11-sig - fotografia aerea

USBUSB--ESPECIALIZACIESPECIALIZACIÓÓN SIG N SIG -- NIVELATORIO NIVELATORIO -- Santiago Prado GartnerSantiago Prado Gartner

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

CURSO NIVELATORIO

Aerofotografía

Santiago Prado Gartner


AEROFOTOGRAFAEROFOTOGRAFÍÍAADisciplina que se dedica a obtener información cuantitativa y cualitativa confiable (válida) a partir de fotografías aéreas. Una fotografía aérea es la imagen de un terreno captada desde un avión o cualquier otra nave aérea equipada con cámaras fotográficas especiales para tal fin. Es una de las principales formas de incorporar información geográfica a un SIG.


La fotografía aérea es un sistema de percepción remota que utiliza la propiedad que tienen los cuerpos de la superficie terrestre paraabsorber, dispersar o refractar la luz del sol. A mayor capacidad de los objetos para reflejar la luz solar, más clara aparece su imagen en las aerofotografías; a menor reflexividad, más oscura.

AEROFOTOGRAFAEROFOTOGRAFÍÍAA


La fotografía aérea se limita a captar longitudes de onda de las porciones ultravioleta (UV), visible e infrarrojo cercano. La primera y última de estas porciones son recuperables bajo condiciones especiales de películas y filtros.



Las fotografías aéreas se toman en forma consecutiva a lo largo de líneas paralelas de vuelo y con superposición y traslapo entre éstas, para permitir posteriormente la visión estereoscópica o tridimensional del área fotografiada.



Los traslapes generan zonas de recubrimiento que son indispensables para generar la visión estereoscópica.



El área cubierta por una fotografía depende de la escala de la misma. La escala de la fotografía está en función de la altura de vuelo y la distancia focal de la cámara.

Cámara

Lente

Distancia focal - f

Altura de vuelo - h

Eje óptico



AEROFOTOGRAFAEROFOTOGRAFÍÍAAElementos geométricos de una foto aérea


Tipos de fotografTipos de fotografíía aa aéérea segrea segúún la inclinacin la inclinacióón del eje n del eje óópticoptico

Vertical – El eje óptico es perpendicular a un plano horizontal situado a la altura del terreno fotografiado. El rango de inclinación varía

entre 0º y 3º

Oblicua – El eje óptico no es perpendicular a un plano horizontal en el momento de la toma. El ángulo de inclinación es mayor a 3º




Fotografía aérea vertical Fotografía aérea oblicua




Fotografía aérea vertical

La forma del área fotografiada es en general rectangular. Las deformaciones son máximas hacia los bordes de la misma. Sin embargo, pueden corregirse con un proceso de restitución.

Fotografía aérea oblicua.

Las deformaciones de los objetos y de la escala son grandes, debido al efecto de “perspectiva” obtenido a partir del primer plano. La escala es más grande en el punto de observación y va decreciendo hacia el fondo, es decir, cubre mayor área en el fondo.



Tipos de fotografTipos de fotografíía aa aéérea segrea segúún la emulsin la emulsióón de las peln de las pelíículasculasLas películas utilizadas en fotografía aérea tienen emulsiones constituidas por halogenuros de plata, sensibles a diferentes radiaciones del espectro electromagnético y cuyas características se pueden variar por medio de procedimientos químicos, según el uso que se quiera dar a la fotografía.

De acuerdo con la sensibilidad de las emulsiones a las diferentes longitudes de onda, se pueden distinguir fotografías pancromáticas, a color y en falso color.



Tipos de fotografTipos de fotografíía aa aéérea segrea segúún la emulsin la emulsióón de las peln de las pelíículasculas

Fotografía pancromática (blanco y negro)

Es la más utilizada en fotogrametría y fotointerpretación por su bajo costo. Además, captura todo el espectro electromagnético visible.

Es especialmente útil para la interpretación de poblaciones, carreteras y caminos.




Fotografía a color

La superficie de la película se compone de tres capas de emulsiones sensibles al azul, al verde y al rojo.

Aporta mayor información que las fotografías pancromáticas en blanco y negro. Sin embargo, su principal inconveniente radica en su elevado costo.




Fotografía en falso color

Se obtiene con una capa sensible al infrarrojo y dos capas sensibles a las radiaciones visibles (verde y rojo). El resultado es una imagen de color muy diferente a los colores naturales, de donde viene el nombre de falso color.

Son muy útiles en hidrología, edafología y botánica.



1. Imagen pancromática 2. Imagen en color 3. Infrarrojo en color

4. Infrarrojo en blanco y negro

1

2

3

4



Elementos de una fotografElementos de una fotografíía aa aééreareaMarcas fiduciales: marcas de distinta configuración ubicadas en los bordes o esquinas de las fotos. La unión de estas marcas permite determinar el punto principal de la foto, que a su vez permite determinar el eje del vuelo.

Punto principal: intersección del eje óptico de la cámara con la foto. Es el centro geométrico de la foto.

