Reconocimientos aéreos – Fotogrametría y Sistema de información geográca – SIG 1. Reconocimi Reconocimiento entos s aéreos – fotograme fotogrametría tría Hay dos formas de levantar mapas a partir de fuentes primarias !na de ellas es el levantamiento so"re el terreno y la otra los reconocimientos aéreos# es decir $acer mediciones a partir de fotografías aéreas %os punt puntos os dete determ rmin inad ados os en foto fotogr graf afías ías aére aéreas as so"r so"rep epue uest stas as pued pueden en transf transform ormars arse e en posicio posiciones nes en un mapa# mapa# ya sea sea utili&a utili&ando ndo medio medios s mecánicos análogos o mediante el uso de técnicas matemáticas 'l principio de la fotogrametría aérea se "asa en un avión (ue avan&a disparando fotos consecutivas# cada cierto intervalo %a fotogrametría se $a convertido en una de las principales formas de incorporar información a un mapa o a un sistema SIG )Sistema de Información Geográca*# de"ido de"ido al "uen "uen compr compromi omiso so (ue manti mantiene ene este este métod método o entre entre coste coste económico# velocidad de e+ecución y precisión ,ara ello se utili&an fotogramas aéreos de e+e vertical tomados desde un avión so"revolando la &ona de estudio ,osteriormente# y tras diversos tra"a+os topográcos de campo (ue se comentan posteriormente# esas imágenes servirán para tra&ar mapas %a implementación de la fotogrametría en mapas se podría resumir en cuatro fasesI.
Realización de del vu vuelo fo fotogramétri trico
.ons .onsis iste te en so"r so"rev evol olar ar el terr territ itor orio io con con un avió avión# n# y toma tomarr fotografías de e+e vertical# recu"riendo el territorio con fotogramas (ue se solapen tanto longitudinal como transversalmente .omo norma general# estos solapes suelen ser del /01 en el e+e longitudinal y del 201 en el e+e transversal# aun(ue dependiendo de
la util utilid idad ad del del
vue vuelo est estos por porcent centa+ a+e es pued pueden en vari variar ar
nota"lemente %as fotografías consecutivas tienen (ue tener &onas comunes entre sí
%as fotografías aéreas resultantes de un vuelo fotogramétrico no tienen una escala e3acta# al ser el resultado de una perspectiva cónica y por el efecto ondulante del terreno 4sí# cada punto dentro de una foto tiene su propia escala# dependiendo del lugar con respecto al centro de la foto y de la altura del terreno 5o o"stante# sí puede $a"larse de una escala media de los fotogramas# (ue aun(ue no e3acta es apro3imada 'sta escala media mantiene una estrec$a relación con los conceptos distancia focal y altura media del vuelo# de la forma-
f 1 H E =
6óndef76istancia focal H74ltura media del vuelo ' 7 6enominador de escala 'sta e3presión "ásica en fotogrametría es fundamental a la $ora de planear un vuelo 6ependiendo de la focal de la cámara (ue se vaya a utili&ar y de la escala media de los fotogramas (ue se desee o"tener# $ay (ue volar a una altura u otra %os fotogramas resultantes de un vuelo fotogramétrico de"en contener# además de la información gráca del territorio de análisis# la siguiente informacióna) b) c) d) e) f) g) h) i)
8rganismo contratante del vuelo 'mpresa (ue reali&a el vuelo 9ona del vuelo Fec$a Hora 'scala apro3imada de los fotogramas 5:mero de pasada 5:mero de foto Información so"re la cámara métrica )distancia focal#
modelo* j) ;arcas duciales )marcas u"icadas en las es(uinas de la foto (ue son la referencia para calcular el centro geométrico de la misma Son un elemento imprescindi"le para la posterior restitución* k) nivel para compro"ar la verticalidad del fotograma l) 4ltímetro# con indicación de la altura apro3imada so"re el nivel del mar II.
