Download - Fotogrametría maestría en geomática - usach
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Fotogrametría
Magíster en GeomáticaUSACH
Walton W. Edwards
Consultor
Geoinformática y Modelación Ambiental
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Objetivos de la Unidad
Al término de unidad, los alumnos conocerán :– la geometría de fotos aéreas verticales;
equipamiento fotogramétrico y planificación de vuelos; el proceso de restitución; las deformaciones geométricas producidas y sus correcciones; la obtención de información cuantitativa y cualitativa de fotos e imágenes; la creación de modelos 3D, sus derivados y su integración con los SIG.
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Estructura del Curso1. Introducción, Geometría de una foto,
Estereoscopía, Fotointerpretación, Ejercicios 2. Cámaras, Sensores, Certificados de calibración,
Equipamiento, Restitución, Planificación del vuelo3. Restitución Digital, Conceptos, Algoritmos y
Sistemas para la Fotogrametría Digital - Comparación; Precisión Geométrica, Escalas, Resolución y Escaneo
4. Creación de TINs, MDEs, Curvas de nivel, Ortorectificación y Mosaico, Mundos virtuales. Conceptos de “imagengrametría”, Integración con los SIG
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El Contexto de la Toma de Decisiones
• La calidad de las decisiones depende de la calidad de los datos usados en los análisis para la generación de nueva geoinformación
• Este contexto sirve para elegir entre las alternativas de datos, escalas, fechas y tecnologías geoespaciales basado en la utilidad, o el grado de vinculación, que debe tener el producto final y los costos asociados.
Datos
Procesamientode Datos
Generación de Información
Mapas
Análisis deMapas
ZonificaciónPara IPT
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Fuentes de Datos Geoespaciales• Topografía
– Estaciones totales, niveles, GPS...
• Cartografía– Convencional– Digital
• Teledetección espacial– Imágenes satelitales
• Fotogrametría– Fotos impresas, escaneadas o digitales– Mosaicos– Ortofotos– Escenas tridimensionales interactivas
• La elección de la mejor alternativa, o combinación de ellas, se debe definir caso a caso basado en un análisis de sus requerimientos
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Fotogrametría
• El arte, la ciencia y la tecnología de obtener información fidedigna y precisa de objetos físicos y su entorno por medio de procesos de registro, medida e interpretación de imágenes y modelos fotográficos.
• La fotogrametría tiene multitud de aplicaciones entre las que destacan notoriamente los levantamientos topográficos y la Cartografía, áreas en las que más se ha mostrado su capacidad y potencial.
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PLANIFICACION
CALCULO
PAPEL
VUELORelación 1 á 4 con la escala del levantamiento
TERRENO
APOYONIVELACION
CLASIFICACION
AEROTRIANGULACION
RESTITUCION DIGITAL
EDICION
CONTROLCALIDAD
SALIDA
DIGITAL
Elaboración de Cartografía Digital a Escala Grande
Véase [Advis y Edwards 1998]Congreso Cs. De la Tierra
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BASE DEDATOS
CARTA DIGITAL ACTUALIZADA
CUBIERTA FOTOGRAFICA SAF
CARTOGRAFIAEXISTENTE
REFUNDIDO
EDICIONVECTORIZACION
ORTOFOTODIGITAL
ACTUALIZACION
SALIDA
ESCANEO
PROCESO GENERALPARA LA PRODUCION
DE CARTOGRAFIA REGULAR DIGITAL
1: 50.000 1:250.000
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Clasificación de fotografías Aéreas
Terrestre Aérea Espacial
“Vertical” Oblicua
Verdadera(0° inclinación)
Inclinada(< 3° inclinación)
Alta inclinación (incluye el horizonte)
Baja inclinación (no incluye el
horizonte)
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Geometría de una Foto Aérea
Terreno
Negativo
Plano del lente
Distancia focal, f
Altura de vuelo, A
Escala de la foto: f / A
Ejemplo: para f = 150mm, y A = 3.000 mts la escala es 1: 20.000
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Tipos de Lentes – Área de Cobertura
• Son tres los tipos de lentes usados– Normal
• 55°-60° cobertura angular• Distancia focal: 300 mm aprox.• Cobertura mínima, máximo detalle
– Gran angular• 90° cobertura angular• Distancia focal: 152 mm aprox• Es el más comunmente utilizado
– Super-gran angular• 120° cobertura angular• Distancia focal: 90 mm aprox.• Cobertura máxima, mínimo detalle
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Relación Entre Distancia Focal, Altura de vuelo y Cobertura
