基于CDIO模式将GEE平台引入遥感实验的探讨

以加强学生自主学习能力、创新能力，提升团队工作
4 结论与讨论
GEE 云计算平台，同时在训练中调整改进设计方案，
效率。
3.3
GEE 云计算平台作为高效的遥感数据处理平台，
项目实现阶段
教师课前合理组织学生进行分组并分配任务，以
便后期开展自主训练、合作学习。分组安排 4 人为一
个小组 （根据实际情况进行调整），其中 1 人为组长。
大 的 应 用 程 序 接 口 （application programming inter⁃
face，API），支持 Python 和 JavaScript 编程语言，使用
基于 Web 的代码编辑器，可以快速访问 PB 数量级别
的数据，进行快速、交互式的开发
[9-11]
颖、步骤清晰。整个实验分为 4 个阶段，包括项目构
监督分类概述
相关代码讲解
监督分类的概念、优势、分类方法等；重点介绍 SVM 方法。
对实验所涉及的代码进行讲解。
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第20 卷第 2 期
地理空间信息
表2
实验教学主要内容
课时
实验目的
主要内容
1
了解云南省土地利用现状。
通过查找和阅读文献资料，了解云南省土地利用现状。
3.2
专业软件，直接访问 GEE 云计算平台即可获取所需数
种“即取即用，按需服务”的方式使得教师能够实时
获取和应用云端资源，结合实际问题进行相关的地理
[14]
空间分析等操作，有效完成课程相关内容的教学 。
表1
课时
1
2
时；实验教学的主要内容见表 2，共计 4 个课时。
项目设计阶段
项目设计阶段包括实验所需的数据、资源和技术
方法的准备，教师对实验原理、方法和过程的讲解，
GEE 云计算平台的展示与说明，同时引导学生进行项
理论教学主要内容
标题
主要内容
云计算概述
云计算出现的背景和意义，国内外进展和对比。
GEE 云平台介绍
对 GEE 整个平台进行介绍，包括界面布局、功能框架、数据集等。
SVM 方法案例
有关利用 SVM 方法进行监督分类的近期文献综述。
熟悉 GEE 平台的操作和功能。
上网浏览和访问 GEE 平台，通过查阅官方案例和说明熟悉其各部分功能和相关操作。
完成对云南省土地利用类型的监督分类。
包括影像的导入、样本点的选取、分类精度的
掌握 SVM 在 GEE 平台中使用的方法和步骤。
4
利用教师提供的代码进行简单的分类实验，掌握 SVM 方法的使用。
JIANG Yanling1, XIA Jisheng1
(1. School of Earth Sciences, Yunnan University, Kunming 650500, China)
Abstract: Taking the supervised classification experiment for example, we carried out a comprehensive practical course of remote sensing technology application under CDIO concept. Through learning the data processing and supervised classification of remote sensing images on GEE
行联系，具有很强的实践性；学生需要进行代码处
估和反馈，通过对产品性能的评估来验证设计的有效
理，对于样本选择需适宜、数据分析要精确，具有很
性，并根据反馈结果对其进行修缮和淘汰
[7-8]
。
因此，本文在 CDIO 教学模式的指导下，以高职
学校遥感技术应用课程中的实验——监督分类教学为
例，在教学过程中引入 GEE 云计算平台作为遥感数据
总结与反思
各组组长将组员的成果与实验报告一起交由教师
书，自行查阅相关资料和文献，撰写实验报告。指导
进行最终评定。评定结束后，由教师总结此次实验的
老师在实验过程中随机检查和记录学生实验完成情
总体情况和存在问题。师生共同讨论，对实验内容、
况。学生进行分组合作，开展自主训练，学习使用
结果和问题进行分析和反思。
遥感作为空间信息科学和动态监测的核心技术之
一，其信息采集与更新的技术手段已被广泛应用于社
会的各个领域[1-2]。高职院校测绘与地理信息相关专业
开设遥感技术应用课程不仅能帮助学生掌握遥感基础
理论与技术方法，也能训练学生实践操作的技能，学
1 CDIO教学模式
CDIO 教 学 模 式 由 构 思 （conceive）、 设 计 （de⁃
遥感技术有效衔接、融合贯通，从中培养学生的创新
生，与之相比 GEE 云计算平台可以有效解决这些问
题，作为新兴的遥感数据处理平台，它为研究和解决
[3]
地学问题注入了新力量 。
思维、操作技能、团队协作意识和处理实际问题的能
力，以提升其专业水平和综合素养，满足自身和社会
的需求。
收稿日期：2021-02-02。
sign）、实现 （implement） 和运作 （operate） 4 个部分
组成，是二十一世纪初由麻省理工学院等多所高等学
会分析和处理地学问题，以期为后续专业课的学习、
府组成的跨国研究组织探索出来的国际高等工程教育
实训课的开展服务。在遥感技术应用实验课程的整个
改革的最新成果[4-5]。该模式已成为高等工程教育模式
地理空间信息
2022 年 2 月
第 20 卷第 2 期
Feb., 2022
Vol.20, No. 2
GEOSPATIAL INFORMATION
doi:10. 3969/j.issn. 1672-4623.2022.02.038
基于 CDIO 模式将 GEE 平台
引入遥感实验的探讨
蒋艳玲 1，夏既胜 1
为主体”的原则，“师生互动、生生互动”的教学方
platform, students can understand and master remote sensing data processing, analysisand cloud computing knowledge, and take interest in learning. Meanwhile, students can improve comprehensive quality and pave the way for subsequent curriculum learning and professional practice
