时间:2023-03-17 18:12:30
序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇无人机遥感技术论文范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!
中图分类号: TP79 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)31-146-2
1 无人机的定义
无人驾驶航空器简称无人机,英文的缩写为UAV(Unmanned Aerial Vehicle)。无人机具有受气候的影响小,效率高反应速度快、能准确定位、准备工作简单、操作控制容易等特点。整个系统运行稳定,经济性能高,可以在小面积区域、兴趣地点悬停重点拍摄。
2 无人机的分类
①水平起降式:水平起降式机翼为固定式。优点:飞行速度快,可以进行高空飞行,动力效率比高,续航能力强。缺点:受空气流动影响较大,无法悬停在指定位置,对目标只能进行“盘旋观察”在复杂地形飞行时需要操作难度高,微型固定翼UAV限于效果的比例,身体容易跟随流线和角运动,进而影响其稳定性,难以获得连续稳定清晰的图像。对起飞和降落场地要求较高,要求起飞及着陆航线平整且无障碍物,且发射或降落时需要考虑风向、风速问题,限制较多。②垂直起降式: 垂直起降式机翼为旋翼式。优点:低空空气流动对其影响较小,可在空中悬停。可以在兴趣目标点进行“悬停凝视”观测,可以获得连续稳定清晰的图像,有利于小目标或局部区域的细致观测。具有垂直起降能力,可以在恶劣的场地进行起降,对气象条件要求低,具有较广的应用范围。缺点:机翼载荷比水平起降式高,动力效率比低,无法滑行,为减少自重,续航力低,控制系统复杂,容错率低,容易出现故障。
在多种类的无人机中,四旋翼无人机是目前研究最为广泛、用途最多的一种。四旋翼无人机由于能够垂直起降、自由悬停,适应不同的情况,在不同的环境下自由转向和调速。
3 无人机工作原理
3.1 系统概述
无人机飞行控制系统是无人机的核心,飞行控制系统通过采集飞行器的姿态、速度、压力、转速等信息,传输给飞行控制处理器,由处理器解算并发出控制无人机飞行状态的指令,并且通过无线数据通信系统可以向地面站实时传输无人机的飞行参数和功能传感器所探测的目标信息;另一方面,地面站也可以根据需求向无人机发送指令,控制无人机姿态、航向,到达指定地点进行拍摄或探测。整个飞行控制系统的设计是无人机的关键,是地面站与机上飞行控制系统的综合,飞行控制系统的好坏直接决定着无人机的质量。
3.2 无人机探测系统搭载原理
3.2.1 无人机遥感技术
无人机的遥感技术是将传感器技术、遥测遥控技术搭建在无人机技术的平台上,并运用计算机技术进行运算控制,通过通信技术完成信息传输及存储,可迅速、自动、智能地获取相关的环境空间信息,采集数据和应用处理。无人机续航时间长、能实时传输影像,具有成本低、高分辨率、机动灵活等特点,在高危地区探测具有较好的应用前景。
3.2.2 利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像
无人机通过控制系统可以实现影像的自动拍摄和获取,通过航迹的规划实施监控,将采集的信息数据进行压缩和自动传输,还可以完成影像预处理,可以在水域环境监测提供环境信息,为各级环境部门环境检测提供便利,并可满足环境应急响应的需求。
3.2.3 数据融合生成三维立体空间图
地面站系统搭载了数据融合软件系统,该系统将传回的传感器数据和位置信息等数据,进行数据融合,生成立体三维空间图,直观展示各类信息,便于数据分析。
3.3 微型多旋翼无人机系统使用目标设定及定位
卫星及传统航空器在复杂水域、面积相对小且污染类型多样的区域拍摄不清晰,无法达到分析要求,无人机飞行器可以在复杂区域完成悬停凝视,拍摄连续稳定高像素图像,更能细致对进行目标区域进行监测。
四旋翼无人机携行方便,不受使用场地约束,最高可在6 级风力情况下使用,在阴云、雾霾能见度不良天气情况下,可以低空或贴水面飞行,获取水域环境的高清晰图像,可以实时追踪和监测突发环境事件的发展。同时借助地面站外部通信设备将无人机实时拍摄巡查地点的高清图片通过网络进行转播或存储。
3.4 无人机的优点
①多旋翼无人机通过采用GPS 模块实现了空间定位功能;将网络通信、自动控制、物联网及软件技术,集成在多旋翼无人机上,利用无人机灵活性特点,以点及面,就可以无死角、全方位地探测目标区域环境条件状况,实现定时定点采样,极大减小了控制生产成本和系统功耗。②数据融合生成立体三维空间图;特有设计了地面站系统,实时显示无人机传回的传感器数据和飞机当前位置信息等,同时进行数据融合,直接将数据以立体三维空间图直观展示,环境各参数指标一目了然。
4 微型多旋翼无人机的操作注意事项
本文以大疆精灵Phantom 4为例,介绍无人机的使用方法:无人机具体参数如表1。
①在目标地点附近起飞,飞行范围是以起飞点为中心高度120m以下,半径500m 范围内。②四旋翼飞行器可以垂直起降,在目标区域附近垂直起飞,到达预定高度后,飞往目标地点,对目标地进行检测。在检测过程中可以根据现场环境调整无人机的高度,便于获得更清晰的图像。在飞行过程中要注意于其他建筑或固定障碍物保持20-30m的安全距离,与运动的障碍物需要保持500m的安全距离。在一次出动微型多旋翼无人机时,需要在各组间设立指挥员,协调各组的飞行范围,保证任务顺利。③受电池约束,该型号无人机只能持续飞行28分钟,信号接收范围为3.5公里,在飞行时注意飞行时间和距离的控制,避免因没电或超出控制距离造成损失。
5 多旋翼无人机在水域环境监测中实际的应用
5.1 无人机在水产养殖区的应用
在水产养殖区域,水域环境检测尤为重要,以水草为例,水草作为大多鱼类的食物,可以很好地促进鱼类的生长,当水草超过一定数量,会造成水层缺氧,并加速水草死亡,造成水质变坏,不利于鱼类养殖。所以鱼塘需要实时监视水草数量,人工划船或观望难以做到全局观测,结果比较片面,使用无人机对水域进行全局探测,快速了解鱼塘整体情况,也可以在局部进行悬停并凝视,确定水草生长情况,获得鱼塘准确信息并及时制定应对措施。
5.2 无人机在环境检测的应用
沂河流经临沂沂水、沂南、临沂市区,临沂段全长284公里,流域面积7425平方公里,集水面积2872平方公里,河面最宽达1540米;被临沂人民誉为"母亲河"。是临沂重要的淡水资源,该河两岸附近分布着工场和众多的居民地,存在排污问题。对沂河的环境检测尤为重要,通过无人机技术可以快速地获得沂河流域环境情况,对保护水资源具有重大意义。
6 结论
水域环境监测需要对目标区域进行全局观测和量大的局部观测,要想获得大量高质量的局部观测信息,就需操作灵活,可控制性高的无人机系统组来完成。可以预见的是微型多旋翼无人机将会得到大量应用,而且未来微型多旋翼无人机的发展方向将是智能化、多样化的空中机器人群组。
参 考 文 献
[1] 高鹏骐,晏磊,赵红颖,何定洲.无人机遥感控制平台的设计与实现[A].第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C].2013.