Terreno
Cambio de Altura. Distancia focal fija
Cobertura areal variable
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Relación Entre Distancia Focal, Altura de vuelo y Cobertura
Terreno
Altura fija. Distancia focal variable
Cobertura areal variable
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Ejemplos de lentes
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Una Cámera Aérea
Cámera aérea RC30 con montante giro-estabilizado PAV30 y computador ASCOT
Leica Geosystems
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Información Marginal en Fotos Modernas
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Punto principal y Marcas Fiduciales
Punto principal
Información marginal
Area de foto
Las marcas fiduciales permiten la reconstrucción parcial de la geometría interna de cámaras métricas. Sus características salen en los
certificados de calibración
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Especificaciones de la USGS
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Una Cámera Aérea
Cámera aérea RC30 con montante giro-estabilizado PAV30 y computador ASCOT
Leica Geosystems
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Un Negativo de un Rollo fotográfico
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Learjet Utilizado por el SAF
En el sitio www.saf.cl encontrarán información del proceso completo de un proyecto aereo-fotográfico incluyendo el vuelo, revelado, revisión de negativos, control de calidad, control de vuelo, copiado y/o ampliado final, venta o entrega de fotografías y archivo de documentos
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Componentes de un Sistema de Levantamiento Aéreo
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Cobertura Fotográfica1 2 3 4 5 6
1 23 4
5 6
Traslape longitudinal
6
Fotografías
Una línea de vuelo
60%
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Cobertura Fotográfica
Línea de vuelo
Traslape transversal
20%
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Cobertura Fotografía a Color escala 1 : 115.000. CONAF - CONAMA
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Estereoscopía
• La obtención de fotografías con traslape tomadas desde distintas perspectivas– Par estereoscópico (dos fotos adyacentes con traslape)– Visión estereoscópica (observación de un par
estereoscópico con cada ojo observando solamente una de las fotografías p.ej usando un estereoscopio
– Modelo Estereo (modelo 3D del área de traslape de un par estereoscópico )
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Teledetección - Una Definición
• La teledetección (o percepción remota) es la ciencia y arte de adquirir información acerca de la superficie de la Tierra sin estar en contacto directo con ella.
• Esto se logra:– detectando y guardando energía reflejada o
emitida
– procesando y analizando los datos, y – aplicando la información obtenida.
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El Proceso de Teledetección
A. Fuente de Energía o iluminación
B. Radiación y la AtmósferaC. Interacción con la
SuperficieD. Grabación de la EnergíaE. Transmisión, Recepción y
ProcesamientoF. Interpretación y AnálisisG. Aplicación de la
información
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Radiación Electromagnética
• Toda radiación electromagnética tiene propiedades y comportamientos fundamentales de acuerdo a la teoría de ondas.
• Consiste en un campo eléctrico (E) y otro magnético (M) perpendiculares entre sí y con la dirección de propagación de la radiación
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Longitud de Onda y Frecuencia
• Longitud de onda (λ) es la longitud de un ciclo de ondas.
• Se mide un metros (m) o factores de metros:– nanómetros (nm, 10 -9 metros)
– micrómetros (mm, 10 -6 metros)
– centímetros (cm, 10 -2 metros)
• Frecuencia (f) es el número de ciclos por segundo expresado en Hercios (Hz)
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Longitud de Onda y Frecuencia
• La longitud de onda y la frecuencia están relacionados por: c = fλ .− λ = Long. de onda– f = Frecuencia– c = Veloc. de la luz
(3 x 10 -8 m/s en vacío)
• Mientras más corta sea la longitud de onda mayor será la frecuencia
El entendimiento de las características de la radiación electromagnética ayuda a entender la información que será extraída por teledetección.