isión estereoscó!ica
.uando se ven los o"+etos en relieve se de"e a (ue los dos o+os del ser $umano proporcionan al mismo tiempo dos visuales del mismo o"+eto# desde dos puntos de vista ligeramente distintos
(ue intersectan 'stas dos imágenes son me&cladas en el cere"ro# y como consecuencia puede apreciarse una tercera dimensión
'ste principio de estereoscopía natural sirve tam"ién a la cartografía para poder e3traer la tercera dimensión a partir de imágenes "idimensionales 'n realidad# lo (ue se $ace en un vuelo fotogramétrico es sustituir el tra"a+o de los o+os por el de una cámara métrica (ue va en instalada el avión# y sustituir la distancia interpupilar por la distancia entre disparos consecutivos ,osteriormente# aparatos denominados estereoscopios )además de los restituidores de los (ue después se $a"la* permiten ver las imágenes Si sustituimos lo (ue ven los o+os por lo (ue
5o
o"stante# un
información
solo
fotograma
tridimensional
limitada#
tam"ién (ue
contiene cierta
podemos
e3traer
utili&ando el punto de fuga de las verticales de la perspectiva# el punto de fuga de las som"ras# y el ángulo de elevación del sol so"re el $ori&onte= a este procedimiento de e3plotar esta información tridimensional limitada con el uso de una sola foto se le conoce como
%a evaluación de estos parala+es es la "ase de la fotogrametría de e+e vertical He a(uí su fundamento geométrico-
6ónde4 7 ,unto evaluado en el terreno 0> 7 6isparo foto > 02 7 6isparo foto 2 a> 7 ,unto representado en la fotografía > a2 7 ,unto representado en la fotografía 2 94 7 6istancia vertical entre el punto evaluado del terreno y el plano del vuelo ? 7 6istancia recorrida por el avión entre dos disparos consecutivos f 7 focal de la cámara métrica ,4 7 ,arala+e del punto evaluado )a medir so"re la fotografía* %os triángulos 4 0> 02 y 02 a>< a2 son seme+antes# luegoZ A f
=
B → Z A P A
=
B . f P A
'n consecuencia# si se eval:an parala+es de puntos con elevación desconocida +unto con parala+es de puntos con elevación conocida# se puede evaluar el desnivel e3istente
'stos puntos conocidos se o"tienen de los tra"a+os de apoyo en campo# (ue son la segunda etapa de la secuencia de tra"a+o III.
"!o#o to!ogr$%co del vuelo # "erotriangulación
.onsiste en reali&ar un tra"a+o de campo en el (ue utili&ando diversos métodos e instrumental topográco se procede a identicar en términos de coordenadas @ A 9 varios puntos so"re el terreno 4 los puntos identicados se les denomina puntos de apoyo# (ue más tarde en la fase de restitución servirán de "ase para dotar de coordenadas al resto de elementos presentes en cada par estereoscópico 4 partir de la o"servación de puntos con coordenadas "ien conocidas# como pueden ser las redes de vértices geodésicos# se aplican diversos métodos topográcos )cuyo estudio no es o"+eto del presente artículo* (ue permiten conocer las coordenadas de los puntos (ue $emos seleccionado para (ue nos sirvan de apoyo 'l n:mero de puntos de apoyo es varia"le en función del tipo y precisión del tra"a+o# así como del uso de técnicas de asistencia al apoyo con la aerotriangulación I.
Restitución
%a restitución es la :ltima etapa dentro de la secuencia de tra"a+o en fotogrametría 'n ella se +unta todo el tra"a+o anterior )vuelo y apoyo* para tra&ar los mapas propiamente dic$os %a restitución consiste en la formación de forma muy precisa de los pares estereoscópicos en un proceso (ue se denomina orientación de imágenes# y en la e3tracción posterior de los elementos contenidos en ellas mediante unos aparatos llamados estereoBrestituidores
%a tecnología de restitución $a evolucionado de los primeros restituidores analógicos a los analíticos y por n a los de :ltima generación digital# (ue en realidad ya no son más (ue un ordenador con el softCare adecuado
;ientras los analógicos y los analíticos se "asa"an en los negativos de las fotos para reali&ar el proceso de restitución# los digitales reali&an una copia digital de las fotos )escaneado* (ue divide en millones de puntos )pí3els* la foto 'sta tecnología fotogramétrica totalmente digital presenta dos incrementos de la efectividad muy importantes frente a la tecnología de restituidores analíticos•
,or un lado# la e3tracción de la orografía y la formación de modelos digitales del terreno está altamente automati&ada y se reali&a de forma muc$o más rápida
•
,or otro lado# la tecnología digital presenta grandes me+oras a la $ora de formar ortofotos
4l igual (ue en el caso de los :ltimos restituidores analíticos# los digitales o"tienen la geometría de la restitución directamente en
formato digital# con lo cual la incorporación a los Sistemas de Información Geográca no precisa de ning:n paso de digitali&ación adicional .omo ya se $a seDalado anteriormente# la fotogrametría es una de las principales formas de incorporar información a un Sistema de Información Geográca 5o o"stante# $ay (ue tener en cuenta (ue se trata de una metodología su+eta a ciertas restricciones de precisión= así# para levantamientos de una gran precisión )normalmente en el ám"ito de la ingeniería civil* la resolución (ue la fotogrametría proporciona Bso"re todo en el e+e 9B no es suciente# de"iendo en esos casos recurrir a otros métodos más precisos como la topografía clásica )teodolitos# triangulación*
