航空攝影

航空攝影始於19世紀50年代，納達爾是首位實現航拍的攝影師和氣球駕駛者，他於1858年在法國巴黎上空拍攝。當時從氣球上用攝影機拍攝的城市照片，雖只有觀賞價值，卻開創了從空中觀察地球的歷史。1909年美國的萊特(W.Wright)第一次從飛機上對地面拍攝像片。此後，隨着飛機和飛行技術，以及攝影機和感光材料等的飛速發展,航空攝影像片的質量有了很大提高,用途日益廣泛。它不僅大量用於地圖測繪方面，而且在國民經濟建設、軍事和科學研究等許多領域中得到廣泛應用。基本分類

根據用途的不同，航空攝影可選用不同的方式和感光材料，從而得到功能不同的航空像片。

按像片傾斜角分類（像片傾斜角是航空攝影機主光軸與通過透鏡中心的地面鉛垂線（主垂線）間的夾角），可分為垂直攝影和傾斜攝影。

傾斜角等於0°的，是垂直攝影，這時主光軸垂直於地面（與主垂線重合），感光膠片與地面平行。但由於飛行中的各種原因，傾斜角不可能絕對等於0°，一般凡傾斜角小於3°的稱垂直攝影。由垂直攝影獲得的像片稱為水平像片。水平像片上地物的影像，一般與地面物體頂部的形狀基本相似，像片各部分的比例尺大致相同。水平像片能夠用來判斷各目標的位置關係和量測距離。

傾斜角大於3°的，稱為傾斜攝影，所獲得的像片稱為傾斜像片。這種像片可單獨使用，也可以與水平像片配合使用。

按攝影的實施方式分類，可分為單片攝影、航線攝影和面積攝影。

單片攝影：為拍攝單獨固定目標而進行的攝影稱為單片攝影，一般只攝取一張（或一對）像片。

航線攝影：沿一條航線，對地面狹長地區或沿線狀地物（鐵路、公路等）進行的連續攝影，稱為航線攝影。為了使相鄰像片的地物能互相銜接以及滿足立體觀察的需要，相鄰像片間需要有一定的重疊，稱為航向重疊。航向重疊一般應達到60%，至少不小於53%。

面積攝影：沿數條航線對較大區域進行連續攝影，稱為面積攝影（或區域攝影）。面積攝影要求各航線互相平行。在同一條航線上相鄰像片間的航向重疊為60—53%。相鄰航線間的像片也要有一定的重疊，這種重疊稱為旁向重疊，一般應為30—15%。實施面積攝影時，通常要求航線與緯線平行，即按東西方向飛行。但有時也按照設計航線飛行。由於在飛行中難免出現一定的偏差，故需要限制航線長度。一般為60—120km，以保證不偏航，而產生漏攝。

可分為全色黑白攝影、黑白紅外攝影、彩色攝影、彩色紅外攝影和多光譜攝影等。

全色黑白攝影：採用全色黑白感光材料進行的攝影。它對可見光波段（0.4—0.76μm）內的各種色光都能感光，是一種應用範圍廣，容易收集到的航空遙感材料。如我國為測制國家基本地形圖攝製的航空像片即屬此類。

黑白紅外攝影：採用黑白紅外感光材料進行的攝影。它能對可見光、近紅外光（0.4—1.3μm）波段感光，尤其對水體植被反應靈敏，所攝像片具有較高的反差和分辨率。

彩色攝影：彩色像片雖然也是感受可見光波段內的各種色光，但由於它能將物體的自然色彩、明暗度以及深淺表現出來，因此與全色黑白像片相比，影像更為清晰，分辨能力高。

彩色紅外攝影：彩色紅外攝影雖然也是感受可見光和近紅外波段（0.4—1.3μm），但卻使綠光感光之後變為藍色，紅光感光之後變為綠色，近紅外感光後成為紅色，這種彩色紅外片與彩色片相比，在色別、明暗度和飽合度上都有很大的不同。例如在彩色片上綠色植物呈綠色，在彩色紅外片上卻呈紅色。由於紅外線的波長比可見光的波長長，受大氣分子的散射影響小，穿透力強，因此，其彩色紅外片色彩要鮮豔得多。

多光譜攝影：多光譜攝影是利用攝影鏡頭與濾光片的組合，同時對一地區進行不同波段的攝影，取得不同的分波段像片。例如通常採用的四波段攝影，可同時得到藍、綠、紅及近紅外波段四張不同的黑白像片，或合成為彩色像片；或將綠、紅、近紅外三個波段的黑白像片，合成假彩色像片。

航空攝影機在空中對地面攝影成像，其成像過程與一般攝影（照相）是一樣的。即通過快門瞬間曝光將鏡頭收集到的地物反射光線（可見光）直接在感光膠片上感光，形成負像潛影，然後經顯影，定影技術處理，得到像片底片；再經底片接觸曬印以及顯影、定影處理，獲得與地面地物亮度一致的（正像）像片，即航空像片。

航空像片上的影像是由於地物各部分反射的光線強度不同，使感光材料上感光程度不同，形成各部分的（黑、白）色調不同所致。感光材料（不論是感光片或印像紙）主要是由感光乳劑層和片基構成。感光乳劑層由鹵化銀、明膠和增感染料組成。普通攝影用的黑白膠片一般是全色片，它能感受全部可見光（但對綠光感受較差）。黑白紅外膠片的感光層中含有感受紅外光的物質，能直接記錄人眼看不見的近紅外光。彩色膠片是由對藍、綠、紅三種波長分別敏感的三層乳劑組成，能感受全部可見光，經過曝光顯影后，形成與地物顏色成互補色的負片，和彩色印像紙接觸曬印後，還原成天然彩色像片。

