科学发展和社会进步亟需各门学科之间交叉、渗透和融合。现代科学既高度分化又高度综合，而学科交叉点往往就是新的学科生长点^[1]。中国地质大学(武汉)地球信息科学与技术专业是在国际地球科学进入信息化时代和学科交叉的形势下，以地球科学为背景，融合对地观测技术、GIS等新兴技术手段，服务于自然资源、城市规划、灾害预测预报、地质环境研究等领域复合型、应用型人才培养的专业^[2]。该专业具有明显的地质特色和显著的地质学、地理信息科学和遥感科学等多学科交叉特点，培养过程强调理论与实践教学并重。地图学与地质制图作为该专业的核心课程之一，课程教学目的是通过课程学习，使学生掌握专题地质制图的基本理论和方法，并结合遥感技术和GIS平台，实现地质空间信息的可视化制图表达^[3]，熟练绘制地质平面图、地质剖面图等，并能基于地质图对地质现象进行地学统计分析。因此，有必要探索和研究学科交叉驱动下地球信息科学与技术专业地图学与地质制图课程基于综合理论知识的实践教学模式。

地图学与地质制图基于地质学、地图学、GIS、遥感等地学理论基础和数据库系统、计算机地图制图等计算机技术和方法，是传统地学学科和现代计算机科学相结合的产物，也是地质数据处理和表达的基础理论之一。在测绘科学与技术、地球探测与信息技术、地质资源与工程等学科的交叉融合驱动下，该课程的理论知识点主要涵盖地图投影、坐标系统、比例尺、地质符号、色彩、注记设计、制图综合、地质图设计与编制、地质内容表示等^[4]。如何在有限课时内使学生充分理解知识点，厘清地图学的理论知识点及其在地质制图应用中的基本原理，为后续实践打下良好基础是需要认真考虑的问题^[5]。

该课程旨在基于正确的地理、地质认知，对地质空间信息进行可视化表达、制作与应用分析，具有很强的实践性^[6-8]。因此，教学中课间实验和课后综合实验环节必不可少，其课时占总课时量的一半。通过上机实习操作，让地图学和地质学基础理论知识点落地到地质专题制图上来，夯实理论并提升学生的地质图读图、制图、用图能力。实践教学内容主要包括读图、制图两部分。读图部分指通过阅读专题地质图，重点掌握其可量测性和直观性，进而分析所读图件包含的地质信息，获取该地区的地层顺序及时代、岩性特征、构造特征(褶皱、断层等)的空间分布情况。通过查阅文献资料和阅读图面信息，对区域地理、地质特征进行整理分析。在此基础上，以现有地质图中的信息为基础数据，对成图的各种地质要素进行矢量数字化跟踪，制作出一幅专题地质图。制图实践中，可以将遥感图像作为重要的数据源，从研究区域选取、遥感数据获取、地质要素提取、地质符号设计、色彩设计等各个环节，锻炼学生的主观能动性，培养学生的动手能力和创新能力^[9]。

遥感地质制图是一个基于地质资料对遥感图像目视判读或利用图像处理系统对各种遥感信息进行增强与几何纠正并加以识别、分类和制图的过程。其中，遥感图像主要指航空和卫星遥感图像，制图方式包括常规制图和计算机辅助制图。目前，多波段卫星遥感图像因其具有周期短、现势性强、信息量丰富等特点，被广泛应用于辅助地质专题制图^{[10, 11]}。遥感图像作为专题地质图编制的重要数据源，辅助提取地质专题信息，结合GIS的地质信息管理和综合分析能力，使得基于遥感和GIS技术进行地质制图具有独特的优越性，尤其对于地形复杂、环境恶劣和人迹罕至的地区。将遥感地质制图作为课程综合实习任务，让学生切实体会到遥感技术、GIS和地质学交叉应用带来的优势。

遥感专题地图制图制作的资料收集包括遥感影像的收集、地形地质资料的收集。目前，在遥感专题地质制图中广泛应用的遥感影像主要包括以遥感影像的光谱特征为基础的多光谱影像和高分辨率影像等。地形地质资料包括地形图、地质图、地质志等。根据具体的制图要求，选取研究区合适时相、恰当波段的遥感图像，制图范围内云量不应超过10%，同时收集影像的各种参数，供图像预处理使用。

遥感图像预处理主要指对遥感图像进行辐射定标、大气校正、几何校正、图像融合和镶嵌等一系列操作，为遥感地质解译提供基础数据。

1)辐射定标。通过辐射定标将遥感传感器记录的观测值转换为地物实际辐射亮度值等物理量，辐射定标是遥感定量分析的前提，为遥感解译确定客观标准。多光谱遥感图像的辐射定标工作可在ENVI软件Radiometric Correction模块下的Radiometric Cali‐bration工具中进行，需要设置定标类型、数据类型、辐射率数据单位调整系数，方便且易操作。

