universidad nacional abierta ya distancia
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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE CODIGO CURSO: 201722 NOMBRE CURSO: FOTOINTERPRETACIÓN Y MAPIFICACIÓN NOMBRE DEL DIRECTOR DE CURSO BLANCA NINFA CARVAJAL AGUDELO (Director Nacional) NOMBRE DE ACREDITADOR INGENIERA SHYRLEY RODRIGUEZ ESPINOSA (Acreditador) BOGOTA 2013 1 INDICE DE CONTENIDO Pág. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO PRESENTACION UNIDAD 1 LA FOTOINTERPRETACIÓN INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN INTENCIONALIDADES FORMATIVAS DEFINICIÓN Y OBJETO DE LA FOTOINTERPRETACIÓN INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Lección 1 PRINCIPIOS BÁSICOS Lección 2 ASPECTOS HISTÓRICOS DE LA FOTOINTERPRETACIÓN Lección 3 OBJETO DE LA FOTOINTERPRETACIÓN Lección 4 CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA FOTOINTERPRETACIÓN Lección 5 UTILIDAD DE LA FOTOINTERPRETACIÓN AUTOEVALUACIÓN CAPÍTULO 2 LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Lección 6 DEFINICIÓN DE FOTOGRAFÍA AÉREA Lección 7 CÁMARAS AERO- FOTOGRÁFICAS Lección 8 PELÍCULA FOTOGRÁFICA Lección 9 RESTITUCIÓN DE FOTOGRAFÍAS Lección 10 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS AUTOEVALUACIÓN CAPITULO 3 LA ESCALA EN LA FOTOGRAFIA AÉREA COMO PROPORCIÓN PARA 7 8 9 9 9 9 10 11 11 12 12 13 14 16 18 20 21 21 22 23 26 30 34 36 42 43 RELACIONARLA CON EL MAPA INTRODUCCIÓN Lección 11 LA ESCALA DE LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS Lección 12 DESARROLLO DE FÓRMULAS QUE PERMITEN ENCONTRAR LA ESCALA. Lección 13 ESCALA NUMÉRICA Lección 14 ESCALA EXPRESADA EN PALABRAS Y CIFRAS Lección 15 OTRAS ESCALAS ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD 1 ACTIVIDADES PRÁCTICAS RELACIONADAS CON LA UNIDAD FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 1 UNIDAD 2 LA IMAGEN CAPÍTULO 4 DEFINICIÓN Y PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA IMAGEN INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN 43 43 45 46 47 48 50 50 51 52 52 52 53 53 2 INTENSIONALIDADES FORMATIVAS OBJETIVOS Lección 16 CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN FOTOGRÁFICA Lección 17 ELEMENTOS PARA EL ANÁLISIS DE FOTOGRAFIAS AÉREAS Lección 18 PREPARACIÓN DE LAS FOTOGRAFÍAS PARA SU FOTOINTERPRETACIÓN Lección 19 LECTURA DE LA FOTOGRAFÍA AÉREA Lección 20 NIVELES DE FOTOINTERPRETACIÓN AUTOEVALUACIÓN CAPÍTULO 5 OBSERVACIÓN ESTEREOSCÓPICA DE FOTOS AÉREAS INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Lección 21 FUNDAMENTOS DE LA VISIÓN ESTEREOSCÓPICA O TRIDIMENSIONAL Lección 22 ESTEREOSCÓPIO DE ESPEJOS EN POSICIÓN DE TRABAJO Lección 23 DETERMINAR BASE INSTRUMENTAL DEL ESTEREOSCOPIO DE ESPEJOS Lección 24 PREPARACIÓN DE DOS FAJAS DE FOTOGRAFÍAS PARA SU FOTOINTERPRETACIÓN Lección 25 CONTROL DE FOTOINTERPRETACIÓN AUTOEVALUACION CAPÍTULO 6 DEFINICIÓN Y OBJETO DE LAS IMÁGENES DE PERCEPCIÓN REMOTA INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS Lección 26 IMÁGENES DE SATÉLITE Lección 2 7 TIPOS DE ÓRBITAS Lección 28 TELEDETECCIÓN Lección 29 SUBSISTEMAS DE COMUNICACIÓN Lección 30 SIG SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA AUTOEVALUACIÓN ACTIVIDADES PRÁCTICAS RELACIONADAS CON LA UNIDAD FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 2 UNIDAD 3 DEFINICIÓN E HISTORIA DE LA CARTOGRAFÍA INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN INTENCIONALIDADES FORMATIVAS CAPITULO 7 DEFINICIÓN E HISTORIA DE LA CARTOGRAFÍA INTRODUCCIÓN OBJETIVOS ESPECÍFICOS Lección 31 ASPECTOS HISTÓRICOS Y EVOLUCIÓN DE LA CARTOGRAFÍA Lección 32 PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA CARTOGRAFÍA Lección 33 INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI Lección 34 RELACIÓN DE LA CARTOGRAFÍA CON OTRAS CIENCIAS Lección 35 SISTEMAS DE COORDENADAS GEOGRÁFICAS AUTOEVALUACIÓN 53 54 54 55 61 63 65 66 68 68 69 70 73 75 76 78 79 80 80 80 81 82 84 86 87 89 92 92 92 94 94 94 95 96 96 96 97 101 110 113 117 127 3 CAPITULO 8 DEFINICIÓN Y ELEMENTOS DEL PLANO O MAPA INTRODUCCIÓN OBJETIVOS ESPECÍFICOS Lección 36 LOS ELEMENTOS DE UN MAPA Lección 37 MEDICIÓN DE DISTANCIAS Y ÁREAS Lección 38 MEDICIÓN DE DISTANCIAS CURVAS CON EL COMPÁS DE PUNTAS SECAS Lección 39 CONVENCIONES Lección 40 DIRECCIÓN AUTOEVALUACIÓN CAPÍTULO 9 ELABORACIÓN DE MAPAS INTRODUCCIÓN OBJETIVOS ESPECÍFICOS Lección 41 USO DE LOS MAPAS Lección 42 EL ORTOFOTOMAPA Lección 43 MAPA EN RELIEVE Lección 44 ELABORACIÓN DE UN MAPA TOPOGRÁFICO Lección 45 INSTRUMENTOS DE MEDIDAS AUTOEVALUACIÓN ACTIVIDADES PRÁCTICAS RELACIONADAS CON LA UNIDAD FUENTES DOCUMENTALES UNIDAD 3 BIBLIOGRAFÍA 129 129 130 131 132 134 134 137 138 140 140 141 142 143 144 146 147 148 149 149 151 4 LISTA DE CUADROS Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6. Figura 7. Figura 8. Figura 9. Figura 10. Figura 11. Figura 12. Figura 13. Figura 14. Figura 15. Figura 16. Figura 17. Figura 18. Figura 19. Figura 20. Figura 21. Figura 22. Figura 23. Figura 24. Figura 25. Figura 26. Figura 27. Figura 28. Figura 29. Figura 30. Figura 31. Figura 32. Figura 33. Figura 34. Plan de vuelo mostrando la franja fotografiada Recubrimiento lateral con traslapo longitudinal y vertical Toma de fotografía aérea vertical Toma de fotografía aérea oblicua Relaciones entre altura y vuelo Escala gráfica para medir distancias hasta de 100 metros Texturas de superficies Recubrimiento estereoscópico y área estereoscópica efectiva Fotos preparadas para la observación alineada según la línea de vuelo Fotografías impares con áreas efectivas dibujadas Estereoscopio visto de frente Toma de Fotografías aéreas Estereoscopio de bolsillo Estereoscopio de espejos Estereoscopio de espejos en posición de trabajo Aspectos de las fotografías con las líneas de vuelo trazadas Áreas donde se debe interpretar en fotografías de terreno plano Áreas donde se debe interpretar en fotografías en terreno montañoso Tipos de satélite Proyección cilíndrica Proyección cónica Proyección Azimutal Clasificación de las proyecciones según la inclinación del eje Globo terrestre con sus paralelos y línea del Ecuador Globo terrestre con sus meridianos y meridianos de referencia Dimensiones de la tierra según Hayford Orígenes de coordenadas planas para el mapa de Colombia en escala Coordenadas planas en un mapa topográfico de escala Orientación identificando elementos en terreno y mapa Orientación con brújula y mapa El mapa Leyenda de un mapa Representación del relieve por medio de curvas nivel Mapa topográfico Pág. 34 37 38 39 43 47 59 62 62 63 68 70 72 73 73 74 77 78 86 104 104 105 108 119 120 121 123 125 126 127 129 136 145 147 5 LISTA DE IMÁGENES Pág. Fotografía 1. Fotografía 2. Fotografía 3. Fotografía 4. Fotografía 5. Fotografía 6. Fotografía 7. Fotografía 8. Fotografía 9. Fotografía 10. Fotografía 11. Fotografía 12. Fotografía 13. Fotografía 14. Fotografía 15. Fotografía 16. Fotografía 17. Fotografía 18. Fotografía 19. Fotografía 20. Fotografía 21. Fotografía 22. Fotografía 23. Fotografía 24 Fotografía 25. Fotografía 26 Fotografía 27 Figuras Nasca Interpretación y análisis de caracteres de una fotografía aérea Fotografía aérea Toma de fotografía desde un parapente Fotografías de baja altura, tomadas con Cometa Fotografías aéreas verticales del poblado de Armero Fotografía oblicua del aeropuerto de Pereira Cámara Aero fotográfica Cámara Pentax Zx 7000 QD. 35 mm El Avió grafo B8 del instituto suizo de investigaciones Fotografía aérea en blanco y negro Fotografía aérea a color Fotografía aérea Falso color infrarrojo Toma aérea de Roma Toma aérea del Volcán Ena Apreciación del tamaño de las fotografías aéreas Tonos de las fotografías aéreas Textura de las superficies Textura en las fotografías aéreas Patrones de drenaje Lectura de una fotografía aérea Antiguo estereoscopio Estereograma Bandas de fotografías ordenadas por línea de vuelo Imagen satelital del huracán Mitch Cartografía Equipo avanzado de impresión urbana de fotografías aéreas 11 16 20 24 25 25 26 26 28 35 40 40 41 51 52 56 57 59 59 60 65 71 71 75 80 93 140 6 ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO El presente modulo fue diseñado en el año 2005 por el ingeniero MANUEL FRANCISCO POLANCO PUERTA Ingeniero Agrónomo. Especialista internacional en fruticultura. Candidato a Magister Scientif en Ciencias Agrarias con énfasis en Fito mejoramiento, Estudiante de Doctorado en Desarrollo Sostenible, Universidad Católica de Avilas España, se desempeña como tutor de la UNAD en Dos Quebradas Risaralda-Colombia El presente modulo no ha tenido actualizaciones. 7 PRESENTACIÓN El curso de Fotointerpretación y Mapificación está elaborado de tal manera que le permite al aprendiente tener una visión estereoscópica o tridimensional para aplicar la observación, reconocimiento y estudio de los elementos básicos, en el manejo de fotografías aéreas y su aplicación útil y práctica en los procesos de alguna manera conexos con fotointerpretación, como topografía, cartografía, medición, mapificación y áreas atinentes. El profesional agroforestal o de cualquier otra profesión relacionada con la Fotointerpretación y la Mapificación, descubre, identifica y caracteriza muchos, si no todos los accidentes tanto naturales como artificiales que se puedan encontrar en un área previamente seleccionada mediante el estudio de fotografías aéreas. La fotografía aérea ha servido para ubicar observar, estudiar, identificar, comparar, fines desde el simple reconocimiento, envergadura como el de los túneles que cruzarla por el famoso paso de la línea. con precisión sobre grandes áreas lo que se cuantificar, con la precisión requerida, para hasta trazados para ejecutar proyectos de atraviesan la Cordillera Central en Colombia, necesita diversos enorme evitando El curso ofrece elementos básicos para el manejo útil y práctico de las fotografías aéreas. Se desarrolla de manera colateral entre el manejo teórico y la práctica con el fin de que el aprendiente se lo apropie aplicando los conceptos. Se hará uso de mediaciones tales como: el módulo correspondiente, la utilización de sitios Web, actividades sincrónicas y asincrónicas, la revisión de fuentes documentales afines entre otros, que permitan ampliar y profundizar los contenidos temáticos. Así mismo, desarrollará su autoaprendizaje, trabajo colaborativo en los grupos que le servirán para intercambiar y retroalimentarse de las experiencias de sus compañeros y tutor, acompañamiento que se hará tanto individual como grupalmente. Durante el curso y mediante el seguimiento a las actividades y productos realizados, se hará una evaluación integral y permanente del aprendiente, a partir de la autoevaluación, co-evaluación, hetero-evaluación y meta-evaluación, revisando la aplicación de estrategias, el uso de operaciones mentales y el adecuado manejo de la información que deberán consignarse en un portafolio personal de desempeño (PPD). Los objetivos del curso le permitirán al estudiante desarrollar habilidades y destrezas en el uso de herramientas para realizar posteriores labores con Topógrafos, Ingenieros: Civiles, Forestales y Agroforestales, Cartógrafos y Geógrafos entre otros, velando siempre por la protección ética del medio ambiente. 8 UNIDAD 1 LA FOTOINTERPRETACIÓN INTRODUCCIÓN La fotografía aérea corresponde a una imagen fotográfica través de una cámara montada usualmente en un avión, o en permita elevar la cámara desde la superficie, para obtener observadas permanentemente y deducir su significación, imágenes y establecer una relación entre ellas. obtenida desde el espacio aéreo a cualquier otro tipo de aeronave que imágenes que luego podrán ser en otras palabras identificar las La fotografía aérea es tomada en forma continua, conformando lo que se llama línea fotogrametría, la cual se repite en forma paralela hasta cubrir el área deseada. En un principio el motivo de interés de la fotográfica área giró alrededor de la estrategia militar, convirtiéndose en la Segunda Guerra Mundial en una herramienta fundamental para definir estrategias de ataque, pero después se convirtió en un medio corriente de trabajo para la ingeniería civil en el diseño y construcción de carreteras, adecuación de terrenos, construcciones, etc.; Hoy en día las fotografías desde el aire ha permitido obtener importantes avances en muchas disciplinas en las que se ha incorporado esta técnica, como es el caso de la ecología, la geografía, la topografía, la agricultura y selvicultura, el urbanismo, la minería, la pesquería, al permitir tener una visión de sectores extensos en menos tiempo y a costos mas bajos. La información obtenida en las imágenes de una fotografía aérea puede ser utilizada para vario fines, como lo son: la elaboración de mapas de diferentes áreas de la superficie por aplicación de la fotogrametría y en la identificación de objetos, fenómenos mediante la interpretación de los atributos de las imágenes; esto es la fotointerpretación. JUSTIFICACIÓN La fotografía aérea corresponde a una imagen fotográfica que se toma desde el exterior en una nave acondicionada para este fin con cámaras especializadas que permiten la toma de imágenes de grandes áreas geográficas de las cuales se puede observar sus condiciones particulares al momento de la toma de imagen, esto permite estudiar la toma de información preliminar de un área sin llegar hasta ella, tener un observación general y panorámica de toda un área sin los límites del ojo humano con un solo barrido; permitiendo el análisis del relieve local, recursos naturales, infraestructura existente, datos que se toman como básicos para proceder luego a detallarlos en visitas posteriores al área de interés; todo esto ha permitido avances en el conocimiento del globo terráqueo y en general de los recursos naturales que cada región posee. 9 INTENCIONALIDADES FORMATIVAS En la primera Unidad se pretende que los estudiantes se familiaricen, analicen y conceptúen sobre los términos inherentes a la materia, dado que se trata de una disciplina que ha desarrollado su propio lenguaje por tratarse de procesos que se han desarrollado con tecnología propia, diseñada exclusivamente para el tema en particular con la que se han logrado diferentes adelantos para dimensionar problemáticas ambientales, catástrofes, como espionaje militar y otros temas de importancia para el desarrollo a diferentes niveles, además de todo lo anterior se busca que los estudiantes identifique las entidades que trabajan con fotografías aéreas y en general con Cartografía. 10 UNIDAD 1 CAPITULO I DEFINICIÓN Y OBJETO DE LA FOTOINTERPRETACIÓN Fotografía 1. Figuras de Nasca Fuente: http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo1 INTRODUCCIÓN Fotografía: Procedimiento por el que se consiguen imágenes permanentes sobre superficies sensibilizadas por medio de la acción fotoquímica de la luz o de otras formas de energía radiante. La palabra "Fotogrametría" empezó a utilizarse desde la fundación de la Sociedad Americana de Fotogrametría, en el año 1934. Se deriva de tres palabras griegas: Foto = luz; Grama = dibujar; Metrón = medir Fotointerpretación: mas que una ciencia, puede ser considerada como la técnica o arte apropiada de examinar imágenes fotográficas de un área u otros elementos, con el propósito de identificar diferentes componentes captados por la película, que se encontraban sobre la superficie al momento de fotografiarla y que pueden suministrar información de interés para ingenieros civiles, forestales, agroforestales, agrónomos, geólogos, etc. Son muchos los campos de la ciencia en las que se utiliza las técnicas de la fotointerpretación, que podemos dividir en seis grandes grupos o áreas como son: La cartografía, ingeniería, recursos naturales, aplicaciones militares, Exploraciones extraterrestres y aplicaciones no topográficas; sus aplicaciones dependen del interés, capacidad y necesidades del fotointérprete. 