(一)无人机遥感课程简介
无人机遥感作为一门挑战性课程,借助电子科技大学的电子信息学科优势,偏重于探索无人机遥感的理论、方法与应用实践的紧密联系,强调硬件与软件有机结合,凸显电子信息+地球科学的专业特色。本课程是一门技术性、实践性、前沿性与挑战性并存的课程,它立足无人机遥感的基本理论,结合实际问题,面向特定应用,致力于培养学生的实践操作、锻炼学生的科学研究素养,综合培养学生运用专业知识、面向实际问题采用高新技术的专业实践能力。
无人机遥感挑战性课程的主要内容包括无人机飞行原理、无人机控制系统、遥感原理及应用、数字图像处理等多个课程内容,其内容分别属于航空航天、控制科学、遥感科学与技术、图像处理等多个学科。但是,在无人机遥感课程中,这几个内容不是独立的,而是相互衔接、具有一体化的特征。无人机飞行原理是无人机控制系统的基础,无人机控制系统是无人机遥感的平台的组成部分,通过无人机遥感平台搭载传感器获得的数据又是数字图像处理的数据基础,经过处理后的遥感图像才能进行遥感建模、反演等工作。这几个方面的内容是环环相扣、不可分割的,因此,无人机遥感挑战性课程是一个集成的、多学科的内容,其包含理论教学和实践教学两部分。在理论教学方式上,从讲授变为启发式,给学生充分时间查阅文献材料,让学生通过查阅材料完成实验,并将考核方式改变为性能指标为主、辅以实验报告的评价方式;在无人机遥感课程的实践环节,考虑到学生对课程的接受度问题,我们尝试从实验出发,按照由浅入深、循序渐进的方式,逐步加深实验内容的挑战度。
(二)实验内容设计
从无人机的应用及激发学生的兴趣出发,我们设计了多个实验内容:(一)无人机模拟飞行;(二)多旋翼无人机组装与调试;(三)无人机航线设计及地面站应用;(四)基于无人机的倾斜摄影测量产品生产与三维建模;(五)无人机载多光谱/高光谱遥感数据获取及应用;(六)无人机载激光雷达数据获取与应用。这六个实验是按照从易到难的顺序排列的,其中,前三个实验较为简单,具有一定的趣味性的同时具有些许挑战性,在锻炼学生动手能力的同时还能够激发学生的兴趣。学生在完成前三个实验后,同时也具备了利用无人机获取遥感数据的能力;后三个实验主要以完成遥感产品和科学探索为主,充满了挑战性和探索性。
由于挑战性课程是面向全校本科生的公选课程,选课学生一般来自于不同学院和不同年级,学生的专业基础和技能差异较大。鉴于此,在实践教学中,我们根据选课学生不同的知识背景、专业能力和学习兴趣等差异作出不同的要求。我们把前三个实验均设置为完成性的,后三个实验由完成性、挑战性和选择性三个部分组成。对于所有学生来说,全部实验的完成性部分都是必须完成的;而对于有遥感专业背景的学生或者想在遥感方面有所建树的学生要求更高,他们还必须完成挑战性部分。例如,在实验(四)基于无人机的倾斜摄影测量产品生产与三维建模中,完成性部分的主要内容包括无人机遥感数据的获取、数据处理、4D产品(DSM、DEM、DOM、DLG)生产、三维实景建模等;挑战性部分的主要内容包括基于DEM数据的土方工程填挖量计算、基于无人机摄影测量的道路选址、电子科技大学清水河校区的三维模型(部分)和三维可视化,选择性部分的主要内容包括基于无人机与高光谱结合的区域病虫害监测应用研究。