無人機航拍在建筑與環(huán)境攝影中的應(yīng)用

摘? 要：當(dāng)代無人機的出現(xiàn)，標(biāo)志著一個新的航拍時代到來。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展，無人機航拍與移動網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸技術(shù)日臻成熟。在攝影的諸多領(lǐng)域中，無人機航拍都得到廣泛應(yīng)用。在表現(xiàn)體量巨大的建筑工程、廣闊的地貌環(huán)境、建筑的平面布局方面，無人機航拍具有其靈活的高度、廣闊的視野，有著地面拍攝不可比擬的優(yōu)勢。當(dāng)然，無人機航拍也有其自身的不足和問題：大場景畫面，細節(jié)缺失;上帝之眼，過度抽象，缺乏人類觀看體驗與情感;自身技術(shù)發(fā)展的局限以及政策、法規(guī)的不完善也給社會和國家的安全帶來挑戰(zhàn)。無人機航拍增加了拍攝角度，歸根結(jié)底，還要回歸攝影的本身。

關(guān)鍵詞：無人機;航拍;建筑與環(huán)境;水利工程

中圖分類號：TB869 文獻標(biāo)識碼：A

用天空之眼俯瞰地球，一直是人類的夢想。由于設(shè)備的昂貴、技術(shù)的難度，大多數(shù)人在航拍面前望而卻步。近年來，隨著民用無人機技術(shù)的日臻成熟和移動互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)以及衛(wèi)星定位系統(tǒng)的迅速發(fā)展，無人機+數(shù)字攝影拓展了攝影的疆域，更多的人可以從上帝的視角觀看事物。2016年，被稱為中國無人機“元年”。無人機航拍在新聞報道、商業(yè)廣告、風(fēng)景地貌、藝術(shù)創(chuàng)作等諸多攝影領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)代無人機的出現(xiàn)，無疑標(biāo)志著一個新的航拍時代到來?！耙粋€職業(yè)的地理或風(fēng)景攝影師沒有無人機會被人認為缺憾，一個廣告攝影師或項目攝影組因為沒有無人機航拍而自卑?！盵1]

運用無人機航拍水利工程項目，無疑是建筑工程用攝影表現(xiàn)的一個最優(yōu)選擇。水利工程項目大都具有較大的空間體量和結(jié)構(gòu)，改變并塑造著環(huán)境，形成了新的人工和自然的關(guān)系以及地貌地形特征。通常地面的常規(guī)拍攝，往往不能夠較好地表現(xiàn)建筑工程的全貌及與自然環(huán)境的關(guān)系。而今，無人機航拍居高俯瞰能夠帶給我們審視這些“龐然大物”的視覺可能。本文結(jié)合浙江“五水共治”水利工程項目航拍實例，圍繞當(dāng)代無人機航拍的優(yōu)勢與應(yīng)用模式，展開以下三個問題的分析：第一，無人機航拍在建筑與環(huán)境攝影中的優(yōu)勢和必要性;第二，無人機航拍在建筑與環(huán)境攝影中的應(yīng)用模式分析;第三，當(dāng)前無人機航拍在建筑與環(huán)境攝影中存在的問題與未來期待。

1 無人機航拍在建筑與環(huán)境攝影中的優(yōu)勢和必要性

根據(jù)我國工業(yè)和信息化部官方定義，民間所稱的“無人機”學(xué)名為“無人駕駛航空器”（Unmanned Aerial Vehicle，縮寫為UAV），是利用遙控和智能控制裝置控制不載人的飛機，其實質(zhì)是空中機器人，能夠代替人類完成空中作業(yè)。而無人機與攝影成像設(shè)備的結(jié)合，加上移動互網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)、人工智能、GPS衛(wèi)星定位、遙控指揮和圖傳系統(tǒng)，實現(xiàn)了當(dāng)代無人機攝影。