&. 'istema de información geogr$%ca – 'I( !n sistema
de información geográca )tam"ién conocido con
los
acrónimos SIG en espaDol o GIS en inglés* es un con+unto de $erramientas
(ue
integra
y
relaciona
diversos
componentes
)usuarios# $ardCare# softCare# procesos* (ue permiten la organi&ación# almacenamiento# manipulación# análisis y modeli&ación de grandes cantidades de datos procedentes del mundo real (ue están vinculados a una referencia espacial# facilitando la incorporación de aspectos socialesB culturales# económicos y am"ientales (ue conducen a la toma de decisiones de una manera más eca& 'n el sentido más estricto# es cual(uier sistema de información capa& de integrar#
almacenar#
editar#
anali&ar#
compartir
y
mostrar
la
información geográcamente referenciada 'n un sentido más genérico# los SIG son $erramientas (ue permiten a los usuarios crear consultas interactivas# anali&ar la información espacial# editar datos# mapas y presentar los resultados de todas estas operaciones I.
uncionamiento
'l
SIG
funciona
como
una "ase
de
datos con información
geográca )datos alfanuméricos* (ue se encuentra asociada por un identicador com:n
a
los
o"+etos
grácos
de
los mapas digitales 6e esta forma# seDalando un o"+eto se conocen sus atri"utos e# inversamente# preguntando por un registro de la "ase de datos se puede sa"er su locali&ación en la cartografía %a ra&ón fundamental para utili&ar un SIG es la gestión de información espacial 'l sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente# permitiendo tra"a+ar con ellas de manera rápida y sencilla# facilitando al profesional la posi"ilidad de relacionar la información e3istente a través de la topología de los o"+etos# con el n de generar otra nueva (ue no podríamos o"tener de otra forma %as principales cuestiones (ue puede resolver un sistema de información
geográca#
ordenadas
de
menor
a
mayor
comple+idad# sona* *ocalización- preguntar por las características de un lugar concreto "* +ondición- el cumplimiento o no de unas condiciones impuestas al sistema c* ,endencia - comparación entre situaciones temporales o espaciales distintas de alguna característica d* Rutas- cálculo de rutas óptimas entre dos o más puntos e* -autas- detección de pautas espaciales f* odelos- generación de modelos a partir de fenómenos o actuaciones simuladas
'+emplo de como un SIG puede mostrar la información en capas temáticas para reali&ar análisis comple+os
II.
,écnicas utilizadas los
en
sistemas
de información geogr$%ca a. * a creación de datos %as modernas tecnologías SIG tra"a+an con información
digital# para la cual e3isten varios métodos utili&ados en la creación de datos digitales 'l método más utili&ado es la digitali&ación# donde a partir de un mapa impreso o con información tomada en campo se transere a un medio digital por el empleo de un programa de 6iseDo 4sistido por 8rdenador )648
o
georeferenciación 6ada la amplia recticadas )tanto
.46*
con
disponi"ilidad de
satélite
y
capacidades de imágenes como
aéreas*#
de ortoB la
digitali&ación por esta vía se está convirtiendo en la principal fuente de e3tracción de datos geográcos 'sta forma de digitali&ación implica la ":s(ueda de datos geográcos directamente en las imágenes aéreas en lugar del método tradicional de la locali&ación de formas geográcas so"re un ta"lero de digitali&ación b. *a re!resentación de los datos %os datos SIG representan los o"+etos del mundo real )carreteras# el uso del suelo# altitudes* %os o"+etos del mundo real
se
pueden dividir en
dos
a"stracciones-
o"+etos discretos )una casa* y continuos )cantidad de lluvia caída# una elevación* '3isten dos formas de almacenar los datos en un SIG- raster y vectorial %os SIG (ue se centran en el mane+o de datos en formato vectorial son más populares en el mercado 5o o"stante# los SIG raster son muy utili&ados en estudios (ue re(uieran la generación de capas continuas# necesarias en fenómenos no discretos= tam"ién en estudios medioam"ientales donde no se re(uiere una e3cesiva precisión espacial )contaminación
atmosférica# distri"ución de temperaturas# locali&ación de especies marinas# análisis geológicos# etc* b.1) Raster !n tipo de datos raster es# en esencia# cual(uier tipo de imagen digital representada en mallas 'l modelo de SIG raster o de retícula se centra en las propiedades del espacio más (ue en la precisión de la locali&ación 6ivide el espacio en celdas regulares donde cada una de ellas representa un :nico valor Se trata de un modelo de datos muy adecuado para la representación de varia"les continuas en el espacio
Interpretación cartográfca vectorial (izquierda) y raster (derecha) de elementos geográfcos.