航空攝影時需要選擇感光度高、反差適中、有較高分辨率的感光材料。以獲得影像清晰、層次豐富的高質量航空像片。

1、起飛前，攝影者要與飛行員、領航員、地面指揮員到現場觀察地形，對要拍攝的景物作詳盡瞭解。有條件者可先試拍一次，將照片放大，使空勤人員瞭解拍攝意圖，確立拍攝方案。

2、掌握天氣動態，隨時與氣象台（站）保持聯繫，對風向、風速、能見度都要做到心中有數。

3、重視航拍時的通信聯絡。飛機在航行中，噪音大，除了按地面協同、規定的航線外，要改變角度時，就要及時與飛行員溝通聯繫。如果有報話機、對講機最理想，還可以採用寫紙條、標牌的方法來代替。

4、在飛機上拍攝，緊張而又忙亂，乘坐直升機時，經常是打開艙門拍照，風力隨着飛機的速度不斷加大。在南方盛夏季節還會遇到氣流使飛機顛簸。攝影者必須繫好安全帶，攝影器材要分類固定好，確保人身、器材的安全。

5、航拍時，攝影者身體不能緊靠在飛機上，應與發動機保持一定的距離，以免震動過大影響照片的清晰度。

6、在升空前，用酒精棉球把飛機窗玻璃擦拭乾淨，以免影響照片的清晰度。

進行航空攝影，首先要對大氣的光學特徵進行了解。大氣是由氮、氧和少量的二氧化碳、氫、臭氧等氣體並含有懸浮着的水氣和塵埃雜質組成，包圍着整個地球。大氣對光具有折射、吸收和散射作用。大氣對光的折射能使光在大氣層中傳播的路線由直線變成曲線，能使生成的影像產生位移與變形。尤其在拍攝高度較高、傾斜角度較大時，影像位移和變形更為明顯。大氣介質能吸收光的能量，因而使光傳播的速度變得緩慢而引起亮度減弱。大氣能使太陽光變為散射中心點向四面八方傳播。光是攝影的生命。光學影像是由景物反射的光線通過鏡頭使底片感光進行化學反應而生成的。大氣對光的折射、吸收和散射直接影響着影像的色差、反差、影調和清晰度。

從空中鳥瞰大地，一幅幅畫面美不勝收。作為攝影者，要在瞬間按下快門，必須很好地調動造型手段，發揮影調、線條、色彩的作用，增強作品的形式美。升空拍攝之前，對地面進行觀察和分析，並把要表現的對象通過感官的提煉，使它更整體化，形成連貫的結構。空中拍攝時，要注意線條的透視規律和畫面線形的遠近、大小、粗細、線條的擴散與聚集隨着飛機的高低變化而變化的情況。因此，拍照時根據光線的不同變化，藉助於景物線條透視原理，使畫面產生縱深感和空間感。從空中拍攝一般採用側逆光，在線條的運用上豎線條較多，因為豎線給人一種氣勢大、堅實、莊嚴、高聳的感覺，並會使被攝體產生強烈的衝擊力。航拍中，採用斜線也較為廣泛。在飛機轉彎壓坡度時，可利用這個機會拍攝，使景物在光影中形成坡形線條，產生運動感。曲線常常是攝影者十分喜歡運用的。如梯田、碼頭、海灣的曲線變化，會給人一種活潑歡快的感覺。

在空中拍攝飛機編隊時，乘坐的飛機與拍攝編隊的飛機是同一機種，一般用 1/125秒就可以了；如不是同一機種，快門時間要加快1～2倍。在拍攝地面景物時，需要較快的快門時間，飛機離地面距離越近，快門時間要越快。噴氣式客機飛行高度較高，地面景物相對移動較慢，當飛機高度在500米以上，快門時間1/250 秒就可以了。倘若乘坐直升機，一般高度在200米為宜。飛機本身速度慢，又具有垂直升降、低速、懸停、俯衝等，其快門時間在1/125秒至1/250秒就夠了。在客機和戰鬥機起落超低空拍攝地貌時，快門時間必須在1/500秒以上。拍攝空中戰鬥機的“特技表演”，攝影者要有頑強的毅力，要時刻保持清醒的頭腦，不失時機地拍下高難度動作。特技飛行，一般都在萬米之上，乘坐同一機種拍攝一般在1/ 250秒至1/1000秒之間。

濾色鏡是一種能夠改變光譜成分的附加鏡。在航空攝影中主要是減少大氣煙霧的影響。其中有一種青色煙霧，含有較多的藍、紫等短波光線；另一種是灰白色煙霧，由水氣、塵埃組成。它們能使物體產生色差、灰霧，從而降低影像的反差和色彩還原。從高空拍攝城市建築、農村田野、牧區草原等黑白照片，適合選用黃色濾色鏡或橙色濾色鏡來減少煙霧的影響。拍攝彩色照片偏光鏡用處最多。航拍海上艦艇編隊加用偏光鏡會消除艦艇表面與陽光照射水面形成的光斑所產生的光暈現象。漸變鏡是一種由深顏色逐漸變為淺顏色的變密鏡。它由於顏色深淺不同，其吸收光譜範圍和光量也不同。航拍時，視角內遠景和近景的光線路程相差很大，煙霧高度會引起像面照度不均的現象。選用漸變鏡，既可減小不同程度的煙霧影響，又能補償像面照度不均的現象。