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Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Cámara Z)I DMC
Ángulo de campo: 69.3º x 42º
4 cámaras pancromáticas (13824x7680), f=120mm, f:4
4 cámaras RGB IR (2048x3072), f=25mm, f:4
Obturador y apertura variable
Almacenamiento en vuelo: 840Gb (2240 imágenes=1250 fotos)
Cadencia máxima de disparo: 2 s / imagen
Resolución radiométrica: 12 bits
Peso: <80 kg (sólo cámara)
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
La cámara DMC destaca por su sencillez de utilización:
-Las imágenes pancromáticas son generadas por la integración de las imágenes de las 4 
cámaras a las que se eliminan las distorsiones y se ajustan a focal 120mm. Mediante una 
sencilla proyección al tener todas las imágenes el mismo centro de proyección.
-Se pueden emplear en cualquier sistema fotogramétrico sin ningún requisito de modelo.
-El procedimiento de orientación es el mismo que cualquier otro tipo de imágenes no es un 
sistema GPS dependiente.
-Incorpora un sistema TDI de retardo de la lectura necesario para compensar el movimiento 
de la imagen en el sensor matricial
CALIBRACIÓN:
-En dos etapas: 1) Calibración de las cámaras -> Geometría de la cámara
2) Calibración de la plataforma -> Relación entre cámaras
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Sistema TDI
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Obtención imágenes en color (Pan-sharpening):
- La imagen integrada pancromática se reduce de tamaño hasta hacerla coincidir con la 
imagen color.
-Se realiza una búsqueda de puntos homólogos entre las banda verde y la pancromática 
(matching por mínimos cuadrados) y se obtienen los parámetros de proyección
- Las bandas roja y azul se correlacionan con la banda roja mediante el mismo procedimiento
- Se realiza la fusión de cada canal con la pancromática obteniendo imágenes coloreadas del 
tamaño de la pancromática
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Zona de test “Elchigen”
Se emplea para la calibración de las DMC y del sistema IMU
21 puntos de apoyo (medidos con GPS)
Altura de vuelo sobre el terreno= 1544m Escala de vuelo= 1/12870 GSD=15cm
3 pasadas E-W y 3 pasadas N-S (20 imágenes con solapes longitudinal y transversal de 60%)
σο= 1.7 micras (0.14 pixel – 2.2 cm terreno)
Error en puntos de comprobación independientes: 3.6cm (X e Y) (0.23 pixel); 6cm (Z) (0.39 pixel)
Precisión media del MDT= 10cm
Zona de test “Vaihigen/Enz”
120 imágenes en 5 pasadas
Altura de vuelo sobre el terreno= 1210m Escala de vuelo= 1/8000 GSD=9.6cm
16 puntos de apoyo XYZ
Sigma naught= 2.4 micras (0.2 pixel – 1.9 cm terreno)
Ajuste de bloque: 0.2 pixeles (2 veces mejor que las cámaras de película)
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Zona Piloto Zona Piloto –– Hoja 947 (JaHoja 947 (Jaéén)n)
Objetivo:
Análisis de las posibilidades de la DMC para la generación de productos cartográficos (MDE y orto)
Trabajo realizado por HIFSA (http://www.hifsa.com)
Características del vuelo:Escala de imagen: 1/25.000 Altura sobre el terreno: 3.000 m. f: 120 mm.
Nº Pasadas: 7 Nº Fotos por pasada: 40 Nº total imágenes: 280
Recubrimiento longitudinal: 60% Recubrimiento transversal: 30% Base: 921 m
Tamaño imagen digital: 13824 x 7680 pixeles (165.8 x 92.1 mm)
Tamaño imagen terreno: 3456 x 1920 m Tamaño pixel: 12 micras GSD: 30 cm.