1.1 無人機航拍的優(yōu)勢

無人機航拍實現(xiàn)了人機分離，打破高度和空間的限制，能夠在不同高度看世界，是人類認識世界手段的一個顯著進步。

1.1.1 自由的高度，廣闊的視野（見圖1）

人類在地面上拍攝景物，對于較大體量的建筑、山川和廣闊的風(fēng)景，往往受高度限制，其取景視野和內(nèi)容，往往不能宏觀、概括地反映大面積、大體量景物的整體與全貌。無人機航拍最大的優(yōu)勢在于自如地升降、懸?？罩?，“鳥瞰”地面景物，可以選取不同高度、視角和景別拍攝，更加宏闊、全景地觀看景物，形成雄深偉麗的風(fēng)格。（見圖2）

1.1.2 較小空間限制，豐富的視角

相對載人直升機、熱氣球等航拍載體，無人機體積較小，輕量化。無人機的起飛降落、空中懸停，所需空間要求小，受拍攝場地限制少，存在著適用空間范圍廣等特點。另外，一些受自然條件限制的現(xiàn)場，人員不能或不容易到達的位置，例如峽谷、河流、水面、山頂?shù)鹊胤?，無人機以其靈活的高度調(diào)整和較小的空間限制能夠進入，可多角度俯視、平視對地面上的景物進行前后縱深、左右視野上的影像表現(xiàn)。

1.1.3 操作相對簡單，成本相對較低

在無人機出現(xiàn)前，進行航拍是一件不容易的事，通常要借助直升機實現(xiàn)。在拍攝之前，需要有關(guān)部門審批，成本高、費時長。有時受氣象、航線影響，效率低。與駕駛直升機航拍相比，無人機操控性相對簡單容易，費用低。當(dāng)今借助互聯(lián)網(wǎng)、谷歌地圖能夠幫助攝影師了解拍攝景物的地形和環(huán)境，隨著無人機智能化設(shè)計和技術(shù)的完善，其操作會更加便捷和靈活。

1.2 建筑與環(huán)境攝影對無人機航拍的需求

自人類誕生以來，建筑和人類關(guān)系尤為密切。建筑和環(huán)境是人類生活的舞臺，也表征著人類的科技、物質(zhì)和精神。建筑工程需要影像的表現(xiàn)與傳播，攝影以生動、形象、逼真的特性，具有天然的優(yōu)勢，并且為其他媒介不可比擬。建筑形式多樣，結(jié)構(gòu)各異，既有高度又有廣度，以常規(guī)的攝影視角很難表現(xiàn)建筑的形式布局與結(jié)構(gòu)特征。而當(dāng)代無人機航拍的出現(xiàn)，對表現(xiàn)建筑與環(huán)境增添了新的視角、新的維度。

1.2.1 能夠便捷地表現(xiàn)建筑全貌及建筑和環(huán)境的關(guān)系

拍攝建筑與環(huán)境，不僅要表現(xiàn)建筑的整體輪廓、造型、質(zhì)地及空間結(jié)構(gòu)，也要注重它和自然環(huán)境的關(guān)系。通常拍攝需要一個較高的機位視點，由于地形和建筑工程體量的巨大，尋找一個恰當(dāng)?shù)母呶?，且沒有遮擋物，常常較為困難。如果借助無人機航拍，高度和視野很方便的得以解決，特別是崇山峻嶺中的水利工程如大壩、水庫，開闊的田野和水域。

1.2.2 能夠較好地表現(xiàn)建筑整體的平面格局與頂部特征

在建筑工程設(shè)計中，平面布局是建筑在地面上橫行分布延展的體現(xiàn)，是建筑表現(xiàn)的重要部分。常規(guī)地面拍攝，由于拍攝機位沒有達到一定的高度，且能夠垂直、視野較大，建筑平面布局表現(xiàn)無法實現(xiàn)。而無人機能夠在一定高度進行垂直地面拍攝，建筑工程的平面布局得以表現(xiàn)。

建筑工程頂部的設(shè)計、建造和裝飾因環(huán)境氣候、建筑材料、地域的不同而具有鮮明的特征。常規(guī)地面拍攝，對頂部的表現(xiàn)，往往不能很好的實現(xiàn)。借助無人機的俯拍，建筑頂部這一重要建筑元素也得以較好的表現(xiàn)。

1.2.3 能夠以靈活的高度解決建筑的“透視失真”