(Qinghai Geology Mineral Surveying Institute,Xining 810012,China)
摘要: 无人机航空摄影以无人驾驶飞机作为空中作业平台,集合高空拍摄、遥感以及航空摄影于一体,对农村范围内的集体土地,包括属于农民集体所有的建设用地、农用地和未利用地进行航空摄影,获取准确的地形图数据,以保证农村集体土地登记确权发证工作有效进行。本文对无人机航空摄影技术在农村土地承包经营权确权登记发证工作进行简单介绍。
Abstract: Unmanned aerial vehicle (UAV) aerophotography takes the pilotless aircraft as the aerial platform, integrating high altitude photography, RS and aerophotography. It takes airphoto of the rural collective land including construction land, farmland and unused land to get accurate topographic map data in order to ensure the rural collective land registration verification and certification work. This article briefly introduces the application of UAV aerophotography in rural land contract for the managerial right verification registration and certification.
关键词 : 无人机航空摄影测量技术;土地测绘;农村土地承包经营权确权登记发证工作
Key words: UAV aerophotography;topographic mapping;verification;registration and certification of rural land contract for the managerial right
中图分类号:TP79 文献标识码:A
文章编号:1006-4311(2015)06-0233-02
农村土地承包经营权确权登记发证工作的主要任务是“查清承包地块的面积和空间位置,建立健全土地承包经营权登记簿,妥善解决承包地块面积不准、四至不清、空间位置不明确、登记簿不健全等问题,把承包地块、面积、合同、权属证书全面落实到户,依法赋予农民更加充分而有保障的土地承包经营权”,其中的关键步骤是以户为基本单位,对现有人口、土地面积、地块、承包现状进行清理核实。传统土地调查使用皮尺测绘法,使用皮尺丈量,画张草图就可以进行确权办证。基本能满足面积和四至的相对准确,但是操作过程不够规范,由于没有坐标系等测绘最基本的要素,所以这种方法采集的成果根本就没有空间位置。
然而,新型无人机遥感技术是利用先进的科学技术、通过遥感传感器技术、遥测遥控技术等应用技术来实现的,这具有快速性、时效性及清晰度优点。无人机能够充分提高调查和监测的水平和效率。遥感监测信息不仅客观性好、现势性强、时效性高、无人为干扰因素,而且信息的定性、定位和定量精度高,避免了虚报瞒报的情况,并且由于地块的方位、面积等在图上得到了清晰的标示,政府部门可以做到“图账对应”,从而准确的掌握了地籍信息。
无人机航空摄影测量技术在农村土地承包经营权确权登记发证工作中起到了很大的作用,无人机航空摄影测量系统作为一项空间数据获取的重要手段,具有快速高效、机动灵活、精细准确、作业成本低、适用范围广、影像实时传输、高危地区探测等重要特点,在小区域和常规飞行困难地区快速获取高分辨率影像方面具有明显优势。可以利用无人机航空摄影测量系统获取高分辨率航空影像,制作出高精度的正射影像图。
确权登记工作的重点环节在于农户土地的外业测量。如果利用手持gps以传统方式进行外业实测。对于工期和质量都达不到要求,而青海又是世界上唯一一个高海拔地区,经济发展比较落后,有着世界上独一无二的地形地貌特征,也有着世界上独一无二的天气及气候变化。青藏高原号称“世界屋脊”,是一个大面积强烈的年轻隆起区,平均海拔在4500m以上,是我国现代冰川和多年冻土最发育的地区,在海拔4500m以上,为大片连续的多年冻土地区,大都是微受切剖的开阔平坦地形,地表呈现单调。青藏高原海拔高、地形复杂,被誉为无人机的禁区。然而,我省新近完成的一项科研成果打破了禁区传说,让无人机自由翱翔在高原的天空。我省无人机科研项目开始于2012年5月,经过短短一年的时间,青海省地矿测绘院科研人员成功探索出了一套适合在高海拔复杂地形、高寒缺氧等特殊环境下低空航空摄影测量的技术流程和操作方法。填补了我省在高原矿区无人机自主飞行获取影像数据和应用无人机航测技术测绘1:2000大比例尺地形图的空白,研究成果达到国际先进水平。
由于青海地区有一些地方会有户均耕地面积小的情况,加之手持GPS由于精度有限,实测工作中发现测量结果误差较大,造成群众对测量结果不认可等的问题,使青海地区部分试点县试点乡镇的土地确权工作一度被动。为顺利完成试点任务,各试点县农牧局及项目承担单位县经管站积极与上级业务主管部门和兄弟州县交流探讨,立即转变旧思路、精心研究新方法,确定将无人机航测遥感技术应用于土地确权试点项目外业测量,经与多个专业测绘单位联系商谈,最终与省地矿测绘院达成合作协议,并在试点乡镇建立了航测地面临时指挥部。经过各试点的航测,使无人机航测遥感正摄影技术在我省农村土地承包工作中得到了广泛的应用,相关技术应用水平也走在了全省前列。该技术不仅用更高精度的GPS对测量地区进行了测绘,还对地理地貌进行了全面航拍,精确稳妥地完成了农村土地实际面积、空间位置等重要外业测绘数据的采集,为高质量完成土地确权登记工作打下了良好基础,还能为今后该地区规划提供科学精确的图文数据。
能够优质按时的做好这一工作,完成农村集体土地登记确权发证任务。是青海省面临的一个重要任务,如今,青海省地矿测绘院无人机航空摄影测量技术在农村土地承包经营权确权登记发证工作中起到了非常重要的作用,为青海省全面开展农村土地承包经营权确权登记发证工作打下了一个坚实的基础。
在此以青海省湟中县农村土地承包经营权确权登记发证试点航空摄影测量工作来说,农村土地承包经营权确权登记发证工作主要利用1:2000正射影像底图,套合第二次土地调查后形成的最新土地利用现状图数据(县、乡镇行政界线以及村权属界线,图斑线、地类),按1:2000比例尺出图制作成权属调查工作底图,在此基础上由外野进行实地地块界线手工绘制、权利人,地块号,地块名称等的调查,然后经内业采用CASS数字测图系统进行上图、编辑、编制成农村集体土地所有权基础数据,利用KQ系统软件进行权属资料建库、分类面积统计和汇总等后续工作。比起传统的GPS实地测量来看,工作效率有了一个质的飞跃,传统测量工期长效率低,而无人机航测运用在土地承包经营权确权登记发证中,大大提高了工作效率,也节约了一定的成本。无人飞机体积小巧,机动灵活,不需专用跑道起降,受天气和空域管制的影响很小,能够在极短的时间内快速获取影像。这对于我们青海这个欠发达地区来说,是一个很好的方案。
参考文献:
[1]陈江龙,曲福田.土地登记与土地可持续利用-以农村土地为例[期刊论文]-中国人口资源与环境,2003(05).
