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Fotogrametría y Fotointerpretación

Enviado por cibercrazy5000



  1. Marco teórico
  2. Prácticas de fotogrametría

MARCO TEÓRICO:

Fotogrametría:

ciencia desarrollada para obtener medidas reales a partir de fotografías, tanto terrestres como aéreas, para realizar mapas topográficos, mediciones y otras aplicaciones geográficas. Normalmente se utilizan fotografías tomadas por una cámara especial situada en un avión o en un satélite. Las distorsiones de las fotografías se corrigen utilizando un aparato denominado restituidor fotogramétrico. Este proyector crea una imagen tridimensional al combinar fotografías superpuestas del mismo terreno tomadas desde ángulos diferentes. Los límites, las carreteras y otros elementos se trazan a partir de esta imagen para obtener una base sobre la cual se realizará el mapa.

Nota:

Muchos mapas topográficos se realizan gracias a la fotogrametría aérea; utilizan pares estereoscópicos de fotografías tomadas en levantamientos y, más recientemente, desde satélites artificiales como los spot. En las fotografías deben aparecer las medidas horizontales y verticales del terreno. Estas fotografías se restituyen en modelos tridimensionales para preparar la realización de un mapa a escala. Se requieren cámaras adecuadas y equipos de trazado de mapas muy precisos para representar la verdadera posición de los elementos naturales y humanos, y para mostrar las alturas exactas de todos los puntos del área que abarcará el mapa.

Reconocimiento aéreo:

estudio de la superficie terrestre utilizando imágenes tomadas desde aviones o satélites. El reconocimiento aéreo se ha hecho valioso en grado sumo para el levantamiento de mapas, la agricultura, los estudios del medio ambiente y las operaciones militares. Mediante el uso de imágenes aéreas, los científicos pueden analizar los efectos de la erosión del suelo, observar el crecimiento de los bosques, gestionar cosechas o ayudar a la planificación del crecimiento de las ciudades. La ciencia de establecer medidas precisas y crear mapas detallados a partir de las imágenes aéreas se denomina fotogrametría.

El reconocimiento aéreo implica el uso de equipos de teledetección; un sensor remoto es cualquier instrumento que consigue información sobre un objeto o área situado a distancia. Los sensores más comunes utilizados en el reconocimiento aéreo son cámaras sofisticadas que consiguen fotografías capaces de revelar objetos de sólo unos metros de anchura desde altitudes de más de 19 kilómetros.

Los científicos usan también cámaras digitales para registrar imágenes aéreas en un disco de computador y videocámaras para grabar imágenes en cintas de vídeo. A diferencia de las fotografías convencionales, estas imágenes pueden ser vistas de inmediato. La película de rayos infrarrojos produce imágenes que muestran variaciones en energía infrarroja reflejada invisible, útiles en concreto para recabar información sobre la vida de las plantas. El uso de computadoras tiene gran importancia en el reconocimiento aéreo, pues permite mejorar la calidad de las imágenes y acrecentar el alcance de la información que proporcionan.

Aunque a mediados del siglo XIX se conseguían fotografías aéreas desde globos aerostáticos y cometas, el reconocimiento aéreo no alcanzó una amplia utilización hasta la I Guerra Mundial, cuando las cámaras se montaron en aviones. Las aplicaciones militares de la fotografía aérea adquirieron mayor importancia durante la II Guerra Mundial, gracias al desarrollo de los aviones, cámaras y películas. Al final de la década de 1930 y durante la de 1940, Estados Unidos realizó los primeros reconocimientos aéreos de grandes áreas, en apoyo de una serie de programas gubernamentales para la conservación del suelo y la gestión forestal. En la actualidad, la mayor parte de la superficie terrestre ha sido fotografiada mediante el reconocimiento aéreo.

Estereoscopio:

instrumento óptico a través del cual pueden observarse fotografías de objetos, pero no como representaciones planas, sino con apariencia sólida y profundidad. Es un instrumento donde se presentan al mismo tiempo dos fotografías del mismo objeto, una a cada ojo. Las dos fotografías están tomadas desde ángulos ligeramente diferentes y se observan a través de dos objetivos con lentes separadas e inclinadas para que coincidan y se fundan las dos imágenes en una tridimensional.

