Planificación de un u n vuelo Fotogrametrico
La planificación de vuelo se basa en cálculos precisos sobre parámetros conocidos, aquéllos más relevantes los constituyen el conjunto de especificaciones técnicas de: película, recubrimiento, escala y focal. Para planificar un vuelo es necesario considerar los siguientes factores !scala requerida " #:$%%%% &ocal utili'ada " #() mm. &ormato del fotograma " *) + *) cm. ecubrimiento longitudinal " -/ 0 (/ ecubrimiento ecubrimi ento lateral " )/ 0 */ 1ipo de avión " %%%%%%% Igualmente existen procedimientos para conocer: 2 3barcamiento total de cada foto en el terreno. 456 2 7istancia entre líneas de vuelo. 476 2 3vance entre foto y foto. 4a6 2 8antidad de líneas de vuelo. 2 La cantidad de líneas de vuelo, está dada por el cuociente entre el anc9o de la 'ona y la distancia entre líneas. 2 8antidad de ilómetros lineales. 2 !stá dado por el largo de la 'ona de vuelo, el cual no tiene porque ser constante en toda el área de vuelo a fotografiar. 2 8antidad total de fotos. 2 8antidad de metros de película. 2 8álculo de tiempo de vuelo. 2 8álculo de la altura de vuelo. 4;6 2 8álculo de la altitud promedio del terreno. 2 !rror má%imo de navegación. 2 !l má%imo permitido en la navegación de una línea de vuelo es de #/ del abarcamiento total a ambos lados del eje de la línea de vuelo, lo que le dará como resultado un mínimo de #/ a un má%imo de (/ de recubrimiento lateral. !ste margen de error deberá ir marcado en la carta como una línea segmentada a ambos lados de cada línea de vuelo. 2 umbo magnético de cada línea de vuelo. 2 ;ora fotogramétrica. 2 La 9ora fotogramétrica <18 y la 9ora focal influyen en cuanto a dimensionar el efecto atmosférico y la presencia de sombras. 2 La altitud escogida para fotogrametría va a determinar la altura del sol y las posibles 9oras fotogramétricas de vuelo. La altura óptima del sol para fotogrametría va a depender de la topografía del terreno. Por esta ra'ón se 9a tomado como inclinación mínima ) con respecto al 9ori'onte como valor límite ordinario. 2 8arpeta de vuelo
FOTOGRAMETRÍA FOTOGRAMETRÍA Y FOTOGRAFÍA FOTOGRAFÍA AÉREA
Fotogrametría Historia de la Fotogrametría Fotogrametría Conceptos básicos clasi!icaci"n de la !otogrametría Fotogrametría Fotogrametría a#rea $%elos !otogram#tricos del &'nstit%to Geográ!ico (acional& Rec%rsos sobre !otogra!ía a#rea !otogrametría en 'nternet
Fotogrametría
)a palabra &Fotogrametría &Fotogrametría&& comien*a a tener %so general ge neral en los EE ++ cerca del a,o -./0 c%ando se cre" la 1ociedad Americana de Fotogrametría2 si bien el t#rmino a se %saba en E%ropa alg%nas d#cadas atrás3 )a palabra deri4a de / palabras griegas5 6p7otos6 8%e signi!ica l%* 6gramma6 8%e signi!ica dib%9o o escrit%ra2 6metron62 8%e signi!ica medir3 1eg:n la etimología de 6!otogrametría62 p%es2 se llega a esta de!inici"n; 6medir grá!icamente por medio de la l%*63
En la d#cada de -.<< el ámbito de la disciplina se amplía por %na n%e4a aplicaci"n o 7erramienta; 6los sensores remotos63 )a !otogrametría es realmente %n sensor remoto2 p%es la toma !otográ!ica capt%ra in!ormaci"n de los ob9etos3 El sensor remoto tiene 8%e 4er con %na imagen obtenida !%era del rango 4isible normal2 con la %tili*aci"n de cámaras no con4encionales 8%e registran la escena con %no o 4arios sensores tomando in!ormaci"n !%era del espectro 4is%al3 Estos sensores especiales traba9an generalmente por barridos electr"nicos2 %sando radiaciones como microondas2 radar2 in!rarro9o t#rmico2 %ltra4ioleta radiaciones m%ltiespectrales3 1e aplican di4ersas t#cnicas especiales en orden para procesar e interpretar la imagen pro4eniente de los sensores remotos5 con el prop"sito de prod%cir mapas con4encionales2 mapas temáticos2 temáticos2 de rec%rsos !orestales2 geogra!ía2 geología2 otros3 Es tan importante la aplicaci"n de los sensores remotos 8%e la 1ociedad Americana de Fotogrametría p%blic" %n man%al de 1ensores Remotos en -.=<3 Además2 el nombre o!icial de la sociedad cambi" para llamarse de a7í en adelante Asociaci"n Americana de Fotogrametría 1ensores Remotos3 En -.=. se dio %na n%e4a de!inici"n de Fotogrametría; Fotogrametría Fotogrametría es %na me*cla de arte2 ciencia tecnología por la 8%e se obtiene in!ormaci"n de ob9etos !ísicos del medio ambiente2 a tra4#s de registros2 medici"n e