11 OBJETIVOS. Al finalizar el estudio de este capítulo el lector o estudiante, estará en capacidad de: • Entender el concepto y objeto de la fotointerpretación. • Reconocer los principios básicos de la fotointerpretación. • Reconocer los principales campos de aplicación de la fotointerpretación. Lección 1 PRINCIPIOS BÁSICOS El principio usado para la observación de las fotografías aéreas o percepción fotográfica está basado en la característica propia de absorber, reflejar, dispersar o refractar la luz proveniente del sol. La energía lumínica reflejada por los objetos pasa a través de la lente de la cámara produciendo una alteración en mayor o menor grado sobre la película fabricada especialmente con la sensibilidad suficiente, para percibir el espectro electromagnético instalado en la cámara. Estas alteraciones en las fotografías pancromáticas originan una gran cantidad de tonalidades que van desde el negro hasta el blanco pasando por todos los tonos de grises, los cuales conforman las imágenes de los objetos en la fotografía que posteriormente será observada por el fotointérprete y que servirá de base para la elaboración de los diversos tipos de mapas utilizados en cartografía. La fotografía se basa, en principios físicos y químicos. Los principios físicos se rigen por la óptica, es decir, la física de la luz. El término genérico luz se refiere a la parte visible del espectro electromagnético, que incluye además ondas de radio, rayos gamma, rayos X, luces infrarrojas y ultravioleta. El ojo humano solamente percibe una estrecha banda de longitudes de onda, el espectro visible. Este espectro comprende una gama de colores que van del rojo al violado. La mayor longitud de onda visible corresponde al rojo y la menor al azul. La luz es componente esencial en la fotografía, que en casi todas sus formas se basa en las propiedades fotosensibles de los cristales de haluros de plata, compuestos químicos de plata y halógenos (bromuro, cloruro y yoduro) y una base de acetato transparente de celulosa o de poliéster, se expone a la luz, los cristales de haluros de plata suspendidos en la emulsión experimentan cambios químicos para formar lo que se conoce como imagen latente de la película. Al procesar ésta con una sustancia química llamada revelador, se forman partículas de plata en las zonas expuestas a la luz. Cuanto más intensa sea la exposición, mayor número de partículas se crearán. La imagen que resulta de este proceso se llama negativo porque los valores de los tonos del objeto fotografiado se invierten, es decir, que las zonas de la escena que estaban relativamente oscuras aparecen claras y las que estaban claras aparecen oscuras. Los valores de los tonos del negativo se vuelven a invertir en el proceso de positivado, o con las diapositivas en un segundo proceso de revelado. En la sociedad actual la fotografía desempeña un papel importante como medio de información, como instrumento de la ciencia y la tecnología, como una forma de arte y una afición popular. Es imprescindible en los negocios, la industria, la publicidad, el periodismo gráfico y en muchas otras actividades. La ciencia, que estudia desde el espacio exterior hasta el mundo de las partículas 12 subatómicas, se apoya en gran medida en la fotografía. En el siglo XIX era del dominio exclusivo de unos pocos profesionales, ya que se requerían grandes cámaras y placas fotográficas de cristal. Sin embargo, durante las primeras décadas del siglo XX, con la introducción de la película y la cámara portátil, se puso al alcance del público en general. La industria ofrece una gran variedad de cámaras y accesorios para uso de fotógrafos aficionados y profesionales. Esta evolución se ha producido de manera paralela a la de las técnicas y tecnologías del cinematógrafo. Lección 2 ASPECTOS HISTÓRICOS DE LA FOTOINTERPRETACIÓN Charles Clifford (1819-1863), fotógrafo británico precursor de la fotografía en la España de mediados del siglo XIX, compartió con el fotógrafo francés Juan Laurent el mismo interés hacia las innovaciones tecnológicas, fascinación que le llevó a convertirse en pionero de la fotografía aérea. En la historia de la fotogrametría se pueden distinguir tres etapas: la fotogrametría ordinaria, la estereofotogrametría analítica y la estereofotogrametría automática. • La fotogrametría ordinaria: con el invento del estereoscopio en 1835, se introdujo el concepto de la doble imagen para la observación tridimensional, luego en 1839 Francois Aragó, geodesta del observatorio de Paris y el francés Daguerrre anunciaron las primeras imágenes fotográficas conocidas de un daguerrotipo; a partir de 1858 el francés Laussedat, un ingeniero de la armada francesa consiguió obtener planos exactos de edificios y pequeñas extensiones de terreno a partir de la fotografías tomadas con un foto teodolito, construido por el, una combinación de teodolito y cámara, siendo este el primer inicio de la fotogrametría; levanto el primer plano de Paris por medio de fotos terrestre, demostrando que la fotografía puede ser empleada exitosamente para la elaboración de mapas topográficas; es considerado el padre de la Fotometría. Posteriormente Meydenbauer de Alemania en 1853, realizó un levantamiento de obras arquitectónicas por medio de la intersección fotogramétrica a base de dos fotografías del mismo objeto, tomados desde ángulos diferentes, fue Meydenbauer el primero en utilizar el término fotogrametría. Este método estuvo en vigor hasta el principio del presente siglo; el inconveniente mayor que presentaba este sistema era la identificación y localización de un mismo sitio en dos fotografías tomadas desde distintos puntos. Aunque se continuaba trabajando con la fotogrametría, se tropezaba con dificultades de importancia, ya que la restitución de un punto implicaba una gran cantidad de cálculos; hasta que en 1901 Pulfrich aplicó el principio de un aparato de su invención que se denominó estereocomparador, con el cual se deducían las coordenadas punto por punto; dando comienzo a la segunda etapa. • La estereofotogrametría analítica: En 1900 el capitán Sheimpilug de la armada Austriaca dio la solución al problema que habían detenido las investigaciones de Laussedat, fotografiando el terreno desde el aire empleando una cámara multi-lente (de ocho objetivos) montada en una canasta de globo, dando el paso definitivo junto con el teniente Austriaco Von Orel en 1909 a la consagración de la fotogrametría terrestre, gracias a que este ultimo construyo un aparato 13 denominado estereo-autógrafo, primer aparato utilizado para la construcción y dibujo automático de planos, en el caso de ejes ópticos horizontales. • La estereofotogrametría automática: La tercera etapa comienza con la I Guerra Mundial, cuando las cámaras se montaron en aviones. Las aplicaciones militares de la fotografía aérea adquirieron mayor importancia durante la II Guerra Mundial, gracias al desarrollo de los aviones, cámaras y películas. Al final de la década de 1930 y durante la de 1940, Estados Unidos realizó los primeros reconocimientos aéreos de grandes áreas, en apoyo de una serie de programas gubernamentales para la conservación del suelo y la gestión forestal. Los geógrafos también utilizan los datos obtenidos a partir de radares, satélites artificiales, batiscafos y otros aparatos que profundizan en la corteza terrestre para obtener información sobre sus características • En la actualidad, la mayor parte de la superficie terrestre ha sido fotografiada mediante el reconocimiento aéreo y con la utilización de los llamados sensores remotos, satélites, radares, plataformas espaciales, la fotografía multiespectral y demás sistemas de percepción, han venido a enriquecer la capacidad del hombre para conocer y evaluar los recursos de la tierra, así como de proyectar nuevos horizontes científicos y tecnológicos de aplicación de la fotointerpretación. Lección 3 OBJETO DE LA FOTOINTERPRETACIÓN Las fotografías aéreas (o aerofotografías) tomadas desde aviones, globos u otros medios, modernos es la obtención de imágenes aéreas, como objeto de estudio de elementos presentes sobre alguna superficie terrestre, elegidas por el fotointérprete o estudioso que reconoce, identifica y deduce mediante técnicas relativamente sencillas de interpretación o Fotointerpretación, los componentes presentes en un área el instante de la toma. La cartografía es la realización gráfica de la superficie terrestre. de mapas a través de mediciones y la representación Tanto la Fotointerpretación como la mapificación, incluyendo fotogrametría, componente que conlleva medición de áreas sobre las mismas fotos con finalidades de elaboración de mapas, son las primordiales finalidades del curso. Los procesos foto lectura, foto-análisis y foto-identificación conjuntamente, son componentes de la fotointerpretación, pero también engloban la observación detallada de las imágenes o figuras que están en las fotos, por medio de un estudio inductivo-deductivo. Deducir en su forma más sencilla es proceder a estudiar ciertas características de un objeto o fenómeno basándose en la información que se saca de otros elementos de la imagen; una forma más avanzada se combina el conocimiento o información de afuera de la foto con elementos observados en la imagen. Esto permite obtener conclusiones sobre esos elementos que no pueden obtenerse solo con la información contenida en la foto. Hay que ser muy prudente en el uso de la deducción, pues la fotointerpretación es un proceso de 14 conjetura, mediante el cual se puede llegar a conclusiones sobre un fenómeno u objeto utilizando información sacados de otros fenómenos y las posibilidades de llegar a deducciones correctas esta relacionada con el nivel de referencia y estas referencias esta en relación con la educación del fotointérprete y depende de su aptitud con el pensamiento asociativo, como también de su intuición para escoger detalles significativos, espíritu de observación despierto y sed de conocimientos. Reconocimiento que se hace localizando e identificando elementos o componentes previamente conocidos por quienes observan las fotos, como linderos, edificaciones, diversos tipos de vías, (caminos de herradura, carreteables), áreas urbanizadas, embalses, lagos, bosques, explotaciones, fincas de diversos tipos, la ubicación exacta referenciada por otros objetos, siempre y cuando se tenga un buen sentido de observación y algún conocimiento y experiencia. Ver fotografía 2. El foto-lector usa las fotografías aéreas como si fueran un mapa base detallado. Obtiene información desde la simple y directa lectura de las fotos, para lo cual es de suma importancia la experiencia, previos conocimientos y profundos estudios de gran envergadura. En las fotografías tomadas en condiciones normales, el ángulo con que se mira oblicuo u horizontal por quien no tiene habilidades en labores fotointerpretativas puede de hecho “leer” las fotos tomadas desde estos ángulos, pero no sucederá lo mismo si pretende observar una toma vertical, para lo cual deberá adquirir la práctica. Las personas que trabajan con mapas, desarrollan habilidades para interpretar fotografías aéreas verticales, aún cuando la ausencia del color ofrece alguna dificultad, así como el pequeño tamaño de la escala. Foto análisis: Proceso mediante el cual se deben aislar objetos o elementos que conforman un grupo de figuras plasmadas en una aerofotografía, para poder analizar sus partes y sus componentes estudiándolos en sus características individuales. Por medio éste se pueden cuantificar diversas magnitudes observables sobre las fotografías como, longitud de una vía, camino, rió; Pendiente del terreno, formas del relieve; Superficie de elementos como lagos, zonas de bosques, cultivos; Identificación de pueblos, caseríos, canchas deportivas y zonas verdes entre muchas otras, deduciendo cada tipo de deportes que se pueden practicar y servicios que se prestan según la infraestructura y diversidad de obras allí efectuadas. Ver fotografía 2 Al analizar una aerofotografía se deben tener en cuenta algunos parámetros, que en una forma directa o combinada ayudan a identificar objetos de interés, incluso cuando se efectúa esta labor con regularidad como: Tamaño, tono, Forma, color, orientación de las sombras, frecuencia de aparición, proporciones, estructura, y posición relativa. Cada uno de estos elementos se analizara más detenidamente en la unidad dos, cuando tratemos los principios básicos de la imagen. 15 Esquema 1. Técnicas de la Fotointerpretación Detección reconocimiento e identificación Foto-lectura Análisis clasificación y evaluación Foto- análisis Deducción e inducción Fotointerpretación El análisis de los principios y procesos básicos del modelado de la superficie terrestre, los aspectos sociales y económicos, las cuestiones medioambientales, así como la capacidad para interpretar mapas, confirman el conjunto de conocimientos que se debe adquirir como aprendiente de este curso. Fotografía 2. Interpretación y análisis de los caracteres de una fotografía aérea; tomada en mayo de 1956 con cámara RC5A (Fairey Air Surveys Ltd.) Fuente: http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html# Lección 4 CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA FOTOINTERPRETACIÓN La fotografía por ser una imagen instantánea y permanente en el tiempo en una determinada área, permite una visión real de la superficie terrestre y de los elementos presentes en el momento de la toma. También se puede obtener una visión de conjunto, lo cual posibilita localizar recursos, hacer análisis y extraer otras utilidades que pueden no estar presentes pero sí insinuadas de alguna manera. Con la fotointerpretación, se puede pensar en trasladar los resultantes rasgos de las fotos, a los 16 mapas, transformándolos en información gráfica y simbólica útil en nuevos posibles estudios o planes interesantes, con base en el llamado reconocimiento aéreo. Otro uso ya muy generalizado es el de los proyectos con fines militares. La fotointerpretación asume los anteriores procesos e incluye un detallado estudio de los componentes gráficos de la fotografía para lograr una evaluación correcta de los mismos, mediante un juicioso estudio inductivo o deductivo. Debe tenerse presente el estudio deductivo donde lo general lleva a lo particular, basándose en evidencias convergentes, mientras el inductivo lleva de lo particular a lo general, para lo cual el fotointérprete debe tener suficientes conocimientos teóricos para que con el análisis de fotografías, obtenga con prontitud conclusiones bien fundadas. Las fotografías aéreas verticales arrojan una gran cantidad de información sobre grandes extensiones de terreno, sus distancias horizontales y verticales (pendientes), de donde se deriva la gran importancia de la fotogrametría como ciencia, desarrollada para obtener medidas reales a partir de fotografías tanto terrestres como aéreas, para realizar mapas topográficos, mediciones y otras aplicaciones geográficas. Muchos mapas topográficos se realizan gracias a la fotogrametría aérea; para lo cual se requieren cámaras adecuadas y equipos sofisticados muy precisos a fin de representar la verdadera posición de los elementos tanto naturales como creados por la mano del hombre, para mostrar alturas exactas de los puntos del área que abarcará el mapa. El reconocimiento aéreo es muy valioso para el levantamiento de mapas, la agricultura, estudios medioambientales y hasta operaciones militares. Mediante el uso de imágenes aéreas, los científicos pueden analizar efectos de la erosión del suelo, observar el crecimiento de los bosques, gestionar cosechas o ayudar a la planificación del crecimiento de las ciudades entre otras aplicaciones. La fotointerpretación es aplicable en muchos campos del conocimiento entre los cuales podemos citar: En La Geografía Física. La geografía física se centra en los siguientes campos: geomorfología, que utiliza la geología para estudiar la forma y estructura de la superficie terrestre; climatología, en la que se encuentra la meteorología, que se ocupa de estudiar las condiciones climáticas; la biogeografía, que utiliza la biología para estudiar la distribución de la vida animal y vegetal; la geografía de los suelos, que estudia su distribución; la hidrografía, que se ocupa del ordenamiento y distribución de los mares, lagos, ríos y arroyos en relación con su utilización; oceanografía, que estudia las olas, las mareas, las corrientes oceánicas y los fondos marinos con todas sus implicaciones y la cartografía o realización de mapas por medio de representación gráfica con base en mediciones de la superficie tanto terrestre como marina. Identificación de elementos físicos, referido a la topografía del terreno incluye, la conformación de la red hídrica, incluida la presencia de humedales, formaciones de valles aluviales, cadenas montañosas, áreas desprovistas de vegetación y zonas con algún tipo de riesgo entre otras. En La Geografía Humana: Esta rama abarca todos los aspectos de la vida social humana en relación con el medio físico, dando lugar a numerosas sub- divisiones como la geografía económica, la geografía poblacional, la