关键词防震减灾遥感地质学教学改革
中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.12.045
AbstractThearticleelaboratetheofteachingcontentreformthroughupdatinginstructioncontent，establishingscientificcontentsystemofearthquakepreventionanddisasterreduction，reformingtheexperimentalteachingsystemandexperimentalteachingcontent.Thispaperalsoproposetoimproveteachingmethodsbytheimplementationofheuristicteaching，usingcomputernetworktechnologyplatform，diversifiedevaluationmethods.
Keywordsearthquakepreventionanddisasterreduction；remotesensinggeology；teachingreform
0引言
防目萍佳г菏侵泄仅有的以防灾减灾高等教育为主的新升本科院校，学院2008年开设地质学专业，该专业于2012通过教育部本科专业合格评估。地质学专业是我院培养防御地震与地质灾害专门技术人才，以防震减灾为特色的专业。“遥感地质学”是一门将遥感技术与地球科学结合在一起的应用性很强的课程。①目前国内各地质类院校纷纷开设了此课程，教学内容由遥感原理理解、遥感图像分析和遥感应用三部分组成，学院自2010年开设“遥感地质学”课程以来，教学内容设置和其它地学院校毫无差异，没有突出防震减灾专业特色。为防震减灾类专业设置的遥感地质学课程，它的教学内容和重点都应该和其它院校的该课程有所区别，要求学生不仅要掌握遥感技术的基本知识以及遥感技术在基础地质中应用，还要求学生深入地了解遥感技术在防震减灾方面的应用，包括利用卫星遥感影像对活动构造与地震构造的解译识别，利用红外遥感、InSAR在地震监测的应用以及高分辨率遥感数据的地震灾害应急和快速评估。遥感地质学作为防震减灾类专业的一门专业必修课，在对学生的培养中起着至关重要的作用，其教学内容和教学方法也需要在传统遥感地质学教学上有所改进，才能适应防震减灾类专业人才培养的需要。
本文将从教学内容、教学方法和手段等几个方面入手，并结合我院实际情况来阐述防震减灾类专业遥感地质学教学改革的总体思路。
1教学内容改革
1.1与时俱进更新教学内容
教材是知识系统性的总结，也是教师进行教学的基本材料。表1统计了我国20世纪80年代该门课的教材出版情况，从表1可看出专业教材的出版周期较长，而遥感技术发展速度非常快，在地质学中的应用也向立体化、多层次、多角度、全方位和全天候方向发展，从而使教材中的内容具有明显的滞后性，很多最前沿的新技术方法和新知识应用案例没有实时写入教材。学院2010年开设遥感地质学课程以来，根据当时教材出版情况，选用1994年朱亮璞编写的遥感地质学。随着20多年遥感的快速发展，特别是进入21世纪后，高分辨率卫星的频繁发射，出现了多种类型的高精度遥感数据以及相应配套的数据处理软件和方法，致使教材中的第三章遥感图像类型和特性和第四章遥感图像处理都明显不适用于直接教学，需要教师查阅资料补充教学。2015年底遥感地质学作为校级重点课程来建设，通过课题组老师的商议决定从2016学年开始更换为最新出版的2013年田淑芳主编的遥感地质学。即使是更换了新教材，随着航空业的发展，每年都新增不少类型的遥感数据、处理方法及新的应用，需要授课老师与时俱进地更新教学内容才能取得更好的教学效果。
1.2科学构架以防震减灾为特色的教学内容
由于防灾科技学院地质学发展的历史较短，没有专供防震减灾专业使用的《遥感地质学》教材，前几年的课堂教学也基本按照教材的前八章来讲授，没有突出防震减灾的特色教学内容。因此今后的教学应从国内外遥感技术在防震减灾应用相关的重要的学术期刊、研究项目等参考资料中精选出遥感图像分析和遥感应用两部分教学内容，从而构建出服务于防震减灾专业的科学合理的遥感地质学课程体系和教学内容。引导学生课下时间主动查阅在防震减灾研究领域中遥感技术应用的相关资料和文献实例，开阔学生的视野，培养学生自我查阅资料的能力和学习的主动性，从而提高学生的综合素质。并以“宽口径、厚基础、重素质”为原则，选取能够激发学生独立思考能力、解决实际问题和创新能力的地震遥感发展前沿动态的教学素材，倡导学生以多种形式参与讨论与防震减灾相关遥感地质学问题。
