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Unidad de Aprendizaje

Ing. Esp. Julin Mares Valverde

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESIA Unidad Ticomn; Ciencias de la Tierra

La ciencia de obtener mediciones dignas de confianza por medio de fotografas. IPGH, 1986.

Es el arte, la ciencia y la tecnologa de obtener informacin confiable de objetos fsicos y su entorno, mediante el proceso de exponer, medir e interpretar tanto imgenes fotogrficas como otras, obtenidas de diversos patrones de energa electromagntica y otros fenmenos. Sociedad Americana de Fotogrametra y Sensores Remotos (ASPRS)

Es la ciencia de realizar mediciones e interpretaciones confiables por medio de las fotografas, para de esa manera obtener caractersticas mtricas y geomtricas (dimensin, forma y posicin), del objeto fotografiado. Sociedad Internacional de Fotogrametra y Sensores Remotos (ISPRS).

Etimolgicamente, la palabra fotogrametra se deriva de las palabras griegas:

= photos = luz. = gramma = lo que est dibujado o escrito. = metrn = medir.

Usando en conjunto esas palabras fotogrametra significa medir grficamente por medio de la luz.

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Fotogrametra y Vuelo Aerofotogrfico http://www.youtube.com/watch?v=uvkDqwySl8Y

Fotogrametra http://www.youtube.com/watch?v=Jazk-0yJCLw

Levantamiento de Fotografa Area: Apoyo Terrestre http://www.youtube.com/watch?v=2s4jPYsWcbo

GEOGRAFA

GEOGRAFA

MATEMATICA

ASTRONOMA

ASTRONOMA DE POSICIN

ASTROMETRA ASTRONOMA

ESFERICA, MECANICA CELESTE

ASTROFISICA, COSMOGONA-

COSMOLIGA COSMOGRAFA

CARTOGRAFA

ASTRONOMA DE POSICIN

GEODESIA

TOPOGRAFA

FOTOGRAMETRA

GEOGRAFA

FSICA

GEOGRAFA FITOZOOLGIC

GEOGRAFA HUMANA

La fotogrametra es una disciplina basada en la reconstruccin 3D de la realidad a partir de imgenes bidimensionales; es por ello que sus ventajas y desventajas estn estrechamente ligadas a las formas de registro (generalmente fotografas areas), y a los mtodos y equipos de restitucin.

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Reduccin de costos. Tamao del rea a restituir. A partir de las 200 ha. de superficie, el mtodo fotogramtrico se torna competitivo frente al mtodo topogrfico, aumenta a medida que el rea es ms extensa.

Reduccin del trabajo de campo. El trabajo de campo en topografa es pesado y el costo aumenta con la inaccesibilidad y las condiciones de clima.

Velocidad de compilacin. El tiempo requerido para realizar un mapa fotogramtrico es mnimo comparado con el que requiere el levantamiento topogrfico y su posterior trabajo de gabinete.

Dado el poco tiempo necesario para el levantamiento fotogramtrico con el que se obtiene una reproduccin fiel del terreno, en un periodo determinado, nos facilita datos muy valiosos en los casos de cambios sbitos, como por ejemplo: durante o despus de catstrofes naturales.

Flexibilidad. El mtodo fotogramtrico puede ser realizado en un variado rango de escalas, dependiendo de la escala de las fotografas y del tipo de aparato compilador utilizado, dependiendo tambin de la disponibilidad de recursos econmicos y tcnicos. Por ello, suministrar mapas o sustitutos con diferentes tiempos de produccin, costos y precisin.

Registro Multitemporal. Es muy til para verificar mapas fotogramtricos. Las fotos areas proveen un registro preciso del las caractersticas del terreno en la fecha en que fueron tomadas, lo cual permite realizar comparaciones entre fotos de otras fechas para evaluar cambios en el terreno.

Las fotografas areas pueden ser empleadas para usos diferentes al del proyecto original, ya que adems de informacin mtrica, proporcionan informacin de carcter cuantitativo y cualitativo.