interpretaci"n de imágenes !otogram#tricas de c%al8%ier otro patr"n de energía electromagn#tica % otro !en"meno3 A partir de ese momento2 el concepto de medici"n 4a implícito en el t#rmino de !otogrametría3 1% aplicaci"n más conocida es la compilaci"n de mapas topográ!icos2 es decir2 mapas de líneas 8%e se crean a partir de la in!ormaci"n recopilada por medio de !otos a#reas o espaciales con instr%mentos anal"gicos2 analíticos o digitales3 1%s principios básicos no cambian2 sea para la con!ecci"n de %n mapa topográ!ico2 para %n est%dio de de!ormaciones ambientales2 para modelos de de!ormaci"n ambiental en ingeniería o bien para est%dios m#dicos3 >ara prod%cir %n mapa2 las mediciones se 7acen sobre las !otogra!ías 8%e reempla*an al terreno2 en todo o en parte5 por eso c%ando se %san !otogra!ías se aplican los t#rminos 6rele4amiento a#reo 6 o 6aero!otogrametría63 )a !otogrametría se 7a con4ertido en %na de las principales !ormas de incorporar in!ormaci"n a %n mapa o a %n sistema 1'G ?1istema de 'n!ormaci"n Geográ!ica@2 debido al b%en compromiso 8%e mantiene este m#todo entre coste econ"mico2 4elocidad de e9ec%ci"n precisi"n3
Historia de la Fotogrametría
En la 7istoria de la !otogrametría se p%eden disting%ir tres etapas; la !otogrametría ordinaria2 la estereo!otogrametría analítica la estereo!otogrametría a%tomática3 Ya antes del in4ento de la !otogra!ía2 Lambert 2 matemático2 !ísico !il"so!o de origen !ranc#s2 estableci" en -=. los !%ndamentos para resol4er el problema de la restit%ci"n perspecti4a3 A partir de -BB el !ranc#s )a%ssedat2 consig%i" obtener planos eactos de edi!icios pe8%e,as etensiones de terreno a partir de la !otogra!ía2 siendo este el primer inicio de la !otogrametría2 8%e en s% día se conoci" con el nombre de !otogrametría ordinaria3 Este m#todo t%4o en 4igor 7asta principios del siglo DD5 el incon4eniente más grande 8%e tenía este sistema era a la identi!icaci"n de %n mismo p%nto en dos !otogra!ías tomadas desde distintos p%nto de 4ista3 A%n8%e se contin%aba traba9ando con la !otogrametría2 se trope*aba con di!ic%ltades signi!icati4as2 a 8%e la restit%ci"n de %n p%nto implicaba %na gran cantidad de cálc%los2 7asta 8%e en -.- >%l!ric7 aplico el principio de la 4isi"n en relie4e para e!ect%ar medidas estereosc"picas por medio de %n aparato de s% in4enci"n 8%e se denomino estereocomparador 2 con el c%al se ded%cían las coordenadas p%nto por p%nto5 dando comien*o a la seg%nda etapa3 En -.. se dio el paso de!initi4o para la consagraci"n de la !otogrametría terrestre2 gracias al teniente a%striaco $on Orel al constr%ir el aparato denominado estereoautógrafo2 primer aparato %tili*ado para la constr%cci"n dib%9o a%tomático de planos2 en el caso de e9es "pticos 7ori*ontales3 )a tercera etapa comien*a con el desarrollo de la a4iaci"n la >rimera G%erra M%ndial la necesidad de ambos bandos de obtener !otogra!ías a#reas del campamento contrario3 En la !otogrametría a#rea la cámara esta en mo4imiento2 para poder e!ect%ar la restit%ci"n2 es preciso conocer el p%nto
eacto en 8%e se impresiono el !otograma3 >ara sol%cionar este obstác%lo desp%#s de di4ersos ensaos2 se t%4o 8%e 4ol4er al antig%o teorema de TerreroHa%c2 lo 8%e permiti" conseg%ir la orientaci"n relati4a de cada dos !otogra!ías consec%ti4as por m#todos ecl%si4amente "ptico mecánicos3 )a !otogrametría no 7a eliminado a la topogra!ía5 por el contrario2 a pesar de los a4ances reali*ados en los m#todos !otogram#tricos para eliminar las operaciones topográ!icas 8%e sir4en de base a los le4antamientos de la !otogrametría2 esta base 8%e enla*a el terreno con la cámara !otogram#trica 7a de eistir3
Conceptos básicos y clasificación de la fotogrametría
Fotogramas
+n !otograma es %na 4ista a#rea en la 8%e además de las se,ales 8%e permiten determinar s% centro2 se impresionan2 mediante signos o abre4iat%ras con4encionales2 di4ersos datos 8%e interesan conocer para s% %tili*aci"n posterior2 como son; distancia !ocal2 posici"n del ni4el2 alt%ra del 4%elo2 7ora en 8%e se 7a tomado la 4ista2 etc3 Principios de la fotogrametría