本文选择 GEE 平台作为数据处理和分析平台，该
平台免费服务大众，人机交互可视化效果良好，遥感
并结合学生反馈的基础上完成项目的构思，主要包括
实验课的总体安排、学生所要完成的任务、课时计划
数据等资源存储于云端数据库，用户不需在本地安装
等内容 [16]。理论教学的主要内容见表 1，共计 2 个课
据，访问其 API 即可在线对数据进行处理和分析。这
关键词：CDIO；GEE；高职教育；遥感技术应用；监督分类
中图分类号：P237
文献标志码：B
文章编号：1672-4623（2022）02-0166-04
Discussion on Introducing GEE Platform into Remote Sensing Experiment
Based on CDIO Mode
获取和处理平台，设计开展一堂以学生兴趣为驱动力
的实践教学课程，并对实际教学效果进行分析和讨
论，以期转换传统教学模式，培养学生的学习兴趣和
强的操作性。
由于学生此前未接触过或很少接触 GEE 云计算平
台，因此需在课前自行查阅资料，对其有一定程度的
了解。在实验课程正式开始之前，教师先利用 1 个课
时进行课堂授课，向学生介绍 GEE 云计算平台的基础
（1. 云南大学地球科学学院，云南 昆明 650500）
摘
要：以监督分类实验为例，在 CDIO 教学模式的指导下设计开展一节遥感技术应用综合实践课。通过 GEE 平台对遥感图像
进行数据处理和监督分类，学生可以了解并掌握遥感数据处理、分析过程，以及云计算等方面的知识并产生学习兴趣。同时通
过跨学科跨领域的实践可提升学生的综合素养，为下一步的课程学习和专业实践做铺垫。
阶段。
3.1
项目构思阶段
项目构思阶段分为理论教学内容构思和实验教学
。此外，它还降
内容构思，理论教学是构思阶段的理论基础，实验教
低了用户的使用门槛，使得新型遥感平台更加广泛地
学是构思阶段的实践基础[15]。在此阶段，教师需根据
应用于教学之中[12-13]。
实验课程的需求和学生的学情特点，在组织学生讨论
此次实验选择在 GEE 云计算平台上采用支持向量
谷歌地球引擎 （google earth engine，GEE)云计算
机方法 （SVM） 进行监督分类，过程完整、内容新
可进行实时处理和多尺度分析。它拥有简单且功能强
思阶段、项目设计阶段、项目实现阶段和项目运作
平台拥有海量卫星遥感影像和多源地理空间数据集，
项目来源：国家自然科学基金资助项目 （42061038）；云南大学 GIS 专业教学团队建设项目。
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第20 卷第 2 期
蒋艳玲等：基于 CDIO 模式将 GEE 平台引入遥感实验的探讨
CDIO 模式的思想是“做中学”和“学中做”，是
功能和工作原理，并进行相关操作的演示；再利用 1
个课时的时间引导学生系统地回顾和复习“监督分
地理分析能力，并为相关专业实验教学活动的开展提
类”的相关理论知识和分类方法，在此过程中开展小
供一些思路。
组讨论和交流，分析和解决课堂问题。教师可在此过
程中掌握学生的预习情况和知识储备程度。
2 GEE云计算平台
的判读、地物的样本选择、算法代码的处理、分类结
程、图纸和计划等的各种细节；实现 （implement） 是
果的分析等专业知识，具有很强的理论性；对地物进
将已有的构思和设计付诸实现的过程，包括产品的生
行选择和分类需要结合实践经验，与日常生产生活进
产、测试和修正；运行 （operate） 即产品的使用、评
生并评价打分。
3.4
为遥感教学提供了新手段，学生在 CDIO 工程教育模
式的指导下有序完成 4 个阶段的实践任务。实践证
明，基于 GEE 云计算平台和 CDIO 模式的遥感实验教
学在一定程度上巩固和提高了学生处理实际遥感问题
的能力，为后续相关课程的开展和学习起到了良好的
指引作用。
此次综合性实验课遵循了以“教师为主导，学生
基于项目的教学 [6]，也是理论联系实际的典范。其
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3 “监督分类”教学实践
本次实验为综合性实验，内容主要是基于 GEE 平
中：构思 （conceive） 包括分析问题，归纳需求，在
考虑现有的技术规范的基础上构思合适的解决方案；
台对云南省的遥感影像进行监督分类，涉及遥感影像
设计 （design） 是将构思方案具体化，设计和完善工
through interdisciplinary practice.
Key words: CDIO, GEE, higher vocational education, remote sensing technology application, supervised classification
目方案设计。
作情况，操作是否规范、有序等。师生共同讨论交
教师提前布置学习任务，预留思考题，例如：监
流，比如实验过程中遇到的问题，实验的重点、难
督分类有何优缺点、怎样提高本实验中监督分类的精
点，学生的所获所感等。
度、GEE 云计算平台还有哪些用途以及实验操作的注
3.4.2
意事项等。学生在教师的指导下，认真阅读实验指导
教学过程中会运用到诸如地理、计算机、数学、物理
之一，学生在该模式要求下进行跨学科跨领域实践，
等跨学科跨领域的知识，所涉及的技术范围较广泛。
通过分工合作，进行有效沟通，运用跨学科的方法来
传统的遥感分析软件很难在短时间内完成大尺度、大
解决实际问题，将科学探究与工程技术、数学艺术与
数量的数据处理工作，软件崩溃、卡死等情况时有发
4 名小组成员均需独立完成整个实验，遇到问题时记
录并汇总至组长。组长负责总体安排，维持小组纪
律，记录实验数据，汇总实验过程中出现的问题，并
组织小组成员进行讨论和交流。
在实验正式开始前，教师现场演示一遍实验流程
和操作步骤，让学生产生较为直观和感性的认识。教
师全程参与学生的整个实验过程，适时鼓励和引导学