geografía social o la geografía urbana. Se aplica en cuanto a usos del suelo, sistema vial, densidad de viviendas, zonas productivas, ubicación geográfica de puntos estratégicos naturales, localización y estado de todo tipo de viviendas, pequeñas infraestructuras como bodegas, trapiches, incipientes comercios, etc. 17 En La Geología: Ciencia que trata de la formación del globo terrestre, de su naturaleza y de los cambios o alteraciones que ha experimentado desde su origen, causados por fenómenos naturales o inducidos por la mano del hombre. Se utiliza en la ubicación de vías carreteables y férreas, canales de irrigación, líneas de alta tensión; proyectos de reconocimiento y estudios de erosión y drenajes, ubicación de embalses, regulación de caudales; estudios de costas y puertos; planeación urbana y regional, cobertura y usos del suelo, elaboración de mapas y otros proyectos topográficos y geodésicos; estudios catastrales; proyectos y planes de manejo de cuencas hidrográficas. En la Agricultura: Con las fotografías aéreas ampliadas de la zona donde se encuentran sus predios, los agricultores pueden identificar plenamente el área que cubre cada potrero o lote para siembra, tamaño de galpones, porquerizas, corrales, el número de cabezas de ganado vacuno, lanar, caprino, etc. que puede contener cada uno de ellos, volúmenes de semillas para la cosecha de cada cultivo y demás. Otra ventaja es que el propietario puede tener una visión de conjunto tanto de los alrededores como del estado interno de su predio, lo cual le permite sacar mediante la observación, diagnósticos que lo lleven a efectuar planes de acción, generar nuevas ideas sobre el estado ecológicoambiental y los posibles correctivos que se deben ejecutar entre otras. En El Manejo Agroforestal: Es importante el servicio que presta la fotointerpretación al profesional en Manejo Agroforestal, muy útil la planeación mediante la mapificación, para quien proyecta en el ordenamiento y usos del suelo, con el ánimo de encontrar otras y nuevas líneas de producción para el aprovechamiento integral de los recursos que ofrece artificial o naturalmente la zona, a fin de proyectarlos en beneficio de las comunidades que habitan la región, fuente de ingresos y diversificación en el comercio de productos y sub-productos. A pesar de ser la fotografía un documento de dos dimensiones largo y ancho, mediante el uso del estereoscopio se puede observar una tercera: la profundidad (o altura), aportando una idea volumétrica clara y de conjunto en la cual se pueden realizar análisis para obtener nuevas deducciones, descubriendo recursos resultantes de los elementos que se hallaban presentes el día de la toma. Otros usos en otras disciplinas del conocimiento: El geógrafo extrae datos físicos, humanos y económicos necesarios para estudios de ordenación y organización espacial. El especialista en suelos, encuentra los detalles necesarios para delimitar unidades pedológicas, diseñando un futuro cierto en la producción agrícola y pecuaria. Para el Ingeniero civil, la ruta más viable en la construcción de una vía u otra infraestructura. El Forestal, obtiene los elementos para calcular la masa boscosa y los productos de la flora, el Agroforestal la utilizará para mapificar y también proyectar usos del suelo, planificar su ordenamiento y también alternativas de uso o aprovechamiento de recursos naturales. Además es útil en la clasificación, cuantificación y análisis de las interrelaciones, presentes entre las imágenes de los elementos foto-identificados. Lección 5 UTILIDAD DE LA FOTOINTERPRETACIÓN La fotointerpretación profundiza sobrepasando con creces, la simple identificación de imágenes observables de entrada y su importancia se destaca en tres hechos fundamentales: 18 • Se cubre una gran área: con lo que se puede tener una visita general de una zona, siendo posible reconocer, identificar, analizar y clasificar diferencias en el uso de la tierra, observar aspectos geomorfológicos como: ríos, llanuras fluviales, depósitos glaciales, volcanes, playas, terrazas, etc. • Vista tridimensional: mediante esta propiedad, en cuanto el fotointérprete adquiere el conocimiento, también logrará pericia pudiendo referenciar más fácilmente los objetos, agilizando labores, identificando con mayor acierto los objetos presentes en la foto en el instante de la toma y por tanto, en el conjunto de la fotografía aérea. • Permanencia: la fotografía es un registro permanente de una observación en un instante, dado, permanente en el tiempo, en la cual consta inequívocamente, que unos determinados elementos se hallaban allí presentes, cómo eran, cuales, y en que estado se encontraban a la fecha, esta cualidad permite hacer comparaciones del estado de una región en diferentes épocas, o desde otra u otras ópticas dependiendo del interés deseado. Cuantificación: Las técnicas que utilizan matemáticas o estadísticas para analizar los datos se conocen como métodos cuantitativos. La utilización de ellos hace posible que los geógrafos puedan manejar una gran cantidad de datos y un gran número de variables de un modo objetivo. Los geógrafos recogen los datos y elaboran teorías para explicar lo que han observado, después la comprueban utilizando los métodos cuantitativos, expresados con las matemáticas cuyos resultados se denominan modelos. Sin embargo, en geografía la teoría no tiene de entrada necesariamente, una validez universal. Tan solo explica o trata de hacerlo, unas tendencias de algo que se ha observado en un espacio concreto de tiempo y de lugar. Durante la primera mitad del siglo XX, muchos estudiosos continuaron la tradición de los antiguos pioneros de la geografía. Realizaban estudios de pequeñas áreas por todo el mundo, por medio de observaciones sobre el terreno, extendiendo las fronteras del conocimiento geográfico, pero manteniendo los métodos heredados del siglo XIX. Sin embargo, a comienzos de la década de 1950, los geógrafos comenzaron a utilizar cada vez más los métodos cuantitativos. El cambio en la metodología que tuvo lugar en las décadas de 1950 y 1960 fue tan fuerte y rápido que se ha hablado de revolución cuantitativa. Los geógrafos ampliaron sus esfuerzos en la búsqueda de aplicaciones prácticas para sus estudios. Los métodos cuantitativos fueron especialmente útiles al aplicarlos a la teoría de la localización, una rama de la geografía que estudia los factores que influyen en la ubicación de centros como ciudades, fábricas, complejos comerciales, industriales, etc., El economista y terrateniente Heinrich von Thünen fue el iniciador de la teoría de la localización; el geógrafo alemán Walter Christaller hizo, por su parte, importantes aportes a esta teoría en la década de 1930, al analizar la localización de los centros urbanos, pero sus teorías no cobraron validez como en tantos otros casos, sino veinte años mas tarde. En la década de 1960, la geografía se dividió en diferentes escuelas de pensamiento. Hubo desacuerdos entre los eruditos de las diferentes escuelas: por un lado, los que apoyaban los métodos cuantitativos y, por otro, los que defendían el enfoque descriptivo. Sin embargo, desde la década del 1970, los diferentes métodos se combinan y aplican a las nuevas áreas del estudio geográfico. 19 ANÁLISIS: La clasificación en fotointerpretación principalmente se hace sobre bases hipotéticas, producidas por los aspectos de los objetos o elementos que aparecen en la foto-imagen y que son interpretados por una persona con cierta cantidad y clase de conocimientos. En general, la clasificación hecha sobre las fotografías tiene que ser comprobada en el campo y sólo después de esto será posible hacer una clasificación final. La clasificación debe ser hecha cuidadosa y sistemáticamente, de manera que sea fácil de entender y a la vez que posteriormente permita modificaciones. Para cumplir esta última condición, es muy útil preparar primero una clasificación tentativa, la cual puede ser un poco más detallada que la que se espera obtener al final. En el levantamiento complementario o de campo de una fotointerpretación fotogramétrica no se requieren, a veces, investigaciones científicas tan sofisticadas sobre la naturaleza de los objetos cartografiados. Por ejemplo, un fotogrametrista seguramente, no pensará en investigar el tipo de construcción de las diferentes casas, sino en reconocer que ese tipo de estructura es una casa, un granero o un galpón. Para muchos otros fotointérpretes, en cambio, la investigación científica sólo comienza a tomar forma durante el trabajo de campo. Las investigaciones sobre la naturaleza de los objetos mapeados (rocas, suelos, vegetación) son el principal propósito de los levantamientos de fotointerpretación. AUTOEVALUACIÓN. TEÓRICO 1. Mencione con sus propias palabras, cuál es el objeto de la fotointerpretación. 2. Explique que es foto-análisis y que es foto-lectura. 3. Brevemente mencione los campos de aplicación de la fotointerpretación su importancia en cada uno de ellos 4. Es importante la experiencia en el análisis e interpretación de las fotografías aéreas, Explique por qué? 20 CAPITULO 2 LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS Fotografía 3. Fotografía aérea. Fuente: www.teledet.com.uy/archivo/pruirvis INTRODUCCIÓN. Como su nombre lo indica, las fotografías aéreas son imágenes tomadas desde el aire a cierta distancia de la superficie terrestre, con cámaras y películas especiales montadas en un avión o cualquier tipo de aeronave, en las cuales quedan registradas todos los fenómenos sobre la superficie presentes en ese instante. Estas fotografías pueden cubrir grandes áreas de terreno y se toman de forma consecutiva a lo largo de líneas de vuelo paralelas, y con cierto recubrimiento entre fotos, lo que permitirá su posterior observación estereoscópica o tridimensional de los fenómenos fotografiados, entre pares de fotografías consecutivas, al ser observadas bajo un estereoscopio. Con la visión tridimensional obtenida del área fotografiada, el fotointérprete, puede fácilmente identificar y analizar todos los fenómenos físicos del medio natural, como las diferentes acciones realizadas por el hombre en ese medio, que permitirán explicar el significado que tienen esas manifestaciones o características, que es lo que se denomina fotointerpretación, que se convierten en herramientas fundamentales en la toma de decisiones y de estudios de interés. El propósito de este capitulo es la de estudiar con detalle, las características técnicas de las de las fotografías tomadas desde aeronaves, como de todos los elementos necesarios para su interpretación y análisis. 21 OBJETIVOS. Al finalizar el estudio de este capítulo, el estudiante estará en capacidad de: • Reconocer y entender que es una fotografía aérea • Entender cómo se toman las fotografías aéreas. • Diferenciar las diferentes clasificaciones de las fotografías aéreas. • Conocer sobre los diferentes tipos de cámaras utilizadas en la toma de fotografías aéreas. • Entender los principales aspectos técnicos de las fotografías aéreas. • Entender los procesos de restitución de fotografías aéreas. 22 Lección 6 DEFINICIÓN DE FOTOGRAFÍA AÉREA La fotografía aérea es una imagen tomada desde aviones, satélites o cualquier otro tipo de aeronave, con cámaras fotográficas especiales, en la que se registran todos los elementos presentes en el área en ese instante, que luego es utilizada para estudiar la superficie terrestre, para realizar levantamiento de mapas, seguimiento a la agricultura, estudios del medio ambiente y operaciones militares. Los diversos usos de la fotografía han aumentado su importancia en los últimos años. Actualmente la fotografía aérea se utiliza como medio de información y de ayuda a la ciencia y a la etnología. Con ellas los científicos analizan los efectos de la erosión del suelo, observan el crecimiento de los bosques, gestionan cosechas o ayudar a la planificación y el crecimiento de las ciudades entre muchas otras. Aunque a mediados del siglo XIX se conseguían fotografías aéreas desde globos aerostáticos y cometas, el reconocimiento aéreo no alcanzó una amplia utilización hasta la I Guerra Mundial, cuando las cámaras se montaron en aviones. Las aplicaciones militares de la fotografía aérea adquirieron mayor importancia durante la II Guerra Mundial, gracias al desarrollo de los aviones, cámaras y películas. Al final de la década de 1930 y durante la de 1940, Estados Unidos realizó los primeros reconocimientos aéreos de grandes áreas, en apoyo de una serie de programas gubernamentales para la conservación del suelo y la gestión forestal. En la actualidad, la mayor parte de la superficie terrestre ha sido fotografiada mediante el reconocimiento aéreo. Se han producido desarrollos en la metodología para recuperar información sobre el pasado; así, se generalizó el uso de la fotografía aérea para descubrir y estudiar yacimientos, o la palinología (para la datación de restos de la vegetación de la antigüedad) Los geólogos y otros científicos han desarrollado técnicas que indican la posibilidad de que exista petróleo o gas en las profundidades. Estas técnicas incluyen la fotografía aérea de determinados rasgos superficiales, el análisis de la desviación de ondas de choque por las capas geológicas y la medida de los campos gravitatorio y magnético. Sin embargo, el único método para confirmar la existencia de petróleo o gas, es perforar un pozo que llegue hasta el yacimiento. La ciencia de establecer medidas precisas para crear mapas detallados a partir de las imágenes aéreas se denomina fotogrametría. Existen 3 líneas básicas: • Fotografía tradicional en papel: para la posterior ampliación del negativo, en el reconocimiento de lugares, interpretación de construcciones, afiches para adornar oficinas y recepciones de empresas, apoyo de proyectos, etc. Se necesitará realizar las imágenes con películas de negativo a color para su posterior positivado químico. Fotografía tradicional en diapositiva: para tratamiento en imprentas o centros de edición, publicaciones, publicidad, prensa, carteles, fotos artísticas, etc. se deben utilizar películas de diapositivas en color para obtener más rendimiento de la imagen y facilidad para su tratamiento con métodos digitales o con los tradicionales de fotomecánica. 