遥感图像解译教学设计探讨

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在网络社会，社交软件的普遍使用，用图来传输信息的方式越来越普遍。信息传输具有3个相同的基本特性：信息源、传输信息的信道、接受信息的接收者。无论是用文字还是图像来传输信息，存在对信息理解的问题，同样的内容可能会引起不同的理解。其原因在于信息传输中的3个基本特性产生的影响：可能是传输的信息源本身，也可以是传输信息的信道，或者是接受者的理解不同而产生差异。遥感图像解译就是利用遥感图像的形式来传输特定的信息———空间属性信息，通过图像解译来获取空间信息是目前遥感技术应用的关键，直接影响遥感技术应用的效率。遥感图像解译是目前我国遥感学科建设的重要方向之一。作为遥感科学与技术专业的专业主干课，基于成果导向的思想，结合本专业的特色，从本课程的实际出发，结合多年的教学经验，对本课程的教学设计进行了探讨，为《遥感图像解译》课程教学优化提供建议。

1《遥感图像解译》课程特点与体系

1．1课程特点。《遥感图像解译》是与遥感技术密切相关的一门课程，主要内容包括为了从遥感图像上得到地物信息所进行的基础理论和实践方法的研究；同时它又是图像处理的一个过程，完成地物信息的传输并负有“解释”遥感图像内容的任务［1］。《遥感图像解译》课程的目的是使遥感科学与技术专业高年级学生了解遥感图像解译的一般问题，掌握遥感图像解译的基本知识和基本原理，学习如何利用图像处理、模式识别、视觉心理学、地学分析、形象思维和空间推理、图像模拟、数据反演等定性和定量分析方法实现对遥感图像的信息传输和解释，从而增强学生利用遥感图像解译方法分析和解决问题的能力并能胜任相关工作。以后能够对遥感图像作出合理科学的解译判断。1．2教学内容体系。课程大纲是教授一门课之前拟定的教学计划［2］，根据课程大纲建立的课程体系要突出学生能力培养［3］，让学生掌握如何利用遥感图像来获取感兴趣的信息，为此需要学习与这个信息获取过程相关的知识。遥感图像解译的过程可以分为研究对象的特性、影响因素、数据获取、数据处理、信息提取以及应用等内容。作为遥感图像解译，其重点在于利用遥感图像解译出需要的信息。考虑到与其他专业课的区别与联系，遥感图像解译从信息传输的角度考虑，把遥感图像解译的过程简化为：对象（图）、方法、结果（信息）和目的（应用）。该过程突出了利用遥感图像进行信息提取的过程，包括应用对象的遥感图像，需要用一定的方法来对图像进行解译以获取信息并应用于实际。本课程的前导课程———遥感原理与应用以及相关的课程对数据的获取与处理作了介绍。因此本课程教学的内容重点在于如何利用遥感图像来获取信息。为了获取图像上的信息，要求学生掌握如下内容：这个目标在自然界的特性是什么———遥感研究对象的特性；这个对象是利用哪种类型的遥感传感器获取的———遥感数据的物理属性和成像性能如何；获取的图像可解译的性能如何———遥感数据的信息性能；解译对象的特征和解译标志是什么———遥感图像特征和解译标志；用什么方法获取信息———遥感图像解译方法；解译的方式———遥感图像人机交互解译；解译的目的———遥感图像解译应用。每个内容包含相应的知识点。