Productos:
Imágenes color real (36 bits= 3x12 bits; 3x4096 ND)
Imágenes en falso color (CIR) (Infrarrojo, Rojo, Verde)
Imágenes pancromático (12 bits)
Datos de los centros de proyección DGPS
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Zona Piloto Zona Piloto –– Hoja 947 (JaHoja 947 (Jaéén)n)
variable de 1/50 a 1/300 seg. f/4 – f/22Obturador, apertura relativa
69.3° en sentido trasversal a la traza
42° en el sentido de la traza
Ángulo de campo
2200 imágenes (FDS – Flight Data Storage)Almacenamiento en vuelo
Electrónica TDI (Time Delay Intragted)Compensación FMC
Pancromático, Rojo, Azul, Verde, IR CercanoCanales espectrales
12-bit / CanalResolución radiométrica
Integrado en el sistemaSistema GPS/INS
120 mmDistancia focal
12 micrasTamaño de CCD
13824x7680 píxelesFormato de imagen
COMPONENTES DE LA CÁMARA DMC
• Cámara digital: 8 objetivos ópticos (4 PAN + 4 MS)
• Sensor electrónico de imágenes: matriz de CCDs
• Sistema de Navegación: ASMS (Airborne Sensor Managment System)
• Sistemas GPS e INS
• Estación de post-proceso en tierra: PPS (Post Procesing System)
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Zona Piloto Zona Piloto –– Hoja 947 (JaHoja 947 (Jaéén)n)
Orientación:
Orientación Interna: NO NECESARIA
Orientación Externa:
Información de partida: DGPS
Nº modelos: 275 Nº de puntos de paso y enlace: 26810 (casi 100 por modelo)
Precisión interna: 2.5 micras Precisión externa: 0.27m
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Zona Piloto Zona Piloto –– Hoja 947 (JaHoja 947 (Jaéén)n)
Modelo Digital de Elevaciones:
Paso: 10 m
Superficie: 267.5 Has/modelo Precisión Z: 0.7m
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Zona Piloto Zona Piloto –– Hoja 947 (JaHoja 947 (Jaéén)n)
Ortoimagen:
Tamaño de pixel (GSD=30cm)
Cartografía a escala 1:10000
Precisión: Planimétrica: mejor que 1m
Radiometría: 36 bits (12 x 3 bits)
PAN+RGB+IR
Formato: TIFF (GeoTIFF) + TFW
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Ventajas:
- Diseño sencillo
- No requiere disponer de GPS
- Se puede emplear con cualquier tipo de software fotogramétrico
- Requiere utilizar TDI y 8 obturadores por cámara
Inconvenientes:
- Imágenes en color mediante pansharpening
- Imágenes en pancromático mediante proyección de las originales
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Cámara Vexcel Ultracam-D
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Cámara Vexcel Ultracam-D
Incorpora un sistema de 8 elementos ópticos que dan lugar un total de 33 imágenes
(13 imágenes -> imagen color; 20 imágenes -> imagen pancromática de alta resolución)
Ajuste de imágenes utilizando el procedimiento de la retícula invisible
Imagen pancromática: 
11500x7500 píxeles, Tamaño píxel de 9µm (Tamaño de imagen: 103.5x67.5mm)
Imagen multiespectral (azul, verde, rojo e infrarrojo): 
4008x2672 píxeles, Tamaño píxel: 9µm, Res.radiométrica >12 bits
Distancia focal: 100mm, Apertura relativa de 5.6
Ángulo de campo de 55º (transversal a la dirección de la pasada) y 37º (longitudinal)
Obturador entre 1/60 y 1/500, incorpora sistema TDI
Velocidad de captura: 1.3 imágenes/s
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Formación de las imágenes pancromáticas
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Formación de las imágenes pancromáticas
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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4.5 Sensores digitales en Fotogrametr4.5 Sensores digitales en Fotogrametrííaa
Ventajas:
- Coste (2/3 ADS40)
- Alta cadencia de disparo que permite grandes solapes y tamaño de pixel pequeño
Inconvenientes:
- Modelo complejo (requiere GPS e integraciónde imágenes
- Vexcel no tiene tradición en construcción de cámaras
- Imágenes en color mediante pansharpening
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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Situado actual y futura del mercadoSituado actual y futura del mercado
Evolución de las ventas de cámaras digitales de gran formato (Leberl y Gruber, 2005):
77262625Total
7727131222005(Ene-May)
50341311102004
1610Presentación372003
6552002
1112001
00PresentaciónPresentación2000
Total 
AcumuladoTotal Anual
Vexcel
UltracamZ/I DMCLeica ADS40
De acuerdo con Büyüksalih (2005):
Leica ADS 40: 27
Z/I Intergraph DMC: 22
Vexcel Ultracam-D: 19 (cifras de ventas acumuladas hasta Abril 2005)
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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Situado actual y futura del mercadoSituado actual y futura del mercado
Distribución mundial de las cámaras ADS40 y DMC:
America: ADS40 (14), DMC (7)
Asia: ADS40 (6), DMC (10)
Europa: ADS40 (7), DMC (5)
España: ADS40 (1?), DMC (2), Ultracam-D (2)
Se prevé un aumento de ventas del 40% anual (según información de Applanix)
Es previsible unas ventas de 8-9 unidades ADS40 al año, que podrá aumentar a largo plazo hasta 
las 12-15 unidades (cifra similar a la de ventas de la RC30). Con estas cifras se puede plantear que 
en los próximos 5 años existirán unas 80 cámaras ADS40.
Si se plantea un reparto homogéneo del mercado la cifra total de cámaras se puede establecer en 
240 (para el 2010). Esto es prácticamente el 25% del mercado mundial de cámaras, si bien 
seguramente la cifra sea mayor al dejar de estar operativas algunas cámaras de película.
En nuestro país se está registrando una fuerte tendencia a las nuevas cámaras con 4 unidades 
actualmente operativas (ICC, TASA, Azimut, HIFSA, …) y una a la espera de entrega (ADS40). En 
el pliego del PNOA se incorpora la posibilidad de uso de cámaras digitales.