El ob9eto de la !otogrametría es pasar de la proecci"n c"nica 8%e constit%e el !otograma a la proecci"n ortogonal 8%e es el plano topográ!ico3 El conocimiento de las coordenadas de alg%nos p%ntos identi!icados en el !otograma2 así como las direcciones del e9e de la cámara !otogram#trica2 res%el4e el problema de la restit%ci"n3 División de la fotogrametría
)a !otogrametría p%ede ser tanto terrestre como a#rea3 En la !otogrametría terrestre2 el p%nto de 4ista es !i9o2 se determina s%s coordenadas así como la orientaci"n del e9e de la cámara3 En la a#rea por el contrario2 el p%nto de 4ista esta en mo4imiento son desconocidas s%s coordenadas así como la direcci"n del e9e de la cámara5 por ello es más !ácil reali*ar las restit%ciones en la terrestre más sencillas las cámaras %tili*adas Método de la fotogrametría
-3Fotogra!iar los ob9etos; 1erá necesario %na pre4ia plani!icaci"n del 4%elo de las tomas de !otogra!ías ?se 7ace en la !ase de proecto de 4%elo@2 tras la plani!icaci"n se procede a la obtenci"n de imágenes ?$%elo@2 a %n posterior procesado3 3Medir las imágenes;
Reconstr%ir los 7aces en la !ase de orientaci"n interna2 reconstr%ir s% posici"n en el espacio en la !ase de orientaci"n eterna; orientaci"n relati4a ?proceso mediante el c%al se !orma %n modelo@2 orientaci"n absol%ta ?proceso mediante el c%al el modelo estereoscopoico se despla*a en el espacio3 +na 4e* orientado posicionado el 7a* se procede a reconstr%ir el ob9eto ?restit%ci"n@ /3Medir el ob9eto red%cir las medidas a alg:n tipo de representaci"n2 siendo necesario el %so de %n restit%idor anal"gico o digital.
Fotogrametría aérea
El principio operati4o de la !otogrametría a#rea se basa en %n a4i"n 8%e a4an*a disparando !otos consec%ti4as2 cada cierto inter4alo3 Iesp%#s2 mediante m#todos de correcci"n restit%ci"n se obtienen orto!otos3
Vuelos fotogramétricos del 'Instituto Geográfico Nacional' 2 en;
7ttp;JJKKK3!omento3esJMFOMJ)A(GLCA1TE))A(OJI'RECC'O(E1LGE(ERA) E1J'(1T'T+TOLGEOGRAF'COJcartogra!iaJ4%elos!ot37tm ecursos sobre fotografía aérea y fotogrametría en Internet Artíc%lo sobre a4iones no trip%lados ? Unmanned Aerial Vehicles2 AE$@ en
este boletín de '(A$E ?pag3 @
+ni4ersidad de erele; 7ttp;JJKKK3lib3berele3ed%JEARTJaerial37tmlNinternet
ORIENTACIÓN INTERIOR
La Fotogrametría tiene por objeto la representación en planimetría y altimetría del terreno por medio de fotografías de este convenientemente obtenidas. Prescindiendo de la deformación producida por el objetivo fotográfico, puede decirse que las imágenes fotográficas son proyecciones centrales del terreno sobre el planoimagen de la cámara, siendo el centro de proyección el punto nodal posterior del objetivo. upongamos la placa en posición vertical !ejemplo de proyección central", y sea O el centro de proyección o punto de vista# los rayos principales procedentes de dos puntos cualesquiera P1 y P2 del terreno, cortan al plano-imagen en p1 y p2 de modo que estas son respectivamente las imágenes de aquellos. Para la interpretación de la imagen $ay que conocer la proyección del punto O sobre el plano-imagen, es decir, el punto principal H , así como la distancia focal principal OH . La intersección AB del plano $ori%ontal que pasa por O con el plano-imagen se llama línea de horizonte. Proyectando los dos puntos p1 y p 2, sobre la línea de $ori%onte, se tiene que el ángulo es el ángulo acimutal correspondiente a los dos puntos del terreno P1 y P2, y los ángulos y son respectivamente los ángulos de altura de P1 y P2 !de signo contrario". &s decir, que con una fotografía a la vista se pueden determinar, conociendo el punto principal, la línea de $ori%onte y la distancia focal principal, los ángulos acimutales entre puntos cualesquiera del terreno, y tambi'n los ángulos de altura que corresponden a estos mismos puntos. (on una fotografía de esta clase se tienen los acimut y ángulos de inclinación de todos los puntos del terreno representados en aquella y correspondientes al punto O como estación.