Se puede aplicar en regiones donde no pueden utilizarse los mtodos clsicos, como: Regiones intransitables como: desiertos, selvas vrgenes, territorios azotados por alguna epidemia u ocupados por fuerzas enemigas, etc., debido a la caracterstica intrnseca de la fotogrametra, de que los objetos pueden ser medidos sin necesidad de estar cerca de ellos.

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La nubosidad: En este caso es imposible ubicar la marca flotante sobre el terreno, por lo que se debe presumir una altura promedio de la vegetacin con respecto al suelo. Sin embargo, como la cubierta vegetal tiende a suavizar los accidentes topogrficos del terreno, siempre existirn errores en la ubicacin de las curvas de nivel, aunque se pueda verificar la cota en los claros que existan en la vegetacin.

El determinar la trayectoria de una curva de nivel en un terreno plano tiene un alto grado de dificultad, debido a la imprecisin en la colocacin de la marca flotante. En consecuencia, se colocan puntos acotados en la restitucin o se complementa con trabajo de campo.

El lugar debe ser inspeccionado para determinar aquellos elementos que no son visibles en forma satisfactoria, o que no cuya naturaleza exacta no puede ser determinada en el estereomodelo.

Siempre es necesario realizar un control de campo.

La aplicacin de la fotogrametra requiere una inversin considerable de equipo y de personal especializado, por lo que su costo es elevado.

Para realizar nuevos levantamientos se requiere la obtencin de nuevas fotografas.

Metrofotografa : 1850 - 1900. Se inicia con la invencin de la fotografa por Nipce y Daguerre en 1839 en Francia. El trmino metrofotografa fue acuado en 1851 por el coronel francs Aim Laussedat, a quien se considera el creador de la Fotogrametra.

Fotogrametra Analgica : 1900 - 1960. Ciclo que se inicia con dos inventos: la esteoroscopa como principio de la estereofotogrametra, y la introduccin de plataformas adecuadas para la ubicacin de sensores (Zeppeln, 1900 y aeroplanos de motor, 1903).

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Fotogrametra Analtica : 1960-1980. Se inicia con la aparicin de la computadora en 1941, que result esencial para la aplicacin de las teoras verificadas por Finsterwalder en Alemania en 1899.

Fotogrametra Digital: 1980. Este cuarto ciclo fue precedido por el lanzamiento del primer satlite artificial, el Sputnik por la U.R.S.S., y por el uso del satlite Landsat (EEUU en 1972).

1850

1900

1950

2000

1

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Invencin de la Fotogrametra

Invencin del Aeroplano

Invencin de la Computadora

Cartografa Ortofotos Modelos Digitales del Terreno

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Arquitectura y Arqueologa

Yacimiento arqueolgico

Fotografa Rectificada

Medicina

Cambios faciales ( pre y post operativos) debido a un tratamiento con inmunodepresivos de un paciente con fallos renales crnicos.

Estudio de Restos Fsiles Modelos 3D fotorealista con texturas tomadas de las fotografas originales y malla.

Anlisis Morfomtricos.

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Criminologa Realizacin de planos a partir de fotografas tomadas in situ. Solo se requieren medidas realizadas con cinta mtrica y marcar puntos sobre el terreno. Precisin comprobada 2cm.

Tiempo total de toma de datos fotografas convergentes + medidas: 15 min. Tiempo total de tratamiento, en gabinete: 2 Hrs.

+

Industriales

Torres de Refrigeracin -Control de la construccin . - Control del territorio y de las deformaciones.

El principio en el que se basa la fotogrametra consiste en proyectar en forma ortogonal sobre un plano de referencia, la imagen registrada en una fotografa, la cual ha sido proyectada sobre el negativo mediante la proyeccin central, que es la usada por las lentes. En fotogrametra se asume que la proyeccin central es perfecta, lo cual implica que:

No existe desviacin de los rayos de luz que atraviesan los lentes de la cmara.

La imagen se proyecta sobre una superficie perfectamente plana.

La relacin matemtica que relaciona el objeto y su imagen se conoce con el nombre de principio de colinealidad.

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Vuelo

Se debe proyectar pensando en varios factores: Escala media por fotografiar, Distancia a que se encuentra la zona, Cmara, Numero aproximado de fotografas, reporte meteorolgico.