1.3改革实验教学体系和实验教学内容
实验教学是遥感地质课程教学的重要组成部分，也是学生实践技能培养的关键环节，②通过实验教学环节，使学生们真正掌握应用遥感技术解决地学问题的工作原理、方式和流程等。我院地质学专业从2010年开设“遥感地质学”课程，2013年建成地貌第四纪与遥感实验室，同年秋季学期开设遥感地质学实验教学内容，实验项目是参照其他院校同类课程所开设的，现阶段教学体系只包括10学时的实践课，内容包括立体镜的使用（1学时）、典型航片的地貌解译（1学时）、ENVI软件的使用（4学时）、岩性和断裂的解译（4学时）。由于没有结合本校的地质学专业服务于地震行业的特色与学生的实际和社会需求来进行，因此实验教学的效果不佳。2016学年课题组重新修订教学大纲，实验学时由现阶段的10学时增加到16学时，在原有的实验内容上了增加利用卫星遥感影像对活动构造与地震构造的解译识别（2学时），利用红外遥感、InSAR在地震监测的应用（2学时），高分辨率遥感数据的震害调查、应急和快速评估（2学时）。
2教学方法和手段改革
教学内容是选择教学方法和手段的依据，遥感地质学课程教学内容集传统理论文字知识和大量现代遥感图像为一体，针对理论文字进行阐述应选用传统教学方法，而针对现代遥感数据应用于防震减灾专业则需要采用现代教育技术。因此该课程教学过程中需传统教学方法和现代教育技术两者互相结合，互相补充。
2.1创设问题情境，实施启发式教学
教师应在课堂中采用讲授法和师生专题研讨法来改变传统的填鸭式教学，为了实施启发性教学，教师在课程的不同阶段创造性地设计一些学生力所能及的问题，激发学生的学习积极性。例如在讲第二章遥感物理基础时可以提出“遥感图像上的颜色和地物是一一对应关系吗？”“为什么？”这种开放性的问题，可以激发学生的想象，让学生从遥感的基本原理去思考问题。实践证明学生都能基本抓到问题的要点，最后将不同章节的内容联系起来，回答了这个问题学生就能把第四节地物波谱特征、第三节遥感常用波段设置和第五节遥感图像色彩三节内容有机的联系在一起。理解这三者的关系也就为后面遥感目视解译打下基础，在后续的遥感解译中学生就能轻松掌握遥感影像上地物的颜色不仅和地物自身的性质有关也和所选数据的波段有关，通过这种创造性的设置问题，大大提高了教学效率。
2.2利用计算机网络技术平台，丰富教学手段
随着现代网络科技的快速发展，应利用多媒体与现代动画技术相结合来进行遥感地质学课程教学。针对遥感地质学中的遥感理论部分的重点和难点在教学方案设计时除了利用多媒体技术图文并茂地进行讲解外还可采用现代动画技术进行展现；针对遥感在地质上应用部分，应设计与理论教学内容相匹配的计算机解译分析专题，取代当前简易的纸质卫星影像的手工解译。应利用一些免费的高分辨率卫星图片例如GoogleEarth来获取教学数据，同时收集与活动断层研究、地震震害评估、区域调查及地震预报中发挥重要作用相关的遥感地质学教W信息。计算机网络技术是丰富教学内容的主要手段，也是提高学生对具有防震减灾特色遥感地质学的兴趣和加深学生对地质现象理解的重要途径。
2.3实施多元化考核方式，合理分配考核权重
以转变观念为先导，树立以就业为导向、以能力和素质考核为中心的课程考核观念，全面考核学生的能力和素质，突出能力本位，真实反映学生应用能力的培养水平。③遥感地质学是一门理论与实验相并重的课程，理论是基础，实验是重点，传统的卷面考试对理论内容部分考核效果较好，而实验部分笔试却很难考核出学生对知识的掌握能力，需要加强学生的动手能力的考核。因此，在课程考核方面，考虑从原来的单一的理论考核转变到采取“平时成绩30%+实验技能30%+期末考试40%”相结合，在考试内容上注重基础理论和能力的结合。通过实施多元化考核方式，以考核促教学，形成“教、学、考”的有机互动，从而达到更好的教学效果。
3结束语
遥感地质学作为防震减灾专业的专业必修课程，需要全面深入地进行教学体系改革，其内容应实时更新并突出防震减灾特色，同时应加强实验教学和建立完善的实验教学体系。此外通过教学方法与手段改革，高清晰度的航片卫片资料的使用，激发学生对遥感技术理论学习的兴趣，自主地参与各个教学环节，改变考核方式使学生更加重视培养空间思考能力和实际操作能力，为今后从事地震监测预测和应急救援工作打下坚实的基础。
防灾科技学院2016年度院级教研项目：地质学专业活动构造遥感信息分析实践模块建设研究（JY2016B01）和防灾科技学院第九批重点建设课程项目共同资助
注释
①张雷，张学娟，柳波.石油特色专业《遥感地质学》课程的教学改革思路浅析[J].赤峰学院学报：自然科学版，2012（22）：232-233.
