Tema4a

Vista previa del material en texto

Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 1 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
TEMA 4: FOTOGRAMETRÍA 
 
1. ALTERNATIVA A LOS LEVANTAMIENTOS POR TOPOGRAFÍA CLÁSICA 
1.1. FOTOGRAMETRÍA I 
• Definición 
o Es la ciencia, arte y tecnología de obtener información fiel acerca de objetos físicos y su 
entorno a través de procesos de grabación, medición e interpretación de imágenes 
fotográficas y patrones de energía electromagnética radiante y otros fenómenos. 
 
• Usos de fotografías aéreas verticales 
o Fotointerpretación: estudio pormenorizado de las fotografías con el objetivo de analizar 
fenómenos de muy variada tipología que se dan en la superficie terrestre. 
o Fotogrametría: técnica para realizar mapas y planos a partir de las fotografías. 
 
• Cámara fotográfica y clasificación 
o Cámara métrica 
 
tamaño =23x23 cm. 
f = focal = distancia entre el centro del 
objetivo y el plano focal 
d = diagonal del fotograma 
α = ángulo de campo del objetivo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 2 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
o Clasificación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
o P
lataformas 
 
 
 
 
 
 
 
 
Analógica Digital 
 
 
 
Cámara Leica RC-30 Cámara Vexcel UltraCam D 
Focal mm 
Ángulo 
de campo 
Nombre 
Multiespectral 
Rojo 
Verde 
Azul 
Infrarrojo 
cercano 
Nombre 
Formato en 
pixels 
88 120⁰ 
SAGA-F 
Super 
Gran 
Angular 
 UltraCam D 11500 x 7500 
150 90⁰ 
UAG-S 
Gran 
Angular 
 UltraCam X 14430 x 9420 
300 55⁰ 
NAT-s 
Normal 
 Pancromático 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 3 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 
o Aviones fotogramétricos 
Aviocar C 212 
 
Cessna C 550 Citation V 
 
Fotógrafos 
 
 
• Fotogramas 
 
 Es la fuente de información 
 Marcas fiduciales 
 Formato: 23 x 23 cm 
 Información marginal 
 
o Información marginal 
 
Zona, Escala, Día, Hora, Nº pasada 
 
Datos de cámara, Luminosidad, Velocidad, Voltaje
 
Logotipo empresa, Altímetro, Reloj, Nivel
 
Objetivo cámara, Focal, Nº Fotograma 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 4 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 
o Toma de fotos 
 
El avión va sacando fotografías a lo largo 
del recorrido marcado por el plan de vuelo, 
que está previamente diseñado. 
 
Cada fotograma capta el estado de una zona de la superficie terrestre en el momento de 
la toma, y contiene gran cantidad de información. 
 
• Escala de la fotografía 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
o Escala medida en terreno no llano 
 
DATOS 
f = 152.4 mm 
H = 3300 m 
hA = 800 m 
hB = 400 m 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 5 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 
• Recubrimientos 
o Recubrimiento longitudinal 
 
B = Base o distancia entre dos 
fotogramas consecutivos 
p (%)= Recubrimiento longitudinal o zona 
común que aparece en dos fotogramas 
consecutivos 
 
 
 
 
 
o Recubrimiento transversal 
 
A = Anchura entre dos pasadas 
consecutivas 
q (%) = Recubrimiento transversal o zona 
común que aparece en dos pasadas 
consecutivas 
 
 
 
 
 
• Plan de vuelo (cantidad de fotos) 
o Plan de vuelo para un bloque 
Bloque de 15 x 14 km 
 
 
Número de fotos por pasada 
 
 
 
 
Número de pasadas 
 
 
 
 
Longitud = Lp = 15km Anchura = Lq = 14 km 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 6 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 
 
 
 
 
 
 
o Plan de vuelo: Alternativas 
 
A photo block planned for four runs may, with reduced tolerances, also be flown with 
only three, providing that agreement is reached with the potential user before flight. 
Un bloque de foto planeado para cuatro carreras puede, con tolerancias reducidas, 
también puede volar con sólo tres, siempre que se alcance un acuerdo con el usuario 
potencial antes del vuelo. 
 
o Mosaico 
 
 
Recopilación de fórmulas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 7 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 
 
