遥感原理与方法课程实践教学改革探索

摘 要：遥感原理与方法是遥感科学与技术专业的一门核心基础课，其实践教学是该课程的主要环节之一。本文针对实践影像选取、实践内容选择和实践方法应用这三个方向存在的问题与不足进行探索，并对该课程实践教学进行改革，以加深学生对遥感原理与方法相关知识的了解和掌握，进而提升遥感科学与技术专业本科教学质量。

关键词：遥感原理与方法;课程实践;实践教学改革

中图分类号：G642.0   文献标识码：B

1 绪论

遥感原理与方法是遥感科学与技术专业的一门核心基础课[1]，其实践教学是该课程主要环节之一。在遥感原理与方法课程实践教学中，包括三个模块，分别为遥感影像辐射校正、遥感影像几何校正和遥感影像分类;这三个模块的实践内容为研究区土地利用变化、自然灾害和环境灾害等监测奠定实践基础。下面具体介绍三个模块的实践内容。

在遥感影像辐射校正模块中，利用Landsat-7 ETM+多光谱遥感影像为实践影像，对其进行辐射定标，并将其保存为BIL格式;然后，对定标后的Landsat-7 ETM+多光谱遥感影像进行FLAASH大气校正，以获取辐射校正后的Landsat-7 ETM+多光谱遥感影像。

在遥感影像几何校正模块中，分为两个实践部分，分别为：1）根据已有地图投影坐标系统的SPOT全色遥感影像，使用image to image的几何校正方法来校正Landsat-5 TM多光谱遥感影像;2）根据已有地图投影坐标系统的SPOT全色遥感影像，使用image to map的方法来校正Landsat-5 TM多光谱遥感影像。

在遥感影像分类模块中，分为三个实践部分，分别为：1）将某市的多幅Landsat-5 TM和Landsat-7 ETM+多光谱遥感影像拼接为一幅较大的多光谱遥感影像;2）在拼接好的多光谱遥感影像基础上，根据行政区划矢量图将研究区所对应的多光谱遥感影像裁剪出来;3）利用ISODATA算法对裁剪的多光谱遥感影像进行非监督分类，得到研究区多光谱遥感影像分类结果。

针对遥感影像辐射校正、遥感影像几何校正和遥感影像分类这三个模块中在实践影像选取、实践内容选择和实践方法应用这三个方向存在的问题与不足进行探索，并分别提出改进方法，旨在加深学生对遥感原理与方法这门课知识的理解，提高该课程的实践效果，加强学生关于遥感影像的处理能力，为之后学生在遥感影像应用的学习和处理奠定理论和实践基础。

2 课程实践中存在的问题

通过实践影像选取、实践内容选择和实践方法应用这三个方向分析遥感原理与方法课程实践教学过程，总结出其存在的主要问题。下面将一一列出。

在实践影像选取中，以SPOT全色遥感影像、Landsat-5 TM和Landsat-7 ETM+多光谱遥感影像为实践影像，均为光学遥感影像，并未利用其它类型的遥感影像，缺乏普及性。实践表明，在有限时空范围内若云量较少且能见度较高时，可利用光学遥感影像对研究区进行较好地监测[2]。但光学遥感影像在黑夜、多云或多雨等环境下研究区监测应用很有限，而具有全天时、全天候优势的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar， SAR）影像在多云、多雨或生态环境较差的研究区监测应用较广。因此，在今后的实践中，应多选择一些新兴的SAR影像作为实践影像，以更好地实现研究区土地利用变化、自然灾害和环境灾害等不同方面的遥感监测。因此，本课程实践教学在实践影像选取中，存在选取的影像单一的问题。

在实践内容方面，仅包括了遥感预处理中的遥感影像校正和遥感处理中的遥感影像分类，缺少相关内容。如在遥感预处理中，包括遥感影像增强、遥感影像拉伸和遥感影像融合等;在遥感处理中，包括遥感影像目标识别和解译等。因此，本课程实践教学在实践内容选取方面，存在缺少常用的遥感影像预处理和处理相关内容的问题。

