□ 孫鳳梧

尋找美圖拍攝地

□ 孫鳳梧

圖1

在去年的世界杯決賽賽后，果殼網(wǎng)的加菲眾老師利用基督擁抱太陽的經(jīng)典鏡頭，計算出了拍攝者的位置。當(dāng)我們手握一張帶著地景風(fēng)光的天文攝影作品時，只要細(xì)心考究，往往能推算出很多關(guān)于拍攝者、拍攝地的信息。《中國國家地理》雜志曾經(jīng)有過“尋找封面拍攝地”的活動，在本文中，筆者將以2張發(fā)表在每日天文一圖（APOD）上的美圖為例，尋找照片的拍攝地。

1 廣角風(fēng)光照片

廣角風(fēng)光照片一般很容易判斷拍攝地，因為照片往往會提供很多的地景信息，給讀者很多施展空間想象力的線索，比如下面這個例子：

這是一張2012年3月31日發(fā)表在APOD上面的照片（圖1），照片拍攝于3月25日，圖中美麗的巴黎夜景映襯著金木合月的天象，給人一種繁華中偶得的寧靜之感。那么，如何用這張照片推算拍攝者的位置呢？

首先，我們要知道這張照片的比例尺。通俗地講，比例尺就是圖上距離（單位一般是像素）和實際的角度（單位一般是度、分、秒）之間的對應(yīng)關(guān)系。只有知道比例尺以后，我們才能推算出圖中標(biāo)志性景物的視大小，從而跟真實大小比較，來得出拍攝者距離標(biāo)志物的距離。

那我們?nèi)绾蔚玫奖壤吣?？在天文攝影照片中，星空就是一個測算照片比例尺的良好標(biāo)志物。我們知道了兩顆星在天空中的距離，知道了兩顆星在照片上的距離，就能推算出比例尺了。

在這張圖片中，我們可以利用Photoshop軟件（以下簡稱PS）中的標(biāo)尺工具，以金星、木星為測量對象進行測量；同時，我們打開天象模擬軟件，比如Stellarium，模擬2012年3月25日巴黎日落后不久的星空，利用角度測量插件測量出金木角距離（見圖2）。測量時之所以不用月球，是因為我們暫不知具體時刻，而月球在天球上每小時半度的運行速度會對最后的估算結(jié)果帶來比較大的誤差；相對而言，行星在天球上移動的速率較小，誤差更小。測量結(jié)果是，363.32像素對應(yīng)10°17′16″的角距，即每一像素對應(yīng)1′42″的角度（原圖經(jīng)過擴大處理，所以會量出帶小數(shù)的像素數(shù)）。知道比例尺后，我們就可以計算拍攝者到圖中最顯眼的標(biāo)志物——埃菲爾鐵塔之間的距離了。

我們測量圖片上埃菲爾鐵塔（含天線）的高度：197像素（見圖3），那么通過換算，它看起來的高度就應(yīng)該是5°35′，這是個相對較小的角度，利用高中數(shù)學(xué)中的弧度制與角度制的互換，應(yīng)該為0.0974弧度。通過翻閱百科，我們又可以知道塔高為325米。我們近似地用塔高除以它對應(yīng)的弧度，得到距離：3336米。由于測量誤差、弧度制引入的誤差，以及廣角鏡頭邊緣的畸變，這個距離很難準(zhǔn)確得出，但是3.3千米這個數(shù)值還是可以接受的。于是，我們可以在地圖上做出一個半徑為3.3千米的大圓（見圖4，此圖上下方向為正南北走向），拍攝者就應(yīng)該在這個圓周附近。

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

接下來我們有兩種辦法。一種辦法是確定埃菲爾鐵塔的方向，來反推拍攝者的方向，這條直線和圓周的交點，就應(yīng)該是攝影師所在的位置；另一種方法是我們以另一座建筑物為參照，測出拍攝者和這座建筑物的距離，這樣的話，兩座建筑物和拍攝者所組成的三角形就確定了，就可以作圖標(biāo)出攝影師的位置。第二種方法就是上一步的簡單重復(fù)，換一座建筑物就好，而且這種方法只適用于廣角照片，對于長焦鏡頭拍出來的效果不好。所以，我們試著用第一種方法來確定埃菲爾鐵塔的方向。

現(xiàn)在我們測量金星或者木星的地平高度，再根據(jù)Stellarium模擬的結(jié)果，得出它們的方位角。以木星為例，測量其地平高度為586.85像素（見圖5），對應(yīng)為16°38′。在Stellarium當(dāng)中，我們找到當(dāng)天這個高度角對應(yīng)著的方位角：273°21′（見圖6），這意味著木星基本在正西方。其實，在計算比例尺之前，我們還是應(yīng)該確認(rèn)一下照片是否是水平的，如果地平線不平，那么測量地平高度時就會出現(xiàn)一點麻煩。