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El Espectro Electromagnético• El espectro EM va
desde ondas cortas (rayos gamma y X ) a largas (microondas y radiales)
• Varias regiones del EM son útiles para le teledetección:– ultravioleta– visible– infrarroja– microondas
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Ley de Wien
La máxima respuesta espectral de un objeto depende de su temperatura
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El Espectro Visible
• El espectro visible es detectable por los ojos
• Es una región pequeña del espectro completo
• El rango de λ es de:– 0.4 á 0.7 µm (ó 400 á
700 nm)– varía de violeta a rojo
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Firmas Espectrales• La energía reflejada o emitida
para distintas λ da una firma espectral para una cobertura.
• Comparando las firmas espectrales se podría distinguir elementos– agua y vegetación tiene casi
la misma reflectancia en la banda visible
– son separables en la IR
• La firma puede ser muy variable– entre tipos– en el tiempo– según su ubicación
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Tipos de Fotos / Imágenes
• Las fotografías/ imágenes usadas pueden ser de cuatro tipos– Pancromática– Color– Infrarroja– Digital (multiespectral)
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• Blanco / Negro:– Las películas pancromáticas (blanco/negro) con
una sensibilidad espectral comprendida entre 0,36 y 0,7 mm., muy parecida a la del ojo humano, es el tipo de emulsión fotográfica aérea más utilizada en la fotointerpretación y en la estereorestitución con fines cartográficos.
Tipos de Fotos / Imágenes
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• Color: – Las emulsiones fotográficas color están
compuestas por tres capas, sensibles a los colores azul, verde y rojo, son ampliamente utilizadas en la fotointerpretación de recursos naturales, por que registran la escena lo más cercana a la realidad
Tipos de Fotos / Imágenes
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Foto Aérea a Color
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Ampliación 1
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Ampliación 2
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• Infrarrojo:– Los cristales de plata de las emulsiones fotográficas,
pueden ser tratadas para que resulten sensibles a la porción del espectro correspondiente al Infrarrojo cercano. Las fotografías aéreas Infrarrojas color, resultan las más adecuadas para los estudios de vegetación, incluyendo identificación y selección de especies, delimitación de áreas afectadas por pestes, cuantificación de recursos, etc
Tipos de Fotos / Imágenes
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• Digital– La fotografía aérea digital es una herramienta
versátil capaz de ser manipulada por los sistemas de manejo digital de imágenes, con el propósito de analizar las características del terreno y cuantificación de una amplia gama de recursos
Tipos de Fotos / Imágenes
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Camera Digital, trilinear, multiespectral. LH Systems
Cámera Digital (Sensor métrico multiespectral): Estéreo en el trayecto
SENSORES DEL SAF
DatoDato
ProductoProducto
CapturaCaptura
Procesa.Procesa.
BandaBanda
Rango espectralRango
espectral
Escala Tiempo Tecnología
Imagen AnálogaImagen
Análoga
ManualManual
EmulsiónEmulsión
Labora.Labora.
Visible IRCVisible
IRC
Duro AnálogoDuro
Análogo
CámaraRC-30
CámaraRC-30
CámaraRC-10
CámaraRC-10
1974 2000
Imagen AnálogaImagen
Análoga
Semi automá.Semi
automá.
EmulsiónEmulsión
Labora.Labora.
Visible IRCVisible
IRC
Duro AnálogoDuro
Análogo
AntenaSatéliteAntenaSatélite
Imagen DigitalImagen
Digital
Programa.Programa.
SatelitalSatelital
HardwareSoftwareHardware
Software
Visible IRC IRM
IRT
Visible IRC IRM
IRT
InformaciónDigitalInformaci
ónDigital
2008
SensorMultiespectral
SensorMultiespectral
Imagen DigitalImagen
Digital
AsistidaAsistida
4 Bandas4 Bandas
HardwareSoftwareHardware
Software
Visible IRCVisible
IRC
Informa. DigitalInforma.
Digital
2009
SensorLáser
SensorLáser
DEM DigitalDEM
Digital
AsistidaAsistida
ElevaciónElevación
HardwareSoftwareHardware
Software
N/AN/A
Informa.DigitalInforma.
Digital
2010
Sensor Hiperespectral
Sensor Hiperespectral
Imagen DigitalImagen
Digital
AsistidaAsistida
50 Bandas50
Bandas
HardwareSoftwareHardware
Software
Visible IRC IRM
IRT
Visible IRC IRM
IRT
Informa. DigitalInforma.
