課程簡介：

遙感，作為采集地球及其變化信息的重要技術(shù)手段，在世界范圍內(nèi)的許多政府部門、科研單位和社會各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。本課程是地理信息系統(tǒng)、海洋技術(shù)和測繪工程專業(yè)的專業(yè)主干課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握遙感成像原理、圖像特征、遙感圖像增強處理及解譯等方面的理論與方法，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生綜合利用遙感技術(shù)獲取各種專題信息的能力。使學(xué)生能夠利用遙感方法建立地理信息數(shù)據(jù)庫、專題信息數(shù)據(jù)庫，完成各種遙感測量制圖。通過該課程使學(xué)生對“3S”技術(shù)有更深的理解，也為全面掌握“3S”技術(shù)打下較好的基礎(chǔ)。

實驗背景：

遙感影像分類是遙感教學(xué)和科研工作中的重要內(nèi)容，其中植被分類尤其具有體表性，多門課程都在教學(xué)大綱中設(shè)計了分類尺度和精細(xì)度不同的植被遙感分類和植被結(jié)構(gòu)調(diào)查的內(nèi)容。

植被的光譜特征分析和植被計算機自動分類是植被調(diào)查基礎(chǔ)的實驗內(nèi)容，對植被結(jié)構(gòu)精細(xì)尺度調(diào)查、定量分析以及植被遙感的進一步的創(chuàng)新實踐項目和科研工作具有重要的意義。

海洋技術(shù)與測繪學(xué)院目前已建成遙感實驗室，主要用于攝影測量，在遙感概論等課程中可用于攝影成像實驗，但由于各種地物模型的形式展示，尤其山區(qū)植被模型的狀況與真實的植被結(jié)構(gòu)不一致，且其光譜特征與真實的地物類型相差較遠(yuǎn)，如果用于衛(wèi)星遙感分類實驗還需要進一步細(xì)化，如果利用虛擬仿真技術(shù)對其中有代表性的區(qū)域進行細(xì)化。將增強該實驗的使用效率，提高遙感分類及相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的實驗教學(xué)效果，增強其創(chuàng)新實踐應(yīng)用性。

目前需要遙感分類的課程主要包括《遙感概論》《數(shù)字遙感圖像增強處理》《遙感地學(xué)分析》《遙感軟件應(yīng)用》《土地資源遙感監(jiān)測與評價》《高光譜遙感及應(yīng)用》《環(huán)境遙感》等課程。涉及地理信息科學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、測繪工程和海洋技術(shù)多個專業(yè)、2到4年級的多門課程。

該項目將選擇連云港云臺山林場植被類型最豐富的區(qū)域，該區(qū)域植被結(jié)構(gòu)豐富且具有獨特性，對江蘇海岸帶生態(tài)環(huán)境有重要的指示作用，是海岸帶生態(tài)環(huán)境研究中的重要內(nèi)容，也遙感分類教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容。由于很多植被分布在人不容易到達(dá)的區(qū)域，外業(yè)調(diào)查費時、費力且具有危險性，該區(qū)域的選擇對遙感類課程教學(xué)和海岸帶植被調(diào)查研究都具有重要的意義。

設(shè)計原則：

為形象生動地傳授遙感分析相關(guān)的知識，本項目團隊遵循“學(xué)生為本-循序漸進-容錯優(yōu)化-科教融合”的設(shè)計原則，自主開發(fā)了山區(qū)植被遙感調(diào)查虛擬仿真實驗。

（1）堅持以學(xué)生為本、自主學(xué)習(xí)探究的教學(xué)理念。

堅持以學(xué)生為中心，以任務(wù)驅(qū)動為導(dǎo)向，科學(xué)合理地設(shè)置實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。實驗基于三維虛擬仿真技術(shù)，真實還原了山區(qū)植被生長狀況，并提供了內(nèi)容詳實的知識點和知識角，引導(dǎo)學(xué)生圍繞任務(wù)開展自主式的學(xué)習(xí)和探究，身臨其境地通過“沉浸式”交互式操作，高效有序地開展實驗。

（2）設(shè)置科學(xué)合理、循序漸進的實驗環(huán)節(jié)。

實驗依據(jù)《遙感概論》課程大綱和關(guān)鍵知識點建立了多層次、多模塊的實驗教學(xué)體系，使學(xué)生逐步完成“基礎(chǔ)認(rèn)知、分析設(shè)計、應(yīng)用探索”三個層面的實驗，循序漸進地開展“基本原理知識學(xué)習(xí)、設(shè)計分析能力訓(xùn)練、創(chuàng)新工程思維培養(yǎng)”的實踐學(xué)習(xí)過程，充分掌握植被遙感調(diào)查的物理基礎(chǔ)和分類算法原理，初步構(gòu)建遙感植被調(diào)查的知識體系。

