生了解摄影测量原理、无人机结构与飞行原理、无人机操作指南、无人机安全教育等。近年来，中国民用航空局颁发一系列无人机管理条例也是学生必须学习的内容之一[5]，理论知识的传授是指导学生实践操作的基础，掌握必要的理论知识后才能更好地处理无人机的实践飞行与数据处理。将传统测量技术与无人机遥感技术相结合来进行教学，提升学生学习兴趣，让学生系统学习理论知识，并利用理论知识进行无人机遥感技术实践，理论与实践更好地互相促进与结合。

2.2 实践教学

现阶段市场上消费级无人机可以满足基本低空航空摄影测量的需求[6]。同时，很多摄影测量数据软件支持消费级无人机数据的校正和拼接，在实践操作过程中，重点讲授无人机航测前的基本准备，包括飞行前资料收集与整理、飞行前机器检查、布置外业像控点、设计飞行平台与线路、无人机航空摄影、立体测图等。外业无人机测量数据获取后，及时将数据导出转入内业处理，包括数据检查、空间三角测量处理、实景三维模型建立，最后要使用像控点和检查点对模型精度进行检查（见图1）。

因无人机飞行操作存在很多安全隐患与不可控性，同时我校本科生人数规模较大等原因，故响应《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》[7]提出坚持“以本为本”，加快建设高水平本科教育，建立线上线下相结合的教学模式，大力推进虚拟仿真实验室建设，从而全面提高人才培养能力。我校初步建立无人机虚拟仿真实验教学平台，结合大连理工大学校园数字3D沙盘模型，模拟无人机在校园内飞行的各项技术参数与路线，并模拟无人机在各工程项目中使用方式，通过“虚实结合”的教学方式，利用虚拟仿真实验促进本科教学[8]，让学生进一步了解无人机遥感的实践操作。

结合非测绘专业特点，将无人机与专业需求相结合。例如，无人机可用于水工建筑物调查测量，对测区内淤地坝、溢流坝坝顶高度或淤积面高程等进行调查。无人机可在土木工程前期准备施工过程、运营维护中进行数据采集，也可以在岩体结构面进行信息获取[9]。在港口规划过程中进行前期规划实勘、航标维护管理、海上应急设标等。在海洋资源开发技术方向可用于海域动态管理、海洋灾害监测、海岛海岸带航空遥感调查等。结合各专业的不同需求，让学生更好地了解无人机遥感的实际应用。

3  结语

无人机遥感技术已经在测绘工程专业中有效的应用，更应该充分发挥其高效、快速、广泛、节省等特性，将其应用于非测绘专业中去。为土木工程、水利水电工程、港口航道与海岸工程、交通工程、海洋资源开发技术等专业人员提供更多准确测量信息。在非测绘工程专业的本科生测量学课程教学过程中进一步加强无人机遥感技术的理论教授与实践操作的应用，并充分利用无人机遥感虚拟仿真实验教学平台资源，虚实结合，让学生更深刻了解摄影测量原理知识与无人机测绘的应用。可以预见，无人机遥感技术引入到非测绘专业各个本科教学之中，将显著促进教学改革与创新，优化教学内容，进一步提高本科人才培养水平。

参考文献

[1] 王之卓.摄影测量原理[M].武汉：武汉大学出版社，2007.

[2] 孙家抦.遥感原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2013.

[3] CH/Z 3003-2010，低空数字航空摄影测量内业规范[S].2010.

[4] 邵红伟，n种大比例尺地形图测绘方法的对比分析[J].北京测绘，2019，33（11）：1417-1420.

[5] 中国民用航空局飞行标准司，民用无人机驾驶员管理规定[Z].2018.

[6] 孔振，刘召芹，高云军，等，消费级无人机在大比例尺测图中应用与精度评价[J].测绘工程，2016（12）：55-60.

[7] 中华人民共和国教育部.教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见[EB/OL].2018-10-08.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201810/t20181017_351887.html.

[8] 岳祥楠，贺小星，马飞虎，等.虚拟仿真技术在测绘工程实践教学中的应用[J].测绘工程，2021（30）：76-80.

[9] 赵明宇，王凤艳，王明常，等.基于无人机摄影测量的岩体结构面信息获取[J].工程地质学报，2018，26（增）：480-487.