遥感科学与技术是一门多学科交叉的战略性新兴学科,形成了“遥感科学—遥感探测—遥感处理—遥感应用”四位一体的学科架构。本文系统研究和阐释了遥感科学与技术的学科知识体系、教学内涵与体系架构。其中,遥感科学作为理论根基,以地物时空谱特性、遥感辐射传输机理、遥感定量反演理论、定标与真实性检验为四大核心知识板块,构筑遥感科学与技术学科的机理性基础;遥感探测聚焦电磁波探测器件、遥感成像体制与天空地观测平台的核心理论与技术体系,依托多谱段、多模态载荷及组网观测技术,实现海量遥感数据的源头获取;遥感处理由图像定量化预处理、智能解译、高性能计算、在轨实时处理等关键理论与方法组成,结合遥感大模型推动观测数据向地学信息的高效转化;遥感应用覆盖国土资源、农业农村、生态环境、灾害应急、气象服务、海洋水利、城市管理、地质矿产、行星探测、数字地球等诸多领域的图像分析技术与方法,全面服务于粮食安全、生态文明建设、气候变化应对、全球可持续发展等重大战略。
当前,中国遥感科学与技术学科在理论研究、技术研发与行业应用层面已积累丰硕成果,但仍面临从本科到研究生教学体系存在知识碎片化、体系不完整、前沿知识融入不足、理论与实践衔接不紧密等问题,对交叉学科建设、复合型创新人才培养带来多重挑战。
面向大数据、人工智能引领的数字化转型趋势,既要依托四位一体的学科知识体系与教学内容不断完善课程设置与教学实践,也要推进遥感科学与技术学科全链条的数智化升级,发展物理与数据模型双驱动、多平台协同探测、多模态遥感大模型、跨领域智能决策等前沿方向。通过理论、技术、应用与教学协同优化,持续提升遥感科学与技术学科的原始创新能力、行业服务能力与人才培育能力,推进遥感学科教育科技人才一体化发展。
结论及展望
本文系统梳理遥感科学与技术的发展历程,阐述了学科内涵与交叉特征,以“遥感科学—遥感探测—遥感处理—遥感应用”四位一体的学科体系架构为指导,剖析了遥感科学与技术学科知识体系的核心内容、内在逻辑与耦合机制,结合学科知识体系系统探讨了适配新时代人才培养需求的教学内容,明确了遥感学科理论本源、技术载体、处理枢纽与实践出口的闭环发展逻辑,为遥感科学与技术学科规范化、体系化教学建设与高质量发展提供了理论支撑与框架依据。
从学科知识体系来看,遥感科学作为核心理论根基,依托地物波谱特性、遥感辐射传输机理、遥感定量反演与信息同化理论、遥感定标与真实性检验四大核心方向,建立了完备的学科理论体系,阐明了遥感信息生成、演化、校验的内在科学规律,是学科创新发展的基石。遥感探测以学科理论为支撑,覆盖探测物理基础与成像原理、遥感器成像体制与成像效能、天空地遥感观测平台的核心知识,构建了多维度、多尺度的数据获取技术体系,是衔接理论研究与工程实践的关键载体。遥感处理聚焦定量化预处理、信息提取与解译、高性能计算与信息工程,打通了遥感数据向有效地学信息转化的技术链路,是学科体系的核心中转枢纽。遥感应用立足国土、农业、生态、应急、行星探测等多领域场景,形成了专业化、差异化的行业应用技术体系,实现了学科理论与技术的价值落地。四大模块相互赋能、动态闭环,构成了逻辑严谨、层次清晰、交叉融合的遥感学科知识体系。作为一门典型交叉学科,遥感科学与技术深度融合物理、电子、计算机、地球科学等多领域知识,其知识链条贯穿机理、观测、建模、计算、应用全流程,既强调基础理论的严谨性,又注重工程技术的实用性,这也决定了遥感科学与技术学科人才培养必须兼顾理论素养、技术能力与行业视野。当前中国已建成自主可控的遥感卫星观测体系,在辐射传输机理研究、多体制探测技术、遥感数据智能处理、数字地球应用等领域形成一批特色成果,也为学科知识体系的落地与迭代筑牢了科研与产业根基。
从教学培养层面来看,现有遥感学科教学已形成覆盖理论、探测、处理、应用的基础课程与实践体系。在课程体系建设方面,遥感科学与技术学科正积极推进学科课程体系的系统化构建,同步推动教材体系的迭代与优化,组织高校、科研院所、行业科研团队撰写具备科学性、前瞻性与时效性的系列教材。在实践教学方面,遥感科学与技术作为一门实践性强的交叉学科,其教学逐步从知识型实验为主的课堂模式,转向结合野外台站的综合性实验体系,推动教学从课堂走向野外台站,从模拟走向真实场景。同时,在教学内容上正加强对宏观系统、微观世界、极端条件下的遥感科学前沿方向的引入,培养学生形成前沿科学问题驱动的工程实践能力,以适配新时代遥感学科交叉发展、智能化升级与国家战略落地对复合型创新人才的培养需求。
立足学科发展与教学建设长远需求,未来遥感科学与技术学科建设与教学可从3方面重点推进。一是完善系统化学科教学框架,以四位一体学科知识体系为核心,构建课程体系与教学内容,打通机理、探测、处理、应用各模块的教学壁垒,融入大数据、人工智能、多源协同观测等前沿内容,构建“理论筑基、探测赋能、处理创新、应用落地”的一体化教学体系。二是强化交叉融合人才培养,立足遥感学科多学科交叉核心特征,融合物理学、计算机科学、地球科学、电子工程等多学科知识,优化实践教学体系,培养学生的物理洞察力、建模反演能力、智能解译能力与工程应用能力。三是推动学科教学与科研应用协同发展,依托国产遥感卫星体系、遥感大模型、天—空—地一体化观测等前沿科研成果,实现科研资源向教学资源的转化,依托行业实际应用场景搭建实训平台,提升教学与行业需求链接水平。
综合来看,中国遥感科学与技术已具备成熟的理论基础、完备的探测和数据处理能力与多领域应用体系,在人工智能、大数据、云计算等数字技术快速迭代的背景下,遥感科学与技术学科迎来了数智化转型的重大机遇。未来遥感科学与技术学科需持续深化四位一体学科知识体系的完善与优化,进一步拓展面向宏观系统、微观世界、极端条件的新型应用场景,持续革新教学模式、丰富教学资源,构建适配数智时代、契合国家战略、接轨学科前沿的人才培养框架,以此提升遥感服务国家重大战略、支撑全球科技治理与推动地球科学创新发展的核心能力。
引用本文:
张兵,陈方,高连如,张文娟,闻建光,牛铮,柳钦火,何国金,孟庆岩. 2026. 遥感科学与技术交叉学科知识和教学体系研究.遥感学报,30(7): 1894-1927 DOI: 10. 11834 / jrs. 20266292.
Citation:
Zhang B,Chen F,Gao L R,Zhang W J,Wen J G,Niu Z,Liu Q H,He G J and Meng Q Y. 2026. Research on disciplinary knowledge and teaching system of remote sensing science and technology. National Remote Sensing Bulletin, 30(7):1894-1927 DOI: 10.11834 / jrs.20266292.
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