Parte A - ETSIC/Segundo

Topografía
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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
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o
Clasificación
Analógica
Digital
Cámara Leica RC-30
Cámara Vexcel UltraCam D
Ángulo
de campo
Nombre
Formato en
pixels
UltraCam D
11500 x 7500
UltraCam X
14430 x 9420
Focal mm
o
88
120⁰
150
90⁰
300
P
lataformas
55⁰
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Nombre
SAGA-F
Super
Gran
Angular
UAG-S
Gran
Angular
NAT-s
Normal
2
Multiespectral
Rojo
Verde
Azul
Infrarrojo
cercano
Pancromático
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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
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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
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•
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Recubrimientos
o Recubrimiento longitudinal
p (%)= Recubrimiento longitudinal o zona
común que aparece en dos fotogramas
consecutivos
B = Base o distancia entre dos
fotogramas consecutivos
o
Recubrimiento transversal
q (%) = Recubrimiento transversal o zona
común que aparece en dos pasadas
consecutivas
A = Anchura entre 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
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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
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•
•
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Tabla de escalas foto-mapa
Ejemplos de la Junta de Andalucía
Escala MAPA
Escala FOTO
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
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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
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•
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Vuelo 1/40.000 del IGN
Áreas de distribución de los vuelos del plan quinquenal.
o
Ficha técnica del vuelo nacional
FICHA TÉCNICA
o
Escala imagen
1/40.000
Formato imagen
23 x 23 cm
Cobertura
Nacional (500.000 km2)
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
Vuelos actuales
 PNOA: Plan Nacional de Ortofotografía Aérea
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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
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o Relación entre paralaje y altura
pA = paralaje de A
B = Base
Z = Distancia vertical del punto a la cámara
f = focal

Artificial
Anáglifo
Anáglifo impreso
Toma de vistas
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
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2.2. PUNTOS DE APOYO
 Puntos de apoyo: Características
o Son puntos identificables en 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
Coordenadas y croquis
Pinchando en fotografía
 Bloque de Fotogramas
 Bloque con Puntos de Apoyo
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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
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 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
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 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
Formación del modelo estereoscópico a escala
en un aparato restituidor
Toma de vistas
 Esquema de un restituidor
Restituidor Óptico Balplex (visión con anáglifos)
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 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
 Placa derecha
Orientación relativa
 Determina el sistema modelo
Orientación absoluta
 Determina la transformación de semejanza necesaria para
pasar del sistema modelo al sistema terreno
(xi, yi)
(xd, yd)
(xm, ym, zm)
(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.
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 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.
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
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
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