23 • Fotografía digital: Los científicos usan cámaras digitales para registrar imágenes aéreas en un disco de computador y videocámaras para grabar imágenes en cintas de video. A diferencia de las fotografías convencionales, estas imágenes pueden ser vistas de inmediato y con el uso de ordenadores se puede mejorar la calidad de las imágenes y acrecentar el alcance de la información que proporcionan, como el de ahorrar el escaneado digital necesario con los anteriores sistemas, capturando la imagen directamente desde la cámara al ordenador, ganando en este paso calidad y definición y aumentando la facilidad en estos trabajos. También para aplicaciones informáticas de retoque fotográfico, gestión en Internet, grandes procesos industriales por ejemplo. Vallas publicitarias, es posible el multicopiado en impresoras color de baja resolución, proyectos, presentaciones, seguimiento de obras in situ, etc. A pesar de los grandes avances de la fotografía digital, esta no ha podido igualar la calidad, la textura y la composición del color de una foto tradicional profesional, la fotografía tradicional muestra un mayor detalle y proporciona una excelente modalidad estereoscópica para propósitos de interpretación. Desde la invención de los nuevos sistemas de aviación: helicópteros, pequeñas avionetas, ultraligeros, etc. Se revolucionó un poco más este campo, y ahora, con la aparición del Para motor, el sistema más cómodo, práctico, ligero y simple de la aviación motorizada, podemos asistir a la verdadera revolución de esta variante de la fotografía. Dada su versatilidad, baja velocidad de vuelo, autonomía y maniobrabilidad. La fotografía tomada a bordo de un Paramotor, debe disponer de una cámara fotográfica profesional que se ajuste a los requerimientos técnicos de las aplicaciones de este trabajo, con una correcta combinación y elección de las películas y una depurada técnica fotográfica. Es posible conseguir y en determinados casos mejorar los resultados que hasta ahora se conseguía en la Fotografía Aérea con la Aviación Tradicional. Últimamente y teniendo en cuenta el factor tiempo y costo, se utiliza cámaras digitales, montadas en cometas para tomar fotografías aéreas de baja altura con una escala mayor para estudios locales, en las que se obtiene una información rápida y precisa en monitoreos de investigación en áreas como la agronomía con el monitoreo continuo de los cultivos, o en las plantaciones de cultivos forestales o agroforestales. Ver Fotografía 4, de la toma de fotografías aéreas de baja altura utilizando un parapente. Fotografía 4. Toma de fotografías aéreas desde un parapente. Fuente www.teledet.com.uy/archivo/pruirvis Las aerofotografías logradas con cámaras unílentes de cuadro se clasifican como verticales (porque son tomadas estando el eje de la cámara vertical hacia abajo, en posición lo más perpendicularmente posible), y oblicuas (tomadas estando el eje intencionalmente inclinado en 24 cierto ángulo con respecto a la vertical). Las fotografías oblicuas se clasifican además en altas, si el horizonte aparece en la foto o baja si no aparece. Las fotos verticales son el modo principal de poseer imágenes para el trabajo fotogramétrico. Las fotos oblicuas rara vez se utilizan en cartografía o en aplicaciones métricas, pero son útiles en trabajos de interpretación y reconocimiento. En la Fotografía 5 Se puede observar la cometa Flow Form que fue utilizada como plataforma para la toma de las fotografías aéreas de aja altitud. . Fotografía 5. Fotografías de baja altura, tomadas con Cometa Flow Form (a) y Cometa Flow Form sobre el lote experimental de fríjol (Calima Darién) (b). Fuente: Mosquera R. Lix D. 2004 Se usa para la inspección aérea de oleoductos, tendidos eléctricos, fotografía aérea, cartografía, patrullas forestales y control de la fauna salvaje entre otros. En Colombia existe una institución oficial que posee la facultad y los equipos necesarios para planear y ejecutar las actividades conducentes a tomar y desarrollar las fotografías aéreas de todas las regiones del territorio nacional; es el Instituto Geográfico Agustín Codazzi “IGAC”. Fotografía 6. Fotos aéreas verticales del poblado de Armero, Colombia (antes y después del flujo de barro) Fuente. Instituto Geográfico "Agustín Codazzi" 25 Fotografía 7 Fotografía oblicua del aeropuerto de Pereida Existen en cualidades, Existen en cualidades, la actualidad un que han permitido la actualidad un que han permitido sinnúmero de modelos y tamaños de cámaras con extraordinarias el desarrollo de la fotografía y de la fotografía aérea en particular. sinnúmero de modelos y tamaños de cámaras con extraordinarias el desarrollo de la fotografía y de la fotografía aérea en particular. Fotografiada. Hay modelos con una o dos aberturas de diafragma y un mecanismo simple de enfoque. Lección 7 CÁMARAS AERO FOTOGRÁFICAS Las cámaras fotográficas para cartografía son los instrumentos más importantes, ya que con ellas se toman las fotos de las cuales depende esta tecnología. Tanto en la fotointerpretación como en fotogrametría, se requiere fundamentalmente tener un conocimiento de las cámaras y cómo operan Fotografía 8. Cámara aerofotográfica 26 Fuente: www.teledet.com.uy/archivo/pruirvis Las cámaras especiales, instaladas en aviones sobre soportes anti-vibraciones, suelen estar equipadas con varias lentes y con grandes cargadores de película. Las cámaras aéreas tienen que realizar un gran número de exposiciones en rápida sucesión, mientras van desplazándose en un aeroplano a gran velocidad, de modo que se necesita un ciclo corto, lente rápida, obturador eficiente y magazín de gran capacidad para obtener buenos resultados. Cámaras técnicas: Suelen ser más grandes y pesadas que las de formato medio y pequeño, y se suelen utilizar preferentemente para trabajos de estudio, paisajes y fotografía de obras arquitectónicas. Requieren películas de gran formato para conseguir negativos y diapositivas con mayor detalle y nitidez que las de formato pequeño. Las cámaras técnicas tienen una base metálica o de madera con un carro de regulación por el que se deslizan dos placas metálicas, una en la parte anterior y otra en la posterior, unidas por un fuelle. El objetivo y el obturador se encuentran en la placa frontal, mientras que la posterior o respaldo de la cámara tiene un panel enmarcado de cristal esmerilado donde se sujeta el soporte para la película. La configuración del cuerpo de estas cámaras, al contrario que las de uso general, es ajustable. Los soportes delantero y trasero pueden cambiarse, inclinarse. Levantarse o girarse para permitir al fotógrafo conseguir todo tipo de perspectivas y enfoques. Las cámaras de este tipo tienen un visor a través del cual el fotógrafo ve y encuadra la escena o el objeto. El visor no muestra sin embargo, la escena a través del objetivo, pero se aproxima bastante a lo que se retratará. Esta situación, en la que el punto de mira del objetivo no coincide con el del visor, se denomina paralaje. A mayores distancias el efecto de paralaje es insignificante, a distancias cortas se aprecia más; esto hace que para el fotógrafo sea más difícil encuadrar con acierto. Cámaras Réflex: Las cámaras réflex, tanto la SLR como la TLR, están equipadas con espejos que reflejan en el visor la escena que va a ser fotografiada. La réflex de doble objetivo tiene forma de caja con un visor que consiste en una pantalla horizontal de cristal esmerilado situada en la parte superior de la cámara. Los dos objetivos están montados verticalmente en el frente de la cámara, uno sirve como visor y el otro para formar directamente la imagen en la película. Los objetivos están acoplados, es decir, que al enfocar uno, el otro lo hace automáticamente. La imagen que toma el objetivo superior o visor se refleja en la pantalla de enfoque por medio de un espejo colocado a 45º. El fotógrafo enfoca la cámara y ajusta la composición mientras mira la pantalla. La imagen que se forma en el objetivo inferior queda enfocada en la película situada en la parte trasera de la cámara. Al igual que las cámaras de visor directo, las T L R tienen algún error de paralaje La cámara SLR utiliza un solo objetivo, tanto para ver la escena como para hacer la fotografía. Un espejo situado entre el objetivo y la película refleja la imagen formada por el objetivo a través de un prisma de cinco caras y la dirige hacia la pantalla de cristal esmerilado que hay en la parte superior de la cámara. En su momento se abre el disparador y un muelle retira automáticamente el espejo de la trayectoria visual entre la película y el objetivo. Gracias al prisma, la imagen tomada en la película es casi exacta a la que se ve a través del objetivo de la cámara, sin ningún error de paralaje. 27 La mayor parte de las SLR son instrumentos de precisión equipados con obturadores de plano focal. Muchas tienen mecanismos automáticos para el control de exposición y fotómetros incorporados. La mayoría de las SLR modernas poseen obturadores electrónicos y, asimismo, la abertura puede manipularse electrónica o manualmente. Cada vez son más los fabricantes de cámaras que hacen las SLR con enfoque automático, innovación que originariamente era para cámaras de aficionados Las cámaras de enfoque automático llevan componentes electrónicos y una CPU para medir automáticamente la distancia entre la cámara y el objeto y determinar el nivel de exposición ideal. La mayoría de las cámaras de enfoque automático lanzan un haz de luz infrarrojo o unas ondas ultrasónicas que al rebotar en el sujeto determinan la distancia y ajustan el enfoque. Algunas cámaras, como la EOS de Canon y las SLR de Nikon, utilizan sistemas de enfoque automático. pasivo, que en vez de emitir ondas o haces luminosos regulan automáticamente el enfoque del objetivo hasta que unos sensores detectan la zona de máximo contraste con una señal rectangular situada en el centro de la pantalla de enfoque. Fotografía 9. Cámara Pentax ZX-7 QD 35 mm SLR (Single Lens Reflex), sobre el marco de de aluminio (soporte) que se suspende en la cometa para tomas de baja altura. Fuente: Mosquera R. Lix, D. 2004 Cámaras de visión nocturna: Antiguamente era imposible ver en la oscuridad. Con la invención del amplificador de luz residual y el visor infrarrojo, hoy es posible. En un comienzo la calidad de la imagen no era la mejor. Era posible que alguna vez se viera en una pantalla una mancha gris en el lugar en que se esperaba, debería aparecer la imagen de un asaltante bancario. Aún hoy pasa a veces. Sin embargo, ya existen artefactos que pueden fotografiar o filmar perfectamente bien aunque no se vea casi nada. Hay dos tipos de cámaras infrarrojas, activa y pasiva. La activa emite luz infrarroja a través de un reflector, cuya apariencia es similar a la de un disquete negro o rojo claro que está sobre la cámara o en otro lugar. Pero igual que no todos los sonidos son audibles para el oído humano, tampoco todos los tipos de luz son visibles, caso de la luz infrarroja, imposible de observarse sin medios auxiliares especiales. 28 Para lograr la posibilidad de observar partículas de luz visibles para el ojo humano, el reflector debe estar provisto de un filtro. En la medida en que el reflector posee mayor alcance, el filtro se hace más grueso y más pesado. La cámara infrarroja activa de largo alcance “devora” energía, por lo tanto su batería o fuente de energía es grande y también bastante pesada. Por eso la mayoría de las cámaras infrarrojas transportables no tienen un alcance mayor de cien metros. Los visores infrarrojos activos no deben exponerse a la luz solar. Los aparatos infrarrojos activos pueden ser usados de manera especial para efectuar grabaciones dentro de un recinto, mediante el uso de un tipo de cámara. Dentro de una habitación, (en una ventana por ejemplo), se ubican pequeñitas lámparas infrarrojas que titilan en una frecuencia concordante con el sonido que se capta dentro del cuarto. Las lamparillas deben estar en la ventana, de tal manera que la "cámara" de afuera registre las oscilaciones de encendido y apagado de las lamparillas "invisibles" y transformarlas en sonido. La cámara debe enfocar las lamparitas sin ningún impedimento de por medio, pero puede colocarse a unos 300 metros no puede ser detectado por medio de ondas radiales aunque sí por infrarrojas. El término cámara infrarroja pasiva se da a la cámara que reacciona ante el calor, (o termográfica). Su funcionamiento se basa en que objetos con una temperatura entre 0 y 40 grados Celsius (entre ellos el cuerpo humano), "emiten" calor dentro del área infrarroja. Una moderna cámara infrarroja pasiva que registre diferencias térmicas hasta 0,01 grado, convierte el calor en imagen visible para los humanos. Así no puede ser reconocible un patrón térmico determinado; las superficies calientes parecen lugares iluminados y las frías oscuros. Con una cámara de este tipo, se puede determinar el número de personas presentes en un recinto cerrado y sus siluetas. Incluso un llavero puede destacarse por el contraste entre su baja temperatura y el calor de un cuerpo como fondo. Es posible, rastrear a alguien en un bosque o hallar el lugar donde estuvo algunas horas antes. Un espía puede encontrar en un aparcamiento un auto que acaba de estacionar, o seguirlo en marcha. La cámara termográfica no encuentra obstáculos en el humo, la niebla espesa o la oscuridad. No tiene tampoco ningún problema para detectar las huellas de humedad en una alfombra, o para determinar si alguien ha dormido hasta hace poco en una cama. En principio, todo lo que tiene que ver con diferencia de temperatura, puede ser registrado. Lo que no evita que la imagen construida por la cámara, pueda también ser interpretada erróneamente. Si el detector térmico de este tipo de cámara tiene aproximadamente la misma temperatura que el objeto buscado, no funciona. Por eso el detector de las mejores, se enfría hasta llegar cerca de los -200 grados Celsius. La última técnica desarrollada para observar en la noche es la del amplificador de luz residual, que fortalece la luz presente en la oscuridad, procedente de la luna o de faroles callejeros. (Los vendedores de este tipo de aparatos anuncian en sus folletos publicitarios a base de cálculos engañosos; amplificaciones con factor 45.000, mientras que en la práctica tan solo es de 7.000). El amplificador de luz residual no es apropiado para usar durante el día (demasiada luz), o en total oscuridad (sin luz que pueda ser amplificada). Para eludir este último problema se usa a menudo el amplificador de luz residual en combinación con el "reflector infrarrojo". Como ya se ha dicho, éste emite luz invisible para el ojo humano con la cual el amplificador de luz residual funciona 29 excelentemente. El aparato es muy costoso pero ampliamente aplicable, menos pesado y tiene un mayor alcance que la cámara infrarroja activa. La lluvia y la niebla obstaculizan el funcionamiento efectivo del amplificador de luz residual. Los amplificadores de luz residual son usados, entre otros, por la policía fronteriza estadounidense para rastrear latinoamericanos que por las noches intentan cruzar la frontera ilegalmente, a la caza del " American dream" (sueño americano). Tal vez sería factible evitar la cámara infrarroja pasiva colocándose ropa especial aislante, lo cual lograría que el calor del cuerpo no fuera "visto" por la cámara termográfica. La parte exterior del traje después de cierto tiempo adquirirá la temperatura del entorno. También rostro y manos deben estar cubiertos, porque igual irradian calor. Los guerrilleros salvadoreños se envolvían en papel aluminio y sobre éste se colocaban ropas húmedas para evitar ser descubiertos por aviones militares con cámaras termográficas, que aunque no resulta perfecto, si ofrece un aislamiento, que dificulta a la hora de interpretar las imágenes. El aislamiento no ayuda en absoluto contra infrarrojos activos. Lo único que se puede hacer es tratar de prevenir ser alcanzado por los rayos luminosos "invisibles". Alguien que posea un visor infrarrojo puede descubrir otros reflectores infrarrojos activos. Lo más sencillo para este objetivo son las tarjetas plásticas del formato tarjeta de crédito, que toman una coloración verde si hay una fuente luminosa infrarroja que la ilumine. Una tarjeta de éste tipo cuesta unos veinte florines; por algo menos de 2.000 se pueden obtener en el mercado aparatos libremente elegibles que detectan rayos luminosos infrarrojos, por medio de sonido, vibración o señal visible. Es el procedimiento cinematográfico que emplea lentes anamórficas para proyectar imágenes panorámicas. Fue desarrollado originariamente por el inventor francés Henri Chrétien a mediados de la década de 1920 utilizando una lente que ya se había empleado en fotografías aéreas. La Twentieth Century Fox lo introdujo en el cine comercial en 1953 con la película bíblica “La túnica sagrada”, de Henry Koster, y en el musical “Cómo casarse con un millonario”, de Jean Negulesco. Tiene unas proporciones de 2,35:1, lo que permite un campo de visión más amplio que el normal. El director de cine francés Claude Autant-Lara experimentó con la lente de Chrétien allá por 1928, pero fue durante la década de 1950, para paliar los efectos de la competencia de la televisión, cuando alcanzó su máxima popularidad por lo espectacular de sus resultados. Requería la utilización de una lente especial (anamórfica) en la cámara para comprimir la imagen de la película y otra lente idéntica para descomprimirla en la pantalla. Avances posteriores permitieron ajustar la imagen anamórfica a la película estándar de 35 mm. El término ‘Scope’ se convirtió en sinónimo de ‘formato panorámico’. El Panavisión, un sistema anamórfico de 35 mm. Es el más empleado panorámicos y el que ha sustituido al Cinemascope. en los procesos Lección 8 PELÍCULA FOTOGRÁFICA Las películas fotográficas varían en función de su reacción a las diferentes longitudes de onda de la 30 luz visible. Las primeras películas en blanco y negro eran sólo sensibles a las longitudes de onda más cortas del espectro visible, es decir, a la luz percibida como azul. Más tarde se añadieron tintes de color a la emulsión de la película para conseguir que los haluros de plata fueran sensibles a la luz de otras longitudes de onda. Estos tintes absorben la luz de su propio color. La película ortocromática supuso la primera mejora de la película de sensibilidad azul, ya que incorporaba tintes amarillos a la emulsión, que eran sensibles a todas las longitudes de onda excepto a la roja. A la película pancromática, que fue el siguiente gran paso, se le añadieron en la emulsión tintes de tonos rojos, por lo que resultó