fotogrametria y...
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FOTOGRAMETRIA YFOTOINTERPRETACIÓN
ELABORADO POR:
ING. PAUL REYES AYALA
FOTOGRAMETRIA
LA FOTOGRAMETRÍA SURGE COMO CIENCIA EN 1840, COMO
RESULTADO DE UNA COMBINACIÓN DE LA ÓPTICA, LA FOTOGRAFÍA Y
LAS MATEMÁTICAS. SE OCUPA DE OBTENER INFORMACIÓN MÉTRICA DE
OBJETOS FÍSICOS Y DEL MEDIO AMBIENTE A PARTIR DE LA
INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES FOTOGRÁFICAS. EL OBJETIVO DEL
MÉTODO GENERAL DE LA FOTOGRAMETRÍA, CONSISTE EN OBTENER UNA
INFORMACIÓN TRIDIMENSIONAL A PARTIR DE INFORMACIÓN
BIDIMENSIONAL DADA POR LAS FOTOGRAFÍAS .
La palabra fotogrametría se deriva del vocablo "fotograma" (de "phos",
"photós", luz, y "gramma", trazado, dibujo), como algo listo, disponible (una foto),
y "metrón", medir.
Por lo que resulta que el concepto de fotogrametría es: "medir sobre fotos".
PRINCIPIOS Y FUNDAMENTOS BASICOS*CÁMARA FOTOGRAMETRICA AÉREA
• La cámara fotogramétrica, llamada también cámara métrica, es una
cámara fotográfica cuyos elementos de orientación interior son
conocidos y cuya calidad geométrica es tal, que se puede considerar
como una proyección central ideal. Como consecuencia de esta
calidad geométrica, este tipo de cámaras debe tener foco fijo, ya que
cualquier variación en el enfoque haría variar el ángulo de apertura
“α” .
•
LOS TRES COMPONENTES BÁSICOS DE UNA CÁMARA AÉREA SON:* ALMACÉN O MAGAZÍN.
* CUERPO DE LA CÁMARA. * ENSAMBLE DEL LENTE
FOTOGRAFIA AÉREA CON VAT
PRODUCTO : FOTOGRAFIAS AEREAS
LOS PUNTOS DE
CONTROL
TERRESTRE SON
INDESPENSBLES
FUNDAMENTOS Y PRINCIPIOS DE LA FOTOGRAMETRÍAESTEREOSCOPIA
Es cualquier técnica capaz de recoger información visual tridimensional y/o crear la
ilusión de profundidad mediante una imagen estereográfica, un estereograma, o una
imagen 3D (tridimensional). La ilusión de la profundidad en una fotografía, película,
u otra imagen bidimensional se crea presentando una imagen ligeramente diferente
para cada ojo, como ocurre en nuestra forma habitual de ver. Muchas pantallas 3D
usan este método para transmitir imágenes. Fue inventado por Sir Charles
Wheatstone en 1840
El ojo percibe los objetos en
diferentes ángulos, creando
la ilusión de profundidad de
los objetos
Efecto tridimensional
Al observar un objeto nuestros ambos ojos registran dos estimulos de imagen distintos
de este objeto, los cuales el celebro une formando una percepción tridimensional del
objeto o es decir un modelo esteroetípico.
Para lograr un efecto tridimensional en la observación de un par de fotos aéreas se
debe vencer la acoplación vegetativa entre la convergencia y la acomodación de las
lentes oculares de la manera siguiente:
● Observar con un ángulo de convergencia, que tiende a cero o es decir con los ejes
visuales aproximadamente paralelos entre sí.
● Acomodar los ojos a la observación de un objeto cercano.
ANAGLIFOS
Las imágenes de anaglifo o anaglifos son imágenes de dos dimensiones capaces de
provocar un efecto tridimensional cuando se ven con lentes especiales (lentes de color
diferente para cada ojo).
