出品：科普中國
製作：荊博 註冊測繪師
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
7月1日，一條三峽大壩「發生變形並可能潰壩」的消息在一些微信群裡傳播，有目光「敏銳」的網友指出，該圖並非三峽大壩而是葛洲壩。
7月2日晚，澎湃新聞採訪三峽集團流域樞紐管理局樞紐運行部主任專業師曹毅進行闢謠。對於谷歌地圖顯示三峽出現扭曲，曹毅介紹說，谷歌地圖顯示的三峽片區的地形，經常會出現不準確的地方，因為「坐標被處理過的」。曹毅表示，他和一些同事也注意到了這條傳言，「當娛樂新聞看了」，未予理會，他表示自己每天都在三峽大壩工作，如果真的出現肉眼可見的變形，肯定會被發現。「大壩運行很正常，你放心。」
同時，中國航天科技集團也出面闢謠，專門拿出我國高解析度、高質量成像、高效能成像的「高分六號」衛星，以一種「用牛刀殺雞」的方式，展現了並無異常的三峽大壩的圖片，再一次澄清了此事。
那麼究竟是什麼原因使得谷歌地圖中的三峽大壩發生了變形？是大壩的扭曲還是衛星的淪喪，敬請關注下面的這則科普文章。
一張照片的扭曲
說起照相技術，大家一點也不陌生，誰手機上沒有拍照功能才叫真的「厲害」吧。而且我們現如今使用的手機攝像頭不斷增多，配置的精細化和技術化不斷增強。但有一個非常有意思的地方，那就是雖然照相的技術發展日新月異，但相機依然需要光，這就需要光線透過鏡頭，而鏡頭的缺陷一直都在，你始終無法將鏡頭做到想像那樣完美，這就出現了鏡頭畸變，鏡頭有缺陷是產生畸變的原因——原本一束束平行的光線通過鏡頭後，落到底片或感光元件時沒有那麼平行了，相對的位置發生了點變化。如果覺得難以理解，我們下面做個有趣的實驗：
如果有條件，將上圖投到電腦顯示器或者電視機上，然後用手機儘可能放大的將其拍下來。你會鬱悶的發現，臣妾做不到啊。原本平直的四條邊好像彎了，總是不能完全貼合自己的屏幕；如果你多換幾種尺寸的屏幕並將這張照片進行投影后還會發現，這張圖越大，拍攝的過程中，弧度就越大。這是因為鏡頭邊緣部分磨製更困難，畸變更明顯。不同鏡頭造成的畸變會有所不同，有的中間區域被拉長（正畸變），有的被縮短（反畸變）等。
或者更簡單一點，點擊一下圖片，將其放置為全屏，然後在自己的眼前前後晃動一下，你會發現，這張圖好像會動了。往眼前移動的過程中，這張圖好像凸了起來；往遠移動的時候，這張圖又好像凹了下去。這是因為人眼看到圖像的原理跟相機一樣，但眼前的物體在快速前後移動的過程中，眼睛上的肌肉也隨之調節晶狀體時，中間和邊緣速度不一致，導致你看到的影像發生了變形。
鏡頭的畸變問題隨著相機的發明與生俱來，人們只能儘可能的減少畸變。另一方面，人類利用這些畸變，通過攝影技術將鏡頭畸變特性發揮的淋漓盡致，達到攝影師的想要的藝術效果。如大家都比較熟悉的人像攝影技巧「頭不頂天腳踩地」就是利用這個原理。
拍攝對象上肢軀幹位於整個畫面的中部，可以縮小其長度，而下肢位於畫面下部的三分之一，從視覺效果上就會拉伸腿的長度，這樣拍攝出的妹子就會顯示出一雙大長腿。
當然，如果你拍攝的對象是你的塑料姐妹，那麼就可以把她的腿放到畫面的中間位置，腳不踩地而頭頂天，那麼拍攝對象就會喜提一對小短腿，用來跟自己美照一起發朋友圈。像下圖一樣，實際上不難看出這是一個人（兩張圖均未PS），但出來就是這種臉長腿短的效果。
在航空航天利用遙感攝影技術，一方面為了節約成本和時間，需要一次拍攝更大的範圍，所使用的相機框幅更大；另一方面需要影像產品更好反應現實情況，這就導致了影像產品的畸變問題更加不可調節，但遙感影像依然會有變形的情況，比如筆直的道路在影像下卻發生了彎曲，所以能夠生產畸變更小的相機在遙感領域是極為重要的技術。
很多張照片的扭曲
前面說了一張照片的畸變問題，那麼一堆有畸變的照片，每一張越往邊緣的畸變越大，而且還會因為拍攝狀態產生問題，如果想要拼成一張大圖，要怎麼處理才能還原真實？要怎樣才能獲得一整幅某個地區在允許畸變範圍內的影像呢。答案就是增加影像的重疊度。