b.&) ectorial 'n un SIG# las características geográcas se e3presan con
frecuencia
como
vectores#
manteniendo
características geométricas de las guras 'n los datos vectoriales# el interés representaciones
se
centra
en
de
la precisión de
las las la
locali&ación de los elementos geográcos so"re el espacio y donde los fenómenos a representar son discretos# es decir# de límites denidos .ada una de estas geometrías está vinculada a una la en una "ase de datos (ue descri"e sus atri"utos ,or e+emplo# una "ase de datos (ue descri"e los lagos puede contener datos so"re la "atimetría de estos# la calidad del agua o el nivel de contaminación 'sta información puede ser utili&ada para crear un mapa (ue descri"a un atri"uto particular contenido en la "ase de datos %os lagos pueden tener un rango de colores en función del nivel de contaminación
4demás# las diferentes geometrías de los elementos tam"ién pueden ser comparadas 4sí# por e+emplo# el SIG puede
ser
usado
para
identicar
a(uellos
po&os
)geometría de puntos* (ue están en torno a 2 Eilómetros de un lago )geometría de polígonos* y (ue tienen un alto nivel de contaminación ,ara modelar digitalmente las entidades del mundo real se •
utili&an
tres
elementos
geométricos-
el punto#
la línea y elpolígono -untos %os puntos se utili&an para las entidades geográcas (ue me+or pueden ser e3presadas por un :nico punto de referencia 'n otras pala"ras- la simple u"icación ,or e+emplo# las locali&aciones de los po&os# picos de elevaciones
o
puntos
de
interés
%os
puntos
transmiten la menor cantidad de información de estos tipos de arc$ivo y no son posi"les las mediciones am"ién se pueden utili&ar para representar &onas a una escala pe(ueDa ,or e+emplo# las ciudades en un mapa del mundo estarán representadas por puntos •
en lugar de polígonos *íneas o !olilíneas %as líneas unidimensionales o polilíneas son usadas para rasgos lineales como ríos# caminos# ferrocarriles# rastros# líneas topográcas o curvas de nivel 6e igual forma (ue en las entidades puntuales# en pe(ueDas escalas
pueden ser
utili&ados para representar
polígonos 'n los elementos lineales puede medirse la •
distancia -olígonos %os polígonos "idimensionales
se
utili&an
para
representar elementos geográcos (ue cu"ren un área particular de la supercie de la tierra 'stas entidades pueden representar lagos# límites de par(ues naturales# edicios# provincias# o los usos del suelo# por e+emplo %os polígonos transmiten la mayor cantidad de información en arc$ivos con datos
vectoriales y en ellos se pueden medir el perímetro y el área c. 'oft/are 'I(
%a información geográca puede ser consultada# transferida# transformada# superpuesta# procesada y mostradas utili&ando numerosas aplicaciones de softCare 6entro de la industria empresas
comerciales
como 'SRI# Intergrap$# ;apInfo# ?entley Systems# 4utodesE o SmallCorld ofrecen
un
completo
con+unto de aplicaciones %os go"iernos suelen optar por modicaciones ad-hoc de
programas
SIG#
productos
de código a"ierto o softCare especiali&ado (ue responda a una necesidad "ien denida 8riginalmente $asta nales de los 0# cuando los datos del SIG se locali&a"an principalmente en grandes ordenadores y se utili&an para mantener registros internos# el softCare era un producto independiente Sin em"argo con el cada ve& mayor acceso a InternetIntranet y a la demanda de datos geográcos distri"uidos# el softCare SIG $a cam"iado gradualmente su perspectiva $acia la distri"ución de datos a través
de
redes
%os
SIG
(ue
en
la
actualidad
se
comerciali&an son com"inaciones de varias aplicaciones interopera"les y 4,Is Hoy por $oy dentro del softCare SIG se distingue a menudo siete grandes tipos de programas informáticosI 'I( de escritorio Son a(uellos (ue se utili&an para crear# editar# administrar# anali&ar y visuali&ar los datos geográcos 4 veces se clasican en tres su"categorías seg:n su funcionalidada*
Visor
SIG.