Digital
2012
SENSORES OPERATIVOS
MATERIAL AVIONES
Learjet 2
MATERIAL AVIONES
Learjet 2
MATERIAL AVIONES
Twin Otter 03
MATERIAL AVIONES
Twin Otter 03
MATERIAL AVIONES
King Air 1MATERIAL AVIONES
King Air 1
FOTÓGRAFOSFOTÓGRAFOS
NAVEGANTESNAVEGANTES
CámarasRC-10Cámaras
RC-10
01 CámaraRC-3001 Cámara
RC-30
CámaraDMCCámara
DMC
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Instrumentos Fotogramétricos• Reconstruyen las escenas 3D obtenidas en las
imágenes. Han ido evolucionado:1. Instrumentos análogos
– Opticos (re-proyección optica de las haces de luz con diapositivas y el principio anaglífico)
– Óptico-mecánicos(re-proyección óptico-mecánica de las haces de luz)
1. Instrumentos analíticos (uso de ecuaciones matemáticas de las haces de luz, fotos análogas y computadores digitales)
2. Instrumentos digitales (uso de fotografías y computadores digitales)
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El Principio Anaglífico
Dos imágenes de distintas perspectivas son sobrepuestas. Normalmente La de la izquierda en color rojo y la de la derecha en color cian.
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Mt. St. Helens, Washington
¿Lo viste así?
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Instrumentos de Fotointerpretación - Estereoscopios
Estereoscopio de bolsillo
Estereoscopios de espejo
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Fotointerpretación
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Fotointerpretación• En la “fotointerpretación” nos interesa:
– Detectar objetos geográficos– Identificarlos y las relaciones espaciales
existentes entre ellos– Obtener información tanto cuantitativa como
cualitativa– En general Comprender la información contenida
en las escenas capturadas• Es un proceso subjetivo que depende de la
pericia, experiencia, imaginación y paciencia del fotointérprete además de la naturaleza de las escenas estudiadas y la calidad de las imágenes capturadas
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Datos e Información• Datos
– Datos crudos: hechos, números, conceptos, instrucciones etc.
• Información– Información es el resultado del procesamiento de
los datos crudos (Refinar, Resumir, Clasificar, Listar…) y es usada en la toma de decisiones...
– Depende del contexto. Información para una aplicación puede ser un dato para otra.
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Datos e Información
Procesamiento InformaciónDatos
Puede ser usada para la toma de decisiones
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Tipos de “Fotointerpretación”• Interpretación de imágenes
– Fotointerpretación visual• Con estereoscopios, mesas de luz, fotos análogas,
lápices, papel traslúcido etc.– Fotointerpretación asistida por computador
• Con estereoscopios o lentes (anaglíficos o polarizados – pasivos o activos), fotos digitales y software especial
– Análisis digital• Se definen “clases espectrales”• El software realiza una clasificación autómatica
(supervisada o no-supervisada)
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Fotointerpretación Asistida por Computador
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Información Complementaria• En todos los casos es conveniente contar
con información complementaria:– Mapas– Datos y fotos de terreno– Bibliografía
– Fotos aéreas de otra escala
– Imágenes satelitales (de otras resoluciones espaciales y espectrales)
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Pasos en la Extracción de Información de Imágenes Digitales.