La fotografía estereoscópica aérea permite realizar representaciones en tres dimensiones que pueden utilizarse en la preparación de mapas de relieve.

Visión Estereoscópica:

Los seres humanos y otros animales son capaces de enfocar los dos ojos sobre un objeto, lo que permite una visión estereoscópica, fundamental para percibir la profundidad. El principio de la visión estereoscópica puede describirse como un proceso visual relacionado con el uso de un estereoscopio, el cual muestra una imagen desde dos ángulos ligeramente diferentes, que los ojos funden en una imagen tridimensional única. En las siguientes figuras, I y D representan los ojos y SS una línea (el horóptero) que pasa por el punto A en el que los ejes ópticos IA y DA se cortan y que es paralela a otra línea que une los ojos I y D. El punto A se ve en los puntos correspondientes de los dos ojos, situados al otro lado del eje. Sin embargo, dos puntos i y d, podrían estar situados en el plano del horóptero (plano que pasando por el horóptero es perpendicular al eje óptico), o fuera de él, de manera que los dos ojos percibirían los puntos i y d como un punto único, B (en la figura 1 el punto B está más cerca del ojo y en la figura 2 está más lejos del ojo que del horóptero SS). Supongamos ahora, figura 1, un esquema que represente i y A, y otro que represente d y A; de esta manera el primero se sitúa sobre el ojo izquierdo y el segundo sobre el ojo derecho. En este caso, los dos ejes ópticos convergen de tal manera que la imagen de A se forma en los correspondientes puntos en los dos ojos. Los puntos i y d aparecen combinados en uno sólo, situado o más cerca del ojo que A o más lejos. Esto explica el funcionamiento del estereoscopio y también el efecto pseudoscópico producido cuando las imágenes están invertidas. Véase también Óptica.

Barra de ajuste micrométrico (barra de paralaje):

Es como un tornillo micrométrico, que puede medir distancias del orden de una millonésima de metro.

Cámaras Aerofotográficas:

Las cámaras fotográficas para cartografía aérea son tal vez los instrumentos fotogramétricos mas importantes, ya que con ellas se toman las fotos de la que depende esta tecnología. Para entender la fotogrametría, especialmente la base geométrica de sus ecuaciones, es fundamental tener un conocimiento elemental de las cámaras y cómo operan.

Las cámaras aéreas tienen que realizar un gran número de exposiciones en rápida sucesión, mientras se desplazan en un aeroplano a gran velocidad, de modo que se necesita un ciclo corto, lente rápida, obturador eficiente y magazín de gran capacidad

Tipos de Fotografías Aéreas:

Las aerofotos logradas con cámara unilentes de cuadro se clasifican como verticales (que son tomadas estando el eje de la cámara vertical hacia abajo, o lo mas verticalmente posible), y oblicuas (tomadas estando el eje intencionalmente inclinado en cierto ángulo con respecto a la vertical). Las fotografías oblicuas se clasifican además en altas, si el horizonte aparece en la foto o baja si no aparece.

Las fotos verticales son el modo principal de poseer imágenes para el trabajo fotogramétrico. Las fotos oblicuas rara vez se utilizan en cartografía o en aplicaciones métricas, pero son útiles en trabajos de interpretación y reconocimiento.

Aéreofotos Verticales:

Una foto verdaderamente vertical se logra cuando el eje de la cámara está exactamente a plomo al efectuar la exposición. A pesar de las precauciones tomadas existen invariablemente pequeñas variaciones, por lo general menores de 1º y rara vez mayores de 3º. Las fotos casi verticales (o con ladeo) tienen pequeñas inclinaciones no intencionales. Se han ideado métodos fotogramétricos para manejar fotografías inclinadas, de manera que la precisión no se sacrifica al elaborar cartas a partir de éstas.

Escala de una Aerofoto Vertical:

Se interpreta comúnmente la escala como la razón entre una cierta distancia en un plano o mapa y la distancia real en el terreno, y esa relación es uniforme en todo punto, porque una representación gráfica de este tipo es una proyección ortogonal. La escala fotográfica en una aerofoto vertical es la razón de una distancia en la foto a la distancia correspondiente en tierra.