Se basan en el fenómeno de síntesis de la visión binocular y fue patentado por Louis
Ducos du Hauron en el 1891 con el nombre de este artículo. Las imágenes de anaglifo se
componen de dos capas de color, superimpuestas pero movidas ligeramente una respecto a
la otra para producir el efecto de profundidad. Usualmente, el objeto principal está en el
centro, mientras que lo de alrededor y el fondo están movidos lateralmente en direcciones
opuestas. La imagen contiene dos imágenes filtradas por color, una para cada ojo. Cuando
se ve a través de las Gafas anaglifo, se revelará una imagen tridimensional. La corteza
visual del cerebro fusiona esto dentro de la percepción de una escena con profundidad.
EL OJO CUBIERTO POR EL FILTRO ROJO VE LAS PARTESROJAS DE LA IMAGEN COMO "BLANCAS" Y LAS PARTESAZULES COMO "OSCURAS" (EL CEREBRO PRODUCE LAADAPTACIÓN DE LOS COLORES). POR OTRO LADO, ELOJO CUBIERTO POR EL FILTRO AZUL PERCIBE EL EFECTOOPUESTO. EL RESTO DE LA COMPOSICIÓN SONPERCIBIDAS IGUALES POR LOS OJOS. EL CEREBROFUSIONA LAS IMÁGENES RECIBIDAS DE CADA OJO, Y LASINTERPRETA COMO UNA IMAGEN CON PROFUNDIDAD.
EN FOTOINTERPRETACIÓN TRADICIONAL LA VISIÓN ESTEREOSCÓPICA SIEMPRE SE HA CONSIDERADO
FUNDAMENTAL PARA COMPRENDER LO QUE SE ESTÁ VIENDO.
APOYO TERRESTRE (PUNTOS DE CONTROL CON COORDENADAS CONOCIDAS)
PLAN DE VUELO FOTOGRAMETRICO
Cubrir una determinada zona
con imágenes que cumplan el
porcentaje de recubrimiento
longitudinal y transversal
especificados, sobrevolando la
zona a una altitud determinada
en función de la escala deseada
y de la distancia principal de la
cámara.
ESTEREOSCOPIO
RESTITUCIÓN
FOTOGRAMETRICA PARA
OBTENER ORTOFOTO
PAR
ESTEREOGRÁFICO
MOSAICO DE FOTOGRAFÍAS AÉREAS
Tras llevar a cabo un proceso de ajuste
radiométrico (tonalidad y luminosidad) y
mosaicado, el conjunto de éstas imágenes
corregidas y goerreferenciadas formarán la
Ortofotografía Digital. El producto resultante es
por tanto geométrica y radiométricamente
continuo.
ORTOFOTO ( EL PRODUCTO FINAL DE LA FOTOGRAMETRÍA ES LA
ORTOFOTO)
Una ortofoto, u ortofotografía, es una fotografía aérea corregida
geométricamente (ortorectificada). A diferencia de una imagen aérea, una
ortofoto puede ser utilizada para realizar mediciones reales ya que es una
representación precisa de la superficie terrestre, en la que se han corregido las
distorsiones inherentes a las imágenes aéreas. Las ortofotos combinan las
características de detalle y cobertura temporal de las fotografías aéreas y la
escala uniforme y precisión geométrica de los mapas. Esto permite a las ortofotos
ser usadas en muchas ocasiones como fondo sobre el que se superponen los
elementos de un mapa.
ORTOFOTOGRAFIA
Obtención de la Ortofografía: Cada fotografía correctamente
orientada junto con el Modelo Digital del Terreno permite llevar a
cabo el proceso de ortoproyección, proporcionando una
Ortofotografía, es decir, una imagen georreferenciada, y a escala
del territorio
FOTOGRAMETRÍA MODERNA
LA APARICIÓN DE LOS VANT (VEHÍCULOS AÉREOS NO TRIPULADOS TAMBIÉN
CONOCIDOS COMO RPAS (SARP – DRONES ), HA PROPICIADO LA REDUCCIÓN
DE COSTOS DE TOMA DE DATOS DE FORMA MUY CONSIDERABLE, Y SE HA
DEMOSTRADO QUE SON MUY ÚTILES Y CON UNAS PRECISIONES Y RESULTADOS
MUY BUENOS PARA SUPERFICIES “RELATIVAMENTE PEQUEÑAS”.
