测绘工程专业开设《无人机原理及应用》课程探讨①

李风贤

[摘 要] 针对地理信息系统行业发展的趋势，论证了测绘工程专业开设无人机驾驶课程的必要性，通过了解无人机行业标准及规范，调查国内无人机相关课程开设院校，对该课程开设的可行性进行了探讨，并提出在课程开设过程中需要注意的事项及待解决的问题。

[关 键 词] 测绘工程；无人机；教学课程

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）09-0090-02

近几年，无人机产业的发展非常迅猛，在国民经济和社会生产中发挥着重要的作用，无人机已成为我国引领全球发展的高科技产品。2017年12月22日，中华人民共和国工业和信息化部发布《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》，指出：支持有条件的普通高校和职业院校设立无人机相关专业，建立多层次多类型的无人机人才培养和服务体系；鼓励高等院校、科研院所和企业合作，创新人才培养机制，加快培育无人机关键技术、安全管控等紧缺型专业人才，构建具有竞争力的高端人才队伍。

一、必要性

航空摄影测量在工程建设、线路带状地形图测绘及地籍调查等项目得到广泛的应用[1]。随着轻小型灵活机动无人机的出现，无人机搭载相机的不断优化，无人机在获取影像的速度、影像分辨率等方面都在不断提高，相关图像处理软件的更新改进，地面站系统的设计完善，无人机摄影测量技术极大地促进了摄影测量技术的发展，有效地补充了传统航空摄影测量手段的不足[2]。轻小型无人机在测量领域的应用将越来越广泛，轻小型无人机将成为一种不可替代的工具。

开设该课程可增强学生对测量相关专业课程的兴趣，学生学习该课程的同时可参加由中国航空器拥有者及驾驶员协会组织的无人机视距内驾驶员、超视距驾驶员驾驶证的考试，作为一种兴趣爱好，扩展知识面，完善知识结构。

二、可行性

（一）市场前景好

从2009年开始，国家测绘地理信息局在全国推广了无人的航摄系统设备及应用。据相关部门统计，新兴无人机技术领域将创造十万个以上的就业岗位，于未来十年将产生上千亿的经济效益[3]。根据中华人民共和国工业和信息化部发布《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》中提出的发展目标：到2020年，民用无人机产业持续快速发展，产值达到600亿元，年均增速40%以上；到2025年，民用无人机产值达到1800亿元，年均增速25%以上；无人机行业的巨大前景带动了产业链的发展，无人机专业的发展有良好的市场支持。

（二）硬件设施全

兰州资源环境职业技术学院通过向国内各大高校学习，已经走在了甘肃省无人机发展的前列，从2013年起学校测绘与地理信息系已购置各种多旋翼及固定翼无人机几十台，建立了高规格测量实训室，配有各种相关图像处理及三维模型制作软件，安装有无人机模拟器，可供学校科研及学生学习使用。

（三）师资力量厚

近两年，兰州资源环境职业技术学院测绘与地理信息系邀请了大量航空摄影测量的专家及技术人员来校讲座及交流学习，同时学校测绘与地理信息系的十多名老师到西安中汇航空参加无人机驾驶技术及AOPA考证学习，并全部获得由中国航空器拥有者及驾驶员协会颁发的多旋翼无人机无人机视距内驾驶员、超视距驾驶员驾驶证、固定翼无人机驾驶员证。同时可引进校外兼职教师，补充师资力量。

三、专业开设的难点及要求

（一）空域的申请

《通用航空飞行管制条例》规定，从事通用航空飞行活动的单位、个人，凡是未经批准擅自飞行、未按批准的飞行计划飞行、不及时报告或者漏报飞行动态、未经批准飞入空中限制区域和空中危险区域的，由有关部门按照职责分工责令改正，给予警告；造成重大事故或者严重后果的，依照刑法追究刑事责任。另外，国家体育总局发布的《關于加强航空模型飞行场地管理的通知》，规定遥控航空模型的飞行场地、飞行空域内不得有人或建筑群、高压电线等障碍物，任何情况下，模型飞机都不得在人群上空飞行。

