无人机测绘操作员培训（无人机测绘0基础入门到放弃（加1 摄影基础知识））

147小编 2023-07-20

承袭系列文章的进阶篇，上难度！

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无人机测绘0基础入门到放弃（一）93 赞同 · 18 评论文章

前言

摄影测量，摄影测量，摄影在前，测量在后，所以你说搞摄影测量却不懂摄影，这正常吗？

对于普通人（非摄影爱好者）来说，摄影恐怕就是打开手机相机，或者美颜相机等等的美颜软件来摄影，对于摄影的专业知识知之甚少。平时拍拍日常生活也能出大片，摄影有啥难的？但是摄影测量是工业测量，无人机飞一圈下来如果全部是废片也影像工作效率。

如果你不想直接用相机厂商告诉你的参数，或者说根据现场实际情况进行适当的参数调整，将照片效果拉到最好，不是更好吗。即使用不上，用对应的知识给女朋友拍拍照也是极好的（手动狗头，算了吧，干测量的还有女朋友？）。

摄影系统组成

一般我们将相机分为“机身”和“镜头”。这两个部分能分开，意味着可以使用一个机身搭配不同镜头，实现不同的摄影风格和品味。

机身即包含了相机电子控制元器件在内的几乎所有零件，包括感光元件，反光板，存储卡，取景器，显示屏等等。这样的一个组件却不能单独完成拍摄作业，原因是不能把光线聚集起来，使光线“正好”投射在感光元件上。我们还需要一个镜头。

镜头的作用就是聚集光线，小孔成像的小孔，就可以看做是最基础的镜头。也就是说二者缺一不可，只有镜头，光线是能聚集了，但是没有采集设备，你只能看到外面的影像，不能记录下来；只有相机，光线发散，记录的照片是一片糊。

在大众看来，说相机就指的是相机机身+镜头的一套；在较专业的摄影用户眼里，是要说机身+镜头的，机身代表了相机的像素量、感光能力、去噪能力等等，镜头最显著的特征就是对取景的放大能力。比如60D+18135，指的是机身是佳能60D，镜头焦段是18-135mm。这个我们后面讲焦距的时候再细讲。

相机分类

相机的分类方法有很多，比如有胶片的、数码的；旁轴取景相机、双反相机、单反相机；近年来又有什么微单相机、单电相机、无反相机。让不了解摄影的朋友估计很懵，除了胶片和数码的区分外，上述讲到的区分方法其实大家都是在解决一件事——取景和拍摄的矛盾。

并不是所有的相机都可以更换镜头，按照我个人的理解，那种可以变焦的不能更换镜头的相机叫长焦相机；现在一般单反相机、微单相机等等是可以更换镜头的。是否可以更换镜头其实跟相机的取景方式也无关，旁轴取景相机也有可以更换镜头的。

旁轴取景相机

旁轴取景相机使用两个光轴，一个用来取景，一个用来拍摄。如上图，右上角的窗口即是取景框，而真正的镜头在下面。旁轴取景的问题是，取景和实际拍出的照片有一定的偏移（上下左右都有一定的偏移），要靠摄影者的取景经验去取景。这对没有经验的人来说简直太不友好了！

双反相机

双反相机解决了旁轴相机在取景时左右偏移的问题，仅剩下了上下偏移。好像经常在民国时期的电影里看见这种相机。上图镜头上面的黑盒子其实是取景器的遮罩，取景时要从上面看向盒子里取景，这样就自然使相机的机位比较低，大概在腰部，给女朋友拍照片的时候，你也可以试试这个机位。笑

单反相机原理

单反相机的全称叫单镜头反射（数码）相机，也就是说，取景和拍摄使用同一个光路，保证取景和拍摄的一致性。这样就必然有个反光板结构，在取景时，反光板下降到45°左右位置，将镜头的光线通过无棱镜反射到目镜取景器中；当按下快门键时，反光板升起镜头的光线直接射入感光元件上进行记录。

如此一来就解决了取景和拍照有视差的问题。现在你知道为什么大家都喜欢用单反了吧。但是单反也有自己的问题，五棱镜很重；反光板的升起和落下需要一个比较大的空间（近似于法兰距），这两个特征搞得单反相机又大又重（最重的还是镜头，那里面镜片多了去了）。另外，在取景时的“曝光参数”与实际拍照时的可能有差别，所以会导致照片和取景器里看到的效果不一样。有没有种方式能更轻便一点呢？

当然有了，那就把反光板去掉，无棱镜也去掉，直接用感官元件实时感光，就用设置的曝光参数将照片实时曝光在相机的数码屏上，效果所见即所得，简直是一举多得。这就是后来又出现的微单、单电、无反。他们之间的概念应该有点细微区别，我没有深究过，也分不清，反正大概都是这么回事吧。

