Fotogrametría: principios fundamentales y aplicaciones

FOTOGRAMETRÍA

CÓMO LA DEFINIMOS

• " arte, ciencia y tecnología orientada a obtener información relevante de diversos objetos físicos de la corteza terrestre y de su medio ambiente, a través de procesos de medición e interpretación de imágenes fotográficas y de patrones de energía electromagnética radiante" (Herrera, 1987)
• " Técnica cuyo objeto es estudiar y definir con precisión la forma, dimensiones y posición en el espacio de un objeto cualquiera utilizando esencialmente medidas hechas sobre una o varias fotografías de ese objeto" (Clavo, 1982).

Ventajas

• Se obtienen representaciones completas de los objetos (información objetiva).
• El registro es instantáneo.
• Se utilizan materiales relativamente económicos y de fácil manipulación y conservación.
• Existe la posibilidad de tratar objetos en movimiento.
• El proceso de captura de la información y el posterior de medida no perturba el objeto a estudiar.
• Proporciona grandes rendimientos.

Divisiones de la Fotogrametría

• Fotogrametría terrestre. La fotografía es usada en una posición tal que el eje de la cámara fotográfica resulta horizontal y paralelo al terreno o corteza terrestre. X

Fotogrametría aérea. Fotografías obtenidas desde vehículos aéreos; el eje óptico de la cámara fotográfica resulta sensiblemente perpendicular al terreno o corteza terrestre.

Por último señalar que dependiendo del método empleado, se pueden distinguir tres tipos diferentes de fotogrametría:

FOTOGRAMETRÍA ANALÓGICA

SE Ilpa K

Si se entiende por fotogrametría, como se ha comentado, la determinación precisa de un objeto en el espacio, mediante la utilización de fotografías aéreas, la fotogrametría analógica lo consigue mediante la utilización directa de dichas fotografías (formando modelos estereoscópicos), reconstruyendo el modelo espacial con sistemas ópticos o mecánicos.

FOTOGRAMETRÍA ANALÍTICA

En este caso el modelo espacial se reconstruye exclusivamente mediante programas informáticos que simulan dicha geometría.

FOTOGRAMETRÍA DIGITAL

Fotogrametría que utiliza como dato de entrada las fotografías aéreas previamente transformadas a formato digital, reconstruyendo así mismo el modelo espacial de forma numérica o digital; en este caso los conceptos relativos a tratamiento digital de imágenes cobran gran importancia.

FOTOGRAFÍAS Y CÁMARAS

El sistema empleado en fotografía para la captación de imágenes consta de tres elementos: sensor, filtro y película.

• La recepción de radiaciones electromagnéticas en el espacio se caracteriza porque el emisor y el receptor no están en contacto. El receptor recibe el nombre de sensor remoto, que puede ser activo cuando lleva incorporada su propia fuente de radiación (caso del radar), o bien pasivo (caso de la cámara fotográfica) cuando capta radiaciones no emitidas por él.
• El filtro tiene como función disminuir la influencia de la niebla atmosférica y limitar el paso de radiaciones luminosas de una determinada longitud de onda. Los filtros obligan a aumentar el tiempo de exposición en función del factor del filtro.
• La película está constituida por un soporte de gran estabilidad dimensional y por una emulsión. Las emulsiones, sensibles a ciertas regiones del espectro electromagnético, forman una imagen del terreno en la cual sus aspectos fisiográficos, iluminados directamente por el sol y por la luz que reflejan las nubes, aparecen diferenciados por los factores tono, textura y forma (López-Cuervo, 1980).

FOTOGRAFÍAS

Por el ángulo de la fotografía

• Fotografías verticales: son aquellas tomadas con la cámara colocada de tal manera que el eje óptico de la lente, en el momento de la exposición, está paralelo a la línea zénit-nadir, es decir, vertical.
• Fotografías oblicuas: son fotografías obtenidas en condiciones de desviación angular deliberada del eje óptico respecto a la vertical. De acuerdo con ello, puede ocurrir que el horizonte sea visible en la fotografía o que no sea. Si es visible, se puede calcular el ángulo de inclinación. En el pasado se usaron mucho las fotografías oblicuas, ya que un número pequeño de ellas cubre un área extensa, y en consecuencia son más baratas. También presentan una imagen del terreno más natural.

FOTOGRAFÍAS

Por las especificaciones

• Según la escala. Las fotografías pueden clasificarse por su escala. Las escalas de empleo más habitual en fotografía aérea están comprendidas entre 1:20.000 y 1:40.000. En el campo forestal y en la fotointerpretación y cartografía de otros recursos naturales se emplean usualmente escalas comprendidas entre 1:10 000 y 1:20 000, mientras que las escalas comprendidas entre 1:5 000 y 1:10 000 se usan con frecuencia para fotointerpretación detallada y para mapas de escala muy grande.