sensible a todas las longitudes de onda visibles. Aunque ligeramente menos sensible a los tonos verdes que la ortocromática, reproduce mejor toda la gama de colores. Por eso, la mayoría de las películas utilizadas por aficionados y profesionales en la actualidad son pancromáticas. La película de línea y la cromógena son dos variedades adicionales de la de blanco y negro, que tienen unas aplicaciones especiales. La primera se usa básicamente en artes gráficas para la reproducción de originales en línea. Este tipo de película de alto contraste consigue blancos y negros puros, casi sin grises. La película cromógena lleva una emulsión de haluros de plata con copulantes de color (compuestos que reaccionan con el revelador oxidado para producir un colorante). Después del proceso de revelado, la plata sobrante se elimina mediante un baño de blanqueo, que da como resultado una imagen teñida en blanco y negro. Hay películas especiales, sensibles a longitudes de onda, que sobrepasan el espectro visible. La película infrarroja responde tanto a la luz visible como a la parte infrarroja invisible del espectro (ver Fotografía infrarroja). La película instantánea, lanzada por la empresa Polaroid a finales de la década de 1940, permitió conseguir fotografías a los pocos segundos o minutos de disparar con cámaras diseñadas con ese fin específico. En la película instantánea, la emulsión y los productos químicos de revelado se combinan en el paquete de película o en la propia foto. La exposición, revelado e impresión se producen. dentro de la cámara. Polaroid, primer fabricante de esta película, utiliza una emulsión de haluros de plata convencional. Después de que la película ha sido expuesta y se ha conseguido el negativo, éste pasa entre el papel fotográfico y los productos químicos; entonces, una sustancia gelatinosa transfiere la imagen del negativo al papel y la foto queda lista. Película a color: La película de color es más compleja que la de blanco y negro; se diseña para reproducir la gama completa de colores, además del blanco, el negro y el gris La emulsión de color de una película, compuesta por capas delgadas de gelatina sensibles a la luz que reaccionan químicamente para registrar el color y los espacios sombreados de un motivo. En la fotografía en blanco y negro sólo es necesaria una emulsión debido a que es la cantidad de luz y no el color la que activa la reacción química. La película de color requiere tres capas de emulsión, cada una de ellas es sensible sólo a uno de los colores primarios de la luz: azul, verde o rojo. Como la luz atraviesa las tres capas, cada una de ellas registra sólo la zona donde aparece el color del motivo al que es sensible. En el revelado, la emulsión libera el color del pigmento complementario de la luz registrada: la luz azul activa el pigmento amarillo, la luz verde el magenta y la luz roja el cyan. Se utilizan los colores complementarios porque cuando se revela la película reproducen el color original del motivo. 31 Cuando la película se expone a la luz, se forman imágenes latentes en blanco y negro en cada una de las tres emulsiones. Durante el procesado, la acción química del revelador crea imágenes en plata metálica, al igual que en el proceso de blanco y negro. El revelador combina los copulantes de color incorporados en cada una de las emulsiones para formar imágenes con el cyan, el magenta y el amarillo. Posteriormente la película se blanquea y deja la imagen negativa en colores primarios. En la película para diapositivas en color, los cristales de haluros de plata no expuestos que no se convierten en átomos de plata metálica durante el revelado inicial se transforman en imágenes positivas en color durante la segunda fase del revelado. Una vez completada esta fase, la película es blanqueada y la imagen queda fijada Formatos de película y de cámara: Los diferentes tipos de cámara requieren formas y tamaños de película adecuados. La más utilizada en la actualidad es la cámara de pequeño formato (35 mm) que consigue 12, 20, 24 o 36 fotografías de 24 × 36 mm, en un sólo rollo de película. Ésta se enhebra en un carrete receptor que está dentro del compartimiento estanco. La película de 35 mm también puede adquirirse en grandes rollos que se cortan a la medida deseada para cargar el carrete. El siguiente formato de cámara estándar, de tamaño mediano, utiliza películas de 120 o 220. Con estas cámaras se consiguen imágenes de diversas medidas como 6 × 6 cm., 6 × 7 cm. y 6 × 9 cm., según la configuración de la cámara. Las de gran formato utilizan hojas de película. Los formatos estándar de estas cámaras son: 4 × 5, 5 × 7 y 8 × 10 pulgadas. Las cámaras especiales de gran tamaño, de formato de hasta 20 × 24 pulgadas, son de un uso profesional muy limitado. Velocidad de la película: Las películas se clasifican por su velocidad, además de por su formato. La velocidad de una película se define como el nivel de sensibilidad a la luz de la emulsión y determina el tiempo de exposición necesario para fotografiar un objeto en unas condiciones de luz dadas. El fabricante de la película asigna una clasificación numérica normalizada en la cual los números altos corresponden a las emulsiones rápidas y los bajos a las lentas. Las normas fijadas por la International Standards Organization (ISO) se usan en todo el mundo, aunque algunos fabricantes europeos aún utilizan la norma industrial alemana Deutsche Industrie Norm (DIN). Se adoptó el sistema ISO al combinar el DIN con el ASA (la norma utilizada anteriormente en Estados Unidos). La primera cifra de la clasificación ISO, equivalente a la de la ASA, expresa una medida aritmética de la velocidad de la película, mientras que la segunda cifra, equivalente a la de la DIN, expresa una medida logarítmica. Las películas lentas se suelen clasificar desde ISO 25/15 hasta ISO 100/21, pero también las hay más lentas. La película rápida de Kodak, de características especiales, tiene una numeración ISO de 3.200. Las películas con ISO de 125/22 a 200/24 se consideran de velocidad media, mientras que las que están por encima de ISO 200/24 se consideran rápidas. En los últimos años, los grandes fabricantes han lanzado películas ultrarrápidas superiores a ISO 400/27. Existen ciertas películas que pueden superar estos límites como si fueran de una sensibilidad superior, lo cual se consigue al prolongar la duración de revelado para compensar la subexposición. El código DX es una reciente innovación en la tecnología fotográfica. Los carretes de 35 mm con código DX llevan un panel que se corresponde con un código electrónico que indica la sensibilidad 32 ISO y el número de exposiciones de la película. Muchas de las cámaras modernas están equipadas con sensores DX que leen electrónicamente esta información y ajustan automáticamente la exposición. Las diferencias en la sensibilidad a la luz de la emulsión de la película dependen de varios aditivos químicos. Por ejemplo, los compuestos hipersensibles aumentan la velocidad de la película sin modificar su sensibilidad a los colores. Las películas rápidas también se pueden fabricar con mayor concentración de haluros de plata en la emulsión. Hace poco se ha creado una generación de películas más rápidas y sensibles mediante la alteración de la forma de los cristales. Los cristales de haluros de plata sin relieve ofrecen una superficie más amplia. Las películas que contienen este tipo de cristales, como la Kodacolor de grano T, poseen por tanto mayor sensibilidad a la luz. El grano de las películas rápidas suele ser más grueso que el de las lentas. En las ampliaciones de gran tamaño el grano puede producir motas. Las fotografías tomadas con película lenta tienen un grano menor al ser ampliadas. Debido al pequeño tamaño de los haluros de plata, las películas lentas poseen generalmente una mayor definición, es decir, ofrecen una imagen más detallada y pueden producir una gama de tonos más amplia que las películas rápidas. Estas últimas se utilizan cuando se pretende obtener imágenes nítidas de objetos en movimiento en detrimento de una gama de tonos más amplia y mayor riqueza de detalles. Exposición: Cada tipo de película posee un rango o latitud de exposición característica, que indica el margen de error admisible en la exposición de la película que, una vez revelada e impresa, reproduzca el color y los tonos reales de la escena fotografiada. Los términos sobre exposición y sub-exposición se utilizan para definir las desviaciones, intencionadas o no, de la exposición ideal. En la película expuesta por más tiempo del adecuado, las zonas que reciben demasiada luz se verán obstruidas por un exceso de plata, perderá contraste y nitidez y aumentará su grano. En cambio, la sub-exposición origina negativos débiles, en los que no se depositan suficientes cristales de plata para reproducir con detalle las zonas oscuras y de sombras. Con las películas de latitud estrecha, una exposición adecuada para una zona en sombra es probable que produzca sobre-exposición de las zonas iluminadas adyacentes. Cuanto más amplia es la latitud de una película mejores fotos resultarán, a pesar de la sobre o subexposición. La película para negativos, tanto de color como en blanco y negro, ofrece, por lo general, suficiente latitud para permitir al fotógrafo un cierto margen de error. La película para diapositivas en color suele tener menos latitud. Plan de vuelo: Se requiere del diseño de un plan estructurado, acorde al uso que se piense dar a las fotografías para asegurar su efectividad, mediante un cubrimiento total del área escogida manteniendo la altura de vuelo y el rumbo del avión permanentes a fin de evitar desfases y permanencia de los recubrimientos previamente estipulados tanto entre fotos consecutivas, como entre fajas adyacentes. Fotos tomadas durante intervalos de tiempo exactos y vuelos efectuados paralelamente de tal manera que salgan fajas de vuelo, manteniendo los aviones a una altura permanente con la finalidad de asegurar traslapes o recubrimientos necesarios no solo entre fotos consecutivas, sino entre fajas de vuelo adyacentes, a fin de obtener la visón tridimensional entre 33 pares de fotos. Cuando el terreno a fotografiar es plano y horizontal, será suficiente calcular una la altura de vuelo, la separación entre líneas y el intervalo da la exposición una sola vez, y esas mismas condiciones se aplicara a toda la zona La dificultad práctica surge cuando el terreno es ondulado o montañoso, ya que en tal caso la escala de la imagen fotográfica no es la misma para todas las fotografías, ni es constante dentro de la misma exposición. Por esta razón es necesario definir un plano “r” como cota de referencia (nivel medio del terreno), un plano alto “a” correspondiente a los puntos más altos y un plano “b” correspondiente a los puntos más bajos del terreno (ver Figura 2) Figura 1. Plan de vuelo, mostrando la franja fotografiada y las tomas consecutivas y superpuestas Lección 9 RESTITUCIÓN DE FOTOGRAFÍAS La interpretación realizada sobre fotografías aéreas debe ser pasadas a un mapa base, eliminando los errores debido a las deformaciones geométricas de las fotografías como consecuencia del relieve (incluyendo la curvatura terrestre), inclinación y distorsión; para ello existen instrumentos fotogramétricos que corrigen algunas o varias de estas deformaciones pero requieren de puntos de control con coordenadas planimétricas o espaciales conocidas o utilizando puntos de control obtenidos directamente en el campo o por medio de una triangulación aérea o radial efectos de ajustar el modelo estereoscópico o la fotografía al mapa base. Cuando se observan un par de fotografías bajo un estereoscopio o cualquier otro aparato orientado en este mismo principio, las fotos se colocan planas sobre la mesa. El desplazamiento debido al relieve (Px) es el que permite observar el modelo en tercera dimensión, mientras las otras dos deformaciones (inclinación y distorsión) deformarán el modelo observado 34 El error debido a la distorsión, comparado con los otros, es tan pequeño que puede considerarse completamente despreciable, ya que los errores cometidos por los otros factores son mayor magnitud. Los instrumentos utilizados para corregir la deformación residual del modelo se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: geométrica y la deformación Instrumentos estereoscópicos para dibujo y cambio de escala. Son instrumentos para la observación tridimensional de pares estereoscopios, que permiten pasar la información de las fotografías al mapa base, sin corregir ninguna de las deformaciones, es decir que el mapa producido es copia de una de las fotografías y únicamente se puede cambiar la escala. Rectificadores aproximados: Son instrumentos que corrigen el error debido a la inclinación de las fotografías, basándose en puntos de control de coordenadas planimétricas conocidas. Instrumentos que corrigen el desplazamiento debido al relieve. Estos instrumentos se basan en el principio de la triangulación radial para corregir el error producido por el relieve, ubicando cada punto por intersección de rectas a partir de puntos principales. Instrumentos aproximados de tercer orden: Son instrumentos de restitución cuya solución mecánica no es exacta y se utilizan para la interpretación de modelos estereoscópicos a escala media y pequeña como auxiliares en el dibujo de mapa base. Company ha creado un estéreo trazador simple, el Aviógrafo B8, que ha venido a remediar esa deficiencia Podemos decir que el Aviógrafo es factible de ser usado, en interpretación intensiva en trabajos forestales y la restitución, tanto en condiciones fotográficas usuales dentro de los límites técnicos, como cuando se usan métodos afines. En comparación con los aparatos de restitución de solución aproximada, la principal ventaja fotogramétrica del Aviógrafo B8 consiste en la exacta reconstrucción geométrica en el instrumento de los haces de rayos tal y como en el momento de la exposición de la fotografía. Esto permite convertir exactamente las proyecciones centrales en una proyección ortogonal, lo que nos da un trazado preciso, incluso cuando se trata de zonas montañosas. Fotografía 10. El Aviógrafo B8 del Instituto suizo de Investigaciones Forestales, con una operadora en su mesa de dibujo. 