摄影测量学的教学改革探讨与实践_成晓倩

第４０卷第１期２０１５年１月

测绘科学

Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ

Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１

Ｊａｎ

．

作者简介：成晓倩（１９８４），女，河北

石家庄人，讲师，硕士，现主要从事

摄影测量与遥感方面应用。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｏｑｉａｎｃｈｅｎｇ－１２＠１６３．ｃｏｍ

收稿日期：２０１３－０６－０４

基金项目：河南理工大学教改项目

（２０１２ＪＧＤ５６）

摄影测量学的教学改革探讨与实践

成晓倩，韩瑞梅，王双亭

（河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南　焦作　４５４００３）

摘　要：随着计算机技术、空间技术和信息技术的飞速发展，ＰＯＳ、无人机、ＬｉＤＡＲ等在摄影测量领域的应用

日趋广泛。如何使“摄影测量学”的教学体系和教学方法与摄影测量的时代特征相适应，满足社会对创新型和

实践型摄影测量人才的需求，是一个值得摄影测量教育工作者关注的问题。为此，文章以社会调研和作者的教

学经验为基础，分解“摄影测量学”的教学目标，并对教学内容、教学方法、实践教学等方面的改革进行系列

探索与实践，取得了较好的教学成效。

关键词：摄影测量学；教学改革；教学内容；教学模式；实践教学

【中图分类号】Ｐ２；Ｇ４ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００９－２３０７（２０１５）０１－０１２６－０４

ＤＯＩ：１０．１６２５１／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－２３０７．２０１５．０１．０２８