Coordenadas en Tierra a Partir de una sola Aerofoto Vertical:

Las coordenadas en el terreno de puntos cuya imágenes aparecen en una foto vertical pueden determinarse con respecto a un sistema de ejes arbitrario localizado en tierra. Los ejes topográficos X e Y en el terreno, se hallan en los mismos planos verticales que los correspondientes ejes fotográficos x, y; el origen del sistema es el punto en el PR directamente debajo de la estación de toma. Las coordenadas topográficas de los puntos determinados de esta manera se emplean para calcular las distancias horizontales, ángulos horizontales y áreas.

Desplazamiento por Relieve (Tendido Radial) en una Aerofoto Vertical:

Este desplazamiento es el cambio de posición o aspecto de una imagen a partir de una ubicación teórica en el PR, debido a la distancia vertical de objeto arriba o abajo del PR. El desplazamiento en una foto vertical se produce según líneas radiales, desde el punto principal, y aumenta en magnitud con la distancia de la imagen a este punto.

Altura de Vuelo para un Foto Vertical:

De las secciones anteriores es evidente que la altura de vuelo sobre el PR es un parámetro importante en la resolución de ecuaciones fotogramétricas básicas. Para cálculos aproximados, las alturas de vuelo se pueden tomar de lecturas altimétricas, si se dispone de éstas.

Paralaje Estereoscópico:

El paralaje se define como el desplazamiento aparente de la posición de un objeto con respecto a un marco de referencia, debido a un corrimiento en el punto de observación. Por ejemplo, una persona que mira a través del visor de una cámara aérea a medida que la aeronave avanza, ve el aspecto cambiante de las imágenes de los objetos que se mueven a través de su campo visual. Este movimiento aparente (paralaje) se debe ala ubicación cambiante del observador. Utilizando el plano focal de la cámara como marco de referencia, existe paralaje para todas las imágenes que aparecen en fotografías sucesivas, debido al movimiento de avance de entre una y otra exposición. Cuanto mayor sea la elevación de un punto, es decir, cuanto mas cerca esté de la cámara, de mayor magnitud será el paralaje. En el caso de una superposición longitudinal de 60%, el paralaje de las imágenes en fotografías sucesivas debe ser, en promedio, aproximadamente de un 40% del ancho del plano focal.

Mediciones Estereoscópicas de las Imágenes:

El paralaje de un punto se puede medir visualizando estereoscópicamente, con la ventaja de una mayor rapidez y exactitud, debido a que se utiliza visión binocular. Cuando el observador mira por el estereoscopio, dos pequeñas marcas idénticas gravadas en láminas de vidrio transparente, llamadas medios índices, se colocan sobre cada fotografía. El observador ve simultáneamente una marca con el ojo izquierdo y la otra con el ojo derecho; luego se ajusta la posición de las marcas hasta que parecen confundirse o fusionarse un una sola, percibiéndose a una cierta altura. Conforme se varía el espaciamiento de las medias marcas, la altura de la marca fusionada parecerá fluctuar o "flotar", dándose el nombre de índice flotante.

PRÁCTICAS DE FOTOGRAMETRÍA

Primera Práctica:

En la primera práctica se evaluó a cada estudiante con un estereoscopio de bolsillo y varias figuras en dos círculos iguales para comparar la visión estereoscópica de cada uno. La práctica consistía en observar las dos figuras con el estereoscopio de bolsillo y apreciar la profundidad de las diferentes figuras que se encontraban dentro del circulo.

Segunda Práctica:

En ésta nuestra segunda práctica del subproyecto Fotogrametría y Fotointerpretación Iniciamos el procedimiento para encontrar nuestra distancia base ocular, el cual consistió en trazar en una cartulina una línea horizontal por la mitad de la cartulina. Luego con el estereoscopio de espejo que se colocó sobre la línea antes trazada se observó sólo con el ojo derecho perpendicularmente a la línea por el ocular y se colocó un punto A. Luego sólo con el ojo izquierdo por el otro ocular se hizo igual y se colocó un punto B. Después observamos con los dos ojos y visamos un solo punto lo que nos indicó que la distancia entre los dos puntos era nuestra distancia base ocular. Luego con dos fotos realizamos un corte en cada una de las fotos donde se obtuvieron dos trozos con las mismas zonas a observar en la cual proyectando el punto principal de una foto en otra y viceversa uniendo el punto principal y proyectando en cada foto obtenemos la línea de vuelo y desde cada punto se traza una línea perpendicular a la línea de vuelo por las cuales cortamos los dos pedazos que colocamos luego en los puntos A y B en cada foto recortada alineando la línea de vuelo con la línea horizontal de la cartulina y procedimos a ver las fotos de las cuales observamos una sola imagen en tres dimensiones.