35 Fuente: www.fao.org/docrep/27755s Con este aparato el levantamiento cartográfico puede realizarse simultáneamente a dos escalas: una, a la escala del modelo y la otra en una mesa lateral, a la escala de restitución requerida. Así el operador va teniendo directamente ante él un trazado comprobatorio y puede introducir al trabajo los símbolos importantes de interpretación. El trazado pantográfico en la mesa lateral queda, por consiguiente, como un mapa «limpio» de la composición generalmente complicada de las zonas montañosas. Además, el operador se puede concentrar en la labor de trazado, algo particularmente importante cuando se trata de operadores de poca experiencia. En el Aviógrafo B8 la relación de escala de imagen a escala del modelo es de 1:2 y la de la escala del modelo a la escala del trazado es de 1:2,5, pudiéndose utilizar el pantógrafo linear y la mesa auxiliar, para lograr una ampliación cinco veces mayor de las imágenes del mapa. Las exigencias forestales por tanto serán completamente llenas. Los proyectos de investigación y experimentales han mostrado que los dos ejercicios, tanto la fotointerpretación como la restitución estereoscópica, que es indispensable combinarlas y que una sola persona realice estas labores. En muchos trabajos forestales, la separación de la interpretación y de la restitución ocasiona una división del trabajo, ya que en general se hacen estas operaciones en distintos lugares. Es aconsejable ordenar las dispositivas al redactar los pliegos de condiciones antes de contratar el vuelo. Las diapositivas pueden interpretarse con un estereoscopio sobre una mesa de luz. Anotando los resultados con tinta transparente o también sobre las diapositivas o en rótulos adicionales claramente, para enviarlos luego al departamento que efectuará la correspondiente restitución Lección 10 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS Para la toma de fotografías aéreas se requiere del diseño de un plan de vuelo en el que se asegura el cubrimiento del área seleccionada y el mantenimiento de la altura de vuelo y el rumbo del avión, para asegurar que las fotos sean tomadas de manera consecutiva, conservando las líneas paralelas de vuelo y que las tomas se realicen con intervalos precisos, que permitan un recubrimiento o traslapo entre ellas, lo que permitirá posteriormente la lectura estereoscópica entre pares de fotos consecutivas El recubrimiento, también denominado traslapo, es un área común, entre dos o más fotografías consecutivas; puesto que la cámara toma las fotos en un lapso tan corto entre una y otra, el avión no alcanza a salir totalmente del área fotografiada, antes de que el obturador automáticamente dispare la cámara y ésta a su vez, tome la siguiente foto. Por lo tanto se repite una porción o área de tierra proporcional, a la demora que tenga el avión en salir del espacio que ya había quedado plasmado en la anterior fotografía. El traslapo puede ser de dos clases: lateral y longitudinal. Traslapo Lateral: Es el sector de las fotografías que se repite entre las fotos de una faja y las laterales de las adyacentes. Aproximadamente este traslapo debe ser de un 30% para que permita la cobertura de toda el área mediante visión estereoscópica o tridimensional de las imágenes 36 fotografiadas, de tal forma, que el cubrimiento del área objeto de trabajo permita fácilmente la identificación de los puntos de enlace indispensables para la posterior foto- interpretación cierre y dibujo de áreas y mapas correspondientes. Ver figura 23 Traslapo Longitudinal: Es el sector de la fotografía que se replica entre una faja fotografiada tomada en sentido longitudinal de una línea de vuelo. En contraste con el anterior, este recubrimiento entre fotos debe ser aproximadamente del 60% para posibilitar la visión estereoscópica de los elementos fotografiados por pares consecutivos. Escala de Toma: El Instituto Geográfico Agustín Codazzi, entidad que oficialmente toma fotografías áreas en el país, utiliza para ello una escala entre un 1:25.000 y 1: 60.000. También se usan otras escalas mayores que pueden ir entre la de 1: 5.000 y 1:10.000 para casos particulares. Deformaciones: Algunas fotos aéreas quedan con ciertas distorsiones en las imágenes de los elementos fotografiados, debidas al desplazamiento causado por el relieve, proyectando ciertas deformaciones en sentido radial, (que inicia desde el centro de las fotos hacia la periferia), lo cual obliga a la variación de las proporciones en cuanto a orientación tamaño y distancia de dichos elementos cambiando en el mismo sentido radial. Debido a esto, la periferia de las fotografías se ve afectada, por lo cual es menester trabajar en la parte central de las fotos preferiblemente, sobre todo para el caso de mediciones fotogramétricas Recubrimiento transversal Recubrimiento Recubrimiento longitudinal Recubrimiento Figura 2. Recubrimiento o traslapo lateral y Recubrimiento o traslapo longitudinal 37 Formato, Tamaño Foto Aérea: Normalmente viene en formato de 23 por 23 centímetros, pero se puede ampliar aproximadamente hasta unas 5 veces en zonas específicas, en las cuales se requiere realizar labores más al detalle. Clasificación de fotografías aéreas: Se clasifican según la inclinación del eje óptico y según la emulsión de la película. Por inclinación del eje óptico: La fotografía aérea se debe tomar cuando el eje de la cámara se encuentre lo más perpendicularmente posible (aunque es permisible una desviación de aproximadamente tres grados con respecto al eje vertical real). Hay dos tipos de inclinaciones del eje óptico de la cámara: vertical u oblicua. • Fotografías aéreas verticales: El eje óptico de la cámara es perpendicular o normal a un plano horizontal tomado como referencia, ubicado sobre el área de la toma. Las posibles deformaciones se incrementan hacia los bordes, pero pueden ser corregidas mediante un proceso denominado, de restitución. Ver figura 3. Una foto verdaderamente vertical se logra cuando el eje de la cámara que la toma, está exactamente a plomo (en la perfecta dirección de la plomada o totalmente perpendicular a un plano de base imaginario), al momento de efectuar la exposición. A pesar de las precauciones tomadas existen invariablemente pequeñas variaciones, por lo general menores de 1º y rara vez mayores de 3º. Las fotos casi verticales, tienen pequeñas inclinaciones con ladeos no intencionales pero se han ideado métodos fotogramétricos para manejar fotografías inclinadas, de manera que la precisión no se pierde al elaborar cartas a basándose en ellas Figura 3. Toma de fotografía aérea vertical 38 Figura 4 Toma de Fotografía aérea Oblicua Fotografías Aéreas Oblicuas: Son aquellas en las cuales el eje de la cámara no es perpendicular al plano horizontal en el momento de la toma. Las deformaciones de los objetos y de la escala son exageradas, debido al efecto de “perspectiva” obtenido a partir del primer plano o ubicación más cercana de quien observa. Como resultado el área fotografiada tendrá una forma trapezoidal; como se puede observar en la figura 4 Según Emulsión de la Película: Las películas usadas en fotografías aéreas poseen emulsiones constituidas por halogenuros de plata, sensibles a varios tipos de radiaciones del espectro electromagnético con características que pueden variarse mediante procedimientos químicos, según el fin o uso que se quiera dar a dicha fotografía. Acorde con la sensibilidad de las emulsiones a las diversas longitudes de onda, se pueden observar los siguientes principales tipos: fotografías en blanco y negro (pancromáticas), fotografías a color y fotografías ultrarrojas (infrarrojas). • Fotografías pancromáticas (en blanco y negro): Son las más usadas por tener las características más parecidas a las de la visión del hombre; son sensibles a casi todas las radiaciones del espectro visible (entre 0.4 y 0.7 micrones). Se usan especialmente para fotogrametría y Fotointerpretación • Fotografías a color: La película en su superficie contiene varias capas de emulsión, con una sensibilidad específica cada una, para los colores rojo, verde y azul. La información que presentan es mayor que las pancromáticas (que solo ofrecen los colores blanco y negro). Poseen el inconveniente de ser costosas, pero se pueden usar tanto para fotogrametría como para fotointerpretación • Fotografías ultrarrojas (o infrarrojas). Las emulsiones fotográficas pueden hacerse sensibles a los rayos infrarrojos de la parte invisible del espectro con tintes especiales. La luz infrarroja atraviesa la neblina atmosférica y permite realizar fotografías claras desde largas distancias o grandes altitudes. Debido a que todos los objetos reflejan la luz infrarroja, pueden ser fotografiados en total oscuridad. 39 Las técnicas de fotografía infrarroja se emplean siempre que tengan que detectarse pequeñas diferencias de temperatura y capacidad de absorción o reflexión de la luz infrarroja. Algunas sustancias, especialmente de tipo orgánico, como los vegetales, reflejan con más potencia la luz infrarroja. Las películas infrarrojas presentan una tendencia a reproducir como blancos los tonos verdes de las hojas, sobre todo si se utiliza un filtro rojo oscuro. Tienen muchas aplicaciones militares y técnicas, como por ejemplo la detección de camuflajes, los cuales aparecen más oscuros en la fotografía que las zonas de alrededor. Este tipo de fotografía también se utiliza para diagnósticos médicos, para descubrir falsificaciones en manuscritos y obras pictóricas así como para el estudio de documentos deteriorados. Se ha empleado, por ejemplo, para descifrar los Manuscritos del Mar Muerto. Fotografía 11. Visualización del agua en Blanco/Negro y en Infrarrojo Blanco y Negro de un espejo de agua- Cámara RMK A 15/23, escala original 1/7.000. (Carl Zeiss) Fuente: http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html Fotografía 12. Fotografía aérea a color Fuente: www.teledet.com.uy 40 La película de rayos infrarrojos tiene una sensibilidad en la banda de entre 0.7 y 0.8 micrones, produce imágenes que muestran variaciones en energía infrarroja reflejada invisible, útiles en concreto para recabar información sobre la vida de las plantas. Una de las emulsiones fotográficas de mayor uso en el estudio de la cobertura vegetal es la llamada falso color o película detectora de camuflaje o infrarrojo color. Cuando se habla de fotografía infrarroja se debe tener cuidado de no confundirla con la fotografía térmica. En esta técnica también se está trabajando con radiación infrarroja pero de diferente tipo a la que es sensible la película infrarroja que se usó en el ejemplo. En la película queda registrado un rango de radiación infrarroja que da información acerca de la naturaleza química de los objetos fotografiados. Fotografía 13. Fotografía aérea falso color. Fuente: http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html INFORMACIÓN MARGINAL. La información que contienen las fotografías aéreas en un lado de la foto (generalmente a la izquierda del observador), se interpretan así: • Reloj: Señala la hora en la cual se tomó la fotografía. Dato muy útil para el proceso de fotointerpretación. Distancia focal: (f) la que utilizó la cámara; es importante para determinar la escala media de la fotografía. CAL. F.L. 154 42 mm Contador: Registra el número consecutivo de las fotografías. 1 3 41 • Tipo de cámara: Es importante para conocer sus características especiales, muy útiles en fotogrametría especialmente. Sitio de toma, fecha y operador: Identifican fotografías individuales y fajas de vuelo. • Marcas fiduciales: Indispensables para encontrar el centro (o punto principal) de la foto que determina el eje de vuelo para efectuar procesos fotogramétricos. • Nivel de burbuja: Indica la inclinación del eje óptico de la cámara en el momento de la toma. • Altímetro: Da la altura del vuelo (h) sobre el plano de referencia (que puede ser el nivel del mar). • Número de vuelo: Identifica la faja de vuelo y cada fotografía dentro de ella • Escala: Generalmente aparece la escala media del vuelo, que se asume como la escala media de la fotografía. Sirve para hacer mediciones sobre la fotografía. • Norte: Facilita La orientación correcta de la imagen fotográfica con respecto al terreno. • Otras indicaciones: Referencias sobre la entidad, empresa o proyecto para el cual se tomaron las fotografías. AUTOEVALUACIÓN. 1. Defina que es una fotografía aérea y cuál es su utilidad? 2. Mencione los diferentes tipos de fotografía aérea, 3. ¿Cómo son tomadas las fotografías aéreas?, Que se entiende por un plan de vuelo?. 4. Describa los principales aspectos técnicos de las fotografías aéreas. 5. 6. Explique la información marginal contenida en una fotografía aérea y su utilidad. Con sus propias palabras describa todo el proceso de restitución de las fotografías aéreas. 42 CAPITULO 3 LA ESCALA EN LA FOTOGRAFIA AÉREA COMO PROPORCIÓN PARA RELACIONARLA CON EL MAPA INTRODUCCIÓN Para tener un relación de proporcionalidad se trabaja la escala la cual permite al fotointerprete y al cartógrafo lograr comparar la información teniendo la certeza de las dimensiones reales, por lo anterior se trabaja con el concepto de escala la cual depende de la relación existente entre la distancia focal de la cámara (f) y la altura de vuelo (h), sobre un terreno, y al relacionarla o transferir su información al mapa se debe tener certeza para su comparación por lo que se utiliza la escala, término que se define En los siguientes términos “Escala en general tiene que ver con que el proceso, dibujo, toma no se está realizado y representando en su tamaño real sino en una proporción dada. En definitivo “la escala es la razón entre dos magnitudes la real y la que se va a representar”; puede expresarse de tres formas distintas: numérica, gráfica y textual o literal. Lección 11 LA ESCALA DE LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS Figura 5 Relaciones. fotografía. Entre altura de vuelo, distancia focal de la cámara, altura del terreno y escala de la Una fotografía aérea es la imagen reducida de un área elegida. Por ese motivo, las imágenes son reducidas en una determinada proporción que depende de la relación existente entre la distancia focal de la cámara (f) y la altura de vuelo (h), sobre un terreno. Se interpreta comúnmente la escala como la relación de proporcionalidad existente entre la distancia en un plano o mapa y la distancia real en el 43 terreno, relación uniforme en todo punto, porque una representación gráfica de este tipo es una proyección ortogonal. Escala de una aerofoto vertical: La escala fotográfica en una aerofotografía vertical es la razón de la distancia en la foto, con la distancia correspondiente en tierra. Por ser la fotografía aérea imagen de un área elegida, las medidas y accidentes geográficos aparecen reducidos en una proporción determinada tanto en el dibujo como en un plano o mapa que la contenga Variación de la escala y del área cubierta en función de la altura de vuelo: Si una fotografía se toma a 1000 metros de altura, la escala será pequeña y también el detalle de los elementos encontrados, pero tendrá una cobertura, o área sobre la cual se toma la foto, mayor. En cuanto las fotografías tengan una escala más grande, mayor será el detalle de los objetos observados (directamente proporcional), y en la medida en que la altura del avión sea menor la escala de la fotografía será más grande (en cuyo caso será inversamente proporcional). Si un avión toma una fotografía a 500 m de altura, la escala de las fotografías será grande o sea, que los detalles del terreno observado serán bastante visibles, pero el área espacial cubierta por la fotografía será pequeña. Distancia focal. D.f: La distancia focal es el trayecto comprendido entre el centro de la lente y el punto focal, concepto importante ya que precisa la potencia o desviación de una lente u objetivo. Su valor puede expresarse en milímetros (como distancia focal) o por dioptrías (una dioptría es el valor inverso de la distancia focal expresado en metros). Cuanto más corta es la distancia focal, mayor es el ángulo de la óptica. Es la distancia entre el objetivo de un instrumento óptico, ya sea una lente o un espejo, y el punto en el que se forma la imagen del objeto situado en el infinito. La distancia focal depende de cómo haya sido construida la lente o el espejo. Cuanto mayor es la distancia focal, más grandes son las dimensiones de la imagen que se forma en el foco. Altura de vuelo. ( H): Consiste en sobrevolar el territorio en un avión y tomar fotografías de eje vertical recubriendo el territorio con fotogramas que se solapen que haya un área de cobertura común en cada fotograma del par, tanto longitudinal como transversalmente. Como norma general, estos solapes suelen ser del 60% en el eje longitudinal y del 20% en el eje transversal, aunque dependiendo de la utilidad del vuelo estos porcentajes pueden variar notablemente. La razón de por qué es estrictamente necesario tener zonas de recubrimiento comunes en las fotografías se analizará con posterioridad. Las fotografías resultantes deben tener la menor desviación en su centro, con respecto a la vertical del avión, para que puedan ser útiles sin necesidad de restituirlas. Por otro lado, las cámaras que se utilizan para este tipo de trabajos, denominadas cámaras métricas, 44 son especiales; de funcionamiento similar a las convencionales pero con una calibración muy exacta de sus parámetros ópticos, de los cuales el más importante es la distancia focal. Lección 12 DESARROLLO DE FÓRMULAS QUE PERMITEN ENCONTRAR LA ESCALA. Las fotografías aéreas resultantes de un vuelo fotogramétrico no tienen una escala exacta, son el resultado de una perspectiva cónica por el efecto ondulante del terreno. Así, cada punto dentro de una foto tiene su propia escala, dependiendo del lugar con respecto al centro de la foto y de la altura del terreno. No obstante, sí puede hablarse de una escala media de los fotogramas, que aunque no sea exacta, es aproximada. Esta escala media mantiene una estrecha relación con los conceptos distancia focal y altura media del vuelo, Dónde: /H = 1/E = Distancia focal. H = Altura media del vuelo. E = Denominador de escala o módulo escalar Esta expresión básica en fotogrametría, es fundamental a la hora de planear un vuelo. Dependiendo de la distancia focal de la cámara que vayamos a utilizar y de la escala media de los fotogramas que deseamos obtener, se deberá planear el vuelo a una altura u otra. A la vez, la escala media de los fotogramas está ligada a la utilidad que queramos dar al vuelo; Generalmente la finalidad del vuelo es la cartografía a partir de restitución fotogramétrica, en cuyo caso hay que tener en cuenta la escala de la cartografía que pretendemos. Aunque no hay una fórmula fija que relacione la escala media de las fotos con la escala de la cartografía a restituir, se suele decir normalmente que ésta es ¼ de la escala media de los fotogramas (aunque no tiene por qué ser así necesariamente). Ejemplo: para formar cartografía a escala 1/5000 se puede planear el vuelo a escala media 1/20 000, pero también es factible realizarlo con un vuelo a escala media 1/15 000. Si queremos reducir costos, será más ventajoso realizar el vuelo más alto (menor escala aproximada, en este caso 1/20 000) porque se cubrirá el territorio con menos fotogramas y serán necesarios menos trabajos de apoyo; Pero si pretendemos utilizar el vuelo resultante para tareas de fotointerpretación (reconocimiento de fotografías), como suele ser el caso en temas ambientales, quizá sea más ventajoso realizar un único vuelo a escala media 1/15 000 que nos sirva para ello y además para realizar la restitución. Los fotogramas resultantes de un vuelo fotogramétrico deben contener además de la información gráfica del territorio de análisis, la siguiente información: • • • • • • • Organismo contratante del vuelo. Empresa que realiza el vuelo. Zona del vuelo. Fecha. Hora. Escala aproximada de los fotogramas. Número de pasada. 