Extracción de Información
Comprensión de Imágenes
Reconstrucción de Escenas
Reconocimiento de Objetos
Análisis Digital de Imágenes
Procesamiento de Imágenes
Extracción de Información
Comprensión de Imágenes
Reconstrucción de Escenas
Reconocimiento de Objetos
Análisis Digital de Imágenes
Procesamiento de Imágenes
El equivalente a la fotointerpretación
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Criterios Visuales para la Fotointerpretación
• Tono• Color• Textura
• Contexto espacial
• Fecha de toma• Sombras• Patron espacial• Contorno / forma
• Visión estereoscópica
• Tamaño
Fenología: Condiciones Estacionales
Sombras, Contexto, Asociación
Forma, Tamaño, Textura
ColorTonalidad
Grado de complejidad
Criterio Espectral
Criterio Espacial Simple
Criterio Espacial Complejo
Criterio Temporal Fenología: Condiciones Estacionales
Sombras, Contexto, Asociación
Forma, Tamaño, Textura
ColorTonalidad
Grado de complejidad
Criterio Espectral
Criterio Espacial Simple
Criterio Espacial Complejo
Criterio Temporal
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Criterios de Interpretación Visual
Fenología: Condiciones Estacionales
Sombras, Contexto, Asociación
Forma, Tamaño, Textura
ColorTonalidad
Grado de complejidad
Criterio Espectral
Criterio Espacial Simple
Criterio Espacial Complejo
Criterio Temporal
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El Proceso de Fotointerpretación
• Se usan llaves de interpretación– Pequeñas áreas representativas de las coberturas
de interés que han sido identificadas
• Se puede usar un árbol de decisión con los criterios de la interpretación visual
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Un Árbol de DecisiónInicio
Criterio 2
Criterio 1.1 Criterio 1.2
Criterio 1.2.1 Criterio 1.2.2
Criterio 1.2.2.1
Criterio 1.2.2.2
Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4 Clase 5
Criterio 1
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Estructura del Curso1. Introducción, Geometría de una foto,
Estereoscopía, Fotointerpretación, Ejercicios 2. Cámaras, Sensores, Certificados de calibración,
Equipamiento, Restitución, Planificación del vuelo
3. Restitución Digital, Conceptos, Algoritmos y Sistemas para la Fotogrametría Digital - Comparación; Precisión Geométrica, Escalas, Resolución y Escaneo
4. Creación de TINs, MDEs, Curvas de nivel, Ortorectificación y Mosaico, Mundos virtuales. Conceptos de “imagengrametría”, Integración con los SIG
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PLANIFICACION
CALCULO
PAPEL
VUELORelación 1 á 4 con la escala del levantamiento
TERRENO
APOYONIVELACION
CLASIFICACION
AEROTRIANGULACION
RESTITUCION DIGITAL
EDICION
CONTROLCALIDAD
SALIDA
DIGITAL
Elaboración de Cartografía Digital a Escala Grande
Véase [Advis y Edwards 1998]Congreso Cs. De la Tierra
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El Proceso Cartográfico
Vuelo Fotogrametrico
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El Proceso Cartográfico
Control de Terreno
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El Proceso Cartográfico
Calculo Geodésico
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El Proceso Cartográfico
Restitución Analít ica
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El Proceso Cartográfico
Restitución Fotogrametrica Digital
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El Proceso CartográficoOrtofoto y Procesamiento Digital de
Imágenes
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El Proceso Cartográfico
Cartografía Digital
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El Proceso Cartográfico
Control de calidad
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Instrumentos Fotogramétricos• Reconstruyen las escenas 3D obtenidas en las
imágenes. Han ido evolucionado:1. Instrumentos análogos
– Opticos (re-proyección optica de las haces de luz con diapositivas y el principio anaglífico)
– Óptico-mecánicos(re-proyección óptico-mecánica de las haces de luz)
1. Instrumentos analíticos (uso de ecuaciones matemáticas de las haces de luz, fotos análogas y computadores digitales)
2. Instrumentos digitales (uso de fotografías y computadores digitales)
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El Principio Anaglífico
Dos imágenes de distintas perspectivas son sobrepuestas. Normalmente La de la izquierda en color rojo y la de la derecha en color cian.
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Mt. St. Helens, Washington
¿Lo viste así?
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Estereo-restituidor óptico-mecánico
Óptico-mecánicos(re-proyección óptico-mecánica de las haces de luz)
Diapositiva
Lámpara
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Estereo-restituidor Optico-mecánico
Rayos mecánicos
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Estereo-restituidor Optico-mecánico
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Estereo-restituidor Analítico
uso de ecuaciones matemáticas de las haces de luz con fotos análogas (diapositivas) y computadores digitales.