Podemos Resumir la segunda práctica en los siguientes términos:

Orientación de un par de Fotografías Para Solución Estereoscopia.

Se toma una cartulina de medidas v = 48.2 cm y H = 65.9cm.

Para medir la distancia interpupilar se coloco el estereoscopio encima de la cartulina y se procedió a colocar un punto en el lado izquierdo y derecho.

Se tomaron 2 fotografías de un sitio x que fueron tomadas solapadas mente de forma transversal y vertical.

La fotografía se observó en una visión tridimensional y se logra ver la altura y base de los objetos impresos en las fotos.

Se mide la distancia horizontal entre el mismo punto pero de una foto a otra.

En conclusión se puede decir que por medio de este método se puede obtener las medidas tanto verticales como horizontales, presenta como desventaja que es un método muy costoso y las fotografías no se consigue con facilidad.

Tercera Práctica;

Corrección de desplazamiento por relieve (DPR), midiendo paralaje estereoscópico.

Procedimiento:

Esta practica es la continuación de la anterior. Se Utilizan los mimos materiales.

Se colocaron dos fotografías aéreas de la ciudad de Caracas y desde el centro a centro se midió la longitud P1P2 = 30,4 cm luego medimos la distancia radial r = 12,5 cm luego con la barra de paralaje se midió el paralaje de tope a tope Pt = 24,18 mm y de base a base Pb = 16,88 mm de un edificio para calcular su paralaje

Se coloca la cartulina en la mesa, se centran las fotografías en los puntos ya marcados y se ajusta, se procede a marcar o escoger un punto en las fotografías , recordando que las fotografías están solapadas entre si.

Se coloca el esteroscopio de espejo encima de la cartulina para lograr ver las fotos tridimensionalmente es bueno recordar que primero se tomo o se centró un punto donde queda ubicado en el tope de un edificio y la base del edificio, se tomo la distancia entre punto (entre las cotas solapadas) que es de p1 a p2.

Después se calibro la barra y se coloco el tornillo micrometrico del lado izquierdo en 0 y el lado derecho en 20. luego sin mover el tornillo del lado derecho se abre el tornillo del lado izquierdo, se le coloco un punto (rojo) en el vidrio de la barra por que había poca luz.

Datos:

r = 6,56 cm

P1P2 = 31,00 cm

r'r" = 23,30 cm

Pt = 21,665 mm

Pb = 20,125 mm

Solución:

1.-) Cálculo de Paralaje Absoluto (Pa)

Pa = P1P2 - r'r" = (31,00 - 23,30)cm

Pa = 7,70 cm

2.-) Cálculo de Diferencia de Paralaje ( P)

P = Pt - Pb = (21,665 - 20,125) mm

P = 1,54 mm ==> P = 0,154 cm

3.-) Calculando Paralaje Estereoscópico ( r)

r = 0,129 cm

Cuarta práctica:

Determinación de Alturas y Pendientes en FAV

Procedimiento:

Con fotografías con superposición orientadas apropiadamente son visadas bajo un estereoscopio de espejo y se fijan firmemente desde un cerro escogido calcularemos su altura, por paralaje y pendiente por el método semigráfico de Stellingwerf. Entonces midiendo longitudes de foto a foto desde el pie del cerro rr' = 21,9 cm, desde el centro de la foto P1P2 = 30 cm. Midiendo con la barra desde tope a tope lpt = 19,77 mm y de pie a pie lpr = 18,67 mm, la cota del pie 240 msnm y la altura Zo = 4573 m.

Datos:

P1P2 = 31,2 cm

rr' = 22,7 cm

Zo = 4573 msnm

lpb {lpr} = 19,23 mm

lpt = 21,12 mm

cota pie = 360 msnm.