[2]陈俊艳,邝山,王振起.我国农村土地承包经营权流转存在的问题及对策,2010(1).
[3]缪宁,罗时贵.农村土地承包经营权权属性质之探讨[期刊论文]-农业考古,2006(6).
[4]原国家土地管理局.确定土地所有权和使用权若干规定[S].1995.
1 逐步迈向工业技术高端化
就美国来说,其通用航空业市场从飞机出现一直到1979年都处于高速上升的趋势,1979年之后美国通用航空市场逐渐饱和,交易量呈平缓下降的态势。但是,众所周知,美国是世界上最发达的国家,与美国航空陷入瓶颈状态构成非常鲜明的对比的情况是:世界通用航空市场在1979年之后依然处于强势增长的态势。2008年世界通用航空业市场交易额达到了顶峰,约为250亿美元,之后几年的交易量有所回落。2012年世界通用航空市场交易额为182亿美元,2013年世界通用航空市场交易额为230亿美元。从交易金额看,2013年通用航空市场的交易额与2012年相比,同比增长25%,增长幅度非常大;但从飞机购买数量来看,2013年仅比2012年的购买量增长了4%,从这些数据对比可以看出,全球通用航空市场正呈现出越来越高端化的趋势。从飞机的发展历史上可以看出,当喷气式技术应用在通用航空市场后,随着其应用的逐渐成熟,应用活塞技术与窝桨技术的飞机在市场中的交易量逐年下降,目前更是已经到了被历史淘汰的边缘。社会技术是不断发展和变迁的,近几年随着高端窝扇技术的发展成熟,其在飞机发动机系统的运用效果已经初步显现。
随着全球经济一体化步伐的加速,社会财富必然会进行重新分配,更多的财富将会集中到大型企业家以及超级精英阶层中。在这种历史的趋势下,世界通用航空市场为了满足超级精英阶层管理全球企业的需要,大型私人高端商务机的交易额必然会呈现出一种爆炸增长的态势。
2 直升机需求将会高速增长
直升机与传统的双翼飞机相比,虽然功率比较小,无法实现货物运输,并且只能进行中短途的飞行,但是它拥有双翼飞机无法竞争的优势:垂直起降,无需跑道,降低了飞机起降时场地的要求。随着现代城市化步伐的逐渐加快以及人们对生活质量要求的提升,直升机的优点越来越被人们所重视。比如,现代物流业迅猛增长,方便快捷是现代物流业的最终目标,航空运输无疑是实现其快捷运输的最佳途径。对于重量轻但又比较贵重的物品,运用直升机直接实现点到点的运送,能够有效的提升运送效率。
据相关机构统计数据表明:2013年美国国内飞行的直升机数量已经1万,交易量同比增长22%,而2013年双翼飞机的交易量增长仅为2%。
3 无人机将成为市场新贵
常规飞行器的飞行必须要用到专业的飞行员,所以在飞行器的设计和制造上必须考虑到人的气压承受能力、温度承受能力等,必须构建完整的适合人生存的飞行操作环境,而且必须要加装人机交流操作界面。但随着现代互联网技术、通讯技术、遥感技术等先进研究成果在航空领域的应用,无人机成功被研究出来,并且从出世开始就受到各行各业人们的重点关注。无人机因为不需要驾驶员在其中进行飞行操控,所以再制造时完全不用考虑人的因素,大大提升了其在飞行过程整体承受能力,而且飞行员无需进入其中操控无形中减轻了其飞行负荷,有效降低了飞行成本。现在,随着无人机研发技术、控制水平的逐渐提升,以及全球航空领域的飞行准则的成熟直至新规定的出台,无人机必然会对传统的航空业造成巨大的冲击。比如,在农业的播种与喷药作业、森林的防火防护作业、物流运输行业以及遥感测绘领域等都对无人机的应用充满了期待,它的运用能够有效降低生产作业成本并且能够有效保护相关工作人员的生命财产安全。
在美国,无人机的应用已经进入了大范围测试阶段,国际无人机协会预计无人机技术一旦成熟后,就将会非常迅速的被人们应用到各个领域中。并且无人机的正常运营将会为美国带来800亿美元的收入以及非常多的工作岗位。
在我国,通用航空制造业虽然发展速度已经非常迅速,但由于研究起步较晚,投入经费不足等原因,我国航空制造业的水平还远远无法与欧美等发达国家相比。但是,可喜的是,在无人机研发和制造领域,我国已经走在了世界前列。相关调查结果显示,我国小型无人机的制造量和交易额几乎占到了世界总交易额的二分之一。由我国航模爱好者创立的大疆创新公司研发的无人机已经远销至欧美等发达国家,这给我国无人机研究人员增添了无穷的信心。
4 通用航空技术及装备升级的压力
随着通用航空业飞行器的逐渐增多,不同技术以及不同装备给空域管制和飞行指挥带来很大的难题。虽然,为了有效进行航空领域的管控,在很早之前国际上就将航空领域分成了两类:航空运输与通用航空。但是随着时代的发展和社会技术的变迁,新的技术的应用与升级对通用航空业的设备有了更高的标准。特别是对需要空域管制的机场,技术装备改造的压力非常大。
虽然美国研制出了新的航空系统,但是高额的成本是航空领域难以承受的负担,新的航空系统的实施步履维艰。新技术在单一的飞行器上应用的成功并不能证明其符合了在整个航空领域推行的条件,因为,单对单的成功并不能证明其适用于其他的飞行条件。在全球通用航空领域,新技术应用的效益并不由自身决定,而是通常由航空领域其他飞行器的整体技术水平决定的。盲目的应用新技术对飞机进行改造升级只会进一步拉大通用航空飞机与其他飞行器的技术装备差距,增加了空域管制的难度,降低。机场的运行效率。所以,在当前条件下,我国要从全局出发,制定出相应的航空领域技术装备的升级改造计划和方案,以免重蹈美国覆辙。
5 环境保护的压力
在人类对环境保护日益重视的今天,通用航空领域的环境保护也是在其技术改造中不得不考虑的一个问题。相关调查报告显示:全球飞行器排放的铅能够占到总排放量的40%,对空气造成了严重的污染,所以含铅航空汽油面临着淘汰的命运。
与陆地上的交通工具一样,飞机在飞行过程也会排放出大量的二氧化碳,一氧化碳,未燃烃和颗粒物.氮氧化物等。高速飞行的喷气式飞机后面产生的“白烟”,是由空气中的水汽和尾气中的微粒在冷空气中凝结成的冰晶构成的。相关研究证明,凝结尾迹会形成卷云(一种高空云)。这种云会阻碍地球表面热辐射的散发,已经逐渐成为加剧全球气候变暖的罪魁祸首。而与陆地交通工具不同的是,飞机再飞行时会产生非常强烈的噪音污染。现在,机场的建立往往是一个新的商业中心建立的雏形,在商业中心形成之后,对机场对机飞行噪音的控制能力提出了更高的要求。