FOTOGRAMETRIA MODERNA CON DRONES (VANT)(LOS HAY DE ALA FIJA Y DE PROPELAS )
PLANEACIÓN DEL VUELO DESDE PROGRAMAS MUY COMPLEJOS HASTA APLICACIONES PARA ANDROID
RESTRICCIONES PARA VOLAR VANT ( DRONES)
❑ NORMATIVIDAD VIGENTE (PERMISOS, SEGUROS, REGLAMENTO)
❑ CONDICIONES ATMOSFERICAS NO FAVORABLES (VIENTO, TEMPERATURA,
NUBES, ETC.) MIENTRAS MAS LIVIANO, MAS INESTABLE.
❑ VOLAR CON LUZ DIURNA SOLAMENTE
❑ ALTURA DE VUELO RESTRINGIDA. NO SE PUEDE VOLAR A MAS DE 120 m
❑ COBERTURA DE VUELO RESTRINGIDA.
LAS IMÁGENES TOMADAS DESDE UN DRONE SON OBLICUAS, RARA VEZ SON
TOTALMENTE ORTOGONALES.
LA PRECISIÓN DE LOS GPS ABORDO SON DEL ORDEN DE 5 A 30 m, POR LO QUE
SE REQUIERE DE PUNTOS DE CONTROL TERRESTRE DE APOYO PARA LA
GEOREFERENCIACIÓN PRECISA DE LAS IMÁGENES , UTILIZANDO UN SOFTWARE
DE PROCESO. EJEMPLO PIX4D.
LAS CÁMARAS DE CAPTURA DE FOTOGRAFIAS, SON CÁMARAS DIGITALES
CONVENCIONALES, HABITUALMENTE CON FOCAL FIJA, PERO CON UNA
CALIBRACIÓN DE FÁBRICA QUE POR CUESTIONES DE HUMEDAD Y
TEMPERATURA SUELEN VARIAR.
Los drones encajan dentro del flujo
de trabajo de precisión de
exploración de cultivos. Esta
información se aplica a la mayoría
de las variedades comunes de los
cultivos (trigo, soja, etc.), con este
círculo de actividades se van
repitiendo en cada etapa clave de
crecimiento.
OPTIMIZACIÓN DE RECURSOS Y ADECUACIÓN AL USO
BENEFICIOS DEL USO DE LA FOTOGRAMETRÍA
PRODUCTOS DE LA FOTOGRAMETRÍA MODERNA
ANALOGA
DIGITAL
EN RESUMENMétodo de reconstrucción de objetos o terreno mediante fotogrametría:
Fotografiar los objetos: Será necesario una previa Planificación del vuelo y de las tomas de
fotografías (se hace en la fase de Proyecto de vuelo), tras la planificación se procede a la
Obtención de imágenes(Vuelo), y a un posterior Procesado.
Orientación de las imágenes: Colocación de los fotogramas en la posición adecuada con sus
marcas fiduciales (orientación interna);Colocar los fotogramas en la misma posición que
ocupaban entre ellos en el momento de las tomas (orientación relativa); Formación del modelo
por restitución para después aplicarle giros, una traslación y un factor de escala (orientación
absoluta) para tener el modelo (objeto) en coordenadas terreno. Incluye también el escalado
del objeto para obtener y realizar medidas en las magnitudes reales.
Formación del modelo por rectificación, consistente en, una vez aplicados la orientación tanto
interna como externa del haz de luz, hallar la intersección entre dicho haz orientado y el
modelo digital del terreno correspondiente al espacio que se quiere determinar. Para realizar
una rectificación se ha tenido que realizar previamente una restitución de dicho lugar.
