杜春江　韓　飛

世界范圍的航空攝影

19世紀(jì)末，當(dāng)照相機(jī)出現(xiàn)后，人們曾經(jīng)嘗試使用氣球、信鴿、火箭進(jìn)行航空攝影。到了20世紀(jì)初，隨著飛機(jī)的出現(xiàn)，人們迅速改用飛機(jī)進(jìn)行航空攝影，并在資源調(diào)查、空間探測、軍事偵察等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。我國從1930年開始進(jìn)行航空攝影，至今已有70多年的歷史。新中國成立后，航空攝影得到了快速發(fā)展。運(yùn)用航空攝影制圖，可以脫離地面，利用高空平臺來測繪地圖，從根本上改變了傳統(tǒng)形成的地形圖測繪生產(chǎn)過程，成為測制地形圖等地理信息產(chǎn)品的主要手段。

航空攝影不同于使用普通相機(jī)或攝像機(jī)在空中的新聞攝影攝像，它是將專用的照相機(jī)安裝在飛機(jī)上對地面進(jìn)行攝影并獲取地面影像的過程。其原理是：使用飛機(jī)從空中對地面進(jìn)行垂直拍攝，每張照片之間有60％左右的航向重疊，航線之間有30％左右的旁向重疊，然后在地面布控制點(diǎn)，反算拍攝瞬間航攝儀的空間位置和姿態(tài)，再計(jì)算所拍攝地面點(diǎn)的位置。

由于標(biāo)準(zhǔn)不同，航空攝影有幾種分類方法：按航攝比例尺劃分為大比例尺和中小比例尺；按使用設(shè)備可分為光學(xué)航空攝影和數(shù)碼航空攝影；按使用的光譜段可分為黑白航空攝影、彩色航空攝影和彩色紅外航空攝影；按飛行區(qū)域的不同可分為面積航空攝影和線狀航空攝影；按照后期測圖方式不同可分為傳統(tǒng)航空攝影、GPS空三航空攝影、無地面控制航空攝影等。

現(xiàn)代航空攝影的特點(diǎn)

目前，世界上的專業(yè)航空攝影一般都是使用固定翼飛機(jī)，而直升機(jī)主要是用于新聞?lì)惖臄z影攝像。其原因，一般使用的專業(yè)航空攝影儀重量近200千克，而且操縱時(shí)要求垂直向下、固定航線、固定地點(diǎn)拍攝，拍攝時(shí)航攝儀要處于水平位置，直升機(jī)很難保證這些技術(shù)要求。而一般的輕型或超輕型飛機(jī)就可以擔(dān)當(dāng)此任。

航空攝影照片由于是垂直往下拍攝，與平時(shí)常見的照片不同。并且影像存在照片邊緣有放射狀的中心投影變形，這些變形經(jīng)過糾正后可生成DOM(數(shù)字正射影像圖)。由于照片之間有重疊，可以得到高程信息，生成DEM(數(shù)字高成模型)，疊加紋理信息后可以生成三維立體影像圖。通過航測外業(yè)測量、調(diào)繪和航測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，得到DLG(數(shù)字線劃圖)。在世界范圍內(nèi)，對地震、洪水等災(zāi)區(qū)進(jìn)行航空攝影以獲得第一手資料具有重要意義。由于空中拍攝位置精度高、直觀、準(zhǔn)確，對災(zāi)后規(guī)劃重建也極為有用。

從汶川地震救災(zāi)及災(zāi)后重建可以看出航空攝影的主要優(yōu)勢有：拍攝的資料可直接；中洗出照片供搶險(xiǎn)救災(zāi)使用，可以對災(zāi)情進(jìn)行科學(xué)全面評估；災(zāi)后重建、規(guī)劃要使用大量的高分辨率航攝資料，航空攝影每張照片可覆蓋64平方千米，不但可以滿足需求，而且效率和精度都極高。

但人們不禁要問，如果使用航天技術(shù)是不是比航空更有優(yōu)勢?在世界范圍，目前最高空間分辨率的美國間諜衛(wèi)星“鎖眼”，其地面分辨率可達(dá)到0.1米。2000年，美國采用合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)的SRTM計(jì)劃，使用航天飛機(jī)，兩個(gè)天線間隔印米，在200千米高空一次性獲取了全球的DEM(數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)。汶川地震也使用了微波遙感衛(wèi)星，其優(yōu)點(diǎn)是可穿透云層，快速獲取影像。但它們都有明顯的缺陷，由于航天獲取的數(shù)據(jù)是干涉圖像，解譯判讀困難，數(shù)據(jù)處理工作量很大，因此效率和速度相對較低。

