互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，每個(gè)人都是信息傳播者，但是我們必須清楚一點(diǎn)：在沒有獲得真正證實(shí)的消息之前，千萬不能隨意散播謠言，很容易造成以訛傳訛的局面。

三峽大壩變形

　　7月1日，一條三峽大壩“發(fā)生變形并可能潰壩”的消息在一些微信群里傳播，有目光“敏銳”的網(wǎng)友指出，該圖并非三峽大壩而是葛洲壩。

　　7月2日晚，澎湃新聞采訪三峽集團(tuán)流域樞紐管理局樞紐運(yùn)行部主任專業(yè)師曹毅進(jìn)行辟謠。對(duì)于谷歌地圖顯示三峽出現(xiàn)扭曲，曹毅介紹說，谷歌地圖顯示的三峽片區(qū)的地形，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的地方，因?yàn)椤白鴺?biāo)被處理過的”。曹毅表示，他和一些同事也注意到了這條傳言，“當(dāng)娛樂新聞看了”，未予理會(huì)，他表示自己每天都在三峽大壩工作，如果真的出現(xiàn)肉眼可見的變形，肯定會(huì)被發(fā)現(xiàn)?！按髩芜\(yùn)行很正常，你放心?！?/p>

　　同時(shí)，中國航天科技集團(tuán)也出面辟謠，專門拿出我國高分辨率、高質(zhì)量成像、高效能成像的“高分六號(hào)”衛(wèi)星，以一種“用牛刀殺雞”的方式，展現(xiàn)了并無異常的三峽大壩的圖片，再一次澄清了此事。

（圖說：圖片來源于微博/@中國航天科技集團(tuán)）

　　那么究竟是什么原因使得谷歌地圖中的三峽大壩發(fā)生了變形？是大壩的扭曲還是衛(wèi)星的淪喪，敬請(qǐng)關(guān)注下面的這則科普文章。

　　說起照相技術(shù)，大家一點(diǎn)也不陌生，誰手機(jī)上沒有拍照功能才叫真的“厲害”吧。而且我們現(xiàn)如今使用的手機(jī)攝像頭不斷增多，配置的精細(xì)化和技術(shù)化不斷增強(qiáng)。但有一個(gè)非常有意思的地方，那就是雖然照相的技術(shù)發(fā)展日新月異，但相機(jī)依然需要光，這就需要光線透過鏡頭，而鏡頭的缺陷一直都在，你始終無法將鏡頭做到想象那樣完美，這就出現(xiàn)了鏡頭畸變，鏡頭有缺陷是產(chǎn)生畸變的原因——原本一束束平行的光線通過鏡頭后，落到底片或感光元件時(shí)沒有那么平行了，相對(duì)的位置發(fā)生了點(diǎn)變化。如果覺得難以理解，我們下面做個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：

棋盤式畸變測試卡（圖片來源：自編）

　　如果有條件，將上圖投到電腦顯示器或者電視機(jī)上，然后用手機(jī)盡可能放大的將其拍下來。你會(huì)郁悶的發(fā)現(xiàn)，臣妾做不到啊。原本平直的四條邊好像彎了，總是不能完全貼合自己的屏幕；如果你多換幾種尺寸的屏幕并將這張照片進(jìn)行投影后還會(huì)發(fā)現(xiàn)，這張圖越大，拍攝的過程中，弧度就越大。這是因?yàn)殓R頭邊緣部分磨制更困難，畸變更明顯。不同鏡頭造成的畸變會(huì)有所不同，有的中間區(qū)域被拉長（正畸變），有的被縮短（反畸變）等。

攝影設(shè)備的常見畸變情況，一般以桶形畸變?yōu)槎啵▓D片來源：自編）

　　或者更簡單一點(diǎn)，點(diǎn)擊一下圖片，將其放置為全屏，然后在自己的眼前前后晃動(dòng)一下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這張圖好像會(huì)動(dòng)了。往眼前移動(dòng)的過程中，這張圖好像凸了起來；往遠(yuǎn)移動(dòng)的時(shí)候，這張圖又好像凹了下去。這是因?yàn)?b>人眼看到圖像的原理跟相機(jī)一樣，但眼前的物體在快速前后移動(dòng)的過程中，眼睛上的肌肉也隨之調(diào)節(jié)晶狀體時(shí)，中間和邊緣速度不一致，導(dǎo)致你看到的影像發(fā)生了變形。