Aquí se presentan tres aspectos de fotografías de distinta escala de la ciudad de Reus (Tarragona). De izquierda a derecha, 1:3.500, 1:32.000 y 1:60.000

FOTOGRAFÍAS

Por las especificaciones

• Según la lente y la cámara usada. Las distintas cámaras utilizadas en los vuelos fotogramétricos proporcionan fotografías de especificaciones bien distintas. Se puede encontrar una descripción de todas ellas más adelante en este capítulo, en el correspondiente apartado.
• Según la estación del año. La estación en la que se toman las fotos afecta en gran medida a su valor. La época más adecuada de vuelo depende en parte de las condiciones climáticas locales y en parte del uso que se desee dar a las fotografías.
• Según la emulsión de la película: Emulsiones fotográficas en blanco y negro. / Emulsiones fotográficas en color.

FOTOGRAFÍAS

Por la forma en que se usan

• No corregidas. Son las más baratas, y fiel imagen del negativo. Son adecuadas para la mayoría de los usos y tienen un tamaño muy conveniente para su manejo en el campo y para su estudio con estereoscopio de bolsillo.
• Compensadas ("ratioed"). En las cuales las variaciones de escala entre fotografías han sido eliminadas.
• Rectificadas. en las cuales se ha eliminado el balanceo ("tilt"). Normalmente las fotografías se toman con el eje de la cámara inclinado levemente respecto a la vertical, puesto que es casi imposible lograr su verticalidad en un aeroplano que se mueve y vibra.
• Ampliadas. Las fotografías ampliadas se pueden usar como parte de los archivos de gabinete.
• Impresiones tridimensionales. Cuando un par de fotos se ha combinado para reproducir su visión estereoscópica.

FOTOGRAFÍAS

Por la forma en que se usan

• Mosaicos. Cuando una serie de fotografías se ha reunido en una única fotografía compuesta. Cuando se prepara un mosaico grosero, con el fin de proporcionar un índice de las fotografías individuales, se le denomina "mosaico índice". La imagen de cada fotografía en un mosaico índice está claramente etiquetada, de tal modo que el observador pueda determinar rápidamente qué fotografía cubre un área determinada. Los mosaicos preparados con más cuidado se pueden utilizar para el control de trabajos en áreas en las que no hay disponible una base cartográfica adecuada. Su ventaja es que suponen una representación continua del territorio, conveniente para su archivo y consulta.

CÁMARAS

• Panorámicas: se caracterizan por cubrir superficies muy extensas en una sola exposición, barriendo el terreno de lado a lado en dirección perpendicular a la dirección de vuelo.
• Multibanda: están constituidas por un conjunto de cámaras cuyos disparos están sincronizados, obteniendo cada una de ellas una imagen del mismo territorio.
• Convencionales o aerofotogramétricas: son cámaras cuyo empleo está indicado tanto con fines métricos como con fines de interpretación del significado de la información contenida en la fotografía.

DEFINICIÓN DE LOS ELEMENTOS BÁSICOS

• El punto principal es el punto de intersección sobre la fotografía de un eje perpendicular al plano del terreno. Es el único punto ortogonal dentro de la fotografía. A partir de él, se empieza la proyección central en la fotografía aérea, y, consecuentemente, el desplazamiento de las imágenes fotográficas. Este desplazamiento de los objetos será mayor, cuanto mayor sea la distancia al punto principal. Las fotografías cuentan con unas señales impresas (marcas fiduciales) cuya intersección define el punto principal. Marcas fiduciales X X Área de información en la fotografía aérea Punto principal + 1 O Área de imagen X A X Marco fotográfico

Escala de la fotografía

La escala de la fotografía es la relación entre una distancia en la fotografía y la misma distancia sobre el terreno. En una fotografía aérea, la escala varía con las diferentes elevaciones del terreno. Por tanto, la escala sólo será uniforme con respecto a un plano horizontal de referencia, a partir del cual se define dicha escala.

Escala de la fotografía aérea sobre terreno llano

L f io Fotograma a b H Eje óptico P Terreno A B ab f 1 = = Escala de la fotografia AB H E

Escala de la fotografía aérea sobre terreno variable

L C H 1 f E H- h O A B Zneno medb h Datum

REFERENCIAS

Alexander, R., et al. "Applying Digital Cartographic and Geographic Information Systems Technology and Products to the National Earthquake Hazards Reduction Program." Final Report Atlas, Appendix B to Research Project RMMC 86-1 in Proceedings of Conference XXXVIII: A Workshop on "Earthquake Hazards Along the Wasatch Front. Utah," Salt Lake City, Utah, May 14-16,1886, Open File Report 87- 154 (Reston, Virginia: U.S. Geological Survey, 1987). Berry, J.K. "Learning Computer Assisted Map Analysis" in Geographic Information Systems Report, Part III (October 1986), pp. 39-43. Burrough, P.A. Principles of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment (Oxford: Clarendon Press, 1986). Carstensen, L.W. "Developing Regional Land Information Systems: Relational Databases and/or Geographic Information Systems" in Surveying and Mapping, vol. 46, no.1 (March 1986). Chambers, D. "Overview of GIS Database Design" in GIS Trends, ARC News Spring 1989. (Redlands, California: Environmental Systems Research Institute 1989). Devine, H.A .. and Field, R.C. "The Gist of GIS" in Journal of Forestry (1986). IGN & UPM-LatinGEO (Spain)