Fotogrametría
La fotogrametría es una disciplina basada en la reconstrucción 3D de la realidad a partir de imágenes bidimensionales; es por ello que sus ventajas y desventajas están estrechamente ligadas a las formas de registro (generalmente fotografías aéreas) y a los métodos y equipos de restitución.
Ventajas
- Reducción de costos.
- Velocidad de compilación.
- Facilita datos muy valiosos en poco tiempo, especialmente en los casos de cambios súbitos, como por ejemplo: durante o después de catástrofes naturales.
- Registro multitemporal.
- Flexibilidad.
Desventajas
- Visión de la superficie del terreno limitada cuando existe densa cobertura vegetal.
- Ubicación de curvas de nivel sobre superficies planas.
- El lugar debe ser inspeccionado para determinar aquellos elementos que no son visibles en forma satisfactoria.
- Siempre es necesario realizar un control de campo.
- La aplicación de la fotogrametría requiere una inversión considerable de equipo y de personal especializado.
Ciclos de desarrollo
- 1850-1890: Fotogrametría plana.
- 1900-1960: Fotogrametría analógica.
- 1960-2000: Fotogrametría analítica.
- 1990-presente: Fotogrametría digital.
División de la fotogrametría
- Fotogrametría analítica: Se refiere a los modelos matemáticos utilizados. Fue la primera parte de la fotogrametría en desarrollarse.
- Fotogrametría analógica: Se encarga de aplicar los modelos matemáticos a objetos físicos. Fue la segunda parte en desarrollarse.
- Fotogrametría digital: Con la aparición de los ordenadores, se sustituye la imagen analógica por la imagen digital y se utilizan programas informáticos. En la actualidad, convive con la analítica.
- Fotogrametría plana: Ampliación de la idea tradicional de levantamiento. Cálculo del centro de proyección por intersección sobre el tablero. Con las fotos orientadas, se transfieren las direcciones de los objetos a la hoja del mapa.
Nota: La accesibilidad requiere investigación adicional.
El Servicio Aerofotogramétrico (SAF)
Es un organismo dependiente de la Fuerza Aérea de Chile, que tiene como misión satisfacer las necesidades de la percepción remota, aerofotogrametría y técnicas afines. Se encarga de normar y elaborar la cartografía aeronáutica oficial del Estado, ejecutar trabajos de su especialidad a petición de particulares y entidades públicas, y mantener un archivo de fotografías aéreas a disposición de los usuarios.
Información marginal de la fotografía aérea
- Altímetro.
- Fecha de toma del fotograma.
- Distancia focal del lente de la cámara.
- Hora de toma del fotograma.
- Número del fotograma.
- Escala del fotograma.
- Número de serie del lente de la cámara y nivel.
Fundamento de la fotogrametría
El principio en el que se basa la fotogrametría consiste en proyectar en forma ortogonal sobre un plano de referencia la imagen registrada en una fotografía, la cual ha sido proyectada sobre el negativo mediante la proyección central (usada por las lentes).
- No existe desviación de los rayos de luz que atraviesan los lentes de la cámara.
- La imagen se proyecta sobre una superficie perfectamente plana.
- La relación matemática que vincula el objeto y su imagen se conoce como principio de colinealidad.
Geometría de la fotografía aérea
- Proyección central o cónica: Su característica principal es que todos los rayos pasan por un punto denominado centro de proyección. Cuando en el centro O de la proyección se sitúa el ojo del observador, al punto O se le denomina punto de vista.
- Características:
- Todas las líneas provenientes del plano proyectado pasan por un solo punto (centro de proyección).
- Líneas paralelas en el terreno son proyectadas como líneas paralelas en el plano de proyección, cuando el eje óptico es perpendicular a las mismas.
- Todos los elementos del terreno que se eleven por encima del plano medio de referencia aparecen desplazados radialmente y hacia afuera a partir del punto nadiral.
- Proyección ortogonal: Los puntos del terreno son proyectados sobre un plano por rayos verticales. Las líneas rectas conservan su dirección y orientación. Es fundamental para los trabajos fotogramétricos, ya que genera una ortofoto sin deformaciones.
- Proyección paralela: Consiste en proyectar puntos del espacio contra el plano de proyección mediante haces de rectas siempre paralelas entre sí.
Diferencias clave
- Proyección Central: Muestra objetos en 2D con perspectiva y profundidad (visión real).
- Proyección Ortogonal: Representa objetos en 2D sin perspectiva, con líneas paralelas (planos técnicos).
- Cartas vs. Fotografías Aéreas: Las cartas son mapas con información geográfica; las fotografías aéreas son imágenes reales capturadas desde el aire.
Problemas fundamentales de la fotogrametría
La reconstrucción geométrica de los puntos de un objeto solo es posible mediante la intersección de rayos homólogos desde dos puntos de vista distintos (dos fotogramas), ya que no es posible medir directamente las distancias a los puntos desde el aire.
Componentes de las cámaras fotogramétricas
- Almacén o magazín: Alberga los rieles con película expuesta y sin exponer (capacidad aprox. 120 metros o 480 fotos).
- Cuerpo de la cámara: Carcasa que alberga el mecanismo de avance, aplanamiento, armado y disparo del obturador.
- Ensamble del lente: Contiene lentes, filtro, obturador, diafragma y el cono interior que fija los elementos de orientación interior.
Calibración de cámaras métricas analógicas
Incluye la determinación de la distancia focal, parámetros de distorsión radial, coordenadas de marcas fiduciales, resolución del objetivo y aplanamiento del plano focal.
Conceptos técnicos
- Punto Nadir (n): Intersección de la perpendicular al terreno que pasa por el centro de proyecciones.
- Punto Principal (p): Proyección ortogonal del centro de proyecciones sobre el plano del negativo.
- Punto Isocentro (i): Punto donde la bisectriz del ángulo formado por la perpendicular al plano del negativo y la perpendicular al terreno intersecta al plano del negativo.
Tipos de fotografías aéreas
- Oblicuas: El eje de la cámara apunta con un ángulo mayor a 3º. Se dividen en bajas (sin horizonte) y altas/panorámicas (con horizonte).
- Verticales: El eje de la cámara apunta verticalmente hacia la superficie. Son las más utilizadas para cartografía.
Clasificación según el campo angular
- Ángulo pequeño: Menor a 50º (fines militares).
- Ángulo normal: Entre 50º y 75º (mapas urbanos).
- Gran angular: Hasta 100º.
- Súper gran angular: 120º (cubre mayor área).
Visión estereoscópica
La estereoscopía es el fenómeno de percepción de profundidad al observar dos imágenes de una misma escena desde puntos distintos. Se requiere un par estereoscópico (fotos con traslape) y un estereoscopio para visualizar el relieve en 3D.
Factores que influyen en el modelo
- Escalas diferentes por variaciones en la altura de vuelo.
- Zonas muy inclinadas.
- Deriva excesiva.
- Base aérea (B): A mayor distancia entre disparos, mayor sensación de profundidad.
Paralaje
Es el desplazamiento de la posición de un objeto en dos fotografías consecutivas. Se divide en paralaje vertical (PY), que debe anularse, y paralaje horizontal (PX), utilizada para calcular la altura de los objetos.
Causas de error y corrección
Los errores pueden surgir por una incorrecta orientación, medidas imprecisas o inclinación de las cámaras. Se corrigen mediante el cálculo de diferencias de paralaje (δP) y la interpolación de curvas de igual corrección.