&n conclusión una vista fotográfica puede llamarse fotograma si se conocen los elementos de su orientación interior. (omo en los trabajos fotogram'tricos siempre se trata de distancias grandes, no $ay que variar la posición de la placa para lograr el enfoque, y por consiguiente, se pueden emplear cámaras rígidas, cuya distancia focal principal será igual a la distancia focal del objetivo. &l c$asis que lleva la placa sensible, y que constituye el fondo de la cámara, tambi'n lleva unos dispositivos que permiten en el momento de la toma impresionar las marcas fiduciales. Las rectas que unen estas marcas dan en su intersección el centro del fotograma y por consiguiente el punto principal !sí H coincide con esa intersección". ) la recta de unión de este punto principal H con el centro de perspectiva, que es el punto nodal posterior del objetivo, le llamaremos eje de la cámara. *esumiendo+ Centro del fotograma: es
la intersección de las rectas que unen las marcas fiduciales !origen del sistema de coordenadas de la imagen". Punto principal :
es el pie de la perpendicular bajada desde el centro de proyección al
plano-imagen. Distancia focal principal: es la longitud de
la recta perpendicular bajada desde el centro
de proyección al plano-imagen. Línea de horizonte:
es la intersección del plano $ori%ontal que pasa por O con el plano-
imagen. i la cámara fotogram'trica esta debidamente ajustada el centro del fotograma y el punto principal deben coincidir. )demás cuando el objetivo de la cámara no $a sufrido golpes o deformaciones la distancia focal indicada por el fabricante en el cuerpo de la cámara es casi igual a la verdadera que tiene este.
ORIENTACIÓN EXTERIOR
abemos que una manera de lograr una buena reconstrucción tridimensional de un objeto en el espacio es mediante el empleo de dos fotografías del objeto tomadas desde puntos de vistan diferente !estereofotogrametria". e trata entonces de un problema de
intersección en el espacio donde cada punto del objeto esta determinado por un par de rayos que salen desde los centros de proyección y se cortan en dic$o punto. (on la orientación interior de un fotograma conseguimos conocer perfectamente la posición del centro de proyección con respecto a un sistema de coordenadas situado en la misma placa+
f = OH OI -- O H /, %0 o /, y0 &n este caso estamos $ablando de tres grados de libertad. Pero para poder reconstruir un objeto situado en el espacio a partir de su perspectiva fotográfica tambi'n se necesita conocer la posición de ese fotograma en el espacio esto es la Orientación Exterior . (omo todo cuerpo en el espacio tiene seis grados de libertad la cámara fotográfica y por ende su centro de proyección y plano focal tambi'n tendrán seis grados de libertad. e considera todos los puntos del terreno y tambi'n la cámara referido a un sistema de coordenadas cartesiano ortogonal de tres ejes+ 1, 2, 3. Posición del centro de toma en el espacio: O ! 1o, 2o, 3o "
Posición del eje óptico en el espacio:
o’, O, o1 = definida por dos parámetros angulares !
,
", en el sistema 1, 2, 3
inclinación del eje de toma ! o’, O, o1), con respecto al plano 12 4ngulo de dirección que forma la proyección del eje de toma ! o’, O, o1", sobre el plano 12, con respecto a uno de los ejes 1o o 2o.
Rotación de la cámara alrededor del eje de toma: k
&l giro k, es el ángulo que forma la recta i intersección de un plano paralelo al plano 12 de referencia con el plano de la placa y el eje x, perteneciente al sistema local de referencia de la placa ! x, z".
&ntonces tenemos seis parámetros para definir la 5rientación &/terior de una perspectiva, tres traslaciones y tres giros y para determinar completamente una perspectiva serán necesarios nueve parámetros puesto que $ay que considerar los tres parámetros de la 5rientación 6nterior. (omo para definir correctamente un punto en el espacio necesitamos reali%ar un proceso de intersección de perspectivas !dos fotogramas", serán necesarios entonces doce parámetros de 5rientación &/terior. Los doce parámetros de 5rientación &/terior se dividen en cinco parámetros de 5rientación *elativa y iete de 5rientación )bsoluta. Orientación Relativa
e trata que los rayos $omólogos de los $aces espaciales de ambos fotogramas se corten dos a dos. La geometría proyectiva demuestra que si cinco pares de rayos $omólogos !de dos fotogramas", se cortan dos a dos, se cortaran tambi'n los infinitos pares de rayos de los puntos $omólogos que determinan un objeto en el espacio. &l teorema de 7errero-8auc9 establece cuales serán los cinco elementos que resolverán la 5rientación *elativa.
PN plano nuclear EN eje nuclear r rayo nuclear t punto nuclear
&lementos de la 5rientación *elativa+
', " = ángulos de oblicuidad entre los ejes ópticos y el eje nuclear k', k" ángulos de rotación marginal =
ángulos entre las placas
7odo $a% de rayos nucleares generados por puntos del terreno pasaran por el punto nuclear y se cortaran dos a dos en la recta .
Orientación !soluta
e trata de la posición del modelo con respecto al sistema de coordenadas 12.