EL PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE ORTOFOTOGRAFÍAS DIGITALES A PARTIR DE LA REALIZACIÓN DE FOTOGRAFÍAS AÉREAS CON CÁMARAS
MÉTRICAS ANALÓGICAS, MEDIANTE LA EJECUCIÓN DE VUELOS FOTOGRAMÉTRICOS Y SU POSTERIOR ESCANEO, SE DIVIDE EN VARIAS FASES:
• Vuelo fotogramétrico: Proporciona el conjunto de fotografías necesarias para cubrir el territorio.
Estas fotografías se obtienen desde un avión en cuyo fuselaje va instalada una cámara fotográfica
métrica analógica de 23 x 23 cm de formato de película y generalmente de 150 mm de distancia
focal.
• Digitalización de fotografías aéreas: Para disponer de las fotografías áereas en formato digital es
necesario llevar a cabo el escaneado de las mismas mediante el uso de escáneres fotogramétricos
de alta precisión
• Apoyo Topográfico: Es la obtención de una serie de puntos del terreno con coordenadas conocidas e
identificables en las fotografías aéreas. Dichos puntos relacionan dimensionalmente el terreno con su
representación gráfica
• Aerotriangulación (orientación de fotografías): Este proceso permite reproducir las posiciones de
las fotografías realizadas en el momento en que se tomaron. De esta forma se puede visualizar una
representación tridimensional del terreno a partir de dos fotografías consecutivas
RESOLUCION DE UNA IMAGENLa resolución de una imagen
corresponde a cuanto detalle,
definición o nitidez podemos
observar en la fotografía
digital, fotografía convencional
(química) o imagen. Al tener
mayor resolución en una
imagen se obtiene mayores
detalles y mejor calidad visual.
¿QUÉ ES UN PIXEL?
ACRÓNIMO DE (PICTURE ELEMENT). LAS IMÁGENES O FOTOGRAFÍAS SE COMPONEN DE PIXELES. ES LA
UNIDAD MÁS PEQUEÑA DE COLOR DE UNA IMAGEN DIGITAL (PEQUEÑOS CUADRADOS QUE SE
PUEDEN OBSERVAR AL HACER ZOOM VARIAS VECES SOBRE LA IMAGEN), CADA PIXEL SE
CODIFICA POR MEDIO DE BITS A ESTO SE LE LLAMA PROFUNDIDAD DE COLOR
¿QUÉ ES UN MEGAPIXEL?
ESTA UNIDAD SE UTILIZA PARA DAR A CONOCER LA RESOLUCIÓN DE IMAGEN DE LAS CÁMARAS DIGITALES, SI UNA CÁMARA DIGITAL TOMA
FOTOS A UNA RESOLUCIÓN DE 2739 X 1826 PIXELES SE PUEDE DECIR QUETIENE 5 MEGAPIXELES (2.739 X 1.826 = 5.001.414). UN MEGAPIXEL
EQUIVALE A 1.000.000 DE PIXELES.
LOS MEGAPIXELES DEFINEN EL TAMAÑO DE LA FOTOGRAFÍA QUE UNA CÁMARA DIGITAL PUEDE TOMAR Y LAS DIMENSIONES DE LA IMPRESIÓN A LA QUE PUEDE SER IMPRESA SIN PÉRDIDA DE CALIDAD, A MAYOR NUMERO DE MEGAPIXELES EL COLOR TENDRÁ MAS MATICES Y LA POSIBILIDAD DE
QUE LOS DETALLES SEAN MUCHO MÁS CLAROS; HAY QUE TENER EN CUENTA QUE LA MATRIZ DE PUNTOS SE ESPARCE EN UN ESPACIO
BIDIMENSIONAL, ENTONCES LA DIFERENCIA EN LA CALIDAD DE LA IMAGENNO AUMENTA PROPORCIONALMENTE AL NÚMERO DE MEGAPIXELES.