另外,飞机一旦出现飞行事故就会对大气造成严重的污染。飞机中的燃料泄露之后,会挥发出大量的碳氢化合物,形成有毒烟。还有,现代通用航空飞行中的餐具基本都是一次性的产品,每一次的飞行都会产生大量的固态垃圾,浪费资源而且污染环境。
6 结语
随着社会的发展以及人们对生活质量要求的提高,通用航空领域必然会迎来大的发展,但是如何使新技术的应用与航空业的发展步调一致,是人们需要重点考虑的。只有这样,社会技术变迁才能给通用航空业的发展带来全新的机遇,使航空业更好的为人类服务。
中图分类号 S763 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)11-0195-01
1 地理信息系统发展概述
地理信息系统,即Geographic Information System,Geo-Information system,或者GIS。广义的是指地理空间信息管理系统,通常意义上的是狭义的,是指获取、存贮、查询、分析和显示地理空间数据的信息处理系统。最早的可操作的地理信息系统,是20世纪60年代初,Tom Linson为加拿大土地勘查局存贮、操作和分析数据开发的CGIS。随着计算机图形学的发展,地图叠置和拓扑网络分析等空间分析方法的引入,以及行式打印机和笔试绘图仪的研发,GIS技术日臻成熟。在众多的GIS平台中,Esri的ArcGIS为用户提供了一个可伸缩的、较为全面的GIS平台,被广泛用于交通、水利、电信、物流、国防、气象、应急救灾、环境、科研、教育等行业的地图生产、数据分析与共享[1]。
2 当前国外地理信息系统应用
GIS最先主要用于土地利用规划、野生动物栖息地分析、自然灾害评估、林木管理与河流监控等自然资源管理领域,如美国地质调查局通过国家地图项目,提供了全美范围内的地理空间数据,应用于跨领域的野火分析、土地利用、气象与水文信息服务等自然资源管理领域。随着GIS应用领域的不断拓展,GIS很快被用于灾害风险分析、紧急救援、犯罪分析、公共健康管理、环境管理、地籍管理、交通应用、精准农业。再加上空间定位技术和互联网的普及与GIS的融合,GIS很快应用于各领域的导航服务,尤其是当今智能手机和车载导航仪的普及,GIS的导航应用已经成为普通民众不可缺少的出行工具之一。
3 国内林业生物灾害监测中地理信息系统的应用
在国内的林业生物灾害管理中,GIS的应用起步较晚。最早主要用于林业生物灾害的数据统计与显示,如武红敢等[2]利用安徽省潜山县的二类森林资源清查基础数据,研发了森林病虫害监测与管理系统,用于林业生物灾害监测的数据统计、报表与制图。骆社周等[3]研发了基于GIS的松毛虫管理系统,主要用于预测并在地图上显示马尾松毛虫的发生状况。孙浩忠等[4]则提出了利用GPS和GIS绘制县级森林病虫害监测网点位置图的方法。覃传恒[5]开发了基于GIS的广西森林病虫害管理信息系统,用于林业生物灾害监测的数据采集、查询与统计制图。
随着ArcGIS在林业系统的普及,ArcGIS的空间分析工具也逐渐应用到林业生物灾害管理之中。马菁[6]在GIS的信息量模型对林业生物灾害空间预测方面进行了探讨性研究。李浩明[7]开发了基于ArcGIS Server的林业病虫害遥感监测与预测系统,实现了落叶松锉叶峰(Pristphora Iaricis)发生和预测空间数据的显示、查询、空间分析和组织管理等功能。张国庆利用ArcGIS的空间分析工具,对安徽省潜山县第三次林业有害生物普查数据进行了统计分析(图1),并结合历年发生数据,将其应用于2016年的林业生物灾害长期预报、中期预报和短期生产性预报(图2)[8-10]。
4 林业生物灾害地理信息系统应用展望
4.1 ENVI 5.2与ArcGIS一体化集成
随着遥感技术的发展,3S技术(Remote Sensing,RS;Geographical information System,GIS;Global Positioning System, GPS)广泛应用各个行业。尤其是近年来,Exelis Visual Infor-mation Solutions公司的ENVI 5.2的,实现了与Esri的 ArcGIS平台的融合,使得遥感影像和图像分析功能可以作为核心组成部分,与ArcGIS一体化集成。
4.2 TSE在林业生物灾害精细化管理中的应用
张国庆[11-19]在提出复杂系统生态论的TSE分析方法(TSDA,Time-Space Dynamic Analysis About Event)的同时,并将其应用于包括林业生物灾害在内的生态系统精确管理方法,运用一体化的ArcGIS和ENVI集成平台,建立林业生物灾害TSE精细化预测预报模型,采用PDCS(Plan,Do,Check,Study)循环,不断提高遥感数据解析的精确度和GIS数据管理的精细度,通过系统关键因子分析,实现林业生物灾害精细化管理。
4.3 GIS在林业生物灾害精确管理中的应用趋势
GIS在林业生物灾害精确管理中的应用,是林业生物灾害精确管理未来发展趋势。笔者认为,在数据获取方面,对于大尺度空间的监测,可以使用高分卫星影像数据,快速获取林业生物灾害发生信息;对于小空间尺度的监测,可以根据需要,采用化学、物理诱集,在线视频监测,航空遥感,或者局地无人机超低空遥测。在数据分析方面,采用TSE方法,引用新的数学分析技术,对上述数据进行建模分析,获取较为精确的预测预警模型,实现林业生物灾害的精细化预报,为林业生物灾害精确管理提供可靠的依据。
5 参考文献
[1] KANG-TSUNG CHANG.Introduction to Geographic Information Systems[M].New York:McGraw-Hill Companies,2008:2-15.
[2] 武红敢,石进,蒋丽雅,等.3S技术在安徽省森林病虫害监测与管理中的应用[C]//昆虫与环境:中国昆虫学会2001年学术年会论文集.北京:中国昆虫学会,2001:298-304.
[3] 骆社周,申维,郑晖,等.基于GIS的松毛虫管理系统的设计与开发[J].江西农业大学学报,2006(2):152-155.
[4] 孙浩忠,周燕萍,兰桂芬,等.GPS与GIS联合进行森林病虫害监测图件制作[J].农业网络信息,2008(11):28-29.
[5] 覃传恒.基于GIS的广西森林病虫害管理信息系统研究[D].南宁:广西大学,2008.