关键词：遥感图像；检索；分类器；训练集；监督
1遥感图像分类技术概述
遥感技术应用的核心是根据地物辐射电磁辐射强弱在遥感图像上表现的特征来识别地物类属及其分布情况。其取决于遥感探测通道、地物光谱特征、大气传播特征及传感器响应特征等因素。只要了解这些因素对遥感图像特征的影响，即可据其判断识别地物属性及其分布范围，实现分类识别。对遥感图像进行分类，便于对某地域环境情况掌握和了解，便于进行相关研究。
2遥感图像专利分析
图1显示遥感图像专利申请量随年份的变换情况。自2003年至2010年，遥感图像分类专利申请基本保持增长的态势。在2010年至2014年内更是迅猛发展。
图2则是对遥感图像分类专利主要申请人进行的分析。相关专利申请共涉及141个企业或院校、研究所。其中主要是分布在各大重点高校和知名研究所。中国科学院下的各个相关研究所占有最多的发明专利申请，其次是西安电子科技大学和武汉大学。
3遥感图像分类方法
如图3所示，主要分析了遥感图像分类新方法中的主要几种情况。其中，6%的申请涉及决策树的分类方法，7%的申请涉及人工神经网络的分类方法，而支撑向量机的分类方法占据了70%的席位。以下主要列举了百分比较大的两类分类器――支撑向量机与面向对象分类器相关发明专利申请。
3.1支撑向量机
支撑向量机算法的主要思想是建立一个超平面作为决策曲面，使得正例和反例之间的隔离边缘被最大化。同理，在多维空间假定训练数据可以被一个超平面分开，如果这个向量集合能被超平面没有错误地分开，并且离超平面最近的向量与超平面之间的距离最大，则称这个向量集合被这个最优超平面最大分开。
例如：
申请号：201310461044
发明名称：基于安全半监督支持向量机的遥感影像变化检测方法
简要说明：该专利申请公开了基于安全半监督支持向量机的遥感影像变化检测方法，该方法分为两个层次：（1）采用主成分（PCA）变换与相关系数融合法相结合的方式构造差异影像；（2）利用S4VM对差异影像进行二分类，并实现多光谱遥感影像的变化检测。该检测方法可以提高遥感图像的分类精度，进而提高变化检测的精度。
3.2面向对象
在面向对象的影像分析中只要明确城市绿地的背景为城市地区，就可以轻松地区分绿地与湿地，而在基于像元的分类中这种背景信息几乎不可利用。面向对象的影像分析技术是在空间信息技术长期发展的过程中产生的，在遥感影像分析中具有巨大的潜力，要建立与现实世界真正相匹配的地表模型，面向对象的方法是目前为止较为理想的方法。
例如：
申请号：2008010227007
发明名称：利用遥感影像探测和计数城市道路车辆的方法
简要说明：该专利申请公开了利用遥感影像进行对象探测的方法，其中包含以下四个步骤：步骤一：基于道路中心线生成城区道路掩膜，限制车辆探测在道路区域进行；步骤二：对上个步骤中生成的道路掩膜的影像进行二次不同尺度的分割，以获得道路车道条带目标层和车辆探测对象基本层；步骤三：在车辆探测对象基本层构建面向对象的模糊分类器对该车辆探测基本层的对象进行分类，以确定该对象为车辆还是非车辆；步骤四：在被分类的车辆探测对象基本层上，融合相邻的同类对象生成车辆探测融合对象层，在该车辆探测融合对象层上对车辆进行分类，最终获得完成车辆探测的影像。
4重点申请人专利分析――中国科学院
