Conozca los conceptos básicos de la fotogrametría rápidamente y conviértase en un experto

Diferencia entre fotogrametría y teledetección

Fotogrametría: Es una medida de las propiedades geométricas del objeto mediante el uso de fotografías.

Teledetección: Se utiliza para determinar el estado del objeto en función de la propiedad radiométrica del mismo.

1.2 Ciclos de desarrollo de la fotogrametría.

Fotogrametría de mesa plana: este ciclo comenzó desde el año 1850 hasta el año 1900

Fotogrametría analógica: se   inició desde el año 1900 hasta el año 1960. Se utilizaron instrumentos ópticos o mecánicos para reconstruir la geometría 3D a partir de las imágenes superpuestas. El producto principal durante esta fase fue el mapa topográfico.

Fotogrametría analítica: la computadora reemplaza los costosos componentes ópticos o mecánicos. Los dispositivos resultantes fueron híbridos digitales / analógicos. Los resultados fueron el mapa topográfico pero en formato digital, por ejemplo, DEM (mapa de elevación digital) o mapa digital.

Fotogrametría digital:   La fotogrametría digital también se llama fotogrametría de copia software, se aplica a imágenes digitales que se almacenan en la computadora. La salida de este es en formato digital: Modelo Digital de Elevación (DEM), mapas digitales, otofotos digitales almacenadas en la computadora.

1.3 Aplicación de la fotogrametría:

• Mapas topográficos
• Creación de ortoimágenes, modelos digitales de elevación, paisajes virtuales
• Imagen del nadir que es importante para el mapeo.
• Se requiere superposición y superposición lateral para proporcionar información 3D
• Ingeniería de carreteras y topografía
• Creación de diferentes tipos de mapas, mapas fiscales, mapas de suelos, mapas forestales, mapas geológicos.
• La fotogrametría también se utiliza para el sistema de gestión del tráfico.
• Es muy utilizado por el sistema militar: planificación de misiones, ensayo y selección de objetivos.

1.4 Tipos de fotogrametría: la fotogrametría se puede clasificar de diferentes formas, pero la forma estándar es dividirla en dos campos según la posición de la cámara montada. Sobre esta base contamos con Fotogrametría Aérea y Fotogrametría de Cercano Alcance.

Fotogrametría aérea: la cámara está montada en el avión y apunta principalmente verticalmente hacia el suelo. Se toman numerosas fotografías o imágenes superpuestas a lo largo de la trayectoria de vuelo.

Fotogrametría de corto alcance: en este tipo de fotogrametría, la cámara se cierra al objeto que generalmente se sostiene con la mano o en un trípode. Por lo general, este tipo de fotogrametría se realiza con fines no topográficos, como la medición de edificios, escenas forenses y de accidentes, escenarios de películas, estructuras de ingeniería, etc.

2. Adquisición de datos

En fotogrametría, la adquisición de datos se define como el proceso de obtención de información confiable sobre el objeto de interés. Esto se logra sin estar físicamente en contacto con los objetos.

La imagen adquirida de forma remota se puede agrupar en cuatro:

Información física: se refiere a las propiedades de radiación electromagnética de los objetos.

Información semántica: se refiere al significado de una imagen requerida.

Información temporal: las imágenes grabadas con fecha diferente muestran el cambio en el objeto.

2.1 Características geométricas de las fotografías aéreas:

Las fotografías aéreas se clasifican en dos categorías: verticales u oblicuas. Las fotografías verticales tienen el eje de la cámara dirigido lo más verticalmente posible. La mayoría de las veces, la fotografía vertical utiliza una cámara de un solo objetivo para adquirir imágenes de detección remota. Es muy difícil obtener una imagen vertical verdadera debido a la rotación angular o inclinaciones. Esta rotación angular o inclinaciones se deben a la actitud angular de la aeronave en el momento de la exposición. Esta inevitable inclinación que da como resultado una inclinación de 1 a 3 grados del eje óptico de la cámara da como resultado la captura de fotografías tituladas.

Si hay intención de grado de inclinación del eje óptico de la cámara, entonces se llama fotografías oblicuas. Las fotografías oblicuas altas contienen la imagen del horizonte y las fotografías  oblicuas bajas la excluyen.

2.2 Características geométricas de fotografías verticales:

Las fotografías tomadas por la cámara son la vista en perspectiva. La imagen que vemos es la vista 3D y la cámara convierte el aspecto 3D de la imagen en 2D. Nuestro cerebro procesa la profundidad y otras características de las fotografías utilizando el concepto 3D. La cámara utiliza un poderoso concepto de perspectiva para transferir imágenes 3D a 2D.

La mayoría de las imágenes verticales adquieren distorsión en la imagen debido al movimiento de la imagen y al desplazamiento de la imagen debido a la topografía y al efecto de paralaje. El centro geométrico de la foto aérea o el punto principal no tiene desplazamiento de imagen. La perpendicular desde el punto principal al suelo se llama el punto Nadir o Plumb. Hacia los márgenes de la foto aérea, el desplazamiento de la imagen aumenta debido al efecto del paralaje.