Solución:

1.-) Cálculo de Altura del Cerro ( H)

Paralaje absoluto (PR)

PR = P1P2 - rr' = (31,2 - 22,7)cm

PR = 8,5cm = 0,085m.

Altura Relativa (ZR)

ZR = Zo - cota pie

ZR = (4573 - 360)msnm

ZR = 4213 m

Diferencia de Paralaje ( P)

P = lpt - lpb

P = (21,12 - 19,23)

P = 1,89 mm = 0,00189 m.

Altura del Cerro ( H)

H = 91,640

2.-) Cálculo de Pendiente

Datos:

H = 91,640

lpb = 19,23

lpt = 21,12

P1P2 = 31,2 cm

PR = 0,085 m

Solución:

P = lpt - lpb = 21,12 - 19,23

P = 1,89 mm

P = 0,00189 m.

Dist. Horizontal = D = 1,74 cm

Dist. Focal = 151,95 mm

Sustituyendo

= 0,19 * 100 = 19%.

Quinta práctica;

Perfil Longitudinal en Fotografías Aéreas Verticales

PR = P1_P2 - r_r'

Cota de referencia = 220

AB = 17 mm * 25000 = 425000 = 425 m

BC = 18 mm * 25000 = 450000 = 450 m

CD = 20 mm * 25000 = 500000 = 500 m

DE = 23 mm * 25000 = 575000 = 575 m

PR = 30 - 22,50 = 7,5 = 0,075 m

Lecturas de Paralaje:

LPE = 18,90 mm = 0,0189 m

LPD = 20,59 mm = 0,02059 m

LPC = 19,26 mm = 0,01926 m

LPB = 21,33 mm = 0,02133 m

LPA = 19,77 mm = 0,01977 m

Zo = 4573 msnm

Z = Zo - 220 = 4353 m

LPE = R

PA = LPA - R = 19,77 - 18,90 = 0,87 = 0,00087 m

PB = LPB - R = 21,33 - 18,90 = 2,43 = 0,00243 m

PC = LPC - R = 19,26 - 18,90 = 0,36 = 0,00036 m

PD = LPD - R = 20,59 - 18,90 = 1,69 = 0,00169 m

HAE + 220 = 269,21 m

HBE + 220 = 356,61 m

HCE + 220 = 240,79 m

HDE + 220 = 315,92 m

con estos datos se realiza el perfil, el siguiente gráfico es un ejemplo, se pide disculpa por lo burdo del perfil, es un simple eje de coordenadas cartesianas hecho con Microsoft Excel, a modo ilustrativo.

OBSERVACION:

La quinta práctica, el estudiante Jorge Castillo, la realizó con el estudiante Arroyo José, porque sus respectivos compañeros de grupo Pedro Sosa y Pérez Daniel no habían llegado a la práctica, luego llegó Pérez Daniel y se incorporó a nuestro grupo, es por esa razón que en la mencionada práctica los informes de cada grupo comparten los mismos datos y procesos de cálculos.

CONCLUSIÓN

Las fotografías aéreas verticales permiten determinar una gran cantidad de información referente a grandes extensiones de terrenos, distancias horizontales y verticales en los mismos, pendientes entre otros, de ahí deriva la gran importancia de la fotogrametría como ciencia desarrollada para obtener medidas reales a partir de fotografías, tanto terrestres como aéreas, para realizar mapas topográficos, mediciones y otras aplicaciones geográficas. Muchos mapas topográficos se realizan gracias a la fotogrametría aérea; Se requieren cámaras adecuadas y equipos de trazado de mapas muy precisos para representar la verdadera posición de los elementos naturales y humanos, y para mostrar las alturas exactas de todos los puntos del área que abarcará el mapa. El reconocimiento aéreo se ha hecho valioso en grado sumo para el levantamiento de mapas, la agricultura, los estudios del medio ambiente y las operaciones militares. Mediante el uso de imágenes aéreas, los científicos pueden analizar los efectos de la erosión del suelo, observar el crecimiento de los bosques, gestionar cosechas o ayudar a la planificación del crecimiento de las ciudades.

 

Documento cedido por:

JORGE L. CASTILLO T.


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