（3）實現(xiàn)容錯探究、修正優(yōu)化的實踐操作。

 實驗結(jié)果錯誤或不理想時，學(xué)生可根據(jù)提示和評估結(jié)果進行多次嘗試，實現(xiàn)實驗結(jié)果的修正和優(yōu)化，從而使學(xué)生充分感受到探索、解決問題的樂趣，提升求知欲和探索能力，培養(yǎng)學(xué)生建立理論設(shè)計、仿真驗證、反復(fù)優(yōu)化的工程設(shè)計思維，以及設(shè)計計算、實踐操作和工程應(yīng)用的能力。

（4）堅持科教融合、立德樹人的教育理念。

遙感植被調(diào)查是我國生態(tài)建設(shè)的前提和基礎(chǔ)，尤其在當(dāng)前碳中和大環(huán)境下，遙感技術(shù)在植被調(diào)查中的作用和優(yōu)勢越來越凸顯，加強生態(tài)建設(shè)，保護好青山綠水是當(dāng)代青年學(xué)生使命和責(zé)任，通過該課程讓學(xué)生充分了解遙感技術(shù)在生態(tài)建設(shè)中的重要性，潛移默化地激發(fā)學(xué)生投身海洋強國建設(shè)的情懷和使命感。

實驗?zāi)繕?biāo)：

（1）了解植被影像特征形成基本原理和理論基礎(chǔ)。包括成像的原理、植被光譜特征理論、不同植被結(jié)構(gòu)影像紋理特征形成原理，在此基礎(chǔ)上完成不同植被影像光譜特征分析實驗。

（2）通過仿真虛擬平臺認(rèn)識了解各植被類型。通過仿真系統(tǒng)對植被進行較全面的了解，了解其生長特征、植被結(jié)構(gòu)特征，并能與影像特征進行對應(yīng)。

（3）完成植被分類樣本和驗證的選擇。利用樣本庫對各種分類算法進行訓(xùn)練，線下完成植被分類，利用線上樣本和評價方法完成分類結(jié)果的精度評價，

（4）實驗成績考核。對不同樣本區(qū)、不同時相、不同傳感器、不同算法進行分析對比，并生成實驗報告，對實驗結(jié)果考核。

（5）提升創(chuàng)新思維能力。

該實驗對植被的光譜特征的成因、影響因素和特征結(jié)合實際植被類型進行學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)影像的分類，學(xué)生通過該實驗，對遙感分類有深入的理解，對如何提高影像分類精度有更綜合的分析，提升創(chuàng)新思維能力，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感以及對美好山河和大自然的熱愛。

實驗要求：

（1）專業(yè)與年級要求

本實驗屬于江蘇海洋大學(xué)地理信息科學(xué)專業(yè)二年級學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課《遙感概論》課程的授課內(nèi)容。

鑒于本實驗課程中的樣本區(qū)可以用于學(xué)習(xí)者其它影像的樣本選擇的參考，也可以基于該樣本區(qū)設(shè)計完成更多的植被分類實驗。

（2）基本知識和能力要求

具備一定的遙感理論和處理技術(shù)，有一定的計算機使用能力，具有自主學(xué)習(xí)能力和一定的自主探索能力，能夠在基礎(chǔ)認(rèn)知、分析設(shè)計、應(yīng)用探索三個層次的實驗中總結(jié)分析特定實驗結(jié)果背后的原因，將專業(yè)理論知識活學(xué)活用。

（3）實驗注意事項

本實驗為綜合設(shè)計型課程實驗，具有較強的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。為確保教學(xué)質(zhì)量，提出以下實驗注意事項。

①實驗前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書，觀看教學(xué)引導(dǎo)視頻和操作視頻，在教師指導(dǎo)下明確實驗?zāi)康募案鳝h(huán)節(jié)的知識點和重難點，奠定實驗理論基礎(chǔ)；

②請選擇符合“實驗教學(xué)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)”條件要求的軟硬件實驗環(huán)境開展實驗，以保證實驗操作的流暢性。

③實驗過程中，請仔細(xì)閱讀各環(huán)節(jié)任務(wù)要求，并根據(jù)步驟引導(dǎo)開展實驗。當(dāng)實驗結(jié)果不理想時，請根據(jù)系統(tǒng)提示認(rèn)真修改；同時，還可通過微信群、論壇、服務(wù)熱線等方式尋求在線指導(dǎo)。

④請充分利用知識角，通過知識點課件庫開展拓展閱讀，擴充自己的專業(yè)知識。

⑤完成實驗后，請務(wù)必點擊“完成并提交”以生成實驗報告，并在關(guān)閉實驗界面前，點擊界面右下角的“實驗報告”鏈接進入課程平臺查看，并結(jié)合實驗報告認(rèn)真回顧實驗過程，針對不足查找原因，并積極開展互動交流，以進一步鞏固理論知識、提升創(chuàng)新思維能力。