航空攝影效力于危急時(shí)刻

“5·12”特大地震發(fā)生后，國家有關(guān)部門基于航攝可以在最短的時(shí)間內(nèi)了解整個(gè)災(zāi)區(qū)情況，特別是山區(qū)發(fā)生的滑坡，泥石流，堰塞湖等次生災(zāi)害，急需專業(yè)航空攝影隊(duì)伍加入救援工作。在緊急時(shí)刻，中國飛行試驗(yàn)研究院在地震發(fā)生的當(dāng)晚便向國務(wù)院應(yīng)急辦和四川省搶險(xiǎn)指揮部主動請纓，并榮幸地承擔(dān)了地震災(zāi)區(qū)的航攝任務(wù)。公司在領(lǐng)受任務(wù)后，立即組成機(jī)組于5月14日晚8時(shí)30分到達(dá)成都太平寺機(jī)場，并連夜進(jìn)行了航線設(shè)計(jì)及飛行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，成為最早趕到四川地震災(zāi)區(qū)的空中力量之一。

他們承擔(dān)起了對地震中心汶川、茂縣、北川、綿陽、成都、綿竹、廣元等地約17807平方千米面積進(jìn)行1/8000～1/30000比例尺航空攝影，以及甘肅隴南災(zāi)區(qū)包括天水以南整個(gè)甘肅南部地區(qū)，航攝范圍達(dá)5萬多平方千米。他們在最快時(shí)間就拍攝到了主震區(qū)映秀、漩口、茂縣、理縣、汶川等地區(qū)220平方千米的彩色照片，并被立即送往國家搶險(xiǎn)指揮部，對于堰塞湖搶險(xiǎn)、避免洪水危及下游群眾發(fā)揮了重要作用。

本次地震救災(zāi)中的航攝任務(wù)主要是：將在空中拍攝的震區(qū)信息直接沖洗成照片供搶險(xiǎn)救災(zāi)使用，并對災(zāi)情進(jìn)行評估，確認(rèn)受災(zāi)面積、滑坡、堰塞湖的位置等。同時(shí)，航拍還為災(zāi)后重建提供高分辨率的航攝資料。航拍飛機(jī)拍攝的1/35000比例尺照片每張可覆蓋64平方千米，剔除重疊部分后實(shí)際每張的覆蓋面積約25平方千米，這么大面積的資料能夠在半分鐘內(nèi)就可得到，這是本次地震搶險(xiǎn)中獲取高精度地形圖和影像資料最有效、最快速的方式。

執(zhí)行本次地震航空攝影任務(wù)，不但技術(shù)要求高，而且機(jī)組人員還要克服諸多困難。災(zāi)情發(fā)生后，有100多架飛機(jī)在成都附近集結(jié)，空域十分緊張，飛行密度大。同時(shí)，空中高度層調(diào)配不開，飛行的高度與預(yù)先設(shè)計(jì)不同，不得不臨時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，對攝影者提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。另一方面，天氣情況很難把握，機(jī)組每天都是早晨6點(diǎn)半到機(jī)場待命，經(jīng)常一等就是近10個(gè)小時(shí)。四川西部山區(qū)氣象條件非常復(fù)雜，經(jīng)常能見度很差。尤其是汶川附近山區(qū)地形復(fù)雜，崇山峻嶺，地形起伏較大，高度差在幾千米，西邊有終年積雪的大雪山，西南16千米就有一座5300多米的高山，而緊鄰汶川幾十千米的成都平原海拔高度只有500多米，如此復(fù)雜的地形給飛行帶來了很大難度。其他機(jī)組在甘肅隴南及陜西漢中地區(qū)地處秦嶺山脈南麓，森林茂密，能夠適合航攝的天氣也很少。

執(zhí)行任務(wù)使用的飛機(jī)是賽斯納208，屬于非密封艙飛機(jī)，攝影人員要在6000米高空缺氧狀態(tài)下工作，因此對機(jī)組人員的身體提出了考驗(yàn)。中飛通用航空公司所派機(jī)組之所以能出色完成任務(wù)，除了大家的拼搏精神外，主要是選派了經(jīng)驗(yàn)非常豐富的機(jī)組人員，他們平均飛行時(shí)間都在1500小時(shí)以上，其中攝影員馬有照航攝飛行小時(shí)超過3000小時(shí)，執(zhí)行任務(wù)的飛行員、中飛公司總經(jīng)理宋慶國、機(jī)長郝立功等飛行經(jīng)歷都超過4000小時(shí)，僅在西藏高原飛行就超過了800小時(shí)。

搶拍珠峰之巔的圣火

2008年4月28日～5月8日，中國飛行試驗(yàn)研究院、中飛通用航空公司與中央電視臺合作，對北京奧運(yùn)會火炬登頂珠峰活動進(jìn)行了4個(gè)架次/16個(gè)小時(shí)的航拍。在珠峰周圍20千米的范圍內(nèi)，群峰林立，山巒疊嶂，僅海拔7000米以上的高峰就有40多座。比較著名的有南面3千米處的洛子峰(海拔8516米，是世界第四高峰)和海拔7589米的卓窮峰，東南面是馬卡魯峰(海拔8463米，是世界第五高峰)，北面3千米是章子峰(海拔7543米)，西面是努子峰(海拔7855米)和普莫里峰(海拔7145米)。分清這些山峰對航拍非常重要，因?yàn)轱w機(jī)靠近任何一座山峰，都會有“一山更比一山高”的錯(cuò)覺，即感覺其它山峰都比這座山峰高，從而