45 • Número de foto. • Información sobre la cámara métrica (distancia focal, modelo). • Marcas fiduciales (están ubicadas en las esquinas de la foto y son la referencia para calcular el centro geométrico de la misma. Son un elemento imprescindible para la posterior restitución). • Nivel para comprobar la verticalidad del fotograma. • Altímetro, con indicación de la altura aproximada sobre el nivel del mar. Dado que las fotografías de un vuelo fotogramétrico se ordenan en pasadas y en números consecutivos dentro de cada pasada, esos dos datos son fundamentales para encontrar fotos de una zona concreta. Para ello se utiliza el denominado gráfico de vuelo, que no es otra cosa que un mapa que lleva graficada la distribución de las fotos con respecto al territorio. Lección 13 ESCALA NUMÉRICA Es la relación entre la longitud de una línea en el mapa y la correspondiente en el terreno, se expresa en forma de número fraccionario o de proporción en la cual la unidad representa el numerador. Es también la relación de proporcionalidad entre las medidas reales y las representadas La escala se calcula comparando una distancia medida sobre el mapa con su correspondiente en el terreno El numerador 1 es la unidad y representa la distancia en el mapa, el denominador es la relación entre las dos longitudes y se designa con la palabra módulo E Escala = 1 / E = Distancia medida sobre el mapa Distancia medida sobre el terreno Por ejemplo: 1/ 10.000, lo que nos indica el valor por el que se debe multiplicar una distancia en el mapa para que sea equivalente a la del terreno. Se expresa en forma de número fraccionario de manera que el numerador sea siempre la unidad (1) y el denominador módulo escalar, sea las veces que se ha reducido una distancia en el terreno para poder ser representada en el mapa. Por ejemplo: 1/ 50.000 ó (1: 50.000), implica que la una unidad de medida en el terreno ha sido reducida 50.000 veces para poder representarla sobre el plano. El módulo escalar señala un valor por el cual debe multiplicarse una distancia en el mapa para que sea equivalente en el terreno. De fracción: El tamaño del mapa en relación con la superficie terrestre es la escala, que se suele indicar con una fracción o relación. El numerador, en la parte superior de la fracción, es una unidad del mapa y el denominador, en la parte inferior de la fracción, es el número de las 46 mismas unidades representadas en realidad. Por ejemplo, una escala de 1/10.000 indica que un centímetro en el mapa equivale a 10.000 centímetros en la superficie terrestre. Esta misma escala se puede expresar como 1:10.000. Cuanto más grande es el denominador y más pequeña la fracción, más superficie terrestre está representada en un solo mapa. Por tanto, los mapas a escala reducida muestran mucha más superficie que los mapas a gran escala. Escala gráfica: Suele ser un segmento recto en el que se marcan las distancias, expresadas la mayoría de las veces en kilómetros u otras unidades de longitud. También representa distancias del terreno sobre una línea recta graduada, tiene la ventaja que puede servir así el mapa se disminuya o se aumente por métodos fotográficos debido que la escala gráfica se disminuye o aumenta también en su tamaño observando la misma relación. Para los mapas topográficos una escala 1:25.000 se representa, mediante dos líneas paralelas que conforman una barra graduada compuesta de dos segmentos: la escala primaria y la escala de fraccionamiento. La escala primaria se haya partiendo desde el cero hacia la derecha: Figura 6a Escala grafica para medir distancias hasta 100 metros Figura 6b Escala grafica para medir distancias hasta 50 metros 47 Lección 14 ESCALA EXPRESADA EN PALABRAS Y CIFRAS Por ejemplo: “1 centímetro representa 100 kilómetros”, es decir, 1 cm en el mapa representa 100 km. en la superficie terrestre. Cuanto mayor es la escala, más se aproxima al tamaño real de los elementos de la superficie terrestre. Los mapas a pequeña escala generalmente representan grandes porciones de la Tierra y, por tanto, son menos detallados que los mapas realizados con escalas más grandes. En la mayoría de los mapas se indica la escala en el margen y, muchas veces, viene acompañada de una escala gráfica lineal; esto es, un segmento dividido que muestra la longitud sobre el mapa de las unidades terrestres de distancia. Normalmente, el extremo de la barra presenta una subdivisión para que el usuario pueda medir las distancias con mayor precisión. Las escalas que se utilizan en los mapas varían mucho. Generalmente, los mapas topográficos detallados están confeccionados a escala 1:50.000 y 1:25.000. Cuando los mapas se realizan con fines militares se utilizan escalas más grandes como 1:10.000 ó 1:5.000. Desde los primeros años del siglo XX, varios gobiernos han colaborado para establecer un mapa único del mundo a escala 1:1.000.000. En la década de 1970 se realizaron mapas con sistemas informáticos. Éstos permiten almacenar datos sobre las coordenadas de un área geográfica y la distribución de los fenómenos de manera estadística. Unos dispositivos, como las trazadoras o plotters, hacen que el ordenador pueda dibujar mapas muy precisos partiendo de esos datos almacenados. Los mapas generados por sistemas informáticos también pueden reflejarse en una pantalla de ordenador, en la que un operador puede realizar fácilmente modificaciones sobre su contenido. Debido a que estos mapas y todos los cambios que se incorporan en ellos pueden almacenarse en el ordenador o computadoras, es posible obtener una representación animada de los cambios que han tenido lugar en un periodo de tiempo determinado con programas multimedia. Los mapas elaborados por ordenador son los más versátiles. Un programa de mapas muestra dinámicamente varias perspectivas del mismo objeto, permite cambiar la escala y añadir animación, imágenes, sonidos y vínculos con otras fuentes de información a través de Internet. Una sola persona puede actualizar un mapa hecho por ordenador, basta con completar la base de datos del mapa, lo que permite que éste crezca con el tiempo y ofrezca más detalles geográficos e información temática. Tener un buen mapa digital es como tener docenas de mapas temáticos en papel de una zona en particular superpuestos, que estuviesen conectados electrónicamente a una inmensa biblioteca de información sobre los temas principales y relacionados unos con otros. Los mapas elaborados por ordenador pueden tener una escala variable que cambia dependiendo del zoom que se aplique. Cuanto más se acerca el zoom a la superficie terrestre, más grande es la escala representada. Lección 15 OTRAS ESCALAS La escala de un mapa es constante, estipula realmente la forma del terreno en contraste con la 48 fotografía aérea que es variable según la altura del terreno, aún cuando el aeroplano sostenga siempre la misma altura. En el cálculo de la escalas la longitud tanto del terreno (Dt) como la del mapa (dm) se expresan siempre en la misma unidad de medida o en su defecto, se debe aplicar el factor de conversión correspondiente a la unidad diferente. La escala constituye uno de los elementos fundamentales de un contenido, uso propósito, precisión y dimensiones. mapa y se relaciona con el La siguiente es la fórmula aplicable a la escala de un mapa: 1/ Em = dm/Dt Dónde: 1 representa la unidad Em = módulo escalar de un mapa (es el denominador de la escala dm = distancia medida sobre el mapa Dt = distancia medida en el terreno. 1/ Em = dm /Dt Em = Dt/dm Dt = dm X Em dm=Dt X Em Una distinción más sustancial es la que se realiza entre los mapas de gran y pequeña escala. Una escala 1: 50.000 es menor que otra 1: 25.000, a pesar de tener una cuantía mayor, puesto que capta una mayor área de terreno y de hecho también de elementos encontrados incluyendo el área, por lo tanto ocupan mucho mas espacio y cada elemento es mas pequeño. Mientras la segunda teniendo un número menor capta menor área, menor número de elementos pero el tamaño de cada objeto es más grande por lo tanto la escala será también más grande y mas rica en información que es lo que importa. Para reconocer escalas en los mapas, se observa en el recuadro de convenciones para encontrarla al final. Las escalas se dividen en tres grupos o categorías. Cada grupo señala la cantidad de detalle cartográfico a mostrar y su forma de ilustración: Escala pequeña: Los mapas temáticos se realizan generalmente a pequeña escala, donde la exactitud en el posicionamiento del elemento que se representa no es tan importante como reflejar correctamente las características estructurales básicas de distribución de ese elemento en el espacio. Suelen aparecer con unos niveles elevados de generalización o simplificación. Las carreteras y otros elementos pueden llegar a moverse de sitio, con el fin de evitar el amontonamiento de información y facilitar la legibilidad del mapa, siempre que los diferentes elementos que lo componen se hallen a la misma distancia entre sí. En los casos más extremos (mapas de escala 1:1.000.000 y más pequeñas) el resultado es, a menudo, una caricatura que tiene más el valor de una ilustración, ya que resulta muy imprecisa la información cuantitativa que se puede obtener de este tipo de mapas (como, por ejemplo, la distancia entre dos lugares). Escala mediana: Se usa frecuentemente en planificación regional, en planeación detallada, o en operativos de campo. Se sabe que la escala 1: 100.000 es más grande que la 1: 400.000, pero más pequeña que la 1: 75.000. Nota: Aun cuando la escala 1:100.000 está dentro de las medianas se rige normalmente por especificaciones aplicadas a cartografía de gran escala. 49 Escala grande: Las escalas 1:75.000, 1: 50.000 o 1:10.000 son utilizadas para ubicación y/o localización de áreas muy específicas, trabajos de campo como muestreos, es la clase de mapas que tienen información pormenorizada en lo atinente a curvas de nivel, y otros pequeños detalles del terreno; son los mapas topográficos. Cuando el área de estudio es un espacio más concreto, como el de una ciudad, los mapas suelen tener una escala relativamente grande. Éstos muestran un detalle mayor, reflejando, por ejemplo, el tipo de terreno y las propiedades de las fincas. Estos mapas suelen realizarse a escalas entre 1:500 y 1:5.000 y no se necesita generalizar o simplificar mucho la información recogida. El usuario sólo necesita poseer una ligera noción sobre el tipo de proyección que se ha utilizado. La diferenciación entre mapas de pequeña y gran escala es arbitraria y, así, algunos países consideran gran escala a partir de 1:10.000, mientras que para otros sería a partir de 1:25.000. ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD 1 Parte Teórica. 1. ¿Explique qué entiende por Escala?. 2. ¿Para qué se trabaja con escala, y cuál es su importancia ?. 3.¿Indique para que se maneja escala en la foto y escala en el Mapa?. 4. ¿Cómo se puede representar la escala?. 5. ¿Cuál es escala mayor?. ACTIVIDADES PRÁCTICAS RELACIONADAS CON LA UNIDAD La actividad práctica corresponde a visita a una institución encargada del procesamiento, uso y/o la gestión de las fotografías aéreas, en donde se observara la información correspondiente a funciones, dependencias y alcances de la Institución, la observación y análisis de las fotografías aéreas. 50 FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 1 Alonso, D. María, A. (1988). Historia de la tierra y de la vida. Madrid: Museo de Ciencias Naturales, 1988. Obra de divulgación sobre geología y paleontología. Anguita, V. (1988). Origen e historia de la Tierra. Madrid: Ediciones Rueda. Barcelona: Editorial Ariel, 1993. Obra de carácter divulgativo Barredo, J.I. (1996). Sistemas de información geográfica y evaluación. Madrid: Ra-Ma, Librería y Editorial Microinformática, Obra divulgativa que evalúa los diversos Sistemas de Información Geográfica. Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Bosque, J. (1994). Sistemas de información geográfica. Madrid: Ra-Ma, Librería y Editorial Microinformática. Obra de carácter divulgativo. Incluye bibliografía. Blackburn, R. y otros. (1985). El gran libro de la Tierra. Barcelona: Ediciones Nauta. Obra de divulgación. Calvo, M. (1993). Sistemas de información geográfica digitales, sistemas geomáticos. Vitoria-Gasteiz: Instituto Vasco de Administración Pública, Obra específica sobre Sistemas de Información Geográfica. Cebrián, J. (1992). Información geográfica y Sistemas de información geográfica (SIGs). Santander: Universidad de Cantabria. Servicio de Publicaciones, Obra de carácter divulgativo. Chuvieco, E. (1996). Fundamentos de teledetección espacial. Madrid: Ediciones Rialp, 3ª ed.,. Obra de carácter divulgativo. 51 UNIDAD 2 LA IMAGEN Fotografía 14. Toma aérea de la ciudad de Roma CAPITULO 4 DEFINICIÓN Y PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA IMAGEN Fotografía 15.Toma aérea del Volcán Ena 52 INTRODUCCIÓN. Imagen: El concepto de onda suele emplearse para explicar la propagación de la luz y algunos de los fenómenos de formación de imágenes1. El resultado del estudio de la reproducción de las imágenes de los objetos de la superficie terrestre en las fotos y la inferencia u obtención del significado o interpretación de ellos, individual y colectivamente, es lo que se denomina en suma fotointerpretación. Las diversas superficies de la tierra reflejan luz observable como reproducción impresa en la fotografía. Las reproducciones registradas forman un conjunto de imágenes de componentes, cada tema tiene unos objetivos y frecuentemente extrae de los mismos una información diferente según la necesidad. Un concepto de gran importancia en la Fotointerpretación es el denominado nivel de referencia (conocimiento específico o general de quien interpreta). Depende en gran medida de la cultura del intérprete (sin tener en cuenta su experiencia o entrenamiento) y de su aptitud y actitud de pensamiento o de cierta intuición para reconocer e identificar detalles y objetos, deducir los significados de las imágenes plasmadas en las fotografías. JUSTIFICACIÓN. Hay formas sencillas para deducir características basándose en informaciones extraídas de elementos de una imagen, por ejemplo: un cuadro muestra una vía cruzando un río, a primera vista no identificable, se puede deducir que existe un puente. Hay formas más complejas por la combinación entre la sabiduría y la información, fuera de la fotografía. Mediante la observación de elementos plasmados en la imagen fotográfica, se llega a concluir que no solamente se extrae información de la foto, por ejemplo como en el caso mencionado, si al observar con detenimiento se infiere que no existe tal puente es de suponer que la profundidad del río permite el paso vehicular, de donde se deduce que se tienen posibilidades de extraer información con base en el conocimiento o nivel de referencia. