數(shù)碼攝影在地理野外資料收集中的應(yīng)用

孫百生， 楊淑敏

（承德民族師專 物理系，河北 承德 067000）

數(shù)碼攝影在地理野外資料收集中的應(yīng)用

孫百生， 楊淑敏

（承德民族師專 物理系，河北 承德 067000）

數(shù)碼攝影是地理工作者從事野外地理調(diào)查研究、資料收集中不可缺少的手段和技能。作者通過(guò)對(duì)野外測(cè)量、地質(zhì)勘測(cè)、地貌實(shí)習(xí)、土壤生物地理、氣象水文和人文地理攝影技巧的運(yùn)用，很好的闡述了數(shù)碼攝影在地理野外資料收集中的應(yīng)用。

數(shù)碼攝影；地理野外資料

一、引言

地理攝影同野外繪制的各種圖件與地理素描等一樣，是野外獲取的直觀圖像資料。對(duì)于膠片相機(jī)雖然價(jià)格比較便宜，原理比較經(jīng)典，容易實(shí)現(xiàn)；但是需要進(jìn)行曬印等工序才能進(jìn)行數(shù)字化，成為地理科學(xué)所需的數(shù)字資料，精度上有一定損失。那么數(shù)碼相機(jī)則具有一定的優(yōu)勢(shì)：其一，對(duì)于每張數(shù)碼像片，像素點(diǎn)的數(shù)目及排列都是一定的，可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)量工作；其二，數(shù)碼攝影在使用中具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)靈活性；其三，由于其直接存成數(shù)字圖像，處理過(guò)程快，時(shí)間短。特別是一些數(shù)碼單反相機(jī)可加裝GPS定位儀附件，地理數(shù)碼攝影可以快速而準(zhǔn)確地記錄野外地理事物的具體位置、高程等。通過(guò)野外攝影所獲得的地理圖像，可以為室內(nèi)回顧與分析野外地理現(xiàn)象與地理過(guò)程，提供重要的地理信息。同時(shí)直觀的圖像資料具有史料價(jià)值。因此，專業(yè)地理數(shù)碼攝影是地理工作者從事野外地理調(diào)查研究、資料收集中不可缺少的手段和技能。

二、數(shù)碼攝影在野外實(shí)習(xí)與工作中都有著十分重要的意義。對(duì)于野外資料收集，利用數(shù)碼相機(jī)的優(yōu)點(diǎn)、相關(guān)的攝影技術(shù)和一些數(shù)字處理，可以得到非常有價(jià)值的資料。

1.數(shù)碼攝影在野外測(cè)量中的應(yīng)用。攝影測(cè)量就是對(duì)非接觸傳感器系統(tǒng)所獲取的被測(cè)物體的影像或數(shù)字表達(dá)進(jìn)行量測(cè)和解譯，從而獲得被測(cè)物體形狀、大小位置、性質(zhì)和相互關(guān)系等的一門科學(xué)與技術(shù)。攝影測(cè)量的發(fā)展經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量后，目前已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量階段。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量以數(shù)字影像為處理對(duì)象，采用影像匹配技術(shù)代替人眼觀測(cè)來(lái)識(shí)別影像框標(biāo)和同名點(diǎn)，從而自動(dòng)獲取被測(cè)目標(biāo)的三維信息。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在繼承了解析攝影測(cè)量中嚴(yán)密的基本理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，引入了數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別技術(shù)和計(jì)算機(jī)立體視覺(jué)等方面的理論方法，使得它在獲取信息的手段、能力、效率、靈活性上，與模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量方法相比都具有革命性的飛躍。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量獲取三維數(shù)據(jù)具有高效率、高精度、勞動(dòng)強(qiáng)度低、適用于大面積作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，所以是當(dāng)今地形數(shù)據(jù)采集的最有效的手段之一。[1]