Control Terrestre

Obtencin de los negativos. Proyeccin del control topogrfico. Levantamiento de los puntos de control

Restitucin

En una cuadricula se sita los PC por medio de X,Y, y Z. En un aparato restituidor se orienta el par estereoscpico para trazar los detalles planimtricos y altimtricos. Se construyen en hojas de 80x60cm.

Presentacin Final

Se presentan los detalles restituidos, por medio de simbologa convencional.

La fotogrametra genera productos finales, grficos, fotogrficos y/o digitales, en funcin de la aplicacin que tendrn los mismos. Discriminando estos productos segn el proceso y su forma final, se pueden agrupar segn los tipos que se describen brevemente a continuacin.

Puntos de Control

Ortofotos

Ortofoto Estereoscpica

Ortofotomapa

Ortofotomapa Topogrfico

Puntos de Control

Ortofoto

Ortofoto Estereogrfica

Ortofotomapa

Ortofotomapa Topografico

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Fotogrametra Vertical

Cuando las fotografas se toman en el aire, en un plano horizontal, y por lo tanto, su eje vertical es sensiblemente perpendicular al terreno.

Fotogrametra Horizontal

Su eje es horizontal, y paralelo al terreno. Para este tipo de fotografas se utiliza el fototeodolito en sustitucin de la cmara area.

Actualmente en auge, surge como consecuencia del gran desarrollo de la computacin, que permiti realizar todos los procesos mediante el uso de computadores. Con la fotogrametra digital crecen las posibilidades de explotacin de las imgenes, a la vez que se simplifican las tecnologas. Para llevar a cabo la restitucin digital, las imgenes digitales son ingresadas en la computadora, y mediante visualizacin en pantalla de las mismas, el operador ingresa los puntos necesarios para realizar el proceso de orientacin en forma matemtica.

Tipo de Fotogrametra

Entrada

Procesamiento

Salida

Analgica

Pelcula Fotogrfica

Analgica (ptico-Mecnico)

Analgica

Analtica

Pelcula fotogrfica

Analtica (Computadora)

Analgica

Digital

Imagen Digital

Digital (Computadora)

Digital

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Escaner

Plotter

Servidores

Estaciones de Trabajo

GPS de alta Precisin

Tambin llamada Cmara Fotogramtrica; es una cmara fotogrfica cuyos elementos de orientacin interior son conocidos y cuya calidad geomtrica es tal, que se puede considerar como una proyeccin central ideal. Como consecuencia de esta calidad geomtrica, este tipo de cmaras debe tener foco fijo, ya que cualquier variacin en el enfoque hara variar el ngulo de apertura

Cmaras Analgicas

Emplean pelcula convencional.

Para su tratamiento digital, posteriormente se digitalizan en escneres fotogramtricos , con elevadas precisiones geomtricas, con tamaos de pixel de 20micras.

Cmaras Digitales

Capturan directamente informacin en formato digital.

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A pesar de que todas las cmaras areas difieren ligeramente unas de otras, tienen suficientes parecidos como para hacer una descripcin general que abarque todas ellas. Los tres componentes bsicos de una cmara area son:

Almacn o Magazn

Cuerpo de la Cmara

Ensamble del Lente

Deber ser cmara fotogramtrica gran angular, libre de distorsin, formato de 23x23cm. (9x9) con distancia focal de 153mm (6) y con precisin acreditada con certificado de calibracin dentro de las siguientes caractersticas:

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Intervalmetro: Estandariza el tiempo de toma entre dos fotografas consecutivas, con el objeto de conservar la sobreposicin contante en el vuelo fotogramtrico; y as obtener el porcentaje requerido para asegurar la estereoscopia a los largo de la lnea de vuelo.

Visor: Permite al fotonavegante observar el terreno por fotografiar, con el fin de obtener las sobreposiciones necesarias.

Nivel de Burbuja: Permite llevar la cmara area, en un plano sensiblemente horizontal, dentro de la aeronave.

Aviones Learjet (Learjet 25 y Learjet 35), para la toma de fotografa de vuelo alto; escalas de 1: 15,000 a 1:100,000. Aviones Cessna 310 para la toma de fotografas en escalas de 1:10,000 a 1:6, 000. Avin Cessna 206 para vuelos bajos; escalas de 1:4 ,000 a 1:10, 000).