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Estereo-restituidor Analítico
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Estereo-restituidor Digital
Uso de computadores, fotografías / imágenes digitales, Lentes anaglíficos o polarizados (pasivos o activos)
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Instrumentos de Fotointerpretación - Estereoscopios
Estereoscopio de bolsillo
Estereoscopios de espejo
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Fotointerpretación Asistida por Computador
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Otras cámaras
Camera Digital, trilinear, multiespectral. ADS40
Camera Digital, Matricial (“Frame”), UltraCam™
Camera Digital, Matricial (“Frame”), Z/I Imaging
DMC
Ejemplos de Sensores
• ADS 40 / 80• ULTRACAM• DMC
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Escáners• Fotogramétricos
– Alta precisión geométrica– Accesorios para mejorar la
productividad– Ejemplos:
• Vexcel UltraScan 5000™• Leica DSW700• Intergraph Photoscan
• Profesionales (artes gráficas)– Formato grande (A3)– Requiere calibración– Ejemplos:
• Epson 10000XL• Otros
– Normalmente de pequeño formato
– Calidad geométrica muy variable
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Características de un Escáner Fotogramétrico
• Alta calidad radiométrica (3.4D o superior)• Precisión geométrica de ±2 µm • Resolución entre 2,5 y 2.500 µm • B/N y color• Alta calidad colorimétrica• 8 y 16 bits por color• Alta ancho de banda de sobre 1 MB/seg
• Material opaco o transparente• Escaneo de negativos y diapositivas • Formatos TIFF, Tiled Tiff, JPEG2000...• Unidad de escáneo autómatico de rollos (p. ej un rollo de 150 cuadros
RGB escaneado a 20 µm demora entre 18-22 horas). • Unidad de escáneo manual de rollos para seleccionar cuadros de
rollos no cortados.
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Escáners Profesionales
Grilla precisa en base de vidrio o película estable
Especificaciones mostrando alta variabilidad en la calidad geométrica
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Precisión Después de la Calibración
1. Usando distintos algoritmos de transformación – afín etc.(de Baltsavias 1996)
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Cámaras, Escáners etc.
• Revisión de especificaciones– ADS40– DSW700– 10000XL
– ...
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Planificación de Vuelo
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La Planificación del Vuelo
• Es importante para:– Nuevos levantamientos aéreos– Actualización de cobertura fotográfica existente– Incorporar cambios de especificaciones por:
• Estación del año• Medio / Tipo de estudio p. ej infrarrojo• Precisiones cartográficas
– Optimizar los días despejados, en periodo de menos sombra
– Optimizar el uso del avión y el cumplimiento de varios proyectos fotogramétricos
– Proyectos especiales por ejemplo:• Lineales• Del borde costero• Transfronterizos
– Para presupuestar y/o cotizar un levantamiento aerofotogramétrico
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Aspectos Geométricos de la Planificación
• Los parámetros tradicionalmente utilizados son:– La distancia focal– El tamaño del negativo / diapositiva– La escala de foto deseado– Las dimensiones del área a ser estudiada– La elevación promedio– Los traslapes deseados– La velocidad del avión
• El resultado es un índice y plan de vuelo con:– La altitud de vuelo– La cantidad, ubicación y orientación de las líneas de vuelo– La ubicación de los centros de toma, o– El intervalo entre exposiciones y la cantidad de fotos / línea– La cantidad de fotos que se deben tomar en total
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Ejemplos
• Planificación 1• Planificación 2• Planilla
– Variables– Costos
• Ejercicio 2– Sur de Santiago
– Estero Los Patos
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Estructura del Curso1. Introducción, Geometría de una foto,
Estereoscopía, Fotointerpretación, Ejercicios 2. Cámaras, Sensores, Certificados de calibración,
Equipamiento, Restitución, Planificación del vuelo3. Restitución Digital, Conceptos, Algoritmos y
Sistemas para la Fotogrametría Digital - Comparación; Precisión Geométrica, Escalas, Resolución y Escaneo
4. Creación de TINs, MDEs, Curvas de nivel, Ortorectificación y Mosaico, Mundos virtuales. Conceptos de “imagengrametría”, Integración con los SIG
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Restitución digital• El proceso de reconstrucción de las escenas
capturadas en las fotos / imágenes. Tradicionalmente consiste en 3 pasos:– Orientación interna
• Reconstrucción de haces de cada imagen por separado– Orientación relativa
• Posicionamiento relativo de las dos imágenes de un par estereoscópico
• Da como resultado un modelo estereoscópico sin la escala o georeferenciación correcta
– Orientación externa• Uso de puntos de control para orientar, escalar y
posicionar el modelo estereoscópico dentro de un sistema de referencia espacia
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Restitución digital
• Hoy es posible realizar la reconstrucción en dos pasos– Orientación interna, y– Uso de puntos de control, puntos de enlace y la
aerotriangulación en un ajuste de haces (por mínimos cuadrados)
• El resultado de este proceso es:– La posición de los centros de toma de cada foto/imagen
• X0, Y0,Z0• La orientación de cada una alrededor de los ejes X, Y, Z
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Componentes de Estaciones Fotogramétricas Digitales
– Subsistema para el almacenamiento, recuperación y la memoria de despliegue de la imagen
• P. ej manejo de imágenes por tejas, estructuras pirámidales y compresión por ondeletas (ECW, MrSiD, JPEG2000)
– Subsistema de procesamiento matemático en tiempo real• Convierte el movimiento del usuario a su equivalente en
coordenadas en terreno, transforma de coordenadas de terreno al sistema de la cámara/sensor, del sensor a pixeles a de pixeles a las coordenadas de la ventana..