１　引言

“摄影测量与遥感”是一门对非接触传感器系

统获得的影像及数字表达进行记录、量测和解译，

从而获得自然物体和环境的可靠信息的工艺、科

学和技术［１］。其中，摄影测量侧重于几何信息的提

取，遥感则侧重于属性信息的发现。随着计算机

技术、空间技术和信息技术的飞速发展，“摄影测

量学”已迈入了数字摄影测量阶段，且ＰＯＳ（ｐｏｓｉ－

ｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）、无人机、ＬｉＤＡＲ

（ｌｉｇｈｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒａｎｇｉｎｇ）等在摄影测量领域的

应用日趋广泛。多种新兴学科的交叉融合带领摄

影测量进入新的高速发展期，社会对创新型和实

践型摄影测量人才的需求日益增高。但近几年的

应届毕业生与就业单位（导师）之间存在互不适应、

相互抱怨的情况。应届生感叹所学的知识内容陈

旧、缺乏实践性，不能完全达到就业单位（导师）

的期望值，无法满足工作和研究的需要；而就业

单位（导师）则认为应届生的实践、创新能力较弱，

学不能致用，理论与实践之间存在脱节。造成上

述现象的原因是多方面，但也从一个侧面反映了

目前高校的教学方法存在着一定的弊端，因此如

何使“摄影测量学”教学与新形势下的发展相适

应，提高学生的实践与创新能力是众多高校值得

关注的一个问题。为此，作者对近几年本科毕业

生和一些用人单位进行了较为全面的调研，并以

此为基础，结合多年的教学实践经验，分解教学

目标，对“摄影测量学”教学内容的整合优化、

教学手段的转变创新、实践教学的加强整合等方

面在新形势下的教学改革进行了系列化的探索与

实践，以期寻求一条有效的解决途径。

２　“摄影测量学”课程特点及教学改

革思路

２．１　“摄影测量学”课程特点

摄影测量学是一门内容抽象、逻辑严密、实

用性强的专业基础课，它在专业体系中的地位举

足轻重。但调研结果表明：５６．８９％的学生反映学

习兴趣缺失；６０．３４％的学生认为课程内容晦涩难

懂，甚至２５．８％的学生对课程的学习很吃力。上

述现象间接体现了摄影测量学“多、繁、广”的

课程特点。

１）基本概念多，公式推导多

整个课程涉及的专业基本概念多，如内、外

方位元素、相对定向、绝对定向、几何模型等，

内容抽象，不易理解。贯穿整个课程的公式推导

较多，对学生的数学功底要求较高，如共线条件

方程、共面条件方程、相对定向、前方交会等，

综合运用了高等数学、线性代数、测量平差、ＧＰＳ

原理等多个学科的知识，尤其是高等数学中的微

积分、泰勒级数、线性代数中的矩阵运算和测量

平差中的最小二乘等。

第１期

引用格式：成晓倩，韩瑞梅，王双亭．摄影测量学的教学改革探讨与实践［Ｊ］．测绘科学，

２０１５，４０（１）：１２６－

１２８．２

）空间关系复杂，空间立体感强摄影测量的实质是“点定位”，即由二维的像点坐标计算三维的地面点坐标。这个过程涉及到多个坐标系之间的转换，空间关系较为复杂，侧重由空间到平面、由平面到空间的思维过程，需要学生具有较强的空间想象能力。

３

）知识面广，内容衔接紧密摄影测量学是一门重要的对地观测技术，涉及到数学、物理、网络与数据库技术、数字图像处理技术、模式识别、人工智能、计算机图形学等多种技术，要加强学科间的联系。

摄影测量学的课程特点要求学生具备扎实的理论基础，否则会严重影响学习效率。调研证实：３５％的学生认为数学基础薄弱是学习的最大障碍；

３７％的学生则认为内容抽象、空间关系复杂导致理解困难。２．２　教学改革思路

作为一门理论性和实践性很强的课程，摄影测量学包括理论教学和实践教学两个环节。为了更好地顺应时代发展的需要，秉着培养“高素质创新型”人才的原则，以社会调研结果为依据，分解教学目标，整合优化教学内容，改善教学手段，完善实践环节，具体思路如图１所示

。

图１　教学改革与实践基本思路

Ｆｉｇ．１　Ｂａｓｉｃ　Ｉｄｅａ　ｏｆ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　

Ｒｅｆｏｒｍ　ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ３　教学改革的探索与实施

从信息论的角度看，“教学”是一个包含“编码—

——发送———接收———解码”４个阶段的复杂动态过程。摄影测量学“多、繁、广”的课程特点与少量的学时给教学带来了挑战。因此，如何将教学内容进行合理编码是教学的基础所在；如何将编码清晰、明确的进行发送传递使学生最大化的接收是教学的重点所在；如何正确解码且最大

化地提高学生的创新思维及实践能力是教学的关键所在。

３．１　整合优化教学内容，完善教学体系

编码力求清晰、明确、有条理、适用不同程度的学生。依据上述原则，适宜的教学内容、完善的知识体系是最重要的。目前市场上已公开出版适合高校培养要求的摄影测量学方面的教材约

有７套［

２］

，但每本教材都不尽完美，存在一定的问题。因此，教学改革的首要目标就是整合优化教学内容，明确主线、突出重点、完善课程框架。

虽然摄影测量学涉及到多个不同学科的知识点，但都是围绕一个基本任务—

——“测绘地形图”展开的，相互间有关联、有脉络可寻［

３，４］

。但很多学生在学习过程中往往忽略了这一点，不会举一反三，缺乏触类旁通的能力，学到的知识分散、孤立。针对这些问题，本文从以下两个方面着手进行改善：

１

）简化内容，

构建课程框架　图２　摄影测量学课程框架

　Ｆｉｇ．２　Ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ　Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ采用“先主干，再枝叶”的授课方法，依据实际生产流程，构建课程框架（见图２）

，先整体把握知识体系，然后在实际教学中围绕框架侧重基本概念、基本原理的讲解，简化公式推导，学生真正掌握“先把

握树干，再学习枝叶”的学习方法。

２

）加强与相关课程教师的沟通与摄影测量学关系比较紧密的相关课程很多，如“Ｗｉｎｄｏｗｓ程序设计”、“数字图像处理”、“摄影与空中摄影”、“ＧＰＳ原理与应用”、“计算机图形学”等，而多数高校在教学中并未考虑课程间的相互关系，造成教学内容中存在大量重复或缺