[6] 马菁.基于GIS的信息量模型在森林病虫害空间预测中的应用方法研究[J].林业调查规划,2014(5):44-47.
[7] 李浩明.基于ArcGIS Server的林业病虫害遥感监测与预测系统的设计与实现[D].北京:北京林业大学,2011.
[8] 潜山县国家级森林病虫害中心测报点.2016年潜山县林业生物灾害发生趋势预报[EB/OL].(2016-01-01)[2016-05-02].http:///index.php?m=content&c=index&a=show&catid=21743&id=720.
[9] 潜山县国家级森林病虫害中心测报点.2016年上半年潜山县林业生物灾害发生趋势预报[EB/OL].(2016-01-02)[2016-05-02].http:///index.php?m=content&c=index&a=show&catid=21743&id=721.
[10] 潜山县国家级森林病虫害中心测报点.潜山县2016年思茅松毛虫发生趋势预报[EB/OL].(2016-01-18)[2016-05-02].http:///index.php?m=content&c=index&a=show&catid=21743&id=729.
[11] 张国庆.复杂系统生态论方法及其应用[J].现代农业科技,2013(11):190-193.
[12] 张国庆.生态论:复杂系统研究[EB/OL].(2013-03-27)[2016-05-02].http:///data/attachment/home/201304/01/082301npp1 3fnh5bllmra3.attach,http:///home.php?mod=space& uid=3344&do=blog&id=674444.
[13] 张国庆.发展学基本理论研究[EB/OL].(2013-07-18)[2016-05-02].http:///home.php?mod=attachment&id=39087,http:///home.php?mod=space&uid=3344&do=blog&id=709128.
[14] 张国庆.发展学基本理论与我国当前农村发展问题研究[J].现代农业科技,2013(17):303-313.
[15] 张国庆.基于高分数据与TSE方法的生态系统精细化管理技术研究[EB/OL].(2015-03-07)[2016-05-02].http:///home.php?mod=space&uid=3344&do=blog&id=872568.
[16] 张国庆.基于TSE分析理论的林业生物灾害精细化预报技术研究[J].现代农业科技,2014(20):153-155.
采用先进的检测技术可以迅速获取运输危险物质种类和理化属性,为应急救援提供决策信息,减少救援
人员的伤害,防止灾害进一步扩大。 本论文研究并设计由无人遥控设备搭载无线摄像系统和针筒式气
体采集器,进入危化品事故现场,该装置能通过遥控系统,配合视频图像进行选择性的采样,从而避免
了采样人员直接暴露在危化品事故环境的情况,减少了人员伤亡的风险。
关键词: 无人控制机 气体采样 采集器 设计
引言
目前,在处理危化品船舶事故中对事故现场各气体成分进行分析处理的主要方法是,消防人员携带气体采样仪进入现场采集气体样本,再送到检测中心进行检测。地面控制中心接到报警后,派消防人员前往失事船,消防人员要穿上厚重的防化服,携带笨重的气体采集仪,行动十分缓慢。人员派出至到达失事船要花费大量的时间,导致错过最佳救援时机。同时,登船的消防人员是极其危险的,生命安全没有保障。现在的气体采集器以手持式为主,还没有将气体采集器搭载在无人机上的应用,来应对危险的事故现场,而控制飞机的无线遥感技术,和控制采集器的单片机技术都已十分成熟,利用吊舱将各装置搭载在飞机上,通过对无人飞机的控制进入发生事故的现场能够提高救援效率和降低损失。具有很好的可行性和应用前景。
气体采样装置的设计
本文针对目前危化品现场的气体采集过程中存在的问题,拟设计遥控式无人控制飞机进行气体采样,其设计思路为:遥控装置进入危化品事故现场,工作人员根据传来的视频信息进行遥控操作,待遥控装置到达指定区域时,工作人员发出指令给采集吊舱释放装置释放采集吊舱,然后启动卷扬机放下吊线使得针筒式气体采集器到达采样点,再控制针筒式气体采集器采集气体后卷扬机收起吊线,遥控装置返回即可。
1、技术方案
遥控式无人控制飞机气体采样装置包括遥控装置和遥控手柄,遥控装置上还安装有摄像头及其舵机、单片机和机械结构;摄像头及其舵机与单片机连接;单片机与遥控装置的通讯模块连接用于接收遥控手柄的指令以及发送摄像头采集的视频信息;单片机通过继电器控制机械结构。
图1为气体采样示意图。摄像头固定安装在飞机前部,采集吊舱安装在飞机后部的固定舱内,通过通讯模块和控制模块对摄像头和采集器进行控制。
所述的机械结构包括采集吊舱、针筒式气体采集器、卷扬机和采集吊舱释放装置;针筒式气体采集器设置在采集吊舱内,针筒式气体采集器和采集吊舱的上端与卷扬机的吊线连接;针筒式气体采集器、卷扬机和采集吊舱释放装置由所述的单片机分别通过继电器控制。
2、气体采样控制流程
发现情况后手动控制无线信号发射机,手动控制系统包括手柄控制和钮柄控制,无线接收机通过gprs、cdma,zigbig等接收信号后,传给嵌入式计算机,再由计算机分别控制电磁开关,卷扬机的收线与放线,采集装置的气体采集,摄像头的图像采集。图2为无人控制飞机的气体采样控制流程图。
3、采集器的设计
采集器由电磁线圈,卡口,活塞,弹簧,有推杆的密封套筒组成。推杆的一端和活塞连接,另一端固定在套筒内测。在使用之前,弹簧处于压缩状态,活塞由卡口卡住,通过控制电磁线圈控制卡口。当卡口被电磁线圈吸引,弹簧释放,推动活塞在套筒内滑动,筒内压力迅速降低,空气就会进入套筒内。收集完之后,推动推杆,即可取出样品。图3为针筒式采集器工作原理图。
危险品检测直升机工作过程
为实时了解被救援船上的情况,在遥控直升飞机搭载无线摄像系统。无线摄像系统包括摄像头、信号发射器、地面接收机。在执行任务中,失事船上的具体情况能立即通过摄像头传回救援船只的电脑上看到。由于直升飞机可以具有360靶娜轿皇咏牵馐钟欣诹私獯系氖导首纯觥?