在实践方法应用中，仅利用已经成熟的算法进行遥感影像处理，并未利用新兴的方法来处理遥感影像，缺乏先进性。如在遥感影像分类这个模块中，仅利用非监督分类中的ISODATA算法实现多光谱遥感影像分类;随着遥感技术的不断提高，多光谱遥感影像的分辨率越來越高;仅利用成熟的遥感分类算法已不能精确分类高分辨率多光谱遥感影像。故随着时间的推移，越来越多的研究者针对高分辨率多光谱遥感影像分类进行研究，已提出很多新兴的分类算法，如基于深度学习的多光谱遥感影像分类[3]。而在遥感影像分类实践中却没有这些新兴的多光谱遥感影像分类算法。因此，本课程实践教学在实践方法方面，存在缺少新兴的遥感处理方法的问题。

3 改革方法

针对遥感原理与方法课程实践中实践影像选取、实践内容选择和实践方法应用这三个方向存在的问题进行探索，分别提出其改革方法，以加深学生对遥感原理和遥感处理方法基础知识的了解和掌握，加强学生关于遥感影像的处理能力，进而提升遥感科学与技术专业本科教学质量，为之后学生在遥感影像应用奠定理论和实践基础。

在遥感原理与方法课程实践教学的影像选取方面，加入国内外新兴的不同类型遥感影像，使学生更好地掌握不同类型遥感影像的处理方法，为对不同环境条件下研究区影像的处理及监测奠定实践基础。为了让学生们能够掌握不同类型遥感影像的处理方法，教师应教授学生如何在数据网站上下载这些类型的遥感影像;并在遥感原理与方法课程实践教学中选取不同类型的遥感影像进行实践教学，让学生掌握不同类型遥感影像的处理方法，进而能根据实际情况选取合适的遥感影像，进而解决其遥感应用问题。

在遥感原理与方法课程实践教学的内容选择方面，引入更多的遥感影像预处理和遥感影像处理内容。在该课程教学实践中，教师应选择更多的内容，如可增加遥感影像增强、遥感影像拉伸、遥感影像融合、遥感影像目标识别和解译等内容，使得学生更好地掌握遥感影像的处理方法，了解针对不同情况，应对遥感影像进行哪些处理，以更好地实现最终的实践目标。

在遥感原理与方法课程实践教学的方法应用方面，加入更多新兴的遥感处理方法，使学生更好地了解国内外高分辨率遥感影像处理方法的研究现状，进而达到高分辨率遥感影像处理精度的需求。目前高分辨率遥感影像的空间分辨率已达到亚米级[4];与中、低分辨率的遥感影像相比，高分辨率遥感影像存在同物异谱和同谱异物的现象更加明显，原有的成熟的处理方法已无法满足现今的高分辨率遥感影像处理精度要求。为此，应在遥感原理与方法课程实践教学中加入新兴的遥感处理方法，如基于深度学习的分类方法;使得学生更好地了解现有的国内外高分辨率遥感影像处理方法。

4 结语

为了巩固学生对遥感原理与方法这门课程中遥感原理和遥感处理方法知识的理解和掌握，提升遥感科学与技术专业本科教学质量，本文针对遥感原理与方法课程实践教学中的实践影像选取、实践内容选择和实践方法应用这三个方向进行探索，建议将国内外不同类型的遥感影像、更多的遥感影像预处理、处理内容及新型的遥感处理算法引入到遥感原理与方法课程实践教学中，为今后学生在遥感影像应用实践方面奠定基础。

参考文献：

[1]陈一祥，姜杰，李文梅，等.大数据智能时代”遥感原理与方法”创新教学探索[J].教育现代化，2018，（36）：112-113.

[2]林珲，邵芸，杨立民.多云多雨环境遥感研究与应用分析[J].地球信息科学，2006，8（1）：7-11.

[3]杨瑞，祁元，苏阳.深度学习U-Net方法及其在高分辨卫星影像分类中的应用[J].遥感技术与应用，2020，35（4）：767-774.

[4]孙伟伟，杨刚，陈超，等.中国地球观测遥感卫星发展现状及文献分析[J].遥感学报，2020，24（5）：479-510.

基金项目：2018年9月28日桂林理工大学科研启动基金资助项目——曲波特征加权能量分割方法，（GUTQDJJ2018065）

作者简介：王玉（1990—  ），女，满族，辽宁本溪人，博士，讲师，研究方向：遥感图像处理。