失［

５］

，致使学生在专业学习中经常发生断链现象。因此，专业教师之间应加强沟通，相关课程授课过程中应为相互渗透，使学生整个专业链条连接紧密。

３．２　转变创新教学方法，提高学生主导性

一个好的编码需要借助一个好的发送器进行

７

２１

测绘科学第４０卷

传递，使其极大化地被接收。教师作为信息传递的“发送器”，采用何种教学方法吸引学生的注意力，带动学生的积极性，使信息被极大化的接收是教学改革的重点所在。

一个好的教学手段可以大大提高课堂效率。相关实验证明，传统的教学手段具有一定的局限性，而单一的多媒体教学有可能导致抽象思维能力降低，易产生新的“满堂灌”现象等［６－８］。由此可见，多媒体教学和传统教学都具有对方不可替代的作用，因此在教学中应采用“板书＋多媒体”的方式，将ＰＰＴ演示、板书、动画、视频等多种教学方式有机结合，抽象的理论知识应借助动画、图片、三维可视化等手段使教学内容动态立体化；复杂的数学公式应以板书为主进行推算演示，增强逻辑性。

一个好的“发送器”不仅要求教师能够极大化地传递内容，还要能够引起学生“接收”的兴趣，带动学习的主动性。传统的“教授”模式已不适应当代课堂的需求，建议多采用“启发式与讨论式”授课方法，提高学生的课堂主导地位，让学生真正参与到课堂教学中。如在共线条件方程推导中，采用启发式教学，引导学生思考如何对不同坐标系中的不同点建立联系，为公式推导做好铺垫。实验证明，这种方式让学生从“背公式”转化为“理解公式”，提升了学习兴趣。３．３　强化提炼实验教学，提高实践能力

信息传递的关键在于“解码”，“解码”的好坏则离不开实验教学环节。实践教学能锻炼学生解决问题的能力，提高“解码”的正确率。为了加强实践教学，适应社会需求，我们采用“分散式＋集中式＋开放式”的教学模式，使实践与理论紧密结合，切实提高学生的动手能力。

１）分散式实践教学

此环节包含演示验证和综合设计两种实验类型。演示验证性实验为航空像片的立体观察与量测；综合设计性实验分为３个单元：数字航空影像的内定向程序设计、单像空间后方交会程序设计、立体像对前方交会程序设计。

２）集中式实践教学

编程能力不足是学生读研深造路上的绊脚石。为此，我们在教学方案中制定了２周的课程设计和４周的ＶｉｒｔｕｏＺｏ软件操作，要求学生独立编程实现各种基本算法，且完整的亲历一遍摄影测量加密生产“４Ｄ”产品的作业过程，理论与实践紧密结合，真正提高学生的实践技能和创新能力［９］。

３）开放式实践教学

科研反映了学科发展的热点和动态，将科研

融入教学，以科研促进教学是提高教学质量、培养创新型人才的重要途径［１０］。为此我们设立了开放性实验室，以“学生为主体，教师为主导”为原则，采用学生建组申报、导师指导、学生参与、答辩结题的方式，利用课外时间开展科研和实践活动，提高了学生的科技创新能力、综合应用能力及团队协作能力，在实践中学会了如何“动手”和“动脑”。

４　结束语

本文分析了“摄影测量学”课程的特点和目前本科教学中存在的不足，根据摄影测量的新时代特征，提出了“摄影测量学”本科教学改革的基本思路和探索实践的技术流程；利用信息学观点，将教与学分解为“编码———发送———接收———解码”４个阶段，并以此为主线，对教学内容、课堂教学、实验教学、科研反哺等环节进行了改革尝试。综合教学评价表明，本文提出的改革方案和措施，取得了较为理想的教学效果，在一定程度上推动了“摄影测量学”本科教学的发展，具有较高的实用价值。但“摄影测量学”教学是一个复杂工程，如何建立切实可行的教学模式，培养出顺应时代需求的高素质摄影测量人才，仍需要广大教育工作者进行更深入的研究和探索。