为了解被救援船只上各项化学指标,包括温度,氧气含量,爆炸浓度等数据。在飞机上搭载采集器,遥控飞机进入事故现场,利用摄像头提供的图像信息进行定位,释放采集吊舱,进行气体采集,然后返回救援海事船上,进行分析处理后,就能制定具体的救援方案。
本方案的优点是能高空立体监测事故现场,减小救援人员的危险性,设备更加简便,有助于救援的高效迅速,水上路上均可进行操作,将物联网、无线传感技术、通讯技术等技术结合起来。
气体采样的工作流程:完整的气体采样工作流程如图4所示。在遥控系统控制嵌入式单片机控制指令下,完成以下指令:打开吊舱触发电磁开关、卷扬机放线、放线、停止放线、打开采样开关、采样、收线、固定吊舱、降落,最后带回检测中心取出吊舱,推动活塞,打出样品气体,进行化验,分析气体成分,制定应急计划。
林业是生态建设的主体,是经济社会可持续发展的重点所在。进入21世纪之后,林业经营模式发生了根本性的变化,从过去单一、粗放的经营管理向精准、系统的模式转变,因此提出了“精准林业”的概念,即指尽可能的应用现代高新技术对有关林业生产、经营管理、战略决策过程中的自然、经济和社会信息进行收集、存贮、传递、处理、分析和利用,建立包括林业数据库、森林资源管理信息系统、森林资源核算信息系统、地理信息系统、决策支持系统、专家系统、模拟模型系统、计算机网络、遥感系统、全球定位系统和远程通讯等一体化、智能化、数字化的现代林业技术体系,而这一切都必须依赖于信息技术[1]。
1信息技术的发展
信息技术是在信息科学的基本原理和方法的指导下扩展人类信息功能的技术。
1.1内涵和外延
信息技术是一门多学科交叉综合的技术,计算机技术、通信技术和多媒体技术、网络技术互相渗透、互相作用、互相融合,将形成以智能多媒体信息服务为特征的时空大规模信息网,是以电子计算机和现代通信为主要手段实现信息的获取、加工、传递和利用等功能的技术总和[2]。主要包括以下几方面技术:
1.1.1传感技术——信息的采集技术。传感技术是扩展人获取信息的感觉器官功能。进行信息识别、信息提取、信息检测,它几乎可以扩展人类所有感觉器官的传感功能,传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感技术,使人感知信息的能力得到进一步的加强。
1.1.2通信技术——信息的传递技术。通信技术可实现信息快速、可靠、安全的转移。可以看成是从“现在”向“未来”或从“过去”向“现在”传递信息的一种活动。
1.1.3计算机技术——信息的处理和存储技术。计算机信息处理技术主要实现对信息的编码、压缩、加密和再生,存储技术有内存储技术和外存储技术,主要实现计算机存储器的读写速度、存储容量及稳定性的管理。
1.1.4控制技术——信息的使用技术。控制技术即信息使用技术是信息过程的最后环节,它包括调控技术、显示技术等。
1.2信息技术功能
概括起来有四个方面:①信息识别:包括文字识别、语音识别和图形识别等。通常是采用一种叫做“模式识别”的方法。②信息传递:实现信息快速、可靠、安全的转移。③信息处理与再生:在对信息进行处理的基础上,还可形成一些新的更深层次的决策信息,这称为信息的“再生”。信息的处理与再生都要依赖于现代电子计算机的超凡功能。④信息施用:是信息过程的最后环节。
1.3信息技术发展趋势
高速、大容量。速度越来越快、容量越来越大,无论是通信还是计算机发展都是如此;综合化。包括业务综合以及网络综合;数字化。一是便于大规模生产,数字设备是单元式的,设计非常简单,便于大规模生产,可大大降低成本。二是有利于综合,每一个模拟电路其电路物理特性区别都非常大,而数字电路由二进制电路组成,非常便于综合,要达到一个复杂的性能用模拟方式往往综合不起来;个人化。即可移动性和全球性。
2林业信息技术的发展
2.1林业信息技术
林业信息化并不是一个新概念,发达国家60年代初提出了信息化的概念,信息化开始进入各个领域,并逐步实现了系统化、深入化、集成化、网络化、智能化和虚拟化。随着DBMS的发展和完善,以属性数据管理为主的森林资源管理系统盛行一时,这类系统采用数据库技术进行组织、存储、处理和分析,提高了数据处理的质量和速度,推动了森林经营管理水平的提高。同时也不难发现,这种单纯分析属性数据的方法,缺乏对资源空间分布特征的综合分析,因此利用它形成的决策信息,有明显的局限性。到90年代,林业信息化有了全面的扩展,形成了以3S技术为支撑,采用RS监测与地面调查技术相结合的双重分层抽样遥感监测体系[2]。
2.2林业信息技术在我国的发展
我国林业部门从80年代初开始使用DBMS进行生产管理,采用的是局部(部门)引进,局部消化的方式。80至90年代末,国家林业局(原林业部)在1992年设立信息中心,开始了信息化建设的点滴积累,提出了“数字林业”建设目标,建立了森林资源数据处理系统(DPS)、森林资源管理信息系统(MIS)、森林资源决策支持系统(DDS)、林木良种管理信息系统、主要经济树种在线查询系统等。进入21世纪,“数字林业”建设进展顺利,林业信息系统已覆盖全国,基于“3S”技术的森林资源、造林绿化和天然林保护、退耕还林、防沙治沙等林业重点工程建设的现代化林业管理体系正在逐步建立。林业档案数字化工程已完成,国家林业局政府网站建设进一步完善,内容不断丰富,信息量不断增加,并与新华社、国家图书馆等70多家网站建立了链接,林业信息化建设达到前所未有的高度[3]。
3信息技术对林业的影响
3.1实现了无纸化办公
根据林业政务信息化“十一五”工作的核心内容[4],林业政务信息化建设围绕国家“三网一库”建设的要求,利用网络技术搭建了技术先进、运行稳定、功能相对齐全的网络平台,建设了国家林业局门户网站、办公业务网、办公业务资源网和各类管理信息系统及专业数据库。提出了林业信息库建设方案,实现人员、树种和野生动植物数据收集、存贮、传递、处理、分析、利用、,基本完成了无纸化办公[4]。
3.2林业经营由粗放转入精准
围绕“精准林业”,各级林业部门在二类调查中利用遥感、航片、卫片、无人机、地面近景摄影、三维激光扫描、电子角规、GPS定位等技术进行数据的精确获取,通过GIS进行属性数据和空间数据的管理,完成森林资源档案管理和林业专题图的制作;在森林火灾的预测预防上通过GIS的空间分析功能,实现火点位置查询和林火蔓延模拟,并计算最佳扑火路线和扑火时间,科学合理的制定扑救方案;在造林地块和造林方式上利用GIS将坡度图、坡向图、土壤图、高程分带图和森林区划图进行叠加作为立地分析的复合因子图,进行适地适树的分析,使林业由粗放经营转入精准经营[1]。
3.3规划森林资源管理
在发达省份的林业部门已经将GIS技术、ES技术、DSS技术、空间数据挖掘技术结合,依据森林资源管理的基础信息,建立了造林专家知识库、决策支持模型库,在数字化图上实现造林决策、获取造林规划图,并对林分和单木的区域生长量进行预测和模拟,实现森林资源管理的优化和规划。
4存在的问题和解决对策
4.1应用不够深入,信息资源浪费