• Puede ser con cursor fijo, imagen movible o con con el cursor en movimiento
– Subsistema de despliegue en estéreo• Anaglifos, ópticos con pantalla divida, pantallas polarizadas
con lentes polarizados pasivos, lentes activos con h/ware estéreo
– Subsistema gráfico para la adquisición/edición de datos
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Un Típico Flujo de Trabajo fotogramétrico
1. Ingreso de imágenes• Por sensores digitales o escaneo
1. Establecimiento de control y aerotriangulación• Este paso podría realizarse con software externos y/o
datos auxiliares del vuelo
1. Remuestreo epipolar• Crea imágenes con una nueva geometría donde puntos
homólogos solamente tiene una separación en el eje X (paralaje X) con una ausencia de paralaje Y
1. Adquisición de datos vectoriales• Para CAD, SIG...
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Un Típico Flujo de Trabajo fotogramétrico
5. Adquisición de datos para construir un MDE• Puede ser en forma:
• Manual• Automática
• Con comparación de áreas, rasgos o sistemas mixtos• semi-automática
6. Unión de distintos MDEs7. Ortorectificación8. Igualación de tonos y creación de mosaicos9. Producción de carta-imágenes o capas bases para
un SIG
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Conceptos, Sistemas, Precisiones
• Material complementario– Conceptos fotogramétricos– Introducción a la fotogrametría– Artículo GIM– Tolerancias DVP
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Ejercicios
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Estructura del Curso1. Introducción, Geometría de una foto,
Estereoscopía, Fotointerpretación, Ejercicios 2. Cámaras, Sensores, Certificados de calibración,
Equipamiento, Restitución, Planificación del vuelo3. Restitución Digital, Conceptos, Algoritmos y
Sistemas para la Fotogrametría Digital - Comparación; Precisión Geométrica, Escalas, Resolución y Escaneo
4. Creación de TINs, MDEs, Curvas de nivel, Ortorectificación y Mosaico, Mundos virtuales. Conceptos de “imagengrametría”, Integración con los SIG
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Errores Geométricos en Fotos Aéreas• Son causados por:
– la perspectiva de la óptica del sensor: distorsión radial
– Distorsión por los lentes: radial
– el movimiento e inestabilidad del avión en sus 3 ejes incluyendo variaciones en la altitud, inclinación y velocidad: corregido en parte con GPS y en la oficina por el proceso de restitución
– el relieve del terreno: corregido incorporando un modelo digital de elevación y creando una ortofoto (orto-corrección)
– la curvatura de la Tierra
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Rectificación, Ortorectificación
• Rectificación:– El proceso de eliminación de distorsiones debido al lente y la
inclinación del eje en el momento de toma de la foto
• Ortorectificación:– Es una rectificación diferencial que incluye además la eliminación
de distorsiones por las variaciones en altura. – En la ortofoto la escala es constante, al igual que en un mapa,
pero con el detalle de una foto.– Distancias, ángulos y areas pueden ser obtenidas en forma directa– Es ideal para el estudio de los recursos naturales– En una ortofotocarta se sobreponen información topográfica tal
como curvas de nivel, una cuadrícula, escala gráfica etc.