2.數(shù)碼攝影在地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用。在地質(zhì)編錄中，可以在短時(shí)間內(nèi)獲取勘測(cè)區(qū)域的影像，從而縮短現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間，特別是在高邊坡和豎井等難于攀爬的地方，作業(yè)人員不需冒險(xiǎn)開展工作?？梢岳媒皵z影測(cè)量技術(shù)和洞室空間形態(tài)，正確表達(dá)出物像之間的投影關(guān)系，使編錄成果具有很高的精度。這樣影像編錄系統(tǒng)還可以保證小型的空間特征編錄，不會(huì)丟失地質(zhì)信息，可以很方便地把相關(guān)參數(shù)和編錄成果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。此外，還設(shè)計(jì)有專門的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢系統(tǒng)，可根據(jù)需要對(duì)成果進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)分析，可大幅度提高地質(zhì)編錄和成果應(yīng)用的效率。在記錄地質(zhì)各種形態(tài)上，數(shù)碼地質(zhì)攝影多以拍攝地質(zhì)剖面，在拍攝過(guò)程中，要注意選取攝影的角度和距離，突出所要表現(xiàn)的地質(zhì)內(nèi)容。注意不同巖性的反差對(duì)比和巖層的產(chǎn)狀，注意表現(xiàn)水平巖層、傾斜巖層、褶皺、斷層、節(jié)理和劈理等構(gòu)造狀況，注意拍攝巖層的接觸關(guān)系。用地質(zhì)羅盤儀和標(biāo)尺指示作為比例物。同時(shí)，要注意拍攝波痕、干裂、標(biāo)志意義的礦物等[2]。拍攝火山時(shí)，要注意火山的形態(tài)(包括單個(gè)火山和火山群的形態(tài))、巖性、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造以及熔巖的微地貌等。拍攝時(shí)間以春秋季節(jié)為佳。

3.數(shù)碼攝影在地貌實(shí)習(xí)中的應(yīng)用。野外地貌拍攝要按著地貌的形態(tài)采用成因類型，根據(jù)實(shí)際需要選取拍攝的內(nèi)容、角度和距離。注意拍攝地形面的高度差異和地形坡度的變化，注意表現(xiàn)不同地貌類型與內(nèi)外營(yíng)力之間的關(guān)系，以及地貌與第四紀(jì)沉積物的關(guān)系等。[2]對(duì)于遠(yuǎn)距離的地貌形態(tài)，如遠(yuǎn)處的山地、河谷、沙漠、臺(tái)地等，拍攝時(shí)可將光圈適當(dāng)縮小，以增加景深，也可用望遠(yuǎn)鏡頭拍攝。對(duì)于近距離的小尺度地貌，一定要調(diào)準(zhǔn)距離，也可縮小光圈，以使前后地貌同樣清晰[3]。在狹小的谷地中拍攝場(chǎng)面較大的崖壁，可以用廣角鏡頭。在拍攝積雪的山峰、山地冰川、海洋、湖泊及河流等反射強(qiáng)的水體時(shí)，可縮小光圈，并快速曝光。在黑暗的巖洞中可用閃光燈照明，因閃光燈的照明范圍有限，一般以拍攝3米以內(nèi)的近距離的地貌形態(tài)為宜。選取制高點(diǎn)俯拍地貌形態(tài)，展現(xiàn)地貌宏觀類型。拍攝時(shí)間以初春、深秋季節(jié)為佳。因?yàn)橹参锔采w少，地貌形態(tài)輪廓特征顯現(xiàn)的更加清晰。

4.數(shù)碼攝影在土壤與生物地理中的應(yīng)用。野外土壤地理攝影主要是拍攝土壤剖面，要選擇未受到破壞的剖面，加以修理，以拍攝寬0.5米，高1米的剖面為宜，注意拍攝成土母質(zhì)以上土壤各個(gè)層次的完整性。數(shù)碼照相機(jī)，可直接拍攝各層的顏色。要注意拍攝土壤表層的植被覆蓋層，以便說(shuō)明植被與土壤的關(guān)系?？梢杂描F鏟或尺子作為剖面厚度的比例物。同時(shí)在數(shù)碼單反相機(jī)上加裝GPS附件可以標(biāo)準(zhǔn)的記錄下時(shí)間、地點(diǎn)、高程等。此外，還要注意拍攝土壤剖面周圍的地貌、水文、植被等環(huán)境條件。生物地理攝影主要拍攝植物群落和植物個(gè)體的照片。拍攝植物群落要選擇典型的植被地段，要注意植被的生態(tài)環(huán)境和植被的層次結(jié)構(gòu)，宜用彩色拍攝，要盡量在陽(yáng)光充足的天氣用小光圈拍攝。拍攝植物個(gè)體照片要在較近距離內(nèi)，選取植物的根、莖、葉、花、果、實(shí)等拍攝。數(shù)碼照相機(jī)具有多項(xiàng)功能，完全可以勝任。動(dòng)物地理攝影，主要拍攝動(dòng)物及其生態(tài)環(huán)境。由于有些動(dòng)物不易接近，拍攝時(shí)最好用望遠(yuǎn)鏡頭。因動(dòng)物有時(shí)移動(dòng)很快，要注意調(diào)快快門速度。拍攝時(shí)間以春夏秋三個(gè)季節(jié)為好。