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TIPO

TECHO

MAXIMO

AUTONOMIA

DE VUELO

VELOCIDAD

DE CRUCERO

PASAJEROS

USOS ESCALAS

Lear Jet

54,000 ft

4.3

420 Nudos

10

1: 15,000 1: 100,000

Cessna 310

26500 ft

3.30

250 Nudos

6

1:10,000 1:60, 000

Cessna 206

14,800 ft

4.9

120 Nudos

6

1:4 ,000 1:10, 000

1.- Antena de GPS 2.- Computadora 3.- Visor de Navegacin 4.- Pantalla para el Piloto 5.- Cmara

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Las pelculas fotogrficas son sensibles a la energa conducida por la radiacin que las toca. La pelcula contenida en ella recibe entonces la luminancia reflejada en el momento de la exposicin. De esta forma, la energa de la luz visible o infrarroja es registrada por la pelcula fotogrfica.

Pelcula en blanco y negro, que es sensible a todos los colores, por lo que estos manifiestan diferentes tonos que van del blanco al negro, pasando por todos los matices de gris.

Blanco y Negro (Pancromtico)

Sensible a los rayos solares infrarrojos, por lo que sus tonalidades de gris, son diferentes a la pelcula pancromtica, lo que permite fotografiar detalles especficos que resaltan con esta pelcula, ya que estos rayos son invisibles al ojo humano.

Infrarrojo

Trata de reproducir lo mas fielmente los colores naturales de los objetos fotografiados, variando estos ligeramente su tonalidad.

Color

Tiene la propiedad de variar los colores naturales, por lo que es conocida tambin como falso color, y como el infrarrojo, las ondas del espectro electromagntico que imprimen estas tonalidades, son invisibles al ojo humano.

Infrarrojo Color

TIPO

ANCHO / LARGO

No. DE FOTOGRAFAS

Blanco y Negro

Ancho = 10 Largo = 125 ft 500ft

125 500

Color

Ancho = 10 Largo = 200 ft

200

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La pelcula est compuesta por dos partes bien diferenciadas que son la emulsin y la base.

Una Emulsin fotogrfica consta de cristales compuestos sensibles a la luz, distribuidos uniformemente en un medio en el que puede formarse una capa homognea, sobre un material de base adecuado. En todas las emulsiones convencionales los cristales sensibles a la luz son haluros de plata, es decir, compuestos de plata con bromuro, yodo y cloro.

Emulsin fotogrfica ampliada 2.500 veces.

La Base o soporte es el material empleado como soporte para la emulsin fotogrfica. Puede ser de soporte de vidrio o de soporte flexible

Fotografas Verticales: La inclinacin del eje principal con respecto a la vertical es menor de cinco grados. Sus caractersticas ms importantes son:

Mayor uniformidad en la escala. La deformacin de los detalles es mnima. Se asemeja bastante a un mapa topogrfico.

Fotografas Oblicuas: La inclinacin del eje principal es mayor de cinco grados, pero no se observa el horizonte.

Fotografas Verticales Fotografas Oblicuas

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Fotografas Verticales Fotografas Oblicuas

Proyectar es trasladar un elemento geomtrico de un sistema de referencia a otro, guardndose entre ambos sistemas una relacin biunvoca. En fotogrametra, el sistema de proyeccin utilizado es el de la proyeccin central o proyeccin cnica, cuya caracterstica principal radica en que todos los rayos pasan por un punto denominado centro de proyeccin.

A B D

O

a b d

h

F

Las fotografas areas son la imagen reducida de un terreno, por lo cual los objetos fotografiados aparecen disminuidos en un proporcin dada denominada escala. La escala se define como la relacin que existe entre una distancia media en la foto (d) y su correspondiente longitud media sobre el terreno (D). Tambin la relacin que hay entre la distancia focal de la cmara (f) y la altura de vuelo sobre el terreno (h). En la figura se tienen dos tringulos semejantes opuestos por el vrtice: AOB y Oba de donde se deduce que: