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帖子主题:三峡大坝咋就又“歪了”捏?

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三峡大坝咋就又“歪了”捏?

2020年07月08日 10:03:06

来源:观察者网

每到夏季,关于三峡大坝的谣言总会随着强降雨一起到来,不是歪了变形了,就是决堤在即。今年,概莫能外。

一、三峡“歪了”?

先上个图吧。这就是“歪”了的三峡:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
看上去真的歪了,量一下看看……

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
这……工程质量挺好啊……偏移8米都没事?

好吧好吧,不卖关子了,开始解密,到底怎么肥事?

要解释这个问题,我得说几个知识,才能说得明白。有意思的地方也就在这,写这篇文章的原因之一也是因为不苟同泰伯网上给出的解释:

用户看到的谷歌卫星图,并非卫星直接拍摄,而是经过一系列算法处理形成,由于谷歌地图和我国地图的某些算法不同,因此显示某些场景出现偏差。

甚至……

谷歌地图显示的三峡片区的地形,经常会出现不准确的地方,因为“坐标被处理过的”。

想笑。

卫星图不是卫星直接拍摄的是啥拍摄的?你自己定义了一个坐标偏移跟Google有啥关系??谷歌地图和我国地图算法不同,难道是你把图卖给Google让它自己去做拼接叠加了???

这图是卫星拍的没跑,甚至可以知道是Maxar公司2019年拍摄的影像。泰伯网所谓的系列算法实际上是微分纠正算法。

那么啥是微分纠正咧?要说清这个问题,还有一个前置知识要说:

当我们说上帝视角时,其实就是在空中俯瞰大地,但说起正射影像时,我们希望得到的是一种直上直下的投影。如下图B(图网上找的,侵删哈):

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
这大概是古希腊的古典美了,因为实际生活中,我们的采集影像设备不是这个原理,甚至包括我们的眼睛,也不是这个原理。正射投影有优美的数学关系,但是我们不能原生地采集到正射投影。

我们现在所使用的面阵相机成像原理如下图:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
这种投影是中心投影,将相机镜头朝下装在飞机上,采集地面数据,类似于这样:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
当地面非常平摊时,这种成像就可以当做是正射投影,因为看起来没啥区别。不过,让我们来看一下地面有较大起伏时的情况:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
这时候拍出来的照片有点像这样:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
这可不是我们所期望的,既能看见左边楼的立面,又能看见右面楼的立面,应该是都看不见才是正射投影啊!没有优美的数学关系。你甚至可以发现有很多卫星影像也有类似的效应:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
三峡大坝咋就又“歪了”捏?
如果说三峡“歪了”,为什么不说这些楼要倒了呢?

再给你们“康康”效果比较差的倾斜摄影模型的扭曲:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
三峡大坝咋就又“歪了”捏?
这个应该是只使用了正射影像做了倾斜模型,所以建筑物立面没有采集,导致全是拉花。左边的正射看上去很正常

只是告诉大家,成果也有扭曲的时候,不过这属于失败案例,一般人我不告诉他。(手动狗头)

像点位移的测绘学科解释

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
如上图,是框幅式相机的成像几何分析图。在理想状态下,相机底片与拍摄地面平行,地面地物所呈ABC位置如图。为了方便研究,我们把底片那个倒三角形根据全等三角形性质转到下面来,更方便,实际效果是一样的。

实际拍摄过程中往往相机底片不能与地面平行,有误差才是测绘中常见的情景。比如底片变成了红色那个面的样子,这就会在照片上,对ABC三点产生点位位移。我们再看高程有起伏的情况。

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
当地面E有起伏地形AA0,BB0时,在中心投影的相片上,会产生aa0,bb0线段,但其实在垂直投影时,AA0,BB0应该完全重合,是同一个点。这就是刚才我们在上面那些图看到的效果。

微分纠正就是用来消除投影差的。投影差有很多种,有高程引起的,有相机中心投影引起的,有飞机拍摄照片时的飞行姿态引起的。消除了投影差,我们就可以得到优美数学关系的正射投影图!