Suelen ser softCare sencillos (ue
permiten desplegar información geográca a través
de una ventana (ue funciona como visor y donde se pueden agregar varias capas de información "*
Editor
SIG.
's a(uel
principalmente
al
softCare SIG orientado
tratamiento
previo
de
la
información geográca para su posterior análisis 4ntes de introducir datos a un SIG es necesario prepararlos para su uso en este tipo de sistemas Se re(uiere transformar datos en "ruto o $eredados de otros sistemas en un formato utili&a"le por el softCare SIG c*
SIG de análisis. 6isponen
de funcionalidades de
análisis espacial y modeli&ación cartográca de procesos II 'istemas
de
gestión
de bases
de
datos
es!aciales o geogr$%cas )SG?6 espacial* Se emplean para almacenar la información geográca#
pero a menudo tam"ién proporcionan la funcionalidad de análisis y manipulación de los datos !na "ase de datos geográca o espacial es una "ase de datos con e3tensiones (ue dan soporte de o"+etos geográcos permitiendo el almacenamiento# inde3ación# consulta y manipulación de información geográca
y
datos
espaciales Si "ien algunas de estas "ases de datos geográcas
están
implementadas
para
permitir
tam"ién el uso de funciones de geoprocesamiento# el principal
"enecio
de
estas
se
centra
en
la
capacidades (ue ofrecen en el almacenamiento de datos
especialmente georrefenciados
4lgunas
de
estas capacidades incluyen un fácil acceso a este tipo de información mediante el uso de estándares de acceso a "ases de datos como los controladores 86?.# la capacidad de unir o vincular fácilmente ta"las de datos o la posi"ilidad de generar una inde3ación y agrupación de datos espaciales# por e+emplo
III 'ervidores cartogr$%cos Se utili&an para distri"uir
mapas a través de Internet )véase tam"ién los estándares
de
normas 8pen
Geospatial
.onsortium FS y ;S* IJ 'ervidores 'I( ,roporcionan "ásicamente la misma funcionalidad (ue los SIG de escritorio pero permiten acceder a estas utilidades de geoprocesamiento a través de una red informática J +lientes /eb 'I( ,ermiten la visuali&ación de datos y acceder a funcionalidades de análisis y consulta de servidores SIG a través de Internet o intranet Generalmente se distingue entre cliente ligero y pesado
%os
clientes
ligeros
)por
e+emplo#
un
navegador Ce" para visuali&ar mapas de Google* sólo proporcionan una funcionalidad de visuali&ación y consulta# mientras (ue los clientes pesados )por e+emplo# Google 'art$ o un SIG de escritorio* a menudo proporcionan $erramientas adicionales para la edición de datos# análisis y visuali&ación JI 0ibliotecas # etensiones es!aciales ,roporcionan características
adicionales
(ue
no
forman
parte
fundamental del programa ya (ue pueden no ser re(ueridas por un usuario medio de este tipo de softCare 'stas nuevas funcionalidades pueden ser $erramientas
para
el
análisis
espacial
)por
e+emplo# S'@45'*# $erramientas para la lectura de formatos
de
datos
especícos
)por
e+emplo# G64%8GR*# $erramientas para la correcta visuali&ación cartográca de los datos geográcos )por e+emplo# ,R8KL*# geométricas
$erramientas
fundamentales
para
) KS*#
o
funciones para
la
implementación de las especicaciones del 8pen Geospatial .onsortium )por e+emplo# Geoools* JII 'I( móviles Se usan para la recogida de datos en campo a través de dispositivos móviles ),64# teléfonos inteligentes# ta"letas#
etc*
.on
la
adopción
generali&ada por parte de estos de dispositivos de locali&ación G,S integrados# el softCare SIG permite
utili&arlos para la captura y mane+o de datos en campo 'n el pasado la recogida de datos en campo destinados a sistemas de información geográca se reali&a"a mediante la seDali&ación de la información geográca en un mapa de papel y# a continuación# se volca"a esa información a formato digital una ve& de vuelta frente al ordenador Hoy en día a través de la utili&ación de dispositivos móviles los datos geográcos pueden ser capturados directamente mediante levantamientos de información en tra"a+o de campo
2. 0ibliografía $ttp-CCCcataloniaorgcartograa.laseM0NFotogrametriaFot •
• •
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