并不是所有的相机和镜头都是统一“接口”的，在摄影里面这个叫“卡口”，比如“佳能卡口”，“尼康卡口”等等，在购买相机和镜头时，要注意相机和镜头是否可以匹配。

“换门”的意思是，比如说原来我所有的器材全部是佳能接口的，因为不同品牌的卡口不同，将全部器材换为另外的品牌，称为“换门”。

摄影术语

以下既是术语也是参数名称，在调节参数时必须对调整的参数甚至相关参数有理解体会。所有效果以实拍为准，不管你的参数再怎么“科学”，无人机上天前都应该进行实拍查看效果，不然你以为那些职业摄影师看相机那块屏幕是在干嘛呢。

景深

景深通俗来说跟“背景虚化”相关，在有背景虚化的照片中，成实像的部分即为景深。

严格意义上来说，景深即是指在摄影机镜头或其他成像器前，沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。

浅景深一般是指呈实像的距离比较短；大景深是指呈实像的距离比较长；在摄影测量中一般采用“对焦无限远”，它的意思可以理解为，对于某种镜头，15米之外的所有景物全部呈实像，也就是我们希望在摄影测量中达到的效果。

不能完全相信镜头上的对焦尺

光圈和快门

光圈和快门是摄影中非常重要的概念，这两个参数确定了照片的曝光量。设置正确的曝光量对于成像来说至关重要。

我的文章都尽量不用术语来表示，而是喜欢用大家比较容易理解的语言来解释，（但与其他人交流时，还是术语最简单直接哦）那么光圈大家就可以理解为小孔成像的孔大小，孔越大，进光量也就越大，曝光量也就越大；快门实际上指的是快门开启的时间长短，开启时间越长，进光量也就越大。

以下是光圈和快门的常见值：

如上图所示，F值（F值越大，光圈越小）每移动一个格，表示光圈开启量扩大或缩小一倍，比如F8的进光量是F5.6进光量的一半；快门值指的是1/30秒。在曝光量不变的前提下，每调高一档光圈，就要调低一档快门，不然曝光量就会产生变化了。

这不是有病吗，这不是？我不能把这俩参数设置成一个参数吗？还真不能，因为光圈和快门还有别的意义。

光圈同时还影响着景深，光圈越大景深越浅，背景虚化效果越强；光圈越小景深越大，背景虚化效果越弱；

快门同时还影响着照片的拖影，还是上图吧，最直观。

如果需要抓拍运动过程中的实景影像，就需要设置短快门，比如体育运动中的抓拍。不同的设置方式会拍下不同的效果。如图，左边的短快门好像把流水定在了空中；右边的长快门又把流水延长，展现了完全不同的艺术风格。

在摄影测量中，我们不需要，也不想要拖影，这在摄影测量中叫像点移动，是需要尽量消除的变量。在某些定制相机的默认出厂设置中，快门速度被设置为了1/1250，这足可以应付绝大多数场景的摄影测量需求了。但是，我就是要在极端情况下进行拍摄，在大阴天进行应急测绘飞行，厂家默认的快门速度和光圈配合可能就会把照片拍的过暗，又因为CC不接受任何PS修改，所以可能全部都是废片。

那这种情况下应该咋办呢，可以适当延长快门时间，增加光圈大小。也要有个限度，从经验值上来说，一般不建议把快门速度低于1/1000，最慢不低于1/800，光圈不大于F8（F值得不小于8），可是如果这样设置完之后，照片还是欠曝，还是发暗怎么办呢？我们就需要调整一下ISO了。

ISO

ISO，不是iOS，不是苹果的操作系统！

意思是感光元件的感光度，增大ISO会让感光元件变得敏感，较少的曝光量也可以正常曝光。这个参数同样有利有弊，大幅增加的感光度会影响成像质量，导致照片中的噪点增多，啥是噪点？下图就装满了噪点。

噪点真多

过多的噪点会影响后处理软件自动识别特征点、自动匹配特征点。ISO后面的数值越大，其感光度越大，理论上说也是每变化一档相当于进光量增加/减少一倍。

摄影测量时，建议ISO不要大于800，另外在保证正常曝光的前提下，ISO越小越好，慎用ISO auto，最好压根就不考虑auto，如果拍摄阴影区域在相片里比较大，auto档会瞬间将ISO拉高非常多，干到大几千也是有可能的。不过艺高人胆大，凡事没有绝对的，你们开心也行（手动狗头）

焦距与变焦

说起变焦就不得不说起长枪短炮了

当我们说变焦时，实际我们在说变换透视关系。看起来我们是在改变成像的大小，实际上焦距的改变是很大程度上改变了前景、主体、背景之间的入射关系。（其实是取景范围变小了，不是景物变大了）焦距同样影响景深，想要拍出背景虚化效果，使用大光圈和长焦距就很轻松了，当然主体和背景之间要拉出一定距离，如果用牛头当我没说。