“建筑和環(huán)境攝影中對水平和垂直有著重要的要求。垂直線是建筑形體中的基本線條，垂直成為建筑形體中的基本特征。通常，除非有意傾斜造成特殊的視覺效果，拍攝建筑的垂直線應(yīng)保持垂直?！盵2]當(dāng)鏡頭平面不能與建筑立面平行時，建筑上的垂直線就會傾斜。因此，地面上拍攝往往需要移軸相機（鏡頭），且移軸范圍有限。而升高機位是一種有效的辦法，可保持鏡頭平面與建筑立面平行。無人機具有不同高度的靈活升降、懸停拍攝，能夠方便的“升高機位”，便捷地解決建筑拍攝“透視失真”的問題。（見圖3）

1.2.4 能夠突破人不能到達的機位和角度進行拍攝

為了完成一些低空特殊角度的拍攝，常遇到較為困難到達的機位，如水面上、峽谷間、懸崖邊。無人機能夠靈活方便地突破常規(guī)人員不能到達位置，通過遙控完成所需畫面的拍攝，既保證了人員的安全，也減少了人力和財力付出。

2 無人機航拍在建筑與環(huán)境攝影中的應(yīng)用分析

基于當(dāng)代無人機航拍的各種優(yōu)勢，針對水利工程的巨大體量，以及它們大多處于高山峽谷間、江海湖泊中等復(fù)雜的自然環(huán)境中，浙江“五水共治”水利工程項目，較多借無人機航拍的高度，帶來畫面強大的概括力，從而得以完成許多大型工程項目的影像記錄，也刻畫出人與環(huán)境共同生衍的關(guān)系。（見圖3）

2.1 鳥瞰式俯視（見圖4）

無人機飛行至一定高度，相機鏡頭俯視地面，與地面景物形成一定夾角，這種鳥瞰式俯拍是無人機航拍常用的一種表現(xiàn)方法。高度決定視野，這種拍攝方式具有開闊的視野，能夠拍攝到由近及遠不同層次的景物、信息量較大，具有遼闊、深遠之感。從空中俯拍，更多地展示前后景物間的關(guān)聯(lián)。想象力是一種與生俱來的感覺，相對于地面來說，俯瞰更需要想象力的提升。

無人機從高處拍攝建筑工程和地貌地形，信息量大，較好地展現(xiàn)建筑工程的主體全貌和廣闊的自然環(huán)境，表現(xiàn)建筑工程的壯闊和雄偉的氣勢，超越人類常規(guī)地面觀看事物的經(jīng)驗和感受，畫面具有較強的視覺張力和藝術(shù)感染力。

根據(jù)建筑工程的高度、面積、規(guī)模，掌控好飛行高度與鏡頭視角。通常拍攝前要對拍攝景物做一定的實地調(diào)研與方案設(shè)計，根據(jù)需求完成作業(yè)，飛行高度一般控制在2000米以內(nèi)視線范圍，景別范圍可由全景到局部，也可以由局部飛至全景。

在拍攝水利工程（大壩、泄洪口等）方面，為更好地表現(xiàn)大壩工程的整體面貌以及與周圍山體、河谷之間的關(guān)系。無人機飛行至高空，鳥瞰俯視拍攝水利工程。一方面展示了水利工程在地面空間上的與周圍環(huán)境的位置關(guān)系（在兩山之間，大壩把河道截斷，形成庫區(qū)和排泄閘門），另一方面也展示出大壩的整體形象。還有一些鳥瞰，宏闊地展示地貌地形。如浙江余姚四明湖灌區(qū)的治理效果。

2.2 垂直地面正視

無人機升至一定高度，鏡頭俯視與地面形成90度夾角，從空中垂直向下拍攝。這種拍攝視角，使原來地面上有立體深度的前后景物表現(xiàn)為二維“俯視圖”，弱化景物的層次感和比例感，常常抽象出簡潔的幾何化圖案，產(chǎn)生平面的陌生感，超越人類的視角，也超越了現(xiàn)實。（見圖5）