根据有关的参数(相片姿态或者飞机姿态,像元大小和像元数量,相机镜头焦距)与数字高程模型(DEM,也就是地面高度),利用相应的构象方程式,或按一定的数据模型用控制点解算,从原始非正射投影的数字影像获取正射影像,这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行纠正,且使用的是数字处理方式,故叫做数字微分纠正。

因数字影像是由像元素排列组成,原理上最适合点元素微分纠正。但能否真正做到点元素微分纠正,它取决于能否真实地测定每个像元的物方坐标(XYZ)。

其实换成汉语说,就是如果能知道AA0,BB0的高程,就可以通过计算方法,将正射影像上点的位置改正过来;如果没有真实高程的话,计算机就不能分辨A和B到底是因为高程起伏变化,还是地面地物本身就是这样。

上两张图高楼倾斜,看上去是拍在地面的感觉主要是由于高程引起的,因为用来在微分纠正中计算投影差的高程是地面高程,不是楼顶高程!不用楼顶高程的原因大概是不易获取,即时获取了,也需要进行大量计算——互联网免费的影像还给你做这种计算?

或者大家可以这么理解,如果不能获得地面起伏的高程数据,就不能获得正儿八经的正射投影影像(注意这里不是正射影像)。(按正射影像DOM的定义,它并不是真正的正射投影,只是其中加了一些纠正。真正的正射投影叫真正射TDOM)这部分内容有点复杂,我已经尽量说汉语了(捂脸),如果实在不能理解也没关系。

啊,解释了半天,终于可以说回正题了。

三峡卫星影像“歪了”的原因,就是因为Google没有准确的高程数据,做微分纠正时,把影像拽偏了!

好,先印证一下我的想法,在Google earth里把地形加进去看看:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
三峡大坝咋就又“歪了”捏?
三峡大坝咋就又“歪了”捏?
三维的东西通过照片很难看出立体感。

想法验证,三峡地区的高程乱得一批。坝南干脆起个大坡。

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
三峡大坝咋就又“歪了”捏?
坝体变形位置与高程突变位置基本一致,印证了我的猜想。

再上等高线。

等高线的意思是,用一条封闭的曲线来表示高程相等的位置,用多个这样闭合的曲线表示不同高程。有时候我们研究的范围比较小,所以看起来等高线是断开的。等高线越密集的地方,表示这个地方越陡峭,等高线越稀疏的地方,代表这个地方越平摊。

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
我要验证的是谷歌地球的高程有异常,所以也是从谷歌地球上下载的数据,上面的数据仅代表谷歌的数据。出于众所周知的原因,我隐藏了等高线上的高程值。这样看好像是看不出来坝体在哪,我把影像和地形图片对比一下放上来。

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
三峡大坝咋就又“歪了”捏?
这两个数据的范围是不一致的,叠加在一起,并把影像做个半透明的效果是这样:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
可以看到,彩色的地形文件出现了明显的问题,所谓三峡大坝的弯曲与地形变化完全一致,这回能说明问题了吧。

从DEM的定义来说,是不包括水体的高程的,所以水体的地方高程为0或者no data或者-9999;但我们看实际上,这个DEM数据有着大量的错误:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
再上个大图:

三峡大坝咋就又“歪了”捏?
在本来不应该有表示高程的地方,“无中生有”地表示出了高程。而且仔细观察坝体位置,中间有蓝色的区域表示高程非常低,是整个图中高程最低的位置,这明显与现实情况不符。于是我怀疑,这个高程是三峡建设期间,长江节流时候的DEM数据。如果是这样,也就能解释为什么西边的水域部分显示出了水下的地形。

嗯……尝试了很久没有找到印证想法的方法,没有办法知道谷歌这个地形采集制作的年份。谷歌地球只有在刚打开历史影像的一瞬间能显示到1985年的影像,等完全加载完之后就只能显示2007年以后的了。那一瞬间倒是看出来跟这个地形很像,但是也没截上图了。