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Georreferenciación
• El es proceso de ubicar las (orto-) fotos en su correcta posición geográfica usando coordenadas latitud/longitud o Este/Norte
• Para esto se utilizan varios puntos de control 2D y/o 3D.
• Es importante para la integración con otra información geográfica especialmente en los SIG y en la fotointerpretación digital
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Mosaico• Es un conjunto de (orto) fotos sobrepuestas de tal
forma que se preserve la relación espacial entre ellas mostrando la continuidad de elementos espaciales en el area de interés, línea de vuelo o área cubierta por el proyecto aereofotográfico.
• Puede ser:– No Controlado (sin puntos de control)– Controlado (con georreferenciación)
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Rectificación, Mosaico e Integración en un SIG(Orto-) Rectificación
Creación del Mosaico
Ajuste de contraste
Incorporación en un SIG
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Cobertura de Ortofotos nuevas,
1:2.000 a Color, RM
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Gran Santiago más Localidades
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Cobertura...
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... y detalle
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Un Calce Perfecto con la Cartografía
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Fotografías Aereas Actualizadas a Color, Ortofotos y Cartografía Digital
Algunas de las ciudades: Arica, Iquique, Antofagasta, Calama, Copiapó, La Serena,
Coquimbo, Valparaíso, Viña del Mar, Rancagua, San Fernando, Curicó, Talca, Linares, Chillán,
Loa Angeles, Temuco, Valdivia, Osorno, Concepción, Talcahuano, Puerto Montt, la
Unión, Río Bueno, Ancud, Angol, Castro, Ovalle, Vallenar, Quilpué, Villa Alemana, Quintero,
Quillota, Limache, San Felipe, los Andes, Con-Con, Machalí, Graneros, Rengo, Molina, Parral, San Carlos, Penco, Tomé, Coronel, Lota, Punta
Arenas, Puerto Natales, Puerto Varas - Ensenada.
Valparaíso
Fotos: 1:20.000
Ortofotos: 1: 5.000
Cartografía: 1: 5.000
Precio referencia Fotos: $17.000 c/ivaDigital: $28.000
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¡ Imágenes en 3D !
• La combinación de imágenes obtenidas por teledetección espacial, o por fotogrametría aerea, con la topografía permite la creación de mundos virtuales (3D) con texturas fotorealistas
• La información topográfica es obtenida por Modelos Digitales de Elevación (MDEs) o Modelos Digitales de Superficies (MDS)
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Algunas Alternativas para la Generación de MDEs
1. Curvas de nivel • (digitalización), atributación,
interpolación, transf. de datum/proyección y ajuste
1. Vuelo aerofotogramétrico• Puede ser problemático en
zonas de alta nubosidad y densa vegetación.
1. SPOT 5 estéreo.• Amplia cobertura (60x60
kmts). Precisión altimétrica 5-10 mts
1. Ikonos/QB estéreo• Precisión altimétrica 10 mts.
variable
5. ASTER• Amplia cobertura (60x60
kmts). Precisión altimétrica 10 mts
6. InSAR. Interferometría• ERS 1/2, Envisat, Radarsat,
JERS. Precisión milimétrica
6. SRTM• Datos homogéneos de
precisión altimétrica 16 mts. Sensor de RADAR
6. Radargrametría• Radarsat. Precisión para
actualización cartográfica a escala 100.000 y generación a 250 mil
6. LiDAR• Para trabajos locales.
Precisión altimétrica 10 cm y capacidad multiretorno.
10. GTOPO30• 18-152 mts. Para
Telecomunicaciones
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Modelamiento de Terreno con MDEs
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Mejorando la Participación Pública
! Mejor comunicación de la información geoespacial !
Los años 80
Algunos se han quedado atrás en la evolución
Hoy
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Demostración
Mundos virtuales: Imágenes interactivas e inteligentes en 3D
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Fotogrametría
Magíster en GeomáticaUSACH
Walton W. Edwards
Consultor
Geoinformática y Modelación Ambiental