表現(xiàn)建筑平面布局與分布是航拍特有的角度和表現(xiàn)方式，同時這種拍攝方式也可表現(xiàn)建筑與其周圍環(huán)境的地貌、地形關(guān)系。在“五水共治”水利工程中，以垂直角度俯拍工程項目、河堤海塘，能夠展現(xiàn)水利工程的平面全景和布局，也能夠展示工程在整個環(huán)境中的位置，與周圍山川、江河、湖海的平面關(guān)系。如浙江麗水潛明水庫的垂直平面影像，既交待了大壩的平面結(jié)構(gòu)（壩頂?shù)牡缆泛头孔樱职汛髩魏蜕綆X、河流的關(guān)系表現(xiàn)出來。另外，那些簡潔抽象化的影像，以純凈的方式展示了人工與自然的美。

2.3 低空平視（見圖6、圖7）

無人機低空飛行，在飛行高度和視角允許的范圍內(nèi)，對建筑景物進行直視平拍。低空平視拍攝，能夠避免建筑物垂直線傾斜，較好地表現(xiàn)建筑的立面形態(tài)和細節(jié)質(zhì)感。由于無人機靈活的高度升降和懸停拍攝，方便的解決在地面拍攝不容易達到的機位和視角，如水面上、峽谷半空中。

水利工程項目大多都建設(shè)在崇山峻嶺、江河湖海間。在表現(xiàn)水利工程的立面形態(tài)和細節(jié)上，許多合適的機位都處于水面和半空中。利用無人機靈活高度的調(diào)整及空間位置，低空平視取景，較好地解決了這一難題。如拍攝潛明水庫大壩主體正立面，前方是水面無法在正前方拍攝。無人機降至大壩正前方平視拍攝，既解決了建筑物的垂直問題，又能夠把大壩主體結(jié)構(gòu)和雄偉的氣勢表現(xiàn)出來。

2.4 光線選擇與模式控制

拍攝文化遺產(chǎn)上的一些經(jīng)驗，在拍攝水利工程同樣適用?！霸诠饩€選擇上，通常早晚時段45度入射光線為佳，盡量避免順光或逆光（特殊效果除外），一方面避免順光飛行器的影子進入畫面，另一方面可以避免逆光拍攝時產(chǎn)生鏡頭眩光而影響畫質(zhì)。通過白平衡，控制影像的色彩色調(diào)，通常設(shè)定為自動模式和日光模式。如果想準(zhǔn)確地表現(xiàn)建筑與環(huán)境本身的色彩、質(zhì)感與氛圍，可設(shè)定為日光模式。（見圖8、圖9）為防止拍攝時的頻率抖動，確保影像的清晰度，通常選擇快門速度為1/100-1/500，光圈為自動和手動相結(jié)合，焦點為自動模式?！盵3]

任何一種拍攝視角都有自己獨特的規(guī)律、個性以及辨識度。攝影師要根據(jù)建筑與環(huán)境的屬性特征，充分運用攝影語言和藝術(shù)想象，靈活掌控各種技術(shù)手段，表現(xiàn)建筑與環(huán)境的社會文化和自然信息，以及攝影師對建筑與環(huán)境的理解。

3 無人機航拍在建筑與環(huán)境攝影中的問題與期待

事物和技術(shù)在發(fā)展過程中可能會遇到不同的問題?？傮w來講，當(dāng)今無人機航拍主要面臨著情感缺失、安全飛行與空域資源三個方面。

3.1 過度的“上帝視角”，缺乏人類的情感

“一個選題，以情感類為主題或者主線，基本用不上無人機航拍?！盵4] 新浪攝影師李頎拯如是說，這句話從另一個角度說明，無人機航拍廣闊的視野、上帝的視角缺乏人類視覺的情感體驗。無人機航拍的長處能夠宏觀地傳達景物的整體和全貌，與常規(guī)地面熟悉的觀看經(jīng)驗相比較，景物更加抽象、陌生。上帝視角看的多了，會顯得單調(diào)，缺乏地面的細節(jié)。因此，航拍畫面常常需要與地面常規(guī)拍攝的圖像細節(jié)結(jié)合起來，更加立體、全面、有情感地反映現(xiàn)實世界中的建筑和環(huán)境景物。