　　鏡頭的畸變問題隨著相機(jī)的發(fā)明與生俱來，人們只能盡可能的減少畸變。另一方面，人類利用這些畸變，通過攝影技術(shù)將鏡頭畸變特性發(fā)揮的淋漓盡致，達(dá)到攝影師的想要的藝術(shù)效果。如大家都比較熟悉的人像攝影技巧“頭不頂天腳踩地”就是利用這個(gè)原理。

作者拍攝

　　拍攝對(duì)象上肢軀干位于整個(gè)畫面的中部，可以縮小其長度，而下肢位于畫面下部的三分之一，從視覺效果上就會(huì)拉伸腿的長度，這樣拍攝出的妹子就會(huì)顯示出一雙大長腿。

　　當(dāng)然，如果你拍攝的對(duì)象是你的塑料姐妹，那么就可以把她的腿放到畫面的中間位置，腳不踩地而頭頂天，那么拍攝對(duì)象就會(huì)喜提一對(duì)小短腿，用來跟自己美照一起發(fā)朋友圈。像下圖一樣，實(shí)際上不難看出這是一個(gè)人（兩張圖均未PS），但出來就是這種臉長腿短的效果。

作者岳母拍攝（PS：確認(rèn)過是親媽）

　　在航空航天利用遙感攝影技術(shù)，一方面為了節(jié)約成本和時(shí)間，需要一次拍攝更大的范圍，所使用的相機(jī)框幅更大；另一方面需要影像產(chǎn)品更好反應(yīng)現(xiàn)實(shí)情況，這就導(dǎo)致了影像產(chǎn)品的畸變問題更加不可調(diào)節(jié)，但遙感影像依然會(huì)有變形的情況，比如筆直的道路在影像下卻發(fā)生了彎曲，所以能夠生產(chǎn)畸變更小的相機(jī)在遙感領(lǐng)域是極為重要的技術(shù)。

　　前面說了一張照片的畸變問題，那么一堆有畸變的照片，每一張?jiān)酵吘壍幕冊(cè)酱螅疫€會(huì)因?yàn)榕臄z狀態(tài)產(chǎn)生問題，如果想要拼成一張大圖，要怎么處理才能還原真實(shí)？要怎樣才能獲得一整幅某個(gè)地區(qū)在允許畸變范圍內(nèi)的影像呢。答案就是增加影像的重疊度。

　　我們先設(shè)想自己一邊走動(dòng)一邊拍路邊的風(fēng)景，然后將其拼接起來，然后就會(huì)發(fā)現(xiàn)還是比較困難的。這里面主要有兩類問題，一個(gè)是相機(jī)端的問題，我們很難穩(wěn)定的握住相機(jī)；另一個(gè)是拍攝對(duì)象自身大小、距離遠(yuǎn)近，從而影響近大遠(yuǎn)小的效果，讓我們很難通過影像準(zhǔn)確判斷其實(shí)際情況。

　　飛機(jī)或衛(wèi)星在拍攝遙感圖像中同樣會(huì)遇到這兩類問題：第一類是成像的姿態(tài)問題，相比之下，衛(wèi)星還要好些，因?yàn)樘罩袔缀鯖]有氣體，使得飛行姿態(tài)基本上只與飛臨地球上空的引力變化有關(guān)。而飛機(jī)等飛行器行駛在大氣層中，既會(huì)空氣阻力的影響，還會(huì)受到運(yùn)動(dòng)氣流的影響，使得飛行姿態(tài)不穩(wěn)定。加之航線上既有彎曲和旋角，也有水平方向上的傾角，拍攝得影像受這些因素干擾。

　　第二類問題也是如此，由于我們拍攝的地表地貌不是全都是一馬平川的，因此地表的起伏會(huì)導(dǎo)致像點(diǎn)的偏移，見下圖。

（圖片來源：自編）

　　更容易理解的是，當(dāng)你從高處往下看的時(shí)候，由于角度的問題，低洼處的東西很容易被遮擋，而凸起出的地貌在迎向視野的一面就會(huì)被拉伸而全部被顯示出來。

　　那么怎么處理這些問題呢？

　　因?yàn)榭罩凶藨B(tài)不穩(wěn)定，所以記錄每一張像片的空中姿態(tài)使用三個(gè)線元素（XYZ）和三個(gè)角元素（ψωκ）進(jìn)行表示，這六個(gè)元素被稱之為像片的外方元素。