7endremos entonces un parámetro factor de escala y seis parámetros definidos por tres traslaciones y tres rotaciones. &stos parámetros se obtienen de las coordenadas planim'trica y altim'trica de dos puntos del terreno y la coordenada altim'trica de un tercer punto del terreno. &stos puntos ),:,(, se denominan puntos de apoyo fotogram'trico !P)F", que conjuntamente con otros puntos de control permiten la resolución completa del modelo. ) !/a, ya, %a" : !/b, yb, %b" 3 %c
!otor#$%tr&# T%rr%tr% ;na de las primeras aplicaciones de la fotogrametría fue sin duda la fotogrametría terrestre $oy derivada en fotogrametría cercana. i se toman en el terreno dos vistas fotográficas, con las placas verticales y a igual altura sobre el suelo, pero separadas una cierta distancia entre sí, las fotografías obtenidas tienen propiedades estereoscópicas, es decir, que si se colocan las positivas correspondientes en un estereoscopio ordinario, se ve en relieve la parte del terreno fotografiada. )ntiguamente la fotogrametría terrestre era muy utili%ada en levantamientos topográficos con el objeto de obtener la representación planialtimetrica del terreno a escalas grandes !<+=>>, <+<>>>". &n general se aplica en el estudio previo al empla%amiento de obras de ingeniería. &n la actualidad se $a encontrado un nuevo uso a esta t'cnica, principalmente en la conservación de obras de arquitectura y el resguardo de monumentos $istóricos, pero tambi'n se presta eficientemente para el estudio de deformaciones de cuerpos sólidos y ensayos dinámicos en la industria aeronáutica y automotri%. &n la fotogrametría terrestre la cámara fotogrametrica se encuentra apoyada sobre el terreno, y en el (aso ?ormal, los ejes de la cámara !o cámaras" son $ori%ontales, paralelos entre sí y perpendiculares a la base
@etodología &l problema del levantamiento estereofotogram'trico terrestre, como todo trabajo de relevamiento, tiene como una de las primeras tareas el reconocimiento previo de la %ona, siendo a su ve% el principal problema del reconocimiento el de la elección y ubicación de la base. e $ace necesario tomar puntos de control bien seAali%ados en el terreno con el objeto de identificarlos fácilmente en el fotograma y se determinan sus coordenadas topográficas por cualquier m'todo de la geometría practica. Beneralmente se eligen cuatro puntos en la %ona de superposición estereoscópica, tres cerca del 2ma/ y uno cerca del 2min. Las coordenadas 1, 2, 3 de cada uno de estos puntos, obtenidas por un m'todo topográfico, deberían coincidir con las que se obtengan a partir de los valores medidos en el instrumento de restitución.
*elevamiento terrestre Láser ;na nueva tecnología se apresta a sustituir, qui%ás en el corto pla%o, al clásico m'todo de relevamiento estereofotogrametrico terrestre. Las cámaras fotográficas m'tricas y el film serán rempla%ados por un sistema de sensor remoto que generará un modelo digital del terreno en tiempo real sin requerir de complejos equipos y procedimientos de restitución. &ste sistema que ya $a sido probado con '/ito para relevamientos a'reos consiste en un barredor láser que produce coordenadas CD de cada punto de terreno o de una estructura en particular. 7al ve% podría establecerse una discusión en cuanto a la precisa resolución que se puede conseguir con este m'todo para diversas distancias a los objetos a relevar pero es evidente que el sistema tiene grandes ventajas sobre la fotogrametría terrestre tradicional.
Fundamentos Beom'tricos de la 7oma de Fotografías )'reas Eerticales
;n vuelo fotogram'trico generalmente se reali%a cubriendo la superficie del terreno con fajas longitudinales de fotografías tomadas a una cierta altura del mismo. ?ormalmente se reali%a el recubrimiento longitudinal con una superposición de fotogramas del >G lo que permitirá luego una buena formación del modelo estereoscópico facilitando de esta manera una mejor identificación de los detalles del terreno. Para evitar que puedan quedar %onas de la superficie del terreno sin fotografiar al reali%ar un cambio de faja, se reali%a una superposición transversal entre las mismas del C>G. La figura representa los elementos geom'tricos ideales de un vuelo fotogram'trico con eje de toma vertical. Los parámetros como la altura de vuelo sobre el terreno, la base aero-fotogrametrica, el avance lateral, etc., están fijados principalmente por la escala con la que necesitamos resulten los fotogramas. Lógicamente el tipo de cámara es un factor que interviene directamente en la primera etapa de los cálculos.
E! = f (
donde f distancia focal de la cámara
altura de vuelo sobre el terreno
&s evidente que la realidad de un vuelo fotogram'trico normalmente es bien distinta de las condiciones ideales que se establecen en la teoría. Principalmente esto se manifiesta en el $ec$o de que es muy difícil mantener el eje de la cámara absolutamente vertical en el momento de la toma y que por otra parte el terreno presenta accidentes geográficos. Para el primer caso se establecen ciertos limites en la inclinación del eje de toma tal que luego mediante procesos adecuados puedan compensarse de alguna manera las deformaciones producidas en las imágenes. &n cuanto a los desniveles del terreno el problema que plantea es el de la uniformidad de la escala, lo cual nos lleva a considerar a$ora una escala media de los fotogramas obtenidos. )demás de esto para conseguir una correcta restitución se debe trabajar con procedimientos complejos tendientes a disminuir la influencia de las deformaciones con el objeto de asegurar las precisiones requeridas.