于是，我們可以利用鐵塔和木星水平方向的角距離（見圖7），和木星方位角相加，得到鐵塔方位角為 305°53′。這樣，我們就可以反推拍攝地方位角了：減去180°，即是125°53′。在PS中將圖像逆時針旋轉(zhuǎn)125°53′，作圖，再旋轉(zhuǎn)回來，就形成了這種效果（見圖8）。那么，拍攝地大概就在這個小黑圓附近了。

圖7

圖8

圖9

我們再將地圖放大仔細(xì)搜索這個地區(qū)（見圖9）。從原圖中可以看到，顯然這一景象是從一個高處拍攝的，在附近，我們很容易就可以找到：在標(biāo)記的左側(cè)，那棟黑色的大廈便是可能的拍攝地。這就是有名的蒙帕納斯大廈，高度為209米。據(jù)說這是巴黎市中心唯一的摩天大樓，也難怪?jǐn)z影師會選擇在這個地方將美麗的金木合月天象和巴黎夜景同時裝入鏡頭。

最后我量了一下距離的誤差，有500米左右。這其實已經(jīng)不小了，不過仍然可以接受，我們最后還是成功地找到了拍攝地。

2 長焦特寫照片

圖10

文章開頭提到的加菲眾老師的計算（http://www. guokr.com/blog/772835/）便屬于這一類。實際上，這一類的推算方法跟上一類雷同，仍然需要距離和方向兩個要素，其具體原理筆者不再贅述。我們以一張在澳大利亞布里斯班的日出（圖10）為例，這張照片攝于2014年7月8日，發(fā)表于7月11日，照片上帶著黑子的太陽從東方升起，帶給人們燈火和自然之間的和諧之美。我們借這張照片，簡要說說這類長焦照片在推算拍攝地時需要注意的地方。

1.比例尺的獲得。

很遺憾，在這張照片里沒有星空，只有太陽。不過日月也可以成為比例尺的參照。太陽的角直徑是一個已知的數(shù)字，利用角直徑，我們?nèi)钥梢韵裆衔囊粯?，獲得其比例尺。不過，大氣折射可能會帶來一定的誤差。

2.標(biāo)志物的選取。

也許大家對布里斯班不熟，不像剛才那張一樣立馬就能看出埃菲爾鐵塔、榮譽軍人院等著名建筑，不過借助Google Earth，認(rèn)出其中一兩座建筑也不會很難。找的時候最好有點技巧，因為是日出，所以可以調(diào)成面向東方來找。我在中央商務(wù)區(qū)找了不久，就找到了目標(biāo)建筑物（見圖11），圖中最左側(cè)的高樓是剛建成的249米的Infinity Tower，其右邊“矮胖”建筑就是151米的Santos Place，這兩棟大樓直線距離不過150米。然后我們就可以開始測量工作了。

圖11

圖12

之后的事情就很容易了，和上一張的處理方法一致，有興趣的朋友可以找一下原圖試試。我最后得出的結(jié)論是在距中央商務(wù)區(qū)大約七千米處的庫薩山山腳（見圖12）。這里的海拔比河邊的商業(yè)區(qū)要高一些，距離也較遠(yuǎn)，所以會有平視大樓的感覺。從中央商務(wù)區(qū)到這里的直線上幾乎沒有遮擋物，所以攝影師能選擇用長焦鏡頭，將剛升起的太陽與大廈合影。

！需要補充的是，在測量的時候我們盡量避免使用標(biāo)志物的寬度，這是因為標(biāo)志物不一定是正對著我們，如果我們看到的是側(cè)面，就往往會引入一定的誤差，而使用其高度一般不存在這個問題。對于這張照片，如果我們感覺很難在PS中測量大樓完整的高度（因為底部位置不好確定），不妨使用兩棟大樓的高度差，因為兩座大樓很近，在鏡頭前也是“并排”站著的，所以誤差不會很大。同時，利用高度差還能測出地平線的位置，從而方便測太陽高度。

后記：

在進行天文拍攝之余，除了享受天文攝影作品的美感，做一些簡單的計算也是很有趣的。其實，一張照片能告訴我們的遠(yuǎn)不止這些：利用以上幾張照片我們還能順便推算具體拍攝時間；根據(jù)流星的雙站觀測照片可以來推算其軌道；通過彗星的照片還能用于測定其位置……照片帶給人們的絕不只是美感，還有探索過程中的愉悅和滿足。祝愿各位同好能在觀測攝影中，找到屬于自己的快樂！

（責(zé)任編輯 馮）