2)大气校正。大气对于太阳辐射的吸收、散射等作用造成了遥感传感器接收到的辐射信息与地表真实辐射信息的差异。因此，需要消除大气对影像造成的影响。ENVI软件提供的FLAASH模型可以消除大气、传感器方位角等对地物反射的影响。校正需要设置影像中心经纬度、传感器类型、平均海拔、像元尺寸、影像获取时间等参数。

3)几何校正。为了提高遥感影像与相应的地形图、地质图等图件的配准精度，需要利用地面控制点和仿射变换等模型对影像做几何校正。几何校正首先需要定义影像坐标系，然后选取道路交叉点、山顶等标志特征，对遥感影像进行几何配准，一景影像均匀分布的控制点数不少于20个，均方根(root mean square, RMS)控制在0.5个像元以内。

4)图像融合。将高分辨率的全色图像和低分辨率的多光谱图像进行融合，既可以通过高分辨率影像改善多光谱图像的分辨率，又可充分利用多光谱图像中特有的对目标某些独特特征的精细描述，使融合图像包含更丰富的信息。图像融合利用各种信息特征互补，以减少识别目标的模糊性和不确定性，从而提高目标识别和提取的准确率。

5)图像镶嵌。当研究区跨越两景或多景遥感图像，为了确保区域的完整性，方便以研究区为单位进行信息提取、分析等，需要将这些图像拼接成一幅影像，即图像镶嵌。镶嵌的影像要投影相同、比例尺一致、时相相近，且有足够的重叠区域。镶嵌后的图像要信息完整、比例尺统一、色调和谐。

遥感地质解译是一个以地物对电磁波谱响应的特征影像为依据，从图像中提取遥感地质要素信息、编制专题地质图件和分析地质现象的过程。遥感地质解译主要包括岩性解译、构造解译、矿产解译等。

1)岩性解译指通过遥感影像的波谱与空间信息特征判断地表岩石的物性。其主要内容包括：建立岩性解译标志(色调、亮度、形态)；解译岩浆岩、沉积岩和变质岩的物性与类型；圈定不同岩性界线；分析各种岩性的展布状况。其方法主要有：利用增强变换处理提取岩性信息；利用纹理信息提取岩性信息；利用多源数据融合提取岩性信息。①岩浆岩的解译：岩浆岩体具有比较规则的平面几何形态，呈圆、椭圆、透镜状、脉状等，多数岩浆岩缺少影像层理特征；出露规模较大的侵入岩，呈环状、放射状的水系、节理或岩脉群；岩浆岩色调的深浅、反射率的高低与SiO₂含量的密切相关。②沉积岩解译：因沉积岩多含暗色或杂色碎屑矿物，孔隙和裂隙较多，湿度较大，所以其反射率较低，图像色调偏暗；图形呈现条纹条带层理特征；发育典型的树枝状水系，粘土岩类的透水性较差，地面的水系密度大；地形高差不大，波状起伏。③变质岩解译：正变质岩原岩为岩浆岩，其图像解译标志与岩浆岩相近。负变质岩原岩为沉积岩，其图像解译标志与沉积岩相近。变质岩成分多源，色调变化大；差异风化的结果会形成皱纹状、环状、弧状的构造标志。

2)构造解译指在遥感图像上识别、勾绘、分析各种地质构造形迹(线性构造、断裂构造、褶皱构造等)的形态、分布规律和组合关系等。地质构造解译标志主要有色调、点线面形态特征、影纹形状结构等。在遥感地质构造解译中，断裂构造解译具有较突出的效果。以断裂构造解译为例，主要方法有：①正常背景色调上出现线状或带状色调异常，如果色调异常呈一定宽度的带状，多为规模巨大的断裂或断裂带；②标志岩层或地层缺失、重复、横向错开等；③构造不连续、岩浆活动线状分布等；④线状分布的陡坎、线状分布的低凹地形、山脊被错断、线状排列的冲积堆、洪积扇等。

遥感地质制图经过资料准备、影像预处理、遥感解译标志建立等环节，结合地质图对遥感影像进行目视解译，并通过计算机辅助制图进行符号、注记和色彩设计。为了促进遥感地质图数据共享，提高遥感技术应用水平，依据遥感地质图图式图例标准中有关地质符号、花纹和色标的相关要求，制图成果表达主要包括：符号与注记的选择；图面的配置(图名、图例、图框、比例尺、指北针等)；图件的输出，最终完成遥感影像地质图的制作。

地图学与地质制图是地球信息科学与技术专业的一门理论和技术性都很强的必修课程，课程实践教学案例设计较好地体现了课程的多学科交叉性和实践性强等特点，实现了和专业基础课程遥感技术与应用、GIS、普通地质学和构造地质学等的有机结合。本文从学科交叉驱动的视角探讨了地图学与地质制图课程的特点、实践教学案例设计和遥感地质制图的具体实施过程，为培养学生的专业综合分析和应用能力奠定基础。