我們先設想自己一邊走動一邊拍路邊的風景，然後將其拼接起來，然後就會發現還是比較困難的。這裡面主要有兩類問題，一個是相機端的問題，我們很難穩定的握住相機；另一個是拍攝對象自身大小、距離遠近，從而影響近大遠小的效果，讓我們很難通過影像準確判斷其實際情況。
飛機或衛星在拍攝遙感圖像中同樣會遇到這兩類問題：第一類是成像的姿態問題，相比之下，衛星還要好些，因為太空中幾乎沒有氣體，使得飛行姿態基本上只與飛臨地球上空的引力變化有關。而飛機等飛行器行駛在大氣層中，既會空氣阻力的影響，還會受到運動氣流的影響，使得飛行姿態不穩定。加之航線上既有彎曲和旋角，也有水平方向上的傾角，拍攝得影像受這些因素幹擾。
第二類問題也是如此，由於我們拍攝的地表地貌不是全都是一馬平川的，因此地表的起伏會導致像點的偏移，見下圖。
更容易理解的是，當你從高處往下看的時候，由於角度的問題，低洼處的東西很容易被遮擋，而凸起出的地貌在迎向視野的一面就會被拉伸而全部被顯示出來。
那麼怎麼處理這些問題呢？
因為空中姿態不穩定，所以記錄每一張像片的空中姿態使用三個線元素（XYZ）和三個角元素（ψωκ）進行表示，這六個元素被稱之為像片的外方元素。
如果想要將這些像片拼接在一起，僅僅得出每一張像片的外方元素是遠遠不夠的。那麼最終進行修整靠的是什麼呢？那就是多拍，使相鄰的照片之間出現重疊，然後利用同名點（不同照片對同一個地方的點）對圖像進行拼接，然後再形成一張大圖。其形式就像隊列調整的過程，沒有格子，但是通過前後左右幾排之間的相互比較，會很容易發現其中誰站的歪了，然後對其進行調整，雖然影像調整比隊列調整複雜，但是基本原理是非常接近的。
當然，隨著我們對於相關內容研究的增多，使用拼接和修正的方法的次數也逐漸增多。但在拼接的過程中，對於影像的重疊一直有嚴格的標準要求，無論在航向上還是旁向上都必須達到一定的重疊度，才能保證拼接成果的可靠性，最終使得拍攝影像與拍攝實物儘可能的接近。以上這個將像片與實物逼近的過程，就是我們在遙感測量中所說的影像糾正。
一張包橘子的紙
有了整張大幅的遙感影像資料，一般就可以製作一張正射影像圖了，這樣我們看著很舒適，一目了然。但新的問題又出現了，影像是平的，地球卻是圓的，那麼又是如何跟實際地表地貌和地物對應上的呢？這就需要引入一個概念——影像鑲嵌。
想用一整幅的平面圖像去表達一個球體，若想完美表達是非常困難的。就像拿一張紙，將一顆橘子包起來，想要沒褶兒那是不可能的。既然不能完全消除這些褶兒，但是消除大褶兒，將其變為小褶兒，還是很有可能的。
首先，將影像上容易識別和實地測量的點設為控制點，將這些像點與實物點一一對應，就像用大頭針把這些影像成果固定在地球上，我們就可以得到一個非常容易觀察到的地球影像了（比如谷歌地球）。當然，在實際工作中，需要抱著地球看的情況不多，更多時候是需要把地球某個區域鋪平了看，所以把地球像扒橘子皮一樣，按照一定的方法扒下來。
那我們又會發現，無論則麼扒，橘子皮都不是平的，但我們會發現一個規律，如果我們扒的越細，這個橘子皮就越平整，我們將橘子皮壓平需要的力就越小，這個將橘子皮（地球表面）扒下來並壓平的過程就是地圖的投影變換。我們這個時候再將上面糾正過的影像對應到地圖的控制點的過程，就實現了空間上的糾正，也就是遙感影像鑲嵌。
深度學習的鍋
那麼網絡爆料的三峽大壩遙感影像問題是上面哪個環節原因導致的呢？
現今隨著飛行器升空成本降低，拍攝相機的技術水平提高，遙感影像獲取的成本大為降低，導致海量的遙感數據誕生。但人工處理和解譯根本不可能實現，而是更多的依靠計算機自動處理數據結果。這就會出現較為多的瑕疵，一般遙感成果檢驗還需要人工輔助，但人力不足則難以面面俱到，最終導致糾正偏差超限的成果依然頻發，於是導致了被不明真相的網友認為三峽大壩出了問題，三峽大壩敏感的位置和一部分謠言者的惡意利用，則無形之中起著推波助瀾的作用。
使用遙感影像測量是測繪中的大趨勢，效率更高這一條在這個日新月異的社會中就足以立足了。但是，遙感測量依然有許多根本性問題還需解決，完全替代經典的實地測量還難以實現，前進的路任重而道遠。
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