哎,都说到这了,信的人早就信了;不信的人啊,再咋说也不信。

本来这篇文章就想刺激一下泰伯网那不严谨的新闻,没想到收获了这么多浏览和赞。本文的留言加上注册测绘师群里发生的一些事情,让我想再更新一下内容,咱们还是用汉语先讲技术。

二、“开始说没变形,后来又承认变形”

近日有专家组在媒体上公开表示,三峡坝体变形处于“弹性状态”,被不少外媒和网民理解成“开始说没变形,后来又承认变形”。这当中其实也存在一定的误解。

建筑物变形这件事几乎是无法避免的,任何建筑物都会有变形,就像任何测量都会有误差。如果说三峡大坝一丁点变形都没有,那才是真正吓人的新闻了。

通常来说建筑物变形有个允许范围,只要不超过这个范围,建筑物都是安全状态。当变形量接近允许值时,建筑物监测队伍会发出预警——如果我没记错的话,50%、80%、90%允许变形量都会发出强预警;如果变形有进一步蔓延的趋势,肯定会选择关闭建筑物功能。

说起变形这件事,就离不开尺度和精度。比如说,建筑物允许变形量为10cm,即10cm内变形对建筑物的结构和功能不会产生任何影响。在大型或重点建筑物工程中,都会在建筑物运营阶段加入变形监测内容,定时地去观测建筑物的变形量。

一般来说,建筑物会在一段时间之后停止变形,即我们常说的“沉降到位”。除非发生地质变化,这样的建筑一般会延长变形观测间隔;相对的,如果发现了建筑物变形趋势,会缩短变形观测间隔。

像三峡大坝这样的重点大型建筑,想都不用想,肯定采用的是实时变形监测,利用GPS接收机(可跟你用的手机GPS不一样哦)全天候观测变形监测点变化,估计还有各式各样的传感器感知变形。

于是你问我,那三峡大坝到底有没有变形?

如果我是变形监测工作人员,我假如告诉你三峡大坝一丁点变形都没有,那是玩忽职守;但是假如允许变形量是10cm,现在的变形量是5mm,这样的变形量有影响吗?

这大概就是为什么一开始说没有变形,后来又“承认”了有变形。开始说的没有变形是说大坝运行没有问题;后面承认有变形是从专业技术角度说的,但是这个变形完全在可承受范围内啊!如果大坝真有卫星影像上的变形量,估计我们早该救灾去了,还在这谈什么吃不吃瓜的。

三、说点题外话

说点题外话,三峡这种军事重点关注区域地理信息数据非常敏感。虽然间谍卫星在天上实时拍照,但没有准确的高程数据,境外还是不能获得准确的空间三维坐标,没有准确的高程信息也会影响平面坐标精度。所以,阻止境外势力非法测绘依旧非常重要!希望大家积极举报非法测绘!!

另外,如果大家去看三峡的Google影像的话,会发现这个地方有多处拼接,颜色不一样,景物不一样,非常明显,这确实是拼接而成的卫星影像,不过都是用Google合作伙伴的数据啦——国内这个地方的数据如果卖给国外,判个通敌罪什么的一点不为过。

至于拼接的原因嘛,我就说不太好了,总之就是拼出最能表现地表地物地貌的内容了,可用不同图商的卫片拼接,也可用不同时期的卫片拼接。

三峡真的没有“歪”,这个锅三峡不背。

最后“熏疼”一下测绘工作者。

测绘工作技术性比较高,一环扣一环,有些东西确实不好解释,我解释这些问题也连带出来很多基础知识。对于非测绘专业的普罗大众,要全面理解测绘是很难的,也就造成了被人利用不懂专业知识,从而产生恐慌心理。

然而测绘工作量大,要求的技术高,常常在野外,既有体力劳动又有脑力劳动,缺一不可,撇家舍业的,最终得到的是外行们的不理解,收入也不高。可偏偏地理信息对于每个人都息息相关,甚至关乎国家利益、国土安全。赚着卖白菜的钱,操着卖黄金的心。

做slam的说我们做测绘的要求那么高精度干什么,精神病?