林业信息基础设施和信息系统投资巨大,但目前林业信息化开发、应用不够,造成资源的极大浪费[5]。如遥感、地理信息系统、全球定位系统、专家系统、决策支持系统、森林资源核算系统在森林资源管理中的应用才起步,目前只限于利用计算机进行林业数据采集、处理、属性数据管理及各类专题图制作等研究,对于进行空间数据分析和从这些数据中进行挖掘,宏观快速提供森林资源信息,优化森林资源管理上没有形成规模。因此应该对这些信息资源进行整合,合理建设适合我国林业持续、快速、健康发展的网络体系,实现资源充分共享。
4.2精准计测、监测在林业上的应用没有普及
目前,信息技术、生物技术、新材料技术等高新技术正加速渗透和武装林业。特别是“5S”(遥感、地理信息系统、全球定位系统、专家系统和决策支持系统)技术已成为科技兴林的重要手段。卫星遥感、红外监测、飞机化学灭火等高新技术使森林预测、监测、控制、病虫火害防治、荒漠化防治、濒危野生动植物保护等过去无法用常规技术或手段解决的问题,现在由于RS和GIS的介入开始变得相对容易。但在森林经营和管理中的应用范围和水平,完善森林生态系统定位监测网络,提高森林灾害发生的预测预报率,实现森林培育和管理中的减灾增效,探索建立森林养分和肥料信息系统,完善林木育种软件及丰产栽培模型,适度发展“精细林业”,精准森林资源核算的应用上还处于初级阶段,没有普及应用。因此国家林业局应宏观调控并加快国家林业局网络工程建设,建立并完善各类林业专业库、各类森林资源管理信息、决策支持系统设,促进林业经营管理和决策的科学化。
4.3林业高新技术人才缺乏
林业信息化对人才的要求很高,不但要有专门的计算机技术、网络技术、RS技术、GIS技术,还要对林业知识有所掌握,目前我国特别是基层林业单位,从事林业信息研究、网络管理,3S技术的专业性人才奇缺。因此应该加大林业高等教育和高职教育,培养更多的林业高新技术人才。
参考文献
[1]冯仲科、赵春江、聂玉藻等著。精准林业[M].北京:中国林业出版社,2002.6第1版.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)12-0090-03
《普通植物病理学》是中国农业大学农学与生物技术学院本科生的专业基础课,要求学生掌握植物病理学的基础理论和基本知识。根据本科生所选专业不同,教学内容有所侧重。笔者长期从事农学专业本科生《普通植物病理学》的教学工作,课程教学以普通植物病理学基础知识为核心,并适当结合农学专业学生的实际情况,对主要作物的重要病害进行讲授,内容分为总论和各论两部分。总论部分主要讲授植物病害基本概念、基本理论,包括植物病理学的发展历史、植物病害的概念、植物病害症状学、病原学、诊断学、流行学和防治学等。各论部分主要按照作物种类对主要植物病害进行讲解,包括水稻病害、小麦病害、棉花病害、杂粮作物病害、果树病害、蔬菜病害等。
《普通植物病理学》是一门综合性较大、基础性较强、知识面广泛、实践性较强的课程。随着社会经济的迅速发展、科技水平的迅猛提高、各种先进技术和方法的广泛应用,新知识、新概念、新观点、新技术和新方法等不断涌现,植物病理学新的研究成果不断出现,学科得到迅速发展,《普通植物病理学》的理论不断得到丰富,内容日益更新。经济社会的发展和科技的进步对人才的需求亦提出了新要求。为适应形势需要,我校将本科人才培养定位为“宽口径、厚基础、重创新、强实践、国际化”。因此,在教学过程中,笔者必须与时俱进,根据学科发展和现代社会对大学生素质的需求,在制定的教学大纲的基础上,及时更新教学内容,将新知识、新概念、新观点、新技术和新方法充实到教学内容中,为学生提供符合时代需要的课程体系和教学内容。
笔者通过参考最新教材,收集相关文献资料,了解学科进展,不断跟踪最新相关研究成果,将植物病理学新知识、新概念、新观点、新技术和新方法等融入到《普通植物病理学》教学体系,实现教学内容的更新,并提供相关内容的参考文献,供学生深入学习和阅读。
一、植物病原分类系统的更新
植物病原种类多,分类系统复杂。随着人们认识水平的提高,植物病原分类系统不断变化。例如,之前我国在《普通植物病理学》的教学中大多采用Ainsworth的真菌分类系统,将真菌归属于真菌界,下分黏菌门和真菌门两个门,真菌门再分成鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚门共5个亚门,但是《Dictionary of the Fungi》第9版将分子生物学研究的最新成果应用到真菌分类上,将原来的真菌划归三个不同的生物界,即原生动物界、藻物界(假菌界或管毛生物界)和菌物界,并且这一分类系统逐渐被认同,在最新出版的《普通植物病理学》教材中均采用了这一分类系统。同样地,随着学科发展和技术进步,植物病原细菌和植物病原病毒的分类系统也都有了较大的变化,并且不断有新的属、种报道。所以,应该对教学内容中的植物病原分类系统进行及时更新。韦继光等[1]认为普通植物病理学教学内容应该紧跟学科发展步伐,从病原学方面,介绍了植物病原菌物、植物病原细菌和植物病原病毒的分类变化等。笔者在教学过程中,亦将植物病原菌物、植物病原细菌和植物病原病毒分类变化和最新进展补充到教学内容中,使得学生能够及时了解植物病原生物分类系统的变化,紧跟学科发展步伐。
二、吸纳最新的学科研究成果,丰富植物病理学基础知识和理论
技术的进步和学科的发展,使得植物病理学新的研究成果不断出现,这其中有对某些知识的重新认识,有对某些知识的扩展,有对技术手段和方法的更新等。例如,近几年小麦条锈病菌转主寄生现象的研究新成果彻底改变了人们的认识,认识到小麦条锈病的转主寄主有小檗[2,3]和十大功劳[4],小麦条锈病菌整个生活史中转主寄生现象不容忽视,其生活史过程中产生性孢子、锈孢子、夏孢子、冬孢子和担孢子5种孢子类型,并且转主寄主小檗在我国分布广,种类多,这方面的最新研究使得人们对于小麦条锈病菌的变异和小麦条锈病的病害循环等有了重新认识。2004年,Sesma和Osbourn[5]在Nature杂志上发表文章介绍了他们的研究结果。该研究发现,稻瘟病菌可用侵染叶表不同的方式侵染水稻根部,形成根部病原菌所特有的侵染钉,并且侵染维管束组织,导致系统侵染,这一发现使人们认识到真菌可以改变侵染策略,改变其生态位,促进了植物病害流行学的发展。近年来,寄主植物与病原生物互作研究得到了长足发展,在讲授这部分内容时,补充了寄主植物与病原生物的识别机制,包括病原生物关联分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)、病原生物效应分子识别等。在讲授植物抗病性时,重点补充了植物抗病性的分子机制,包括植物抗病防卫基本信号通路、基因沉默、活性氧迸发等。我国对植物检疫对象名单进行了重新制定,植物检疫对象发生了很大变化。2007年5月29日我国农业部《中华人民共和国进境植物检疫性有害生物名录》,1992年7月25日由农业部的《中华人民共和国进境植物检疫危险性病、虫、杂草名录》同时废止。2009年我国农业部新的《全国农业植物检疫性有害生物名单》和《应施检疫的植物及植物产品名单》,该次的全国农业检疫性有害生物名单与2006年的相比,总数量由43种下降到29种,减少了14种,其中撤消了15种,新增1种,更改2种。在讲授植物检疫部分时,及时补充了有害生物风险分析的理论知识,更新了植物检疫对象名单。由于分子生物学技术和信息技术的发展,植物病原鉴定技术、病害诊断技术有了很大的进步,在教学过程中补充了基于分子生物学技术的病原鉴定方法和基于信息技术的植物病害诊断方法。同时,将基于分子生物学技术和遥感技术的病害监测方法以及基于新媒体技术的病害测报新技术和新方法纳入到《普通植物病理学》的教学内容中。在讲授植物病害发生原因分析和病害流行时,补充了气候变化对植物病害发生流行的影响。在讲授植物病害防治技术和方法时,补充介绍了利用生物多样性控制植物病害、无人机喷药防治病害等内容。对讲授的植物病害种类进行适当调整,增加新的重要性植物病害种类,按照植物病害的发生与危害性、病害症状、病原特征、发生流行规律、预测预报、防治等系统地进行知识组织。
