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.
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.
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.