Punto principal transferido: al estar solapadas las fotografías, el punto principal de una foto aparecerá también en el lateral de la foto adyacente, donde recibe el nombre de punto principal transferido. Por lo tanto, una foto tendrá tres punto principales: uno central y dos transferidos.

Línea de vuelo: es la línea que une el punto principal y los dos transferidos.



Elementos de una fotografElementos de una fotografíía aa aééreareaCorrida o banda: serie de fotos aéreas consecutivas tomadas durante un vuelo.

Solapamiento longitudinal: superposición de las fotos en sentido del vuelo. Varía entre 55 y 70%.

Solapamiento lateral: superposición lateral entre las bandas. Varía entre el 10 y el 30%.



Elementos de una fotografElementos de una fotografíía aa aééreareaAltímetro: entrega la altura de vuelo sobre el plano de referencia que puede ser el nivel medio del mar.

Altura de vuelo sobre el terreno: es la diferencia entre la lectura del altímetro y la cota del punto central de la aerofotografía.

Distancia focal: se requiere para la determinación de la escala de la fotografía. Es la distancia entre el foco de la lente y el negativo de la película. Se halla comprendida entre 53 y 500 mm.



Elementos de una fotografElementos de una fotografíía aa aéérearea

Reloj: señala la hora en que se tomó la aerofotografía

Contador: registra el número de las fotografías, para amarrarlas en fajas según la línea de vuelo.

Nivel: indica la inclinación del eje óptico de la cámara en el momento de la toma

Número de vuelo (C) y número de las fotografías: permite identificar la fotografía y la faja de vuelo.



Elementos de una fotografElementos de una fotografíía aa aéérearea



La escala de las fotografLa escala de las fotografíías aas aééreasreasLa escala de las fotografías aumenta (mayor detalle de los objetos) a medida que la altura del avión sobre el terreno disminuye. Si el avión toma fotografías a 500m de altura, la escala de las aerofotografías será grande, todos los detalles del terreno serán claramente visibles y el área cubierta por la fotografía pequeña. Si las fotografías se toman a 1000m, su escala será menor (menos detalle de los objetos) y el área cubierta más grande.



La escala de las fotografLa escala de las fotografíías aas aééreasreas

Una fotografía aérea es la imagen reducida del terreno y, por este motivo, las medidas y accidentes geográficos aparecen reducidos en una proporción dada.

La escala de una fotografía aérea es la relación que existe entre una distancia medida en ésta (d) y su correspondiente en el terreno (D). La escala en una fotografía aérea se define por la relación que existe entre la distancia focal (f) de la cámara y la altura de vuelo (h) sobre el terreno.



La escala de las fotografLa escala de las fotografíías aas aééreasreasAEROFOTOGRAFAEROFOTOGRAFÍÍAA



Debido a la existencia de desniveles en el terreno, la escala de una fotografía es puntual, es decir, la escala es distinta para cada punto del terreno en función de las diferencias de altura.

Variación de la escala de acuerdo con las cotas del terreno




Para efectos prácticos, la escala que se calcula para una fotografía aérea es la escala media de la foto, la cual se refiere a las cotas medias del terreno oa la altura relativa media de vuelo (Hm).



CCóómo calcular la escala de las fotografmo calcular la escala de las fotografíías aas aééreasreas

Mediante el cociente entre la distancia principal (distancia focMediante el cociente entre la distancia principal (distancia focal) al) y la altura relativa media de vuelo sobre el terreno.y la altura relativa media de vuelo sobre el terreno.

Ejemplo: con una cámara de 150 mm de distancia focal, a una altura absoluta de vuelo de 3,2 Km y un terreno con una cota media de aproximadamente 200 m, la escala será:

Distancia focal: 150mm x (1m/1000mm): 0.15 m

Altura absoluta: 3,2 Km x (1000m/1Km): 3200 m

Cota media: 200 m

0.15 m 0.15 m 1

Escala = --------------------------- = -------------------------- = -----------------

(3200m – 200m) 3000 m 20.000



CCóómo calcular la escala de las fotografmo calcular la escala de las fotografíías aas aééreasreas

Mediante una distancia conocida en el terrenoMediante una distancia conocida en el terreno

Teniendo en cuenta la relación anterior, lo ideal es que los puntos seleccionados se encuentren diametralmente opuestos al punto principal y que sean fácilmente identificables en la aerofotografía.

Ejemplo: si la distancia medida en el terreno es de 250m y en la fotografía equivale a 2 cm, la escala de la fotografía es:

Distancia en el terreno = 250m x (100cm/1m) = 25.000cm

Distancia en la foto = 2 cm

2 cm 1

Escala = ------------------- = ----------------

25.000 cm 12.500




En el laboratorio fotográfico se puede cambiar la escala de una fotografía aérea, reduciéndola o ampliándola. En este caso, el área cubierta permanece igual, lo que cambia es el tamaño y, por ende, la escala de la fotografía



Taller prTaller prááctico ctico –– Mediciones sobre fotografMediciones sobre fotografíías aas aééreasreas

1. Dos puntos cuya distancia en el terreno es de 200m, están separados en la fotografía por 4cm. Calcular la escala de la fotografía.