• Tabla de escalas foto-mapa 
• Ejemplos de la Junta de Andalucía 
Escala FOTO Escala MAPA 
1/40.000 1/25.000 
1/30.000 1/10.000 
1/18.000 1/5.000 
1/8.000 1/2.000 
1/5.000 1/1.000 
1/3.000 1/500 
 
o Foto 1/30.000 y Mapa 1/10.000 
 
 
 
 
o Foto 1/18.000 y Mapa 1/5.000 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 8 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
o Foto 1/8.000 y Mapa 1/2.000 
 
 
o Foto 1/5.000 y Mapa 1/1.000 
 
 
o Foto 1/3.000 y Mapa 1/500 
 
 
o Foto 1/40.000 y Mapa 1/25.000 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 9 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
• Vuelo 1/40.000 del IGN 
 
Áreas de distribución de los vuelos del plan quinquenal. 
 
o Ficha técnica del vuelo nacional 
FICHA TÉCNICA 
Escala imagen 1/40.000 
Formato imagen 23 x 23 cm 
Cobertura Nacional (500.000 km
2) 
Tiempo de ejecución Ciclos quinquenales 
Épocas de vuelo Abril/Octubre (inclinación solar 40°) 
Altitud sobre el terreno 6.100 m 
Recubrimientos Longitudinal 80 %, Transversal 30 % 
Focal cámara métrica f = 150 mm 
Sistema navegación Vuelo asistido con GPS. 
Apoyo aéreo cinemático 
Centros de Proyección. Cámara con 
precisión relativa 1 m. 
Película Diapositiva color reversible 
 
o Vuelos actuales 
 PNOA: Plan Nacional de Ortofotografía Aérea 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 10 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
2. PROCESOS FOTOGRAMÉTRICOS 
2.1. VISIÓN ESTEREOSCÓPICA 
 Natural 
Vemos en estéreo 
 
 
 
 
 
 
 
 
α = Ángulo paraláctico (conocido) 
b = Distancia interpupilar (conocida) 
d = distancia al objeto 
 
 
 
 
 
Hay en el cerebro un medidor intuitivo de distancias 
 
o Más lejos – Más cerca 
 
Diferencias en el ángulo paraláctico α 
α disminuye al aumentar la distancia 
A 8 m se aprecian 12 cm de profundidad 
A 80 m se aprecian 12 m de profundidad 
A 120 m las visuales son paralelas 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 11 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
o Relación entre paralaje y altura 
 
 
 
 
 
 
 
pA = paralaje de A 
B = Base 
Z = Distancia vertical del punto a la cámara 
f = focal 
 
 
 
 
 
 Artificial 
Anáglifo 
Toma de vistas Anáglifo impreso 
 
 
Con visión estereoscópica se ve realmente profundidad 
 
o Estereóscopo de espejos 
Permite ver el modelo estereoscópico en 
3-D al mirar una foto con cada ojo. 
 
 
Modelo estereoscópico tridimensional 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 12 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
2.2. PUNTOS DE APOYO 
 Puntos de apoyo: Características 
o Son puntos identificablesen la foto de los que se obtienen coordenadas en campo 
(X, Y, Z) usando métodos topográficos. 
o Se eligen colocados en sitios estratégicos del bloque y se les asigna un número único. 
o Se marcan pinchando en la fotografía con una aguja y levantando la emulsión para 
identificarlos en la foto inequívocamente, además se rodean con un círculo en la foto. 
o Se proporcionan las coordenadas (X, Y, Z) y también un croquis de cada punto de apoyo 
para ayudar a identificarlo al operador de restitución. 
 
 Puntos de Apoyo 
Pinchando en fotografía Coordenadas y croquis 
 
 
 
 Bloque de Fotogramas 
 
 Bloque con Puntos de Apoyo 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 13 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
2.2. AEROTRIANGULACIÓN 
 Proyecto de Aerotriangulación 1 
 
 Proyecto de Aerotriangulación 2 
 
 Pinchado de puntos con PUG4 
 
Se pinchan solo los puntos de 
aerotriangulación centrales de cada 
diapositiva. 
 
Punto de 
aerotriangulación 
pinchado en la 
diapositiva 
 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 14 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 Aerotriangulación 
o Proceso por el que se obtienen coordenadas terreno de los 6 puntos de cada modelo a 
partir de los puntos de apoyo. 
o Por el Método de Haces se densifican los puntos con coordenadas terreno (X, Y, Z) en el 
bloque a partir de medida de coordenadas placa (x, y) de todos los puntos de 
aerotriangulación previamente proyectados y pinchados. 
 Aerotriangulación por Método de Haces 
o Procedimiento 
 
 Se miden, en cada uno los modelos 
del bloque, coordenadas placa (xi, yi) 
(xd, yd) de los 6 puntos de 
Aerotriangulación y de los puntos de 
apoyo. 
 Como de los puntos de apoyo se 
conocen las coordenadas terreno 
(X, Y, Z), mediante un ajuste por 
mínimos cuadrados se calculan las 
coordenadas terreno de todos los 
Puntos de Aerotriangulación del 
Bloque. 
 
o Esquema 
 
 
 
 
 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 15 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 Tras la Aerotriangulación tenemos 
 
Para cada modelo que se quiere restituir: 
 Un par de diapositivas con los 6 puntos 
pinchados. 
 Un par de fotografías donde los puntos 
aparecen con su número y rodeados de 
un círculo. 
 Un fichero informático con los 
números de los puntos y sus 
coordenadas terreno. 
 