在分析的专利中，中国科学院的申请量最大，所占比例为16%。以中国科学院旗下各个研究院为代表的研究单位一直致力于研发遥感图像分类技术。中国科学院对各种分类方式均有研究。且不限于对各种单个的分类器与分类算法进行研究，其在近几年的研究中，更多的侧重于对集成分类器、多分类器的研究，其引领了遥感图像分类方法的发展潮流，通过不断改进分类方式与分类算法，逐步提高分类的精确度与准确性。同时也发现，中国科学院的专利申请大部分都被授予专利权，其专利申请的超高的被授权率延续至今。
5结束语
（1）前几年，遥感图像应用技术中，人们使用的较多的分类技术仍是传统的监督分类和非监督分类两类分类方法。但是，近几年来，得益于计算机图像数据处理技术的爆炸式发展，专家系统和神经网络等一些原先在工程实践中实现起来较为困难的新方法也在遥感图像处理中逐渐开始发挥起其优势作用。同时，多分类器集合分类的方式也逐步得到更为有效的应用。因此，多学科的交叉是遥感图像分类发展的重要方向。
（2）当前研究遥感图像分类方法的高校、研究所众多，企业还相对来说较少，发明专利申请想要被授予专利权难度较早期更大，但是几个领域中的重要申请人的申请授权率依然很高。由此可见，遥感分类相关技术的发展还处在高速发展的阶段。并且，在申请人中，几大主要申请人还集中在高校和研究所，企业申请人仍然很少，由此也可以看出，遥感分类方法大多还处于研发阶段，能够获得商业应用的相关技术仍然欠缺。
参考文献
[1]韩敏，程磊，邢军.基于神经网络的扎龙湿地土地覆盖分类研究[J].大连理工大学学报，2004（4）.
[2]施益强，陈嵩成，陈玲.遥感技术在环境资源中的应用进展与展望[J].国土资源遥感，2004（4）.
[3]基于神经网络的支持向量机学习方法研究[J].计算工程与应用，2009（2）.
【关键词】大数据时代航天遥感系统
当前，大数据的理念更加广泛和深入，在整个社会的各个领域中得到应有和体现，受到了高度的重视。因此，在航天领域，针对遥感系统，要以当前的发展状况为基础，立足大数据时代背景，实现遥感信息技术的有效处理，明确在大数据环境下，进行遥感器发展的策略。
1对航天遥感和遥感系统的概述
遥感的目的是实现对远距离物体状态的探测，这一技术在现场勘测领域应用较多，尤其是面对较大范围的地域的观测。在这一过程中，数据具有较强的综合性，凸显可比性，追求时空性，强调实效性。在整个技术应用汇总，避免了物理干涉，借助电磁波的反射和辐射反应，实现对数据的实时收集与核算，达到远距离勘测的目的，形成对物体遥感信息的监控。在应用中，需要关注的是，数据对新型承载的准确性，因此，也存在一定的局限性。
2对大数据涵义的介绍
大数据的出现与时展同步，也就是说，大数据时代的数据量巨大，借助传统的方式，很难实现信息的有效采集和管控，与整个时展不相适应，不利于企业行业信息的获取以及经营策略的制定。随着信息技术的不断发展，大数据的理念逐渐深入，受到关注，发展迅速。对于大数据的研究，其目的不是对数据进行收集，目的是实现对数据的有效分析、管理和应用，在根本上增强其自身的能力，对数据的各项功能进行完善，挖掘更深层次的价值。大数据时代的发展，对于发展航天领域遥感系统意义重大，尤其是促进信息的采集和处理，在根本上促进其对于挑战的应对能力，推动其可持续发展。
3航天遥感技术在大数据时代面临的发展机遇
3.1对航天遥感技术价值的分析
对于航天遥感技术，能够实现对环境和资源的有效勘察，同时，更好地掌控信息技术发展方向。在一定程度上，航天遥感技术对国家安全意义重大，尤其在航天测绘领域，对于空间信息资源的获取具有重大的作用。同时，对于遥感信息的有效处理，能够加大与卫星定位及通信技术的应用，尤其是小卫星技术的在全球范围内的推动，彰显其自身的价值。