（二）安全性

高校无人机相关专业教学，应是实践理论相结合，除了飞行原理飞行方法及相关法规的理论讲解外，还需要无人机飞行训练。无人机在飞行训练时难度较大，存在一定的安全隐患。无人机在飞行时由于受到磁场、天气等客观原因的影响，很可能出现飞机失控现象，一旦失控会对周围的建筑物等造成危害，螺旋桨也可能对人造成伤害，其本身就有一定的危险性。再加上学生是初次接触无人机，难免出现紧张、操作错误的现象，造成危险驾驶。由于无人机飞行时有一定的危险，在教学过程中要注意训练场地的选择，同时做好场地的安全防护措施。由于学校人员密集，上下课高峰明显，所以还要做好训练时间的安排，尽量避开人群或人群高峰期。

（三）设备要求

教学中，无人机主要选择组装形式的，在训练中难免出现设备的损坏等情况，组装可随时更换的部件，降低设备的维修费用及维修难度，无需返厂维修，可大大缩短维修时间，提高设备的使用效率。

驾驶员训练机构合格证或驾驶员训练机构临时合格证持有人的训练规范必须明确以下相关内容：（1）管理人员、飞行教员和其他指定人员。（2）无人机和训练设施。（3）运行基地、训练场地和场地设备。（4）课程等级、手册和训练记录。（5）教室和教学设备。（6）训练区域。（7）限制汇总、豁免和偏离。（8）驾驶员训练机构合格证持有人的训练规范中应当包括有无考试权以及具有考试权的课程等级。

四、课程特点

（一）内容新颖知识面广

该课程是一门新兴课程，课程内容吸引人，能极好地吸引学生的视线。该课程在原理讲解的时候同时涉及气象、空气动力学、计算机、物理等多个方面知识，知识面极广。

（二）课程的实践性高

课程除了理论知识的掌握还需要大量的模拟飞行训练和实际飞行训练，课程对学生动手能力及反应能力要求较高，大量地实践练习方可掌握该门课程。

（三）课程的应用广泛

无人机技术以及微电子、导航、控制、通信等技术的不断发展，推动了无人机系统的发展[4]。无人机在未来的发展中将继承机器人技术及更为先进的算法、传感器，同时能加载更多的任务荷载设备，无人机专业是多个学科领域的结合。

五、教学安排

（一）课程性质

本课程为专业选修课，适用于工程测量专业、矿上测量专业、地理信息专业的学生，该课程的先修课程是地形测量的专业基础课。通过本课程的学习，能够使学生了解无人机的发展历程、无人机的未来发展及应用趋势、无人机飞行原理的基本知识，掌握无人机驾驶的法律法规等相关规定，学会无人机的手动驾驶技术、地面站操作及航线的设置，掌握无人机技术在航空摄影测量中的应用。

（二）教学内容

课程分为理论和实操两部分，理论讲解主要内容是无人机系统组成及介绍、飞行原理与飞行性能、气象、法律法规、无人机起降操作技术、无人机巡航操作技术、飞行手册。实训主要有：无人机维护实训、无人机装配实训、无人机模拟飞行实训、无人机飞行实训、无人机机载设备应用实训。

六、就业面向

完成“无人机原理与应用”课程的学习，使学生在传统测量行业工作的同时，将就业渠道扩展到各行业的无人机应用领域。无人机应用非常广泛，可极大地扩大学生的就业面。主要就业单位有国土资源局、测绘与地理信息局、规划局、建设局、科研设计单位；电影、电视剧制作公司，广告公司等，企事业单位，交通、电力、水利、环保、监控部门；数字城市、电子地图、GIS应用、实景三维；部队、公安、国安、反恐；消防、武警、交管、城建。

参考文献：

[1]李德仁.摄影测量与遥感学的发展展望[J].武汉大学学报（信息科学版），2008（12）.

[2]张剑清.摄影测量学[M].武汉大学出版社，2003.

[3]毕凯，李英成，丁晓波，等.轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势[J].测绘通报，2015（3）.

[4]李德仁，李明.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报（信息科学版），2014（5）.