□ 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(yáng)的經(jīng)典鏡頭，計(jì)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(shí)，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?！吨袊?guó)國(guó)家地理》雜志曾經(jīng)有過“尋找封面拍攝地”的活動(dòng)，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?yàn)檎掌鶗?huì)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(gè)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?kù)o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(shí)際的角度（單位一般是度、分、秒）之間的對(duì)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(shí)大小比較，來(lái)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(gè)測(cè)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(jiǎn)稱PS）中的標(biāo)尺工具，以金星、木星為測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)量；同時(shí)，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(cè)量插件測(cè)量出金木角距離（見圖2）。測(cè)量時(shí)之所以不用月球，是因?yàn)槲覀儠翰恢唧w時(shí)刻，而月球在天球上每小時(shí)半度的運(yùn)行速度會(huì)對(duì)最后的估算結(jié)果帶來(lái)比較大的誤差；相對(duì)而言，行星在天球上移動(dòng)的速率較小，誤差更小。測(cè)量結(jié)果是，363.32像素對(duì)應(yīng)10°17′16″的角距，即每一像素對(duì)應(yīng)1′42″的角度（原圖經(jīng)過擴(kuò)大處理，所以會(huì)量出帶小數(shù)的像素?cái)?shù)）。知道比例尺后，我們就可以計(jì)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(cè)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(lái)的高度就應(yīng)該是5°35′，這是個(gè)相對(duì)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(duì)應(yīng)的弧度，得到距離：3336米。由于測(cè)量誤差、弧度制引入的誤差，以及廣角鏡頭邊緣的畸變，這個(gè)距離很難準(zhǔn)確得出，但是3.3千米這個(gè)數(shù)值還是可以接受的。于是，我們可以在地圖上做出一個(gè)半徑為3.3千米的大圓（見圖4，此圖上下方向?yàn)檎媳弊呦颍臄z者就應(yīng)該在這個(gè)圓周附近。

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

接下來(lái)我們有兩種辦法。一種辦法是確定埃菲爾鐵塔的方向，來(lái)反推拍攝者的方向，這條直線和圓周的交點(diǎn)，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(cè)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(jiǎn)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(duì)于長(zhǎng)焦鏡頭拍出來(lái)的效果不好。所以，我們?cè)囍玫谝环N方法來(lái)確定埃菲爾鐵塔的方向。

現(xiàn)在我們測(cè)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(cè)量其地平高度為586.85像素（見圖5），對(duì)應(yīng)為16°38′。在Stellarium當(dāng)中，我們找到當(dāng)天這個(gè)高度角對(duì)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(shí)，在計(jì)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(cè)量地平高度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一點(diǎn)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(shí)針旋轉(zhuǎn)125°53′，作圖，再旋轉(zhuǎn)回來(lái)，就形成了這種效果（見圖8）。那么，拍攝地大概就在這個(gè)小黑圓附近了。

圖7

圖8

圖9

我們?cè)賹⒌貓D放大仔細(xì)搜索這個(gè)地區(qū)（見圖9）。從原圖中可以看到，顯然這一景象是從一個(gè)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(huì)選擇在這個(gè)地方將美麗的金木合月天象和巴黎夜景同時(shí)裝入鏡頭。

最后我量了一下距離的誤差，有500米左右。這其實(shí)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(zhǎng)焦特寫照片

圖10

文章開頭提到的加菲眾老師的計(jì)算（http://www. guokr.com/blog/772835/）便屬于這一類。實(shí)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(gè)要素，其具體原理筆者不再贅述。我們以一張?jiān)诎拇罄麃啿祭锼拱嗟娜粘觯▓D10）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(yáng)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(jiǎn)要說說這類長(zhǎng)焦照片在推算拍攝地時(shí)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(yáng)。不過日月也可以成為比例尺的參照。太陽(yáng)的角直徑是一個(gè)已知的數(shù)字，利用角直徑，我們?nèi)钥梢韵裆衔囊粯樱@得其比例尺。不過，大氣折射可能會(huì)帶來(lái)一定的誤差。

2.標(biāo)志物的選取。

也許大家對(duì)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(yù)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(huì)很難。找的時(shí)候最好有點(diǎn)技巧，因?yàn)槭侨粘?，所以可以調(diào)成面向東方來(lái)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(cè)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(kù)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(huì)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(zhǎng)焦鏡頭，將剛升起的太陽(yáng)與大廈合影。

！需要補(bǔ)充的是，在測(cè)量的時(shí)候我們盡量避免使用標(biāo)志物的寬度，這是因?yàn)闃?biāo)志物不一定是正對(duì)著我們，如果我們看到的是側(cè)面，就往往會(huì)引入一定的誤差，而使用其高度一般不存在這個(gè)問題。對(duì)于這張照片，如果我們感覺很難在PS中測(cè)量大樓完整的高度（因?yàn)榈撞课恢貌缓么_定），不妨使用兩棟大樓的高度差，因?yàn)閮勺髽呛芙?，在鏡頭前也是“并排”站著的，所以誤差不會(huì)很大。同時(shí)，利用高度差還能測(cè)出地平線的位置，從而方便測(cè)太陽(yáng)高度。

后記：

在進(jìn)行天文拍攝之余，除了享受天文攝影作品的美感，做一些簡(jiǎn)單的計(jì)算也是很有趣的。其實(shí)，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(shí)間；根據(jù)流星的雙站觀測(cè)照片可以來(lái)推算其軌道；通過彗星的照片還能用于測(cè)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(cè)攝影中，找到屬于自己的快樂！

（責(zé)任編輯 馮）