FOTOGRAMETRIA DIGITAL
Desarrollo de la Fotogrametría La evolución de la Fotogrametría está en relación directa con el avance tecnológico en los instrumentos de restitución. Los restituidores analógicos de la primera etapa tenían un funcionamiento óptico mecánico de gran precisión pero de baja eficiencia y productividad. Se trabajaba directamente con las imágenes fotográficas positivas o negativos y las coordenadas planimétricas y altimétricas se obtenían de escalas y contadores conectados a los husillos. Para operaciones ue implicaban frecuentes lecturas de coordenadas se podía reali!ar una cone"ión a un sistema de aduisición de datos consistente en un dispositivo electrónico compuesto de tres codificadores incrementales acoplados a los husillos #$ %$ &. 'sto era muy (til para la determinación de los puntos de paso para la aerotriangulación$ en el registro de los mojones limites )bien identificados* de parcelas$ en el catastro$ en la restitución de perfiles altimétricos$ etc. La eficiencia se evaluaba en función de la cantidad de cartas topográficas ue era capa! de dibujar la mesa tra!adora puesto ue las funciones de operador y dibujante pueden acumularse en una sola persona. +ebido al aumento de la e"igencia de los usuarios y a una transformación lógica y previsible de la tecnología los instrumentos de restitución evolucionaron hacia los estereorrestituidores analíticos$ tales instrumentos alcan!aron tal grado de desarrollo
ue se hace muy difícil establecer hoy una separación con la fotogrametría absolutamente digital. ,lgunos de los puntos a destacar de estos instrumentos analíticos son su técnica constructiva de vanguardia )hard-are*$ su aruitectura modular$ sus prestaciones elevadas$ su precisión y su soft-are adecuado. Fueron diseados para la /artografía en Línea$ con una alta precisión cartográfica$ algunos elementos a destacar son los siguientes0
•
Soportes de imagen0 película )film* negativos 1 diapositivas
•
Salida grafica a la pantalla0 revisión del mapa digital$ pantalla interactiva
•
2ra!adoras de tambor
•
Precisión de medición 3 µm
•
Superposición de imágenes raster
•
4rientación semiautomática del 5odelo
•
5edición automática de altitudes0 modelos altimétricos digitales )sistema de /orrelador*
•
4rtofotos digitales
•
4rientación del 5odelo para imágenes de satélite SP42
•
,erotriangulación0 ajuste de bloues )P,2675*
Estaciones Fotogramétricas Digitales Las estaciones fotogramétricas digitales principalmente están compuestas por una computadora tipo P/ y una serie de dispositivos especiales$ ue permiten reali!ar las mismas funciones de un restituidor analítico pero en forma totalmente digital. Los principios geométricos de coplanaridad de rayos siguen estando vigentes para las orientaciones pero ahora a través de algoritmos de imagen epipolar. Se reempla!an las imágenes sobre film )negativo o positivo* por archivos digitales de imágenes raster$ para lo cual es necesario disponer de un escáner fotogramétrico de alta resolución. 8eneralmente los sistemas de visión estereoscópica se basan en el método de anaglifos o de gafas activas L/+. La orientación del 5odelo ahora es prácticamente automática y la gran cantidad de soft-are disponible permite una actuali!ación continua a bajo costo.
Los componentes básicos del hard-are de un euipo de fotogrametría digital pueden apreciarse en la figura. Los periféricos de entrada generalmente son un escáner fotogramétrico$ /+ 945 o cinta magnética ue contienen datos imagen digitales y una cámara digital de buenas condiciones métricas ue entrega directamente datos imagen digital. Los periféricos envían datos imagen a la :nidad /entral de Proceso )/P:* ue act(a como una estación de trabajo$ la /P: puede contar con un procesador Pentium y alg(n sistema ;indo-s <2$ además debe poseer un disco rígido de gran capacidad de almacenamiento y memoria 9,5 suficiente como para mover sin inconvenientes la gran cantidad de datos bits ue genera una imagen digital. /onjuntamente con esto el euipo debe ser capa! de emular las capacidades de un estereorrestituidor analítico$ por tanto tiene ue disponer de un sistema de visión estereoscópico así como manivelas X$ Y$ y pedal Z para efectuar fácilmente la restitución$ además de las aplicaciones &oom$ 5ove$ estilóptico con control de tamao variable$ etc. Los periféricos de salida generalmente son un Plotter o impresora$ pantalla video y capas de archivos digitales )Layers* ue son las vituallas de un sistema de información geográfico )S=8*.