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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Ventajas de las cVentajas de las cáámaras maras fotogramfotograméétricastricas digitalesdigitales
Menor coste:
No requiere emplear consumibles (película, procesado fotográfico, …)
No requiere digitalización 
No existe coste por duplicación
No existe coste adicional por mayor número de imágenes o color
Se eliminan los problemas de las películas IR color 
Se reduce la necesidad de manipulación de las imágenes
El coste de la película y procesado representa entre el 13 y el 19% del proyecto.
El coste del escaneo de la película representa entre el 34 y el 52% del proyecto.
Mejor calidad de imagen:
Imágenes en 12 bits/pixel. No existe ruido por el grano de la película
Mayor rango dinámico de las imágenes.
Posibilidad de adquisición simultánea de PAN, RGB e IR
Mejores resultados en la medidas automáticas por correlación (2.5 veces mejor)
Mejor sensibilidad espectral: más días y horas de vuelo en mala meteorología o iluminación
Mejor interpretabilidad
Mejores resultados en los procedimientos automáticos
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Ventajas de las cVentajas de las cáámaras maras fotogramfotograméétricastricas digitalesdigitales
Mayor redundancia en todas las medidas:
Se pueden tomar más imágenes sin un coste extra importante
Mejores resultados en los procesos de generación de MDE
Menor presencia de áreas de oclusión en zonas urbanas
Mejor precisión geométrica:
No se producen deformaciones por el soporte de la imagen
No se requiere la orientación interna de las imágenes
Las copias no pierden calidad geométrica ni radiométrica
Las imágenes no presentan granularidad
La mejora del rango radiométrico se traduce en mejor calidad de las medidas
Mejor proceso de trabajo:
La calidad de las imágenes se puede controlar en el propio vuelo
El proceso es más automático con menor intervención manual
Se mejora los procesos de interpretación (PAN, RGB, IR)
No es necesaria la gestión de las películas (ni la conservación)
Es posible plantear un catálogo totalmente informatizado (Intranet / Internet)
Se reduce el mantenimiento de las cámaras
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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AnAnáálisis Econlisis Econóómicomico
Coste asociado a la captura de una imagen (Cámara de Película, 20000 fotos/año)
Depreciación anual de la cámara ---
Mantenimiento anual de la cámara 5.000 $
Calibración 5.000 $
Compra de películas (20000 fotos) 80.000 $
Procesado de fotos (20000 fotos) 60.000 $
Digitalización (20000 fotos) 200.000 $
Coste asociados al archivo de fotogramas 1.500 $
Costes asociados al archivo de imágenes digitales 1.500 $
TOTAL 353.000 $
Total por imagen 18 $
Costes medios considerando costes actuales en Europa y USA
Valores tomados de Leberl y Gruber (2005)
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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AnAnáálisis Econlisis Econóómicomico
Coste asociado a la captura de una imagen (Cámara Digital, 60000 imágenes/año)
Depreciación anual de la cámara 80.000 $
Mantenimiento anual de la cámara 40.000 $
Seguro 10.000 $
Depreciación sistema procesado imágenes 4.000 $
Cintas almacenamiento imágenes (60000 fotos) 2.000 $
Depreciación sistema de catalogación imágenes digitales 30.000 $
Costes de vuelo añadidos (menor cobertura) 50.000 $
TOTAL 216.000 $
Total por imagen 4 $
Total por superficie equivalente al fotograma 11 $
Costes medios considerando costes actuales en Europa y USA
Valores tomados de Leberl y Gruber (2005)
Tema 4. Sensores Electroópticos. Cámaras Digitales
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AnAnáálisis Econlisis Econóómicomico
Coste asociado al procesamiento fotogramétrico de imágenes
(Cámara Película, 20000 imágenes/año)
Depreciación anual de 7 restituidores fotogramétricos 70.000 $
Depreciación anual de 6 estacionales digitales 6.000 $
Edición manual (2 horas/imagen) 1.000.000 $
Restitución fotogramétrica (4 horas/imagen) 2.000.000 $
TOTAL 3.076.000 $
Total por imagen 150 $
Costes asociados a la generación de MDE, ortoimágenes y restitución 3D
Valores tomados de Leberl y Gruber (2005)
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AnAnáálisis Econlisis Econóómicomico
Coste asociado al procesamiento fotogramétrico de imágenes
(Cámara Digital, 60000 imágenes/año, equivalentes a 20000 fotogramas/año)
Depreciación de 6 estaciones de trabajo básicas 6.000 $
Edición manual (1 hora/imagen) 500.000 $
Depreciación para 13 estaciones de trabajo 6.000 $
Restitución 3D (2 horas/imagen) 1.000.000 $
TOTAL 1.512.000 $
Total por imagen 75 $
Costes asociados a la generación de MDE, ortoimágenes y restitución 3D
Valores tomados de Leberl y Gruber (2005)