La palabra paralaje se deriva del término griego paralaje, que significa alteración. El objeto que estamos observando a una distancia determinada depende del punto de vista o de la posición del espectador. El cambio de perspectiva ocurre cuando un objeto cercano se observa desde varios puntos de vista con respecto al fondo distante.

El paralaje se puede describir con la ayuda de la geometría. En la figura anterior objeto A y Objeto B son dos puntos de vista de observación del objeto O . D es la distancia de línea de base entre dos puntos de vista, y luego se puede calcular la variable desconocida R. Puede utilizar la trigonometría para calcular los valores desconocidos.

De una manera simple de explicar el paralaje es la forma en que operan nuestros ojos. Siempre estamos usando paralaje pero no nos damos cuenta porque nuestro cerebro procesa las cosas muy rápido. Mantenga su brazo recto frente a usted a la altura de los ojos y luego apunte su dedo índice hacia arriba. Después de eso, parpadea alternativamente cada uno de sus ojos y notará que los dedos índices que tienen la longitud del brazo parecen moverse con respecto al objeto de fondo. Este es el efecto de paralaje.

2.3 Características de vuelo:

La mayoría de las fotografías tomadas por la cámara de fotograma se realizan a lo largo de líneas de vuelo. La línea en el suelo que está justo debajo de la lente de la cámara durante la captura de fotos se llama línea nadir. Todas las fotografías tomadas con el grado de superposición final. Endlap es la repetición de una parte de las fotografías sucesivas. Esto no solo garantiza que se cubra la parte final de las fotografías, sino que también es esencial para la cobertura estereoscópica.

Las fotografías aéreas se toman generalmente en dirección norte-sur o este-oeste a lo largo de las líneas de vuelo. Las líneas de vuelo son la ruta que toma la aeronave para cubrir el área de interés. Se trata de líneas imaginarias dibujadas en el papel por el especialista para cubrir toda la región de las fotografías y también hay suficiente sucesión de superposiciones. Las fotos que se superponen dentro de las líneas de vuelo se denominan superposición hacia adelante y entre las líneas de vuelo se denominan superposición lateral . (Fuente de la imagen:  www.nrcan.gc.ca )

El área que se superpone para el delantero debe estar entre el 60 y el 70 por ciento. Se utiliza para la vista estereoscópica y cobertura completa del área de interés.

 

El área que se superpone para la superposición lateral debe estar entre el 25 y el 40 por ciento. Se utiliza para garantizar que no quede ningún área sin fotografiar.

2.4 Errores de cobertura: hay dos errores que pueden provocar una captura fallida de fotografías: deriva y cangrejo. La deriva es el desplazamiento lateral de la aeronave de las líneas de vuelo que puede ser causado por el viento o el error del piloto. Por eso se dice que es una buena práctica capturar fotografías en un día soleado sin viento. El cangrejo ocurre cuando la aeronave no está orientada con la línea de vuelo.

3. Relaciones entre la cámara y el suelo

3.1 Escala fotográfica: Una escala fotográfica es como un mapa. La escala es una expresión que indica que una unidad (cualquier unidad) de distancia en el mapa representa un número específico en el suelo. Por ejemplo, 1: 50000 significa que 1 metro o 1 km son 50000 metros o 50000 km en el suelo.

Hay dos métodos para calcular la escala fotográfica:

Relación aritmética: es la relación entre la distancia de la foto y la distancia al suelo. Es posible calcular la distancia entre dos puntos del objeto en la foto y los mismos puntos del objeto en el suelo.

ESCALA FOTOGRÁFICA = Distancia de la foto / Distancia del suelo

Nota: La unidad de ambas distancias debe estar en la misma unidad.

Cámara – Relaciones de altitud. El siguiente método es el uso de la distancia focal de la cámara y la altura de la aeronave. La relación está dada por

ESCALA FOTOGRÁFICA = distancia focal (f) / altura de la aeronave (H)

Nota: vea la imagen de arriba para f y H

3.2 Determinación de la altura desde las fotos aéreas:

Hay dos formas de determinar la altura de los objetos: el método de foto única y el método Stereopair Parallax.

Método de paralaje de Stereopair: este método requiere dos imágenes superpuestas en la misma línea de vuelo, la altura de la aeronave y la longitud promedio de la base de la foto. La longitud de la base de la foto es la distancia desde el centro geométrico (o punto principal) de una foto aérea a otra. El principio de este método es que el desplazamiento radial de la imagen ocurre proporcionalmente con la altura de la aeronave, pero este método toma en consideración la medición de dos fotografías aéreas.

Fuente: Traducido desde https://grindgis.com/blog/basics-photogrammetry