:n sistema como este$ en general está compuesto por0 • Monitores! de "ídeo • Dis#ositi"o de "isi$n estereosc$#ica 1 ,nteojos con control infrarrojo$ monitores especiales de alta velocidad de refresco$ etc. • %&' gr()ica* o #laca de "ídeo es#ecial* #laca aceleradora • %&' general • &eri)éricos de Entrada+,alida 1 2eclado$ Mouse$ scanner $ mesa digitali!adora$ plotter y >o impresora. • Dis#ositi"o de medici$n estereosc$#ica 1 Trackball $ topo7mouse$ etc. • M$d-los de software dedicado las o#eraciones )otogramétricas* tales como. 4rientación interior$ orientación relativa y orientación absoluta$ u orientación e"terior )relativa ? absoluta simultáneamente*$ aerotriangulación )medición y cálculo*$ restitución$ rectificación y remuestreo de imágenes )geometría epipolar*$ e"tracción de modelos digitales )+25* del terreno$ generación de orto7imagen$ integración con sistemas de información geográfica$ etc.
'l patrón actual de monitores de vídeo para este tipo de aplicación se encuentra entre @A e 3@ pulgadas.
Productos que se obtienen con una Estación Fotogramétrica Digital Procesamiento de imágenes 8eneración automática de 5+' )+25* 4rtofotos 5osaicos de ortofotos y de ortofotomapas Bistas en perspectiva Buelos simulados 3+>C+ )9ealidad Birtual* Procesamiento sensores remotos
4rtofotos 9eales D '+=F=/=4S B'92=/,L'S =nterpolación de /urvas de
,lgunas consideraciones sobre cámaras fotogramétricas aéreas digitales
'n el campo de las cámaras aéreas para fotogrametría se está en los comien!os de una nueva era y es la utili!ación de cámaras digitales de alta resolución y precisión. Se indicaran algunas características básicas para dar una idea de las posibilidades de estas cámaras y la necesidad de relacionarlas con sistemas de navegación. Las cámaras digitales permiten una mayor eficiencia en el proceso de producción de imágenes digitales pero por el momento es discutible si van$ en poco tiempo$ a reempla!ar totalmente a la cámara fotogramétrica analógica. La ra!ón es ue la mejor resolución ue se obtiene por ahora es de un pí"el de apro"imadamente unos 3E micrones.
Cámaras digitales de pequeño formato con proyección central. 8eneralmente las cámaras son de un formato menor ue las analógicas y están compuestas por una aruitectura de //+s formando arrays de elementos sensores. La resolución del pí"el puede alcan!ar los @3 µm " @3 µm$ obteniéndose una resolución total o tamao de la imagen de salida de GHE " @CH3I pí"eles con un sistema óptico de @3E mm para el modo Pancromático. Para el caso del modo 5ultiespectral estas cámaras cuentan con cuatro canales$ tres para la composición color )98J* y uno para el cercano infrarrojo )<7=9*. La resolución radiométrica para las cámaras aéreas digitales mas avan!adas es de @3 bits por pí"el$ además cuentan con un gran poder de almacenamiento de bytes para poder registrar una gran cantidad de imágenes por cada una de las misiones$ apro"imadamente la cantidad de dato digital está por encima de los HEE 8b. 'l problema del despla!amiento de la imagen de los puntos debido al movimiento del avión mientras se encuentra abierto el obturador en el proceso de registro de la imagen$ se soluciona de una manera similar a las cámaras analógicas. Se utili!a un sistema F5/ )for-ard motion compensation* consistente en un proceso electrónico de retardo o demora en el tiempo de integración de la imagen.
Características particulares de las cámaras digitales:
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'n general tienen las mismas condiciones métricas ue las de gran formato
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Permiten la utili!ación de aviones peueos y ubicarla en lugares menos accesibles del avión debido a ue se manejan por control remoto.
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Son mucho menos costosas.
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Se presentan con distintas cabe!as y sensores0 una cabe!a con sensor pancromático$ una cabe!a con sensor 98J$ dos cabe!as pancromáticas y dos cabe!as 98J$ euipadas con distintos filtros$ también tienen la posibilidad de registrar energía electromagnética en el infrarrojo cercano.
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'n este caso a estas cámaras es imprescindible agregarles un soporte giro estabili!ado$ dado el peueo formato de la imagen el eje de la cámara debe estar absolutamente vertical siempre.
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's necesario la determinación de coordenadas de toma por 8PS$ puesto ue el peueo formato de la foto hace imposible utili!ar apoyo terrestre.
/orrespondencia de =mágenes /uando se utili!a la técnica de observación de imágenes digitales por pantalla de ordenador frecuentemente es necesario establecer una correspondencia de dos o más imágenes raster$ sobre todo para el caso de fotogrametría digital. Por ejemplo para el caso de las 4rientación =nterna$ la imagen de una marca fiducial se corresponde con un modelo bidimensional de la marca. Para el caso de la 4rientación '"terna 9elativa y ,bsoluta partes de una imagen se hacen corresponder con partes de otra imagen para conseguir la formación de un 5odelo estereoscópico de aptitud métrica. 4tros casos muy frecuentes son la generación de modelos digitales del terreno )+25* o cuando tratamos el tema de interpretación automática de imágenes donde partes de una imagen se hacen corresponder con modelos de objetos para identificar y por otra parte situar los objetos de la escena bajo análisis. 8eneralmente esta traslación de espacios imágenes C+ sobre conjuntos 3+ produce una cierta perdida de información y en muchos casos cuando las imágenes son muy complejas esta correspondencia resulta muy difícil.