3.2对大数据时代航天遥感技术所面临的机遇的分析
3.2.1对云存储模式的介绍
在航天遥感技术中，云存储被应用其中，能够实现对数据的实时更新，尤其是数据的副本，降低空间占有量，在电子商务领域应用较多。在云存储技术中，关键的部分是虚拟化的存储技术，主要建立在网络以及存储等基础之上，为了实现对设备物理性的有效屏蔽，需要对异构存储设备进行映射的统一设定。在主机中，软件的虚拟化需要很大程度上加大主机端的负载，很难实现对其空间容量的有效扩展。而对于存储阵列，需要设置一定的控制程序，实现一一对应，能够在存储方面满足要求，但是，拓展性不强，很难实现对设备的扩展。而采用云存储技术，能够发挥存储虚拟技术的优势，同时，还能够实现一定的拓展，具有较大的发展潜力。
3.2.2对数据库的分析
随着时代的发展，数据的表现形式更多，突破文字的束缚，定义为非结构型的数据和文档形式，彰显半结构化的发展特征。在整个云存储空间内，需要满足数据的增长需要，全面分析数据的实用性和现实性，以勘测目标为方向。同时，要注意工作的不断细化，保证结构的相似性。
4在大数据环境中，如何更好地发展航天遥感技术
4.1追求遥感大数据的自动性分析
对于数据挖掘，主要是指在大量的信息资料中，对具有隐藏性的信息进行搜寻，这也是对数据处理的重要途径。在遥感大数据中，发现地表的主要变化规律，对整个世界的现象和变化过程进行掌握。随着对地观测遥感大数据的形成，其在信息的复杂性、数据的全面性等方面的发展，对航天传感技术提出了更高的标准和要求。在实际应用中，遥感数据需要全方位考虑其分辨率、多源影像等方面，实现彼此之间的相互转化，形成具有特点的本证，突破差异性的限制，实现遥感数据的统一化与一体化。对于遥感大数据的自动分析，主要是指在实现信息搜集之后，进行数据向知识的全面转化，为后续数据的深度探索提供环境和依据。在自动分析中，其主要的领域是检索、呈现以及分析等。
4.2对大数据环境下，航天遥感技术安全问题的分析
在当前的航空遥感技术发展中，监管制度不完善，协调性和规划性不强，很难实现信息的分享，资源和技术的整合性不强，同时，很多航天遥感核心技术对于国外的技术过度依赖，在创新方面能力不强，产业化道路仍需较长时间来发展。
5对大数据环境下航天遥感技术发展方向的介绍
5.1发展方向分析
对于航天遥感技术，其主要的特征是完整性和机密性，与国家机密息息相关，因此，遥感技术需要面对全面性和保密性的问题。结合时展，数据安全性和实用性更加中，因此，在发展航天遥感技术的时候，需要结合实际发展情况，尤其是面对雷达卫星遥感备受关注的情况，遥感技术在监测精度方面需要进行不断改善。
5.2对新时期航天遥感技术人才培养方向的分析
在新的环境下，航天遥感技术面对人才的不足，要营造更加广泛的发展空间。高校需要设置相关专业，重视人才培养技术的制定，结合大数据发展的环境，培养更多能够从事航天遥感技术研发的人才，提升理论知识，重视实践。
6结束语
综上，在新的环境下，面对大数据时代，航天遥感技术需要重视平台建设，综合应用各种条件，扩大市场需求，提高科研工作的效率，在根本上推动航天遥感技术领域的与时俱进。
参考文献
[1]陈世平.航天遥感科学技术的发展[J].航天器工程，2009（02）：1-7.
[2]陈世平.关于航天遥感的若干问题[J].航天返回与遥感，2011（03）：1-8.
作者简介
马超（1993-），男，四川省德阳市人。现为东北师范大学地理科学学院本科生。