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Georeferenciación

Para lab jueves: Tutorial 6-1 y 6-3

Moraleja

Todas las capas (“layers”) de información geográfica de un banco de datos de “GIS” deben estar en

el mismo sistema de coordenadas.

Algunos errores en imágenes

• Ausencia de coordenadas geográficas o planas.– Fotos aéreas e imágenes telesensadas en su

estado inicial

• Distorsiones panorámicas.• Cambios de escala por movimientos de

plataforma.• Desplazamiento por relieve.

Desplazamiento por relieve

• Aunque es unadistorsión, el desplazamientopor relieve resultaventajoso parainterpretación puesprovee la percepción de relieve.

Tipos de procesos

• Registro de imagen a imagen– Alineación de 2 imágenes.– No necesariamente conlleva rectificación ni

georeferenciación.

• Rectificación de imagen a mapa– Ajustar la geometría de una imagen a un

sistema de coordenadas planas (georeferenciación) .

• Cambio de sistema de coordenadas

Registro de imagen a imagen

Pasos

• Obtener puntos de control (lugares fácil y claramente distinguibles en ambas imágenes).

• Calcular ecuación de remuestreo (regresión) y el error incurrido.

• Si el error es alto, revisar puntos de control:– modificar o eliminar o añadir puntos

• Remuestrar (“resampling”): reasignar las coordenadas y los valores de brillo de píxeles de la imagen original a píxeles de la imagen nueva (por interpolación espacial e interpolación de brillo).

Puntos de control

• Regarlos por el área de interés.

Buena distribución Pobre distribución

Puntos de control

• Regarlos por el área de interés.• Obtener al menos el doble del mínimo que

requiere el tipo de ecuación. Por ej., cantidad mínima de puntos según el ordende ecuaciones polinomiales:

Ejemplos de ecuaciones polinomiales

x’ = x3 + x2 + x +1cúbica3

x’ = x2 + x + 1cuadrática2

x’ = x + 1Lineal1

Orden Nombre Ejemplo de ecuación

Puntos de control

• Regarlos por el área de interés.

• Obtener al menos el doble del mínimo que requiere el tipo de ecuación. Por ej., cantidad mínima de puntos según el orden de ecuaciones polinomiales:– 3 puntos mínimo si ecuación es de 1er orden– 6 puntos mínimo si ecuación de 2do orden– 10 puntos mínimo si de 3er orden– el doble de esos sería: 6, 12 y 20, respectivamente

Evaluar ecuación de remuestreoespacial

• Ecuación de regresión polinomial.• Generalmente polinomio de 1er orden es

satisfactorio.• Ecuaciones polinomiales de mayor orden

pueden dar resultados inaceptables en algunas porciones de la imagen.

First order





• Calcular error (RMS= “root mean square”)

Remuestreo

• Dos procesos simultáneos:– remuestreo espacial

– remuestreo de brillo

• Remuestreo espacial:– Se reasignan las posiciones de los pixeles

según la ecuación polinomial seleccionada

Remuestreo espacialImagen a registrar

Imagen de referencia

Remuestreo

• Dos procesos simultáneos:– remuestreo espacial– remuestreo de brillo

• Remuestreo espacial:– Se reasignan las posiciones de los pixeles según la

ecuación polinomial seleccionada

• Remuestreo de brillo:– Se reasignan los valores de brillo de la imagen

original a los pixeles nuevos según el algoritmo seleccionado:

Remuestreo de brillo

Remuestreo

• Dos procesos simultáneos:– remuestreo espacial– remuestreo de brillo

• Remuestreo espacial:– Se reasignan las posiciones de los pixeles según la

ecuación polinomial seleccionada

• Remuestreo de brillo:– Se reasignan los valores de brillo de la imagen

original a los pixeles nuevos según el algoritmo seleccionado:

• vecino mas cercano: preferible para imágenes clasificadas• bilineal o convolución cúbica: para otras imágenes

Rectificación de imagen a mapa

Pasos

• Obtener puntos de control (lugares fácil y claramente distinguibles en ambas imágenes).

• Calcular ecuación de remuestreo (regresión) y el error incurrido.

• Si el error es alto revisar puntos de control .• Remuestrar (“resampling”): reasignar las

coordenadas y los valores de brillo de píxeles viejos a píxeles de imagen nueva (por interpolación espacial e interpolación de brillo).

Puntos de control

• Regarlos por el área de interés.• Obtener al menos el doble del mínimo que

requiere el tipo de ecuación. Cantidad mínima de puntos según el orden de la ecuación:– 3 puntos mínimo si ecuación de 1er orden

– 6 puntos mínimo si ecuación de 2do orden– 10 puntos mínimo si de 3er orden





• Calcular error (RMS= “root mean square”)

Cambio de sistema de coordenadas

• Puede incluir cambio de:– Tipo de proyección,

– Datum o– Ambos: tipo de proyección + datum.

Tipos de proyección

Cónica CilíndricaAzimutal

Distorciones según la proyección

• Alaska: 1,718,000 km²

• Estados Unidos contiguos: 8,080,464.3 km2

Proyección cilíndrica Proyección cónica

Proyección UTM (“Universal Transverse Mercator”)

Zonas UTM

Zona UTM

Sistema State Plane

• Originado por EUA.

• Sistema de proyección:– Utiliza Transverse Mercator (proyección cilíndrica) en

estados que corren de norte a sur.– Utiliza Lambert Conformal Conic en estados que

corren de este a oeste.

• En PR, las unidades de State Plane son metros o pies; en el resto de EUA originalmente en pies pero se están cambiando a metros.

Proyección Lambert Conformal Conic

Geodesia

3 superficies

Geoide = la superficie física definida mediante el potencial gravitatorio, de modo que sobre él hay en todos los puntos la misma atracción terrestre; simula el nivel del mar extendido en tierra.

3 definiciones para Datum

• Datum = un punto en el terreno cuya posición geográfica es conocida de manera muy precisa y que se utiliza como referencia.

• NAD27 =• North American Datum 1927



• Datum = un conjunto de esos puntos.



• Datum = un conjunto de esos puntos.

• Datum = una ecuación que define un elipsoide, una posición inicial, un azimuto inicial, y la distancia entre el geoide y el elipsoide.

• Ver mas información sobre datum.

Cambios de sistema de coordenadas

• Conlleva remuestreo espacial solamente si los datos son vectoriales

• Conlleva remuestreo espacial y remuestreo de brillo si los datos son raster

• Idrisi provee 2 métodos:– Módulo PROJECT

• Usa ecuaciones para convertir coordenadas

– Módulo RESAMPLE• Usa ecuaciones polinomiales para registrar una imagen al

sistema de coordenadas de otra imagen ya georeferenciada.


• ArcMap provee 3 métodos:– Módulo PROJECT de ArcToolbox para datos

vectoriales• Usa ecuaciones para convertir coordenadas

– Módulo PROJECT RASTER de ArcToolboxpara datos raster

– Herramienta Georeferencing para datos raster

• Usa ecuaciones para registrar una imagen no georeferenciada al sistema de coordenadas de otra imagen ya georeferenciada.


• Moraleja:– Todas las capas (“layers”) de información

geográfica de un banco de datos de “GIS”deben estar en el mismo sistema de referencia.

– “el mismo sistema de referencia” = tipo de proyección + Datum.

Desplazamientos de localización en 3 tipos de proyección

Desplazamientos de localización de varios datums usando WGS84 como referencia

Cambios de escala por movimientos de plataforma

Buena distribución Pobre distribución

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