SE DEBE TENER EN CUENTA LA RESOLUCIÓN DE LAIMAGEN PARA LA IMPRESIÓN, CON EL TÉRMINO PPP(PUNTOS POR PULGA) DESCRIBIMOS LA RESOLUCIÓNAL IMPRIMIR, SE CONSIDERA QUE UNA IMAGEN CONUNA RESOLUCIÓN DE 200 PPP TIENE BUENA CALIDADPARA SER IMPRESA PERO DEBEMOS APUNTARSIEMPRE A TENER UNA RESOLUCIÓN DE 300 PPPPARA LA IMPRESIÓN.
CÁMARAS MULTIESPECTRALES EN DRONES• Estas cámaras permiten captar esas bandas no visibles por el ojo humano, la
organización de estas bandas se realiza mediante sus longitudes de onda o frecuencia.
Comprende desde las longitudes de onda más cortas (rayos gamma, rayos X), hasta las
kilométricas (telecomunicaciones)
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
• Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de
las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro
electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite
(espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha
radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar.
Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir
ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de
onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación
• El espectro electromagnético se extiende desde la
radiación de menor longitud de onda, como los
rayos gamma y los rayos X, pasando por la
radiación ultravioleta, la luz visible y la radiación
infrarroja, hasta las ondas electromagnéticas de
mayor longitud de onda, como son las ondas de
radio. Se cree que el límite para la longitud de
onda más pequeña posible es la longitud de
Planck mientras que el límite máximo sería el
tamaño del Universo (véase Cosmología física)
aunque formalmente el espectro
• Las cámaras multiespectrales nos permiten notar los pequeños cambios en la radiación,
como por ejemplo en la radiación infrarroja para el caso de la agricultura. Es en este
campo donde más se están produciendo cambios en la llamada agricultura de precisión,
que trabaja para poder optimizar la gestión de los campos y poder planificar las
fechas de siembra, usos de diferentes fertilizantes, frecuencia de riego incluso el
conocimiento de su momento óptimo de recogida del fruto. Los drones posibilitan el
realizar vuelos programados por el usuario para la toma de estos datos casi a ras de
suelo y así poder obtener una resolución espacial menor que la usada por los satélites.
Permiten el conteo y supervisión de producción agrícola,
supervisión de áreas fumigadas, detección temprana de
enfermedades y plagas en cultivos, malas hierbas,
cambios climáticos extremos, sobre-plantación, riego
inapropiado, mal drenaje, índices de vegetación.
USO QUE SE LES DA A LAS BANDAS EN EL SECTOR AGRÍCOLA
• (0.4 a 0.7 micrómetros) Corresponde el espectro visible, es la que hemos comentado
anteriormente que puede visionar el ojo humano.
• (0.7 a 1.3 micrómetros) Correspondiente al Infrarrojo próximo, resulta de especial
importancia por su capacidad para discriminar masas vegetales y concentraciones de
humedad en el terreno.
• (1.3 a 8 micrómetros)Corresponde al Infrarrojo medio, en este rango se entremezclan los
procesos de reflexión de los rayos solares y la emisión de la superficie del suelo, es idóneo
para la estimación contenido de humedad en la vegetación y detección de focos de alta
temperatura.
• (a partir 1mm) en este punto pasamos a las microondas, es la más empleada para los
sensores activos como los radares por ser una energía transparente para las cubiertas
nubosas.
•Con los datos anteriores es posible la creación de mapas de
cultivo en la que se muestran las zonas buenas del cultivo o
zonas que se han de tratar. Posteriormente pueden ser
cargadas en tractores robotizados que permiten ser guiados
informáticamente y reducir solapes, de esta forma se
consigue poder concentrar los abonos, pesticidas y/o
fertilizantes en zonas que han de ser tratadas y así poder
tener una mayor rendimiento en esas zonas sin derrochar
producto en zonas donde ya ha sido tratado o no es
necesario.
EL ÍNDICE DE VEGETACIÓN DE DIFERENCIA NORMALIZADA, TAMBIÉN CONOCIDO COMO
NDVI POR SUS SIGLAS EN INGLÉS, ES UN ÍNDICE DE VEGETACIÓN QUE SE UTILIZA PARA
ESTIMAR LA CANTIDAD, CALIDAD Y DESARROLLO DE LA VEGETACIÓN CON BASE A LA
MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA RADIACIÓN DE CIERTAS BANDAS DEL ESPECTRO
ELECTROMAGNÉTICO QUE LA VEGETACIÓN EMITE O REFLEJA.
• Para el cálculo de los índices de vegetación es necesaria la información que se
encuentra en las bandas roja e infrarroja de ese espectro electromagnético.
• El cálculo del NDVI se hace mediante la siguiente fórmula:
Es decir, mediante la diferencia entre la reflectancia de las bandas 4 (infrarrojo
cercano) y 3 (visible – rojo) dividido por la suma de estas dos bandas de reflectancia.
De entre todos, el NDVI
(Normalized Difference
Vegetation Index) es el
índice de vegetación
más utilizado
UNA IMAGEN ESPECTRAL ES AQUELLA QUE REPRODUCELA FIGURA DE UN OBJETO EN FUNCIÓN DE LA LONGITUDDE ONDA QUE ESTÉ REFLEJANDO (O EMITIENDO) ELOBJETO EN CUESTIÓN; O DICHO DE OTRO MODO, ES UNSET DE IMÁGENES DEL MISMO OBJETO REPRESENTADASCADA UNA DE ELLAS CON DIFERENTES LONGITUDES DE
ONDA.
LAS DIFERENCIAS ENTRE UNA IMAGENMULTIESPECTRAL Y UNA IMAGEN HIPERESPECTRAL SONMÚLTIPLES, PERO LA PRINCIPAL ES EL NÚMERO DEBANDAS ESPECTRALES. LA SIGUIENTE IMAGEN ILUSTRAPERFECTAMENTE DICHA DIFERENCIA:
Podemos decir que las imágenes
multiespectrales están formadas por
relativamente pocas bandas
(normalmente entre 3 y 20) y son bandas
no necesariamente contiguas unas a otras,
mientras que las imágenes
hiperespectrales normalmente están
formadas por un mayor número de
bandas y éstas siempre son contiguas.
Con una imagen multiespectral podemos
obtener los valores de intensidad en las
longitudes de onda discretas en las que
el sistema capte radiación, mientras que
con una imagen hiperespectral lo que
obtenemos es el espectro continuo o
firma espectral del objeto de análisis
LAS SIGUIENTES IMÁGENES FUERON CAPTADAS CONUNA CÁMARA MULTIESPECTRAL CON FILTROSESPECTRALES EN 436, 532, 540, 594 Y 605NM ± 20NM(REPRESENTACIÓN EN FALSO COLOR):
CONCLUSIONES
• LA FOTOGRAMETRIA ES UNA CIENCIA QUE PROVEE DE HERRAMIENTAS
INDISPENSABLES EN DIVERSAS ÁREAS DE ESTUDIO, EL CONOCIMIENTO DE LAS
NUEVAS TECNOLOGÍAS CONLLEVA A LA OPTIMIZACIÓN DE RECURSOS Y UN
DESARROLLO DE CALIDAD DE LOS PROYECTOS.
• EN EL SECTOR AGRÍCOLA EL USO DE CAMARAS MULTIESPECTRALES Y EL
CONOCIMIENTO DE LOS INDICES DE VEGETACION GENERANDO IMÁGENES DE
CALIDAD ES INDISPENSABLE PARA LA ADECUADA FOTOINTERPRETACIÓN Y PARA
UN MAYOR DESARROLLO AGROPECUARIO Y AGROALIMENTARIO EN TIEMPOS
TAN DEMANDANTES COMO LOS ACTUALES.
GRACIAS POR SU ATENCION