增加了準(zhǔn)確認(rèn)定珠峰的難度。

2008年4月30日，中飛通用航空公司的航拍飛機(jī)在9200米高度，以600千米/小時(shí)的速度圍繞珠峰盤旋飛行了兩個(gè)多小時(shí)，不但詳細(xì)勘測了奧運(yùn)圣火登頂路線，而且對海拔5000米到8844米的珠峰地區(qū)進(jìn)行了反復(fù)拍攝。飛行中，飛機(jī)距珠峰最近不到500米。在這個(gè)距離，更可以感受到“第三女神”的美麗。5月8日正式航拍當(dāng)天，由于珠峰峰頂被一團(tuán)濃云遮住，飛機(jī)從600米開始不斷向珠峰靠近，當(dāng)飛機(jī)與山壁的距離只有100米時(shí)，央視拍攝人員驚呼：“太近了!”此刻，飛機(jī)的高度已下降到8500米，山峰和這團(tuán)蘑菇狀的云，都壓在飛機(jī)的上方……當(dāng)天，航拍飛機(jī)拍攝到了祥云火炬在珠峰點(diǎn)燃的時(shí)刻，祥云籠罩珠峰的景色，向世人展示了一副壯美的畫面!按照西藏當(dāng)?shù)氐恼f法，這片云的出現(xiàn)預(yù)示著吉祥。

此次，從事航拍的機(jī)組全體人員克服了高原缺氧、環(huán)境惡劣、情況復(fù)雜等諸多不利情況，圓滿的完成了這一艱巨任務(wù)，不但證明自己的實(shí)力，其多次作業(yè)對珠峰的拍攝已經(jīng)成為世界上有史以來對該地區(qū)最為立體、詳細(xì)的空中記錄，多次飛行的實(shí)踐，也打破了珠峰難以靠近的神話，對周邊進(jìn)行觀察的畫面也成為相關(guān)指揮機(jī)構(gòu)的重要的決策依據(jù)信息。

2008年8月，中飛通用航空公司又承擔(dān)了黑龍江省大興安嶺地區(qū)I：5萬航空攝影及物探測量任務(wù)。該項(xiàng)任務(wù)是黑龍江省歷史上最大的物探項(xiàng)目，也是國土資源部與地方政府近年來聯(lián)合投資的最大省部合作項(xiàng)目，因此受到了國家和地方政府的極大重視。

這次探礦任務(wù)的范圍是黑龍江省成礦潛力最大的北緯49度以北地區(qū)，航攝覆蓋了大興安嶺全區(qū)和黑河市大部分地區(qū)，面積近11萬平方千米。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探，一般要利用磁力儀等人工設(shè)備進(jìn)行地表掃描，掃描到信號異常的具體成礦地段，再將取樣通過化學(xué)分析，確定礦區(qū)位置，耗費(fèi)時(shí)間長。而執(zhí)行本次任務(wù)的運(yùn)-12飛機(jī)不但要對測礦區(qū)進(jìn)行全方位的航攝，而且飛機(jī)上還裝載了國際先進(jìn)的航空磁力儀和放射儀，能對不同礦產(chǎn)的磁力和放射性進(jìn)行快速掃描分析，使尋找靶區(qū)工作變得高速、細(xì)致。該項(xiàng)計(jì)劃用兩年半的時(shí)間完成原來普通地面調(diào)查20年才能做完的工作任務(wù)。執(zhí)行任務(wù)的飛機(jī)僅用1500多小時(shí)，就發(fā)現(xiàn)了10處以上的找礦遠(yuǎn)景區(qū)和5處以上的勘查靶區(qū)。

在我國，航空攝影的發(fā)展前景非?？春谩Ｎ覈鞑棵娣e占國土面積的2/3，僅青藏高原就占到國土面積的27％。同時(shí)，西部地區(qū)資源豐富，但交通極不發(fā)達(dá)。在西部大開發(fā)的背景下，利用通用飛機(jī)進(jìn)行地質(zhì)、地貌及資源調(diào)查，作用將越發(fā)明顯。多年來，中飛通用航空公司曾多次應(yīng)國土資源部地礦局的要求，歷時(shí)214天，先后完成了青藏中西部地區(qū)120萬平方千米的航攝(測)任務(wù)，發(fā)現(xiàn)了多種重要的礦產(chǎn)資源。

2008年，中國各種大事頻繁發(fā)生，航空攝影也開始受到人們的高度關(guān)注。在災(zāi)區(qū)的天空，航空攝影不僅是對災(zāi)區(qū)信息的搜集，而且，當(dāng)航攝飛機(jī)在第一時(shí)間飛抵災(zāi)區(qū)時(shí)，帶給災(zāi)區(qū)人民的是一種莫大的安慰和無限的希望。2008，是一個(gè)新的起點(diǎn)，中國的航空攝影技術(shù)必將得到新的發(fā)展。

責(zé)任編輯：京勉