2. Una fotografía aérea fue tomada a una altura de 3.000m con una cámara cuya distancia focal era de 15cm. Calcular la escala de la fotografía.

3. Calcular la distancia que separa dos puntos en el terreno si en una fotografía aérea de escala 1:30.000 se hallan separados por 12 cm?

4. Calcular la altura a la cual fue tomada una fotografía con una cámara cuya distancia focal era de 15cm, si dos puntos identificados en la foto están a 8cm y en el terreno a 2.2 Km ?

5. En una fotografía, dos puntos están separados 5cm. Calcular la distancia de tales puntos en el terreno, si se sabe que la fotografía fue tomada a una altura de 5 Km con una cámara de 160mm de distancia focal?



FotogrametrFotogrametríía a -- FotointerpretaciFotointerpretacióónn


Fotogrametría: es una técnica para obtener mapas topográficos, planos y medidas confiables mediante el uso de de fotografías.


FotogrametrFotogrametríía a -- FotointerpretaciFotointerpretacióónn


Fotointerpretación: es la técnica de examinar una imagen fotográfica con el propósito de identificar los diferentes objetos del paisaje y suministrar información de interés para un estudio determinado.

La fotointerpretación emplea varias técnicas:

Fotolectura: se refiere a la detección, reconocimiento e identificación de objetos y su posición relativa.

Fotoanálisis: es el proceso de separar y analizar las partes que componen en todo y establecer su interrelación, con el fin de identificar el elemento estudiado con base en las características de sus componentes individuales. También permite llegar a algunas conclusiones cuantitativas y semicuantitativas por el estudio del tamaño y otras características métricas visibles directamente en la fotografía. Por ejemplo, además de identificar un camino, este se puede clasificar de acuerdo con su tipo, ancho y capacidad.

Fotointerpretación: implica ejercicios deductivos e inductivos para los cuales se requiere del buen nivel de referencia que tenga el fotointérprete, es decir, de su conocimiento teórico y práctico.


Elementos para el anElementos para el anáálisis de fotograflisis de fotografííasas


La fotografía aérea en blanco y negro representa el terreno en diferentes tonalidades de gris. Para la identificación de los elementos de interés, es necesario recurrir tener en cuenta características como el tamaño y la forma de los objetos, el tono y la textura y los patrones, los cuales se definen como la agrupación ordenada de ciertos elementos.


ESTEREOSCOPESTEREOSCOPÍÍAAAunque las fotografías aéreas individuales brinden imágenes planas en apariencia, los pares de fotos con recubrimiento o pares estereoscópicos pueden observarse bajo un estereoscopio logrando una visión estereoscópica (en tres dimensiones). La visión estereoscópica permite el estudio de un terreno previo al trabajo en campo y facilita su posterior interpretación.


ESTEREOSCOPESTEREOSCOPÍÍAAEn la visión normal, los objetos se perciben en tres dimensiones: alto, ancho y profundo. Lo anterior es posible porque observamos los objetos con dos ojos, aproximadamente a la misma distancia del objeto pero desde diferentes ángulos, por lo que cada ojo registra una imagen levemente diferente. Dichas imágenes se fusionan o combinan en el cerebro brindando la percepción de profundidad o vista tridimensional.


ESTEREOSCOPESTEREOSCOPÍÍAAEn la visión bajo estereoscopio de fotografías cuyas imágenes se superponen parcialmente como ocurre con las fotografías aéreas, se observan imágenes de la misma porción del terreno captados bajo puntos de vista muy separados (las posiciones de la cámara).

El ojo derecho está registrando un área en la fotografía de la derecha, mientras el ojo izquierdo está registrando la misma área en la fotografía de la izquierda.

El efecto es el mismo que si tuviéramos un observador con un ojo en una posición de cámara y el otro en la posición la siguiente de la cámara. El cerebro fusiona esas imágenes, percibiendo entonces la tercera dimensión, pudiendo apreciar el relieve artificialmente.


ESTEREOSCOPESTEREOSCOPÍÍAADeterminaciDeterminacióón del n del áárea efectiva o rea efectiva o áárea rea úútil de una fotograftil de una fotografíía aa aéérearea

En las fotografías aéreas, el área efectiva o área útil es la parte central de la foto que ofrece una imagen menos distorsionada y más confiable.



Para determinar el área útil de una fotografía, se requiere de sus fotografías adyacentes y se debe seguir los siguientes pasos:

Determinar el punto principal de las fotografías, con la ayuda de las marcas fiduciales



Transferir el punto principal a la foto a la cual se le está calculando el área útil y unir ambos puntos (principal y transferido por una línea recta, para determinar la línea de vuelo.



Trazar líneas por los puntos principal y transferido, perpendiculares a la línea de vuelo en ambas fotos.



Con la ayuda del estéreo, se ubican puntos en la foto a la que se le determina el área útil, con base en la línea que pasa por el punto principal de la foto auxiliar.



Es recomendable hacer el procedimiento en fotografías alternadas, lo que permite el trabajo ordenado, metódico y eficiente

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