做计算机的说我们做测绘的这东西有什么难的,不是很简单么?

好女不嫁测绘郎。谁愿意嫁一个天天不着家的人呢?那我们测绘工作者在野外做的这些事情,又是为了什么呢?

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      0
      2020/7/8 11:36:52

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      网友回复

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      虽然有部分人听信了谣言,但是绝大多数网友的眼睛还是雪亮的。

      2020/7/19 19:15:24
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      如果引起民众的误解,必将会造成巨大的恐慌,散播该事件的人目的已经十分明朗了。

      2020/7/18 22:36:04
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      如果引起民众的误解,必将会造成巨大的恐慌,散播该事件的人目的已经十分明朗了。

      2020/7/18 22:36:04
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      新闻战,心理战

      2020/7/18 11:22:09
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      所谓的三峡大坝出现变形甚至可能会引发决堤,本身就是没有任何关联的,而且照片根本就不真实,如果引起民众的误解,

      2020/7/18 10:44:43
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      他表示明明去年就针对这种不实的言论作出过澄清,没想到的是现在这个谣言并未消除,

      2020/7/17 15:46:57
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      而且十分的坚固。并且中国水力发电工程学会副秘书长张博庭直接对于外界的泼脏水行为怒怼,认为这是不法分子的恶意炒作。

      2020/7/16 22:36:14
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      现在三峡大坝以不是关健性的问题,中国以在长江上游建设一个庞大的长江大坝群!

      2020/7/15 11:36:54
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      楼主真是费劲,你应该直接告诉他们,三峡大坝的主要原料是橡皮泥,想怎么歪就怎么歪!

      2020/7/15 8:57:41
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      这段时间官方媒体也对于该谣言作出了回应,中国航天科技集团直接将高分六号卫星拍摄到的图片公之于众,证明三峡大坝没有出现任何异常,

      2020/7/14 21:23:07
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      而且网友们还找到了这张谷歌卫星地图照片的原图,他拍摄于2018年2月23号,在2018年9月份的时候,谷歌还拍摄了另一张照片,当时的三峡没有任何异象。

      2020/7/14 10:36:32
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      不过网友们从该卫星照片的精准度和拍摄角度进行了仔细的分析,最终得出结果,那该照片是拼接而成的,导致图片出现变形的情况。

      2020/7/13 22:24:47
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      其实在照片公布之后,就有网友对这张照片进行了分析,并且质疑该照片是否真实。

      2020/7/13 19:14:11
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      有人提出来,既然这张照片是谷歌的一颗民用卫星拍摄的,那么它就应该符合卫星的标准。

      2020/7/12 15:35:37
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      从他给出的照片中我们也看得出来,三峡大坝的主体的确呈现歪歪扭扭的趋势。照片不一定是真实的!确实不能相信自己的眼睛。

      2020/7/11 20:47:03
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      去年7月份的时候,一个境外的账号突然对外宣布,称三峡大坝已经严重变形,一旦大坝溃堤,将会导致半个中国陷入困境,生灵涂炭。

      2020/7/10 21:38:01
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      如今岛内的谣言四起,甚至要叫嚣将三峡大坝炸毁,但是三峡大坝十分坚固稳定,不会被这些不法分子轻易破坏的,所以他们又想出另一个损招来污蔑中国。

      2020/7/10 10:50:43
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      正是因为三峡大坝如此重要,也让不少国家和不少人眼红,一些别有用心的人开始在网上散播谣言,试图对三峡大坝抹黑。

      2020/7/9 21:30:50
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      这里面学问不少啊! “歪了”捏?只是失真假像。

      2020/7/8 18:32:33
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      任何一个正常国家的地理坐标 都属于国家机密 不经允许而擅自商用 是违法行为

      2020/7/8 12:15:59

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