参考文献

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［１０］袁修孝．以科研促进教学的探索与实践［Ｊ］．高教论坛，２００８（５）：１４－１５，２２．

（下转第１１６页）

８２１

测绘科学

第４０卷

２）利用Ｖｉｓｕａｌ　

Ｃ＋＋语言编制程序处理公路横断面测量数据是一种新的尝试，程序编制的各项技术指标均按工程测量规范要求进行，其作业及数据处理的方式可供今后类似断面测量工程借鉴。３）本文结合了当前流行的ＧＰＳ－ＲＴＫ测量技术和Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋可视化编程技术，通过某公路横断面测量工程数据处理的应用，验证了编制程序相关算法和技术的可行性，在断面测量工作中使用该技术进行数据的处理，提高了断面测量生产效率。

参考文献

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测量方法［Ｊ］．地理空间信息，２０１２，１０（１）：１２－１４．［１１］李昌根，廉光日．利用南方ＣＡＳＳ绘制断面图的几种方

法［Ｊ］．地矿测绘，２００

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Ｊ］．测绘空间与地理信息，２

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３．［１４］中国有色金属工业协会．ＧＢ５００２６－

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８．［１５

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［１６］任燕．数据结构Ｃ＋＋语言描述［Ｍ］．

北京：清华大学出版社，２０１

１．Ａｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　

ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｃｒｏｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｄａｔａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｉｎ　ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｐｒｏｇｒａｍ　ｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｄａｔａ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｎｅｅｄｓ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｗｉｔｈ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋ｉｎｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　

ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｃｏｕｌｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｄａｔａ，ｗｈｉｃｈ　ｗｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｓｔｕｄｙ

．Ｋｅｙ　

ｗｏｒｄｓ：Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｒｅｓｕｌｔ　ｏｕｔｐｕｔＣＨＥＮ　Ｗｅｉ－ｋａｎｇ（Ｔｈｅ　７ｔｈ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｔｅａｍ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｈｕｉｚｈｏｕ　５１６００８，Ｃｈｉｎａ檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿

）（上接第１２８页）

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　

ｒｅｆｏｒｍＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｐａｃｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ａｎｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ＰＯＳ，ＵＡＶ，ＬｉＤＡＲ　ａｒｅ　ｂｅｃｏｍｉｎｇ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎｔｈｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ．Ｈｏｗ　ｔｏ　ａｄａｐｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｎｅｗ－ｔｉｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｓｏｃｉａｌ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｔａｌｅｎｔｓ　ｉｓ　ａ　ｗｏｒｔｈｙ　

ｃｏｎｃｅｒｎ　ｆｏｒ　ｐｈｏｔｏ－ｇｒａｍｍｅｔｒｙ　ｅｄｕｃａｔｏｒｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｏｃｉａｌ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ’ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　

ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ　ａｎｄ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｔｏｔｈｅ　ｒｅｆｏｒｍ　ｏｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ　ｗｉｔｈ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅｓｅ　ｔｒｉａｌｓ　ｈａｄ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ａｇｏｏｄ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　

ｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙ　

ｗｏｒｄｓ：Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｏｎｔｅｎｔ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｏｄｅ；ｐｒａｃｔｉｃｅＣＨＥＮＧ　Ｘｉａｏ－ｑｉａｎ，ＨＡＮ　Ｒｕｉ－ｍｅｉ，ＷＡＮＧ　Ｓｈｕａｎｇ－ｔｉｎｇ（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｌａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａ－ｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

，Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４００３，Ｃｈｉｎａ）６１１