2.3. RESTITUCIÓN 
 Analogía de un restituidor 
 
 
Toma de vistas 
Formación del modelo estereoscópico a escala 
en un aparato restituidor 
 
 Esquema de un restituidor 
 
 
Restituidor Óptico Balplex (visión con anáglifos) 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 16 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 Concepto de Restitución 
 
Consiste en la captura de coordenadas 
tridimensionales de los elementos que están en la 
zona de recubrimiento de dos fotogramas que forman 
par estereoscópico. 
 
El conjunto de puntos comunes a los dos fotogramas 
forman el modelo tridimensional en el restituidor. 
El mapa se va obteniendo conforme se van 
restituyendo modelos contiguos hasta tener dibujado 
todo el bloque. 
 
 
 Sistema de coordenadas 
 
El Método General de la Fotogrametría Analítica 
emplea 4 Sistemas de Coordenadas: 
 2 BIDIMENSIONALES: 
Sistema placa izquierda (xi, yi) 
Sistema placa derecha (xd, yd) 
 2 TRIDIMENSIONALES: 
Sistema modelo (xm, ym, zm) 
Sistema terreno (X,Y,Z) 
 
 Orientaciones en RESTITUCIÓN 
 Orientación interna 
 Determina los sistemas bidimensionales: 
 Placa izquierda (xi, yi) 
 Placa derecha (xd, yd) 
 Orientación relativa 
 Determina el sistema modelo (xm, ym, zm) 
 Orientación absoluta 
 Determina la transformación de semejanza necesaria para 
pasar del sistema modelo al sistema terreno (X, Y, Z) 
 
 Necesidades previas de la Restitución 
 Antes de empezar a restituir un modelo es necesario conocer las coordenadas terreno 
(X, Y, Z) de 6 puntos en cada modelo. 
 Eso implica ir al campo y tomar coordenadas de 6xN puntos (si el bloque tiene N 
modelos). Nuestro bloque tendría 6x8x3 = 144 puntos. 
 Pero la toma de datos en campo es muy cara. 
 Para ahorrar, solo se toman en campo coordenadas de algunos puntos, los llamados 
PUNTOS DE APOYO. 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 17 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 Fases de la Restitución 
o Orientaciones 
 Orientación interna 
 
 Se pone la diapositiva sobre la placa. 
 Se va situando una a una sobre las 4 
marcas fiduciales y se toman 
coordenadas. 
 Se incorporan las características de la 
cámara (focal, formato, etc.) Es un 
fichero digital informático. 
 Se incorporan los parámetros de 
calibración de la cámara 
(distorsiones, etc). Es un fichero 
digital informático. 
 Hay que hacerlo independientemente 
para las dos placas. 
 
 Orientación relativa 
 Geometría 3-D: Haces perspectivos 
 
 Orientación relativa de dos haces perspectivos: 
 
Se consigue con la intersección en 
el espacio de al menos 5 pares de 
rayos homólogos y garantiza la 
intersección de todos los rayos 
homólogos de ambos haces 
perspectivos, permitiendo la 
creación del modelo en tres 
dimensiones. 
 
 
 
Topografía UPM - ETSIC 
© Adrián de la Torre Isidoro 18 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com 
 
 Procedimiento 
 
Hecha la orientación relativa, se pueden medir 
coordenadas (xm, ym, zm) tridimensionales de los 
puntos del modelo. 
Estas coordenadas modelo están en distinto 
sistema que las coordenadas reales del terreno 
(X, Y, Z). 
Conociendo las coordenadas reales de, al menos, 
3 puntos en los dos sistemas, se pueden hallar 
los parámetros de la transformación de 
semejanza tridimensional de unas coordenadas a 
otras. 
(xm, ym, zm) = F (X, Y, Z) 
 
 Orientación absoluta 
 Fundamento 
 
Es una transformación de 
semejanza tridimensional de 7 
parámetros (Helmert): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Κ = Giro alrededor de Z 
Φ = Giro alrededor de Y 
Ω = Giro alrededor de X 
X0 = Traslación en X 
Y0 = Traslación en Y 
Z0 = Traslación en Z 
H = Factor de escala