三、植物病害防治理念的更新
随着社会发展和科技进步以及人们对农业安全生产的关注,并且随着气候变化、农业产业结构调整、种植制度和栽培方式的改变等,一些新的病害成为农业生产中的重要病害,植物病害防治理念不断地发生着变化。人们从过去的吃饱需求,过渡到现在的吃好需求,从追求农产品的产量,过渡到不但追求产量,更关注质量,这就要求农业生产过程中植物病害防治必须适应这些需求的变化。我国的植保方针是“预防为主,综合防治”,一般在《普通植物病理学》的教学中主要介绍有害生物综合治理(integrated pest management,IPM)和有害生物可持续治理,近年来,国际上提出了有害生物生态治理(ecologically based pest management,EBPM)的理念,我国提出了“公共植保、绿色植保”的理念,以构建我国新型植物保护体系。这些新的理念的提出受到广泛重视,特别是我国在有害生物治理方面,主推“公共植保、绿色植保”的理念,所以,根据形势发展,需要在《普通植物病理学》教学中更新植物病害防治理念。2012年10月25日,我国农业部余欣荣副部长在中国植物保护成立50周年庆祝大会暨全国农作物重大病虫科学防控高层论坛上发表讲话,要求全面树立“科学植保、公共植保、绿色植保”现代植保理念,进一步推进了有害生物治理的理念的发展。在教学中,结合社会关注的生物安全问题,补充了植物病害管理对生物安全产生的积极或消极作用[6],启发学生对相关问题进行思考。
四、教学幻灯片的更新和补充
根据更新的教学内容,笔者对教学幻灯片进行了更新和补充。通过网络收集和自己拍摄植物病害症状和病原数码图片,更新和补充了大量病原和病害图片,使其能更加清晰地反映病害的各种症状和病原的形态特征,更好地反映教学内容。对一些研究热点和研究前沿问题,提供了参考文献,供学生进行阅读和更好地了解教学内容。并且,加强了多媒体教学手段利用,制作或收集了一些动画和视频,用于反映病原释放过程、病原侵入过程、病原传播过程和病害发生过程等。教学过程中,通过播放动画、视频等,增强了教学直观性,更加形象地表达了相关教学内容,并收到较好的教学效果。笔者经过近两年的努力,制作成了一套形式更加新颖、内容更加丰富、图像更加清晰的幻灯片。
任课教师应根据学科发展动向和前沿,了解学科最新研究问题和热点,特别是对于一些理论性或改变过去认识的研究进行了解,及时更新教学内容。然而,每年都有大量的植物病理学方面的文献发表,同时也有大量与植物病理学有关的文件、规范、法规等,信息量非常多,从中选择具有重要意义的文献资料困难很大,要较好地完成《普通植物病理学》教学内容的更新,做好关于植物病理学学科新进展的文献资料的甄别和筛选尤为重要。由于任课教师有自己的研究方向和重点,很难全面了解整个学科的发展动态。因此,加强多个高校有关任课教师的教学工作交流,对于促进教学将具有重要意义。
与更新教学内容相配合,笔者也进行了教学方法的改革。笔者在教学过程中,综合利用启发式、讨论式、参与式等多种形式的教学方法,注重传统知识和科学前沿知识相结合,注重基础知识和实际应用相结合,充分调动学生的积极性,提高学生的学习兴趣,克服由于课堂学生多、学生缺乏兴趣造成的教学效果较低的现象[7]。詹刚明等[8]在教学中注意了语言技巧的应用,笔者也注意了同样的问题,并在教学中加以实施,活跃了课堂气氛,加深了学生对知识点的印象和认识。同时,笔者对课程考核方式进行了改革,将考核方式改为平时作业、课程论文、期末考试(各占总成绩的20%、20%、60%)相结合的考核方式,可在整个教学过程中进行考核和考察学生对知识的掌握情况,避免了学生期末考试临时突击、片面追成期末考试成绩的弊端。另外,笔者根据更新后的教学内容,设计构建了《普通植物病理学》考试系统,实现了试卷自动生成和计算机辅助阅卷。为加深学生对课堂讲授的《普通植物病理学》理论知识的学习,同步开设了《普通植物病理学实验》课程,使学生通过实验操作和实际观察,达到了理论联系实际、学以致用的目的,取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]韦继光,袁高庆,赖传雅,等.普通植物病理学的教学内容需紧跟学科发展步伐[J].广西农业生物科学,2007,26(增刊):188-190.
[2]Yue J.,Szabo L. J.,Carson M.Century-old mystery of Puccinia striiformis life history solved with the identification of Berberis as an alternate host[J]. Phytopathology,2010,100(5):432-435.
[3]Zhao J.,Wang L.,Wang Z.Y.,et al. Identification of eighteen berberis species as alternate hosts of Puccinia striiformis f. sp. tritici and virulence variation in the pathogen isolates from natural infection of barberry plants in China[J].Phytopathology,2013,103(9):927-934.
[4]Wang M.N.,Chen X.M.First report of Oregon grape (Mahonia aquifolium)as an alternate host for the wheat stripe rust pathogen (Puccinia striiformis f. sp. tritici)under artificial inoculation[J]. Plant Disease,2013,97(6):839.
[5]Sesma A.,Osbourn A.E.The rice leaf blast pathogen undergoes developmental processes typical of root-infecting fungi[J]. Nature,2004,(431):582-586.