Estereocorrelacion utomática Para determinar las coordenadas de un punto de una foto aérea basta con encontrar su homologo en la otra foto del par estereoscópico. /uando un operador de restitución reali!a la b(sueda e identificación de puntos homólogos sobre el modelo estereoscópico lo hace en forma mentalmente automática pero precisamente esta tarea ue puede llegar a ser muy repetitiva generalmente insume la mayor parte del tiempo de restitución$ consecuentemente si se espera obtener un mayor rendimiento en los tiempos de restitución$ esta operación debería lograrse automati!ar.
Para comen!ar a anali!ar este tema$ hay ue comen!ar primero por considerar los algoritmos de correlación automática. 'stos algoritmos reali!an la comparación de una peuea ventana de pí"eles correspondiente a los alrededores de un punto considerado en la imagen i!uierda con las distintas ventanas posibles del punto homologo de la imagen derecha. 'sta comparación es bidimensional para el caso de la posición de los pí"eles dentro de la matri! imagen y también puede considerarse como tridimensional si consideramos como un atributo espacial a la respuesta radiometrica del pí"el )nivel de gris*. ,uí se plantea un problema de calculo bastante importante ya ue el numero de operaciones reueridas para encontrar un determinado pí"el de una imagen de referencia en su imagen conjugada puede ser muy grande$ además cuando las imágenes digitales no han pasado por un buen proceso de ajuste radiometrito previo se presenta mucha incertidumbre en la determinación del pí"el homologo puesto ue pude haber muchos pí"eles con las características del pí"el de referencia. Los algoritmos de calculo tratan de hallar una solución (nica y para ello utili!an una técnica ue consiste no en comparar niveles de gris de un pí"el particular sino en tomar matrices de pí"eles lo mas cercanas a la solución final )matrices peueas < " <*$ y comparar con ecuaciones como las de convolución discreta bidimensional. Luego cuando los niveles de gris de cada pí"el de la matri! comparados con los niveles de gris de la otra matri! de la imagen conjugada son iguales hemos logrado la correspondencia buscada. 'sto es desde el punto de vista teórico matemático ue surge como la necesidad de los algoritmos de calculo pero en la practica la situación se presenta mas compleja debido a ue las imágenes aparte del Kruido propio del proceso digital también se ven afectadas por los factores de los cambios de perspectiva ue hacen ue un mismo objeto sobre la superficie del terreno tenga una respuesta radiometrica diferente$ por otra parte siempre están las distorsiones geométricas debido al relieve del terreno.
=magen Fotográfica y sus Productos 8eneralmente a la restitución usual de un 5odelo le sigue un proceso cartográfico ue da como resultado la obtención de una /arta 2opográfica convencional$ las dificultades ue presentan estas cartas obtenidas con esta metodología de trabajo está en la actuali!ación. Los productos digitales permiten reali!ar una actuali!ación continua no siendo necesario volver a efectuar una restitución. Por otra parte la posibilidad de manejar la información directamente en capas )Layers*$ facilita mucho la carga de datos en Sistemas de =nformación 8eográficos )8=S*$ agili!ando de esta manera la toma de decisiones ue en el campo de los accidentes ambientales por ejemplo puede ser crucial.
&roceso de %onstr-cci$n de %artogra)ía Digital 'l proceso de construcción de una cartografía mediante procedimientos digitales no varia mucho de los mecanismos altamente probados y eficaces de la cartografía tradicional. Luego del control de la calidad del vuelo fotogramétrico en cuanto a su calidad geométrica$ se procede a enviar la información a la división de geodesia ue es la encargada de los apoyos de campo. 'sta división luego entrega monografías de coordenadas para pasar a la división aerotriangulación. Posteriormente se reali!a la restitución y luego diversas pruebas con el objeto de detectar errores0
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2est de /orrupciones0 busca errores e impide ue los errores se propaguen
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2est de 'structura0 anali!a la estructura general de la restitución
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2est de /onectividad0 anali!a la conectividad de las curvas de nivel$ ue no se corten entre si. /apas de conectividad0 4rografía C+ 6idrografía C+ /onstrucciones C+ 'nergía C+ Limites C+
:sos del suelo C+ Los 2est de conectividad se reali!an en la misma hoja cartográfica y entre las hojas adyacentes. Las /artas 2opográficas de Línea contienen información planialtimétrica de gran precisión$ es la cartografía básica para la reali!ación de estudios esenciales. 'l =nstituto 8eográfico 5ilitar de la 9epublica ,rgentina )=85* publica /artas 2opográficas a escalas @0MEEEEE$ @03MEEEE$ @0@EEEEE y @0MEEEE.