使用全画幅（35mm）传感器时，把50mm焦距的镜头成为标准镜头；小于50mm的镜头称为广角镜头，小于20mm的称为超广角，不适于摄影测量；61mm~100mm焦距的镜头，称之为中焦镜头；101mm~180mm焦距的镜头称之为中长焦镜头；180mm~300mm焦距的镜头，称之为长焦镜头；301mm以上焦距的镜头，称之为超长焦镜头。

如图所示，变焦的时候实际上改变的取景的范围角度

最常用的当然是标准镜头，拍出来的照片与人眼观察的效果最接近；有些摄影测量相机也有用中焦镜头的，主要是为了规避镜头畸变（广角镜头畸变大）或者分辨率和相对航高的问题，因为中长焦镜头的放大倍率，飞行时的航高可以更高；如果航高不变则需要更密的拍照点。

以上的焦段均以35mm传感器为基础，如果使用的不是35mm传感器，使用APS-C画幅或者4/3系统，焦距要经过换算。举个例子，佳能APS-C画幅传感器，使用50mm定焦镜头，他的实际35mm等效焦距大约为50*1.6=80mm，本来是标准镜头，结果装到APS-C画幅的相机上，就变成了“标准人像镜头”。

这里啰嗦几句关于画幅的问题，其实画幅的大小对成像没有直接关系。画幅大的成像就好，没有这种说法。如果非要这么说的话，那就要看像元大小，像元大的，效果才可能好。什么底大一级压死人，有时候被厂商拿来洗脑了，如果像素不变的情况下，才是底大一级压死人呢；你底是大了，像素也多了，最后表示一个像素的传感器面积（像元大小）还是那么多，有啥提升？——记住，如果镜头不变，这只能提高取景范围。

另外还有一点要注意的是，由于变焦镜头在变焦时，会影响畸变参数，所以摄影测量中一般不适用变焦，如果手头没有合适的定焦镜头，必须使用变焦镜头的话，一定要使用胶带将机械变焦环固定在一个位置；这招对电子变焦环无效，区分电子变焦环和机械变焦环的方式就是看变焦环能不能“拧到头”，机械变焦环可以拧到头，不能继续拧，电子对焦环可以沿一个方向无限拧。

曝光度

上述三幅图分别是欠曝，正常曝光，过曝。

光圈、快门、ISO三者的组合就成了不同风格的照片，拍女朋友的时候要注意（手动狗头）。由于外界条件的变化（光线明暗变化）也会造成不同的曝光量。

现在的电子相机一般都提供了几种半自动曝光方式，即光圈优先Av和快门优先Tv，意思是，你只需要设置光圈，至于用多长时间的快门，由相机自己决定，然后即可完整正常曝光；或者你只需设置快门，光圈由相机决定。这两种模式在地面拍摄人、物的时候非常有用，但不适合用于无人机航摄，或者说不是最佳选择。像早期有些自动相机没有纯手动模式，就只能选择一种。

光圈优先无法保证快门速度都一致，如果场景中的阴影较大，就需要更长的曝光时间，最终可能会导致拍照时间不同步，影响重叠度。快门优先的效果会好一些，光圈的改变虽然影响景深，但对摄影测量的影响没有特别大，即使如此，也不推荐大家优先使用快门优先模式。

测光方式

相机的测光方式大致为中心点测光、中心重点测光，矩阵测光。当我们取景的视野里，光线明暗不一时，测光方式的影响最大，中心点测光只用中心一个点进行测光，然后再根据曝光方式进行曝光；中心重点是使用中心一片区域，不是一个点来测光；矩阵测光则是考虑整个取景视野中的光亮进行平衡，摄影测量也应该使用这种模式。

注意，当半按快门时，对焦、测光都已完成并锁定，航测时应尽量减少半按快门和全部按下的时间；但是，自动对焦方式使用的对焦时间是不一致的，尤其在弱光环境下，相机可能需要更长的时间进行对焦。所以定焦镜头并且对焦无穷远是比较推荐的做法。

当我们使用手机拍照时，在取景时候点击屏幕上的点，默认应该都会进行调整，这个调整包含了对焦和曝光，意思是以点击的那个点为对焦位置，并使点击的那个位置正确曝光。比如当拍落日时，如果没有操作，地面的景物比较多，使用矩阵测光，导致落日过曝，但我想拍的就是落日，不要地面的建筑等等的，这时候点击手机取景里面的太阳位置就可以使落日正确曝光，当然这时候地面的建筑就漆黑了。