3.2 續(xù)航能力低，惡劣環(huán)境氣候有安全隱患

目前，民用無人機的續(xù)航時間一般為15-30分鐘，飛行時間較短。而電池供電不足、導(dǎo)航偏位、系統(tǒng)癱瘓等原因，有可能引起摔機事件。香港科技大學(xué)的機器人研究所與大疆聯(lián)合團隊曾將機器帶到海拔4550米高度的貢嘎子，在高原低溫下對產(chǎn)品試飛測試[5]。從技術(shù)講，無人機需要更長的續(xù)航時間，更先進的飛行穩(wěn)定系統(tǒng)，防水，防風(fēng)適應(yīng)惡劣天氣。

無人機多為小型多旋翼飛行器，對飛行條件要求較為苛刻，抵御自然天氣變化能力非常弱，在使用中存在安全隱患。所以，拍攝要避免大風(fēng)、雨雪、霧霾等惡劣天氣。另外，山體、電線及建筑遮擋，無人機信號會被頻繁干擾。作為全球首位“大疆視覺藝術(shù)家”王建軍說，“無人機航拍，在接收信號以及遙控距離上還有提升的空間?！盵6]

3.3 法律法規(guī)的限制與道德約束

近年來，無人機被濫用的負面事件不斷發(fā)生。搶占空中航道、制造恐怖襲擊、闖入軍事禁區(qū)等問題時有出現(xiàn)，如杭州蕭山機場事件、500米高空拍攝戰(zhàn)斗機;也有侵犯隱私，偷拍私人領(lǐng)域如房間和院落事件。許多負面的事件導(dǎo)致嚴(yán)厲的空中管制，許多地區(qū)實行了限飛。2018年6月實施《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)經(jīng)營性飛行活動管理辦法（暫行）》主要有三點：1.實名登記，250克以上的無人機都需要進行實名登記;2.飛行執(zhí)照，從事無人機飛行作業(yè)的飛手需要考取無人機電子執(zhí)照或其他相關(guān)行業(yè)證照后才能上崗作業(yè);7千克以上的無人機需要考取駕照;3.禁飛區(qū)禁止飛行。當(dāng)前，我國無人機相關(guān)法規(guī)還存在著制定過程中利益相關(guān)參與性不足、無人機適航性的要求不明確、治理無人機擾航的法律適用混亂等問題。不過，任何新興事物的發(fā)展，一開始可能是無序的，隨之而來的必然是規(guī)范。

4 結(jié)語

無人機航拍以靈活的高度以及較小的空間限制給當(dāng)代攝影創(chuàng)作增添了新視角和新維度。在表現(xiàn)建筑和較為遼闊的環(huán)境，尤其是那些橫亙于山川峽谷、江河湖海上的水利建筑工程，無疑無人機航拍有著較大的優(yōu)勢和便利。當(dāng)前，無人機航拍成為一種現(xiàn)象，也涌現(xiàn)出大量的平庸的作品。然而，航拍只是一種手段，不是唯一目的。攝影編輯鄭濃說，“過度地依賴于角度所帶來的攝影變化是危險的，沒有理念與內(nèi)容的支撐，只是依靠新奇角度的改變，是不現(xiàn)實的。”[7] 因此，我們?nèi)匀灰Y(jié)合地面常規(guī)攝影，利用好光線、地理地標(biāo)，靈活、機智地使用無人機航拍。歸根結(jié)底，還要回歸到攝影本身。（見圖10）

參考文獻：

[1]李樹峰，南無哀，陽麗君.2017中國攝影藝術(shù)發(fā)展研究報[J].中國攝影，2018（4）：122.

[2]石戰(zhàn)杰.建筑與環(huán)境攝影[M].杭州：浙江攝影出版社，2018：93.

[3]吳健.鳥瞰絲路[J].中國攝影，2017（08）37.

[4]李頎拯.航拍多了一個視角[J].中國攝影，2017（08）：64.

[5]王建軍，鄭濃.俯瞰更需要想象力[J].中國攝影，2017（08）：47.

[6]王建軍，鄭濃.俯瞰更需要想象力[J].中國攝影，2017（08）：49.

[7]鄭濃.無人機攝影：高飛境自遠[J].中國攝影，2017（08）：25.