5.數(shù)碼攝影在氣象水文中的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)氣象攝影的內(nèi)容不多，可以拍攝一些特殊的天氣現(xiàn)象作為氣象觀測(cè)的補(bǔ)充。對(duì)云的攝影可以用藍(lán)色濾光鏡增加云彩的輪廓。拍攝雪景或霧松等現(xiàn)象時(shí)，一般以在有陽(yáng)光的晴天拍攝為好。由于雪地反射光線多，應(yīng)將光圈縮小，或?qū)⒖扉T速度調(diào)快。同時(shí)，也可加黃色或綠色濾色鏡，以增加影像的清晰程度。并且要注意數(shù)碼攝影時(shí)鏡頭不得對(duì)著強(qiáng)烈的光線[3]。野外水文攝影主要是拍攝河流、湖泊、沼澤、海洋、冰川、地下水、水庫(kù)等各種水體，尤其要注意拍攝各種水體水位漲落的動(dòng)態(tài)變化。注意各種水體的變遷，以及各種水利設(shè)施(如水庫(kù)壩址、渠道等)。由于水體反射光線多，因此，拍攝水體時(shí)可以縮小光圈，并適當(dāng)調(diào)快快門速度。拍攝水庫(kù)壩址、渠道可以用俯拍全貌的技法展現(xiàn)水的利用，建筑物的雄偉壯觀與發(fā)展。拍攝時(shí)間一年四季均可。

6.數(shù)碼攝影在人文地理攝影中的應(yīng)用。

人文地理攝影是通過(guò)攝影技巧的運(yùn)用反應(yīng)出政治、經(jīng)濟(jì)、旅游、宗教、文化的區(qū)域差異，更加鮮明的展現(xiàn)出人類活動(dòng)與地理環(huán)境的關(guān)系?？梢耘臄z廠礦的全貌，也可以拍攝具體的車間或生產(chǎn)流程?？梢耘臄z農(nóng)田的自然條件，土地利用狀況、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工工具及主要作物品種等。也可以拍攝鐵路、公路、鄉(xiāng)路和航道等交通線路、交通工具和車站、機(jī)場(chǎng)、碼頭等交通設(shè)施。拍攝交通工具要注意調(diào)快快門速度。當(dāng)然也可以拍攝城鎮(zhèn)、村落的全貌，主要街道、鬧市區(qū)以及典型建筑物的外貌、結(jié)構(gòu)等，尤其要注意拍攝能反映城鎮(zhèn)的歷史、文化和經(jīng)濟(jì)特征的照片[4]。在可能的情況下，可以在高處俯拍城鎮(zhèn)的鳥瞰照片。

三、結(jié)論：現(xiàn)代地理野外資料收集中的地理攝影是整個(gè)過(guò)程里必不可少的裝備。對(duì)于地理野外工作的內(nèi)容、地點(diǎn)、路線、行程及人員活動(dòng)和自然地理與人文地理的特征影像的記錄，具有地理科學(xué)研究的專業(yè)價(jià)值和史料價(jià)值。同時(shí)對(duì)于總結(jié)地理野外工作經(jīng)驗(yàn)，提高地理野外工作的水平有很大的意義。

[1]李清泉.三維空間數(shù)據(jù)的實(shí)是獲取.建模與可視化[M].武漢大學(xué)出版社，2003.

[2]伍光和等.自然地理學(xué)[M].高等教育出版社，2008.

[3]布里恩著（美）,黃中憲譯.實(shí)用攝影手冊(cè)[M].遼寧教育出版社，2003.

[4]王恩涌，趙榮等.人文地理學(xué)[M].高等教育出版社，2000.

P904

A

1005-1554（2010）02-0055-02

2010-02-18

孫百生（1974-），男，河北豐潤(rùn)人,承德民族師專物理系講師。