2基于成果导向的教学设计

讲好一门课，教学内容的设计是关键。教学设计的方式有很多种，每种方法都有其特点［4］。成果导向的教学设计［5］是以学生的学习成果为导向，认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果。教学设计能力对于教师提高工作绩效、促进学生学业进步具有举足轻重的作用［6］。根据多年的教学实践，遵循课程教学大纲的要求，基于成果导向的思想进行了教学设计。2．1内容的组织。遥感图像解译区别于其他信息获取方式，是使用遥感图像来获取信息。因此教学内容的组织可以进一步改进，遥感图像解译的过程可以简化为“起点：图（对象）、结果：图（信息）”。另一方面，也可以简单地理解为遥感图像解译基本过程的实质是从图到图的过程。当然，要注意两个图的区别与联系：前一个图（对象）是出发点；后一个图（信息）是目的。前一个图涉及解译用到的遥感图像，是地表自然属性的反映；后一个图是解译的结果表达，对应于原始图像范围社会属性的反映，解译的目的就是要得到这个属性信息。教学内容可以按照图到图的这个思路设计并组织展开，为了得到图（信息），需要原始的遥感图像即图（对象），还要考虑遥感图像合适的解译方法。2．2教学的实施。根据本课程的教学内容，教学的实施遵循图到图的这个主线展开，为了更好地开展教学，如何利用图像获取相应的信息，涉及研究对象、获取对象的传感器性能、获取信息的方法等。针对用于解译的遥感图像，需要掌握以下3个方面：①从研究对象看，要了解图像上的地物类别，要掌握地物的特性。②从获取图像的传感器看，需要了解传感器的性能指标；③从得到的图像本身看，要了解这个图像可以提供的信息能力。只有充分了解这些内容才能会后续的信息提取打下坚实基础。对研究对象特性的理解是遥感图像解译的出发点，遥感技术的根本目的之一就是为了获取图像上这些对象的信息。因此必须了解这些对象的特性，图像上有哪些地物，这些地物的特性包括哪些方面等。其次，这些对象是通过传感器获取的，传感器的性能影响获取这些信息的结果，使用哪种类型的传感器将直接决定图像应用的价值。对传感器获取的某个遥感图像，要了解该图像应该具备的信息性能。针对结果图（信息）需要从以下4个方面理解：得到这个图的解译方法、每个地物使用的特征和解译标志、解译过程中影响的因素、其应用的目的，这是本课程的重点内容。图像解译的关键涉及解译使用的特征和解译标志、解译方法以及影响解译的因素。特征是不同地物区别的关键，就像不同的人具有不同的外表，不同的地物一般具有不同的特征，对特征的把握直接决定了解译的结果。因此需要对不同地物的特征能够明确的把握。而解译方法是根据特征用一定的算法从图像上得到相应的地物，这是本课程的核心。每个方法都有其优点与不足，不同的地物，不同的传感器获取的图像，没有一个通用的解译方法，要根据具体的情况采用相应的解译方法。对得到的结果，还需要关注其精度指标，需要了解哪些因素会影响解译的结果。最后还要了解得到的解译结果，其目的是什么，这是解译的归宿。2．3课程实习的设计。实践教学是本课程必不可少的教学环节，也是锻炼学生动手操作能力，培养科研能力的重要环节［7，8］。课程实习是在理论教学结束之后，应有益于学生对所学课程理论、技术方法和过程的全面理解［9］。教学与实践的结合，可以让学生充分理解所学理论知识，能解决相关问题。掌握理论和方法是基础，遥感图像解译的目的是获取信息以及获取信息的方法，实践环节在本课程具有非常重要的作用。实习内容根据课时和安排决定，实习内容主要包括以下两个方面：①地物特征和解译标志描述；②具体的解译。实习采用学生自主实习的方式，采用基于成果导向的思想：明确实习应该达到的目的、采用的方法、使用的软件，每类地物各自的特征和解译标志，遇到问题解决的方法。即只告诉学生实习要求并提供数据（考虑到数据的有限性，由老师提供），学生按照要求自己设计实习方法，完成实习。学生根据给定的遥感图像，首先要了解获取该图像的传感器的特点（对应课程中传感器的性能），能够客观地分析图像上的地物（对应课程中地物特性），对每类地物的各类特征给予客观描述（对应课程中的地物特征与解译标志），然后采用一定的解译方法得到相应地物（解译方法与软件），对结果作精度评价、分析影响分类精度的因素（问题分析）。其中采用什么方法不受限制，由学生自己选择。学生根据所给的图像，自己采用提取信息的方法，完成实习。实习的目的在于加深对原理的理解，利用软件去解决问题，还要了解当前遥感领域使用的软件以及相关软件的发展趋势。2．4开拓思路。随着遥感技术的飞速发展，获取的遥感数据越来越丰富，对遥感图像解译方法提出了更高的要求。除了掌握课程的经典解译方法，还要求学生需要掌握更多的解译方法，了解目前解译方法的发展趋势，特别是目前人工智能技术在遥感图像解译中的作用。并熟悉遥感技术的应用，通过了解应用的需求反过来促进遥感图像解译的发展，满足各个领域的需要。通过文献检索不仅可以了解现状，也可以促进学生学习的积极性。因此除了学习课本以及课堂上的知识外，学生还需要了解目前本领域的发展动向，这可以增进学生对本专业的理解。学生还可以根据自己的兴趣，结合自己的思考去检索文献。鼓励学生利用现有资料检索本课程相关的文献，尝试利用所学知识，检索与遥感图像解译相关的内容，就某个关心的研究热点收集文献，归纳成内容与格式符合要求的论文。这个环节可以给学生一个锻炼机会，以培养学生检索文献，归纳文献的能力，在此基础上撰写综述性论文的机会［10－14］，特别是让学生思考如何利用所学知识去分析问题、解决问题。这对于学生来说是非常重要的。

3结束语

本文分析了《遥感图像解译》课程的特点，基于成果导向思想，开展教学设计以及教学组织。教学是一个复杂的过程，基本目的是让学生掌握课程的基本理论与方法，能够运用所学的知识去分析问题和解决问题。教师的教学设计是整个教学环节的重要一环，在课程大纲范围内，结合课程自身特点组织教学设计，通过教学验证了本课程设计的有效性。

作者:周军其 刘亚文 王树根 张熠 单位:武汉大学遥感信息工程学院