　　如果想要將這些像片拼接在一起，僅僅得出每一張像片的外方元素是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。那么最終進(jìn)行修整靠的是什么呢？那就是多拍，使相鄰的照片之間出現(xiàn)重疊，然后利用同名點(diǎn)（不同照片對(duì)同一個(gè)地方的點(diǎn)）對(duì)圖像進(jìn)行拼接，然后再形成一張大圖。其形式就像隊(duì)列調(diào)整的過程，沒有格子，但是通過前后左右?guī)着胖g的相互比較，會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)其中誰站的歪了，然后對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，雖然影像調(diào)整比隊(duì)列調(diào)整復(fù)雜，但是基本原理是非常接近的。

像片糾正示意圖（圖片來源：自編）

　　當(dāng)然，隨著我們對(duì)于相關(guān)內(nèi)容研究的增多，使用拼接和修正的方法的次數(shù)也逐漸增多。但在拼接的過程中，對(duì)于影像的重疊一直有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，無論在航向上還是旁向上都必須達(dá)到一定的重疊度，才能保證拼接成果的可靠性，最終使得拍攝影像與拍攝實(shí)物盡可能的接近。以上這個(gè)將像片與實(shí)物逼近的過程，就是我們?cè)谶b感測量中所說的影像糾正。

　　有了整張大幅的遙感影像資料，一般就可以制作一張正射影像圖了，這樣我們看著很舒適，一目了然。但新的問題又出現(xiàn)了，影像是平的，地球卻是圓的，那么又是如何跟實(shí)際地表地貌和地物對(duì)應(yīng)上的呢？這就需要引入一個(gè)概念——影像鑲嵌。

　　想用一整幅的平面圖像去表達(dá)一個(gè)球體，若想完美表達(dá)是非常困難的。就像拿一張紙，將一顆橘子包起來，想要沒褶兒那是不可能的。既然不能完全消除這些褶兒，但是消除大褶兒，將其變?yōu)樾●迌?，還是很有可能的。

　　首先，將影像上容易識(shí)別和實(shí)地測量的點(diǎn)設(shè)為控制點(diǎn)，將這些像點(diǎn)與實(shí)物點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，就像用大頭針把這些影像成果固定在地球上，我們就可以得到一個(gè)非常容易觀察到的地球影像了（比如谷歌地球）。當(dāng)然，在實(shí)際工作中，需要抱著地球看的情況不多，更多時(shí)候是需要把地球某個(gè)區(qū)域鋪平了看，所以把地球像扒橘子皮一樣，按照一定的方法扒下來。

圖片來源Veer圖庫

　　那我們又會(huì)發(fā)現(xiàn)，無論則么扒，橘子皮都不是平的，但我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，如果我們扒的越細(xì)，這個(gè)橘子皮就越平整，我們將橘子皮壓平需要的力就越小，這個(gè)將橘子皮（地球表面）扒下來并壓平的過程就是地圖的投影變換。我們這個(gè)時(shí)候再將上面糾正過的影像對(duì)應(yīng)到地圖的控制點(diǎn)的過程，就實(shí)現(xiàn)了空間上的糾正，也就是遙感影像鑲嵌。

遙感影像鑲嵌工作流程，（圖片來源：自編）

　　那么網(wǎng)絡(luò)爆料的三峽大壩遙感影像問題是上面哪個(gè)環(huán)節(jié)原因?qū)е碌哪兀?/p>

　　現(xiàn)今隨著飛行器升空成本降低，拍攝相機(jī)的技術(shù)水平提高，遙感影像獲取的成本大為降低，導(dǎo)致海量的遙感數(shù)據(jù)誕生。但人工處理和解譯根本不可能實(shí)現(xiàn)，而是更多的依靠計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理數(shù)據(jù)結(jié)果。這就會(huì)出現(xiàn)較為多的瑕疵，一般遙感成果檢驗(yàn)還需要人工輔助，但人力不足則難以面面俱到，最終導(dǎo)致糾正偏差超限的成果依然頻發(fā)，于是導(dǎo)致了被不明真相的網(wǎng)友認(rèn)為三峽大壩出了問題，三峽大壩敏感的位置和一部分謠言者的惡意利用，則無形之中起著推波助瀾的作用。

　　使用遙感影像測量是測繪中的大趨勢，效率更高這一條在這個(gè)日新月異的社會(huì)中就足以立足了。但是，遙感測量依然有許多根本性問題還需解決，完全替代經(jīng)典的實(shí)地測量還難以實(shí)現(xiàn)，前進(jìn)的路任重而道遠(yuǎn)。

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部分文字和圖片來自科普中國融合創(chuàng)作。

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