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS Se pretende que el estudiante interiorice conceptos que le permitan la solución de problemas sencillos, además de interiorizar conceptos necesarios en busca de desarrollar una mejor adaptación de los nuevos entornos de enseñanza/aprendizaje, al igual que la adopción de un papel más activo de los estudiantes, como protagonistas de su formación en un ambiente rico en información y de entornos fluidos y mediáticos de comunicación, no solo entre profesores y alumnos, sino también con múltiples redes de conocimiento. Todo esto se concreta en los propósitos, objetivos, metas y competencias propuestas para la temática de Imagen como medio de captura de información. 1 Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos 53 OBJETIVOS Una vez terminado el estudio de este capítulo el estudiante estará en capacidad de: • Entender las características de una fotografía aérea para usarlas en la interpretación de fotografías aéreas. • Conocer cómo preparar las fotografías aéreas para la observación estereoscópica. • Determinar las áreas efectivas de las fotografías aéreas y realizar la fotointerpretación. • Aprender a reconocer los elementos presentes en la imagen fotográfica para y así crear patrones que permitan deducir fenómenos que están ocurriendo en ese sitio Lección 16 CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN FOTOGRÁFICA Una imagen fotográfica con deformaciones es debida al desplazamiento causado por el relieve, por la inclinación de la fotografía o por distorsión efectuada por la lente de la cámara. Además pueden darse por variaciones de temperatura, humedad, irregularidades sobre la superficie y composición de la emulsión de la película. Este tipo de deformaciones denominadas geométricas, son factores que afectan la veracidad de la imagen desde el punto de vista cuantitativo o sea que influye con cierta preponderancia en la medición que se pretenda efectuar sobre la foto. Cualitativamente la imagen fotográfica se estudia bajo los siguientes parámetros: • Nitidez: Depende de la característica del objetivo, del enfoque del sistema, de los movimientos de las imágenes producidos por vibraciones, por una larga exposición, por las características del material fotográfico que pueden ser la capacidad de resolución o de revelado. • Contraste: El contraste depende de la iluminación solar y las condiciones que presente la atmósfera al instante de la toma de la foto, la mayor o menor reflectividad de los objetos y de su entorno, la refracción que bien puede ser causada por niebla o polvo atmosférico, la sensibilidad espectral de la emulsión (pancromática, infrarroja, etc.), transmisión espectral del filtro (incluye la del objetivo), proceso de revelado del negativo, proceso de copiado y revelado del positivo. • La escala: Es el concepto fundamental en las representaciones gráficas, bien sean cartas, mapas, planos, croquis o fotografías aéreas. Se define como "la relación existente entre la medida gráfica del dibujo y la real del terreno". Y se puede expresar mediante la siguiente división: Escala = medida del plano / medida del terreno E = P / T o E = P: T 54 Es indispensable que ambas medidas se expresen en la misma clase de unidades, es decir, ambas en metros (m), centímetros (cm.), o bien en milímetros (mm), o cualquier otra clase de unidades que deseemos. En fotointerpretación la escala está en función de la distancia principal de la cámara y la altura de vuelo sobre el terreno. La escala de la fotografía puede facilitar o por el contrario dificultar la identificación mediante lectura directa o por análisis, de los elementos de la fotografía. Cuando se emplea un estereoscopio para observar un par de fotografías, a lo anterior habrá que incrementarle una cierta exageración estereoscópica que también puede deformar la escala vertical con respecto a la escala horizontal. Lección 17 ELEMENTOS PARA EL ANÁLISIS DE FOTOGRAFIAS AÉREAS Se consideran elementos (o herramientas) de identificación, aquellas características presentes en la imagen, que colaboran o sirven de evidencia concurrente para la diferenciación de objetos de interés y su identificación. Entre ellas podemos indicar como fundamentales el análisis de: • La Forma: la forma de los objetos, observada en una fotografía aérea puede resultar muy diferente a lo que el observador está acostumbrado a ver, pero la forma espacial de un objeto, es determinante para su identificación ya que le permite al fotointérprete delimitar la clase de objetos observados, ayudando a la comprensión de su significado y función. Esta variable, normalmente se estudia asociada con la variable tamaño, realizándose (muchas veces en forma inconsciente) el análisis conjunto. La forma rectilínea es muy característico de los elementos artificiales, tales como construcciones, vías, cercas, zanjas y muros, mientras que la forma irregular es más característica de los accidentes naturales, tales como causes de agua, curvas de pendientes etc. En los lotes de un cultivo donde se emplea maquinaria, se notarán claramente los contornos, puesto que el tractor necesita espacios grandes, con límites muy espaciosos al arar la tierra en las curvas, mientras que un lote laboreado con herramientas manuales, puede tener pendientes fuertes, lotes más pequeños, curvas de nivel evidentes entre otras características. Entre un bosque natural y un cultivo se notan perfectamente las diferencias, por la regularidad de la vegetación, de las especies forestales y la disparidad de los componentes del bosque, mientras que las del cultivo tienen distancias métricamente bien definidas. Una represa se diferenciará de un lago común por la infraestructura de contención y las estructuras como enormes tuberías, las de la generación eléctrica. Los canales de riego, varían con relación a las quebradas por la perfección de los trazados y las compuertas de desviación. Esta característica se puede apreciar en la Figura 23. El Tamaño: el tamaño de un objeto es uno de los más útiles indicios que llevan a su 55 identificación, a pesar de que sus formas sean similares sin embargo su diferencia de tamaños marcará la diferencia. El tamaño se suele apreciar mediante la observación de las tres dimensiones de un objeto ya que además de mostrar sus coordenadas planas se podrá medir la altura, mediante la utilización de la barra de paralaje. Con la medida de un objeto, el intérprete puede identificar un camino, de una vía principal, una vivienda de un edificio o de un depósito También podrá ser fácil la identificación de minifundios o latifundios en una región según el tamaño y distribución de viviendas, parcelas, lotes y potreros. Igualmente se podrá diferenciar claramente la casa de una hacienda, de un caserío, éste de un pueblo o de una ciudad. Fotografía 16. Apreciación del tamaño en las fotografías aéreas. Escala original 1/20.000, Fuente, (S.G.M.)http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html Tono: En las fotografías aéreas pancromáticas el tono está dado por una gama de grises que van desde el blanco hasta el negro, como resultado de una cantidad de luz reflejada por los objetos fotografiados. Depende de factores como: tipo de película, hora de la toma, ángulo de incidencia- reflexión, color, tipo de superficie, resequedad o humedad del suelo, según la época: en invierno forma los tonos de grises más oscuros, dado que absorbe gran cantidad y refleja poca luz, mientras el suelo seco, refleja mucha, proyectando una tonalidad más clara. Las zonas rocosas, erodadas, (suelo desnudo y/o desértico), produce alta reflectividad, (mucha luz), aun cuando haya roca de color oscuro, fenómeno que se observa fácilmente en la alta Guajira, en el desierto de la Tatacoa en el Huila y cerca de algunas ciudades como Cúcuta. Del mismo modo las zonas urbanas, con vías, carreteras, puentes, derrumbes, lotes cosechados, aun cuando contengan restos de vegetación, muestran tonos de gris claro o blanco por su enorme reflectividad, así como los cultivos transitorios en época de inmadurez. Los cultivos permanentes usualmente proyectan tonos oscuros, pero las tonalidades varían según las especies, la edad y el estado fisiológico o sea que al final del ciclo vegetativo reflejan colores claros. Un cultivo permanente puede generar tono de gris más oscuro que uno transitorio; el gris 56 varía de un tono relativamente claro en estado juvenil a otro oscuro en estado de madurez y a otra más clara ya al final del ciclo vegetativo. Los lagos, con aguas reposadas serán oscuros, pero si es muy activo, torrencial o en movimiento por los vientos, aparecerán colores grises más claros debido al efecto espejo. Hay colores que reflejan mayor cantidad de luz, el color verde por ejemplo, absorbe gran cantidad y en cambio refleja poca luz, mientras más oscuro sea, menor cantidad reflejará, mientras que los colores del café al amarillo reflejarán mayor cantidad que el anterior, por lo cual un bosque se observará mucho más oscuro que un cultivo de productos transitorios. En la región de los Llanos Orientales se presenta un largo período de lluvias seguido de otro relativamente seco, que es corto; las variaciones de humedad pueden observarse claramente con la diferencia de tonos en las fotografías. Un río puede aparecer casi negro en un sector mientras que en otro lugar y en la misma fotografía puede ser de color blanco bien por el contenido de elementos en suspensión, por el ángulo de incidencia de los rayos solares (efecto espejo), o por incremento en su torrencialidad debido al cambio de topografía de plana a pendiente. Fotografía 17 Tonos, de la fotografía aérea. La dirección de los rayos solares provoca variaciones tonales en los cursos de agua.(WildHeerbrugg) Fuente: http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html Generalmente los ríos torrentosos y poco profundos producen tonalidades claras y grises, mientras que otros reposados y profundos pueden aparecer entre gris oscuro y negro. Por otro lado al variar el proceso de revelado es posible modificar las tonalidades de la fotografía y la fijación en un tipo determinado del papel fotográfico usado, con lo cual se demuestra que la tonalidad nunca debe ser el único factor que determine la identificación de los objetos encontrados. • El color: La persección del color es un importante elemento de nuestra relación con el 57 medio ambiente, hay colores que reflejan más luz que otros, el verde por ejemplo absorbe mucha y a cambio refleja muy poca luz, la cual disminuye en la misma medida en que se hace más oscuro, mientras los colores entre café y amarillo reflejan un poco más que el verde. En la interpretación de rocas, suelos y vegetación en las que puede haber una gran abundancia de elementos cuyos colores naturales son importantes y en muchos casos indicaciones definitivas de su identidad y condición, el uso de la fotografía color es cada vez más requerida, aun cuando su costo pueda parecer elevado en comparación con la fotografía blanco y negro. El tinte contribuye efectivamente en fotografías aéreas de colores a la identificación de objetos y su influencia será mucho mayor que la diferenciación de tonos de gris evidentes en una fotografía blanco y negro. • La Textura: Es la disposición y ordenamiento de rasgos uniformes en una aerofotografía y puede definirse como la apariencia compuestas por las partículas distribuidas en la superficie de una determinada área o cuerpo tan pequeñas que se hace difícil separarlas para identificarlas; es una diversidad de tonos, tamaños, espaciamiento, disposición y efectos de sombra distribuidos que presentan un conjunto de unidades demasiado pequeñas para ser identificadas individualmente. La textura producida por los objetos varía de acuerdo a la escala de la fotografía; en fotografías de escala grande, los árboles pueden ser vistos individualmente y aun cuando no puedan distinguirse sus ramas y hojas, estas contribuyen a brindar una cierta textura a las copas; en fotografías de escala pequeña, ésas copas son las que contribuirán a la textura de todo el bosque. La textura se designa por medio de diversos términos descriptivos, tales como: gruesa o fina, lisa o irregular, uniforme o no uniforme; ver figura ; como ejemplo, se podrá. observar la arena de una textura lisa, uniforme que refleja mucha luz, los pastos mostrarán una textura entre uniforme y ligeramente moteada, mientras que una plantación de palma africana exhibirá uniformidad en la textura pero áspera; un bosque natural puede dar varias texturas, desde granular hasta áspera, mientras que un cultivo como el trigo, dará una fina y lanosa. En general la textura se aplica específicamente al estudio de los detalles de la vegetación 58 Figura 7 Texturas de las superficies Fotografía 18. Textura en las fotografías aéreas. Fuente: http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html Patrón: puede definirse como el arreglo u ordenamiento espacial de un conjunto de elementos o asociaciones de elementos similares con sus particularidades mostrados en una fotografía, que presenta una repetición sistemática de algunas formas, que permiten deducir o inferir una serie de elementos o características o directamente visibles en las fotografías. Ver fotografía aérea 15 donde 59 se puede observar los patrones de drenaje de un terreno. Es aplicable a la disposición de una gama de elementos como cursos de agua, bosques naturales, vegetación de páramo, afloramiento rocoso, plantación forestal, cuyo tono, textura, tamaño y forma son una característica bien diferenciable entre unos y otros. Los patrones de cultivos pueden proveer información clave, para la identificación de estructuras geológicas y fundamentalmente los patrones de drenaje brindan estrechas asociaciones con las estructuras, la litología y la textura de suelos. Con base a las características mencionadas, se elabora un clave de los fotoelementos encontrados en la fotografía aérea, tal como se describe en el esquema 2. Fotografía 19. Patrones de Drenaje-Uruguay- Escalas originales 1/20.000, 1996 (S.G.M) Fuente: http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html 60 Esquema 2 Patrones culturales. Lección 18 PREPARACIÓN DE LAS FOTOGRAFÍAS PARA SU FOTOINTERPRETACIÓN el trabajo de fotointerpretación podría iniciarse con un análisis detallado de todo aquello que pueda resultar relevante del área de estudio o bien de una parte de ella, de esta manera se adquiere una mayor visión del área en relación con las imágenes que se van a observar y después si dedicarse a la preparación de las aerofotografías, desplegando parte de la banda de fotografías (aproximadamente un decena), solapadas según el cubrimiento longitudinal y realizar una observación del total, antes de cada par estereoscópico, si el área es pequeña, puede desplegarse a totalidad de las fotografías, antes del examen de los pares. Antes de comenzar el trabajo de dibujar o señalar detalles, curvas, unidades de mapeo o contar objetos, el intérprete debe: • Determinar las áreas estereoscópicas efectivas de cada aerofotografía 61 Figura 8. Recubrimiento estereoscópico y área estereoscópica efectiva Dibujar rectas por los puntos principales, perpendiculares a la dirección de vuelo, y transferirlas a las fotos adyacentes, así como determinar una línea media aproximada en el eje del recubrimiento transversal. • Marcar líneas de empate para fotointerpretación, por los puntos principales, perpendiculares a la dirección de vuelo, y transferirlas a las fotos adyacentes, así como determinar una línea media aproximada en el eje del recubrimiento transversal, como se aprecia en la figura Figura 9. Fotos preparadas para la observación alineadas según la línea de vuelo (sin las áreas efectivas dibujadas. Es recomendable no dibujar las áreas efectivas en todas las fotografías, sino en fotografías alternadas, lo que mantiene una fotografía de cada par libre de rayas o perforaciones. Este sistema permite trabajar en forma metódica, salvando tiempo y esfuerzo, mejorando la calidad del trabajo facilitando las correcciones. Ver Figura 10 62 Figura 10. Fotos impares con áreas efectivas dibujadas Cuando el terreno es plano la interpretación puede hacerse utilizando fotos alternas (numeración par o impar). Las áreas estarán entonces constituidas por perpendiculares a las líneas de vuelo levantadas desde puntos principales transferidos. Si se trata de suelos quebrados, será indispensable utilizar las fotografías ubicando mediatrices de las líneas de vuelo como límites. Hacia la parte superior e inferior de las fotos se trazarán líneas rectas en la zona media de recubrimiento común con las fotos de fajas adyacentes. • Deben orientarse las fotografías bajo el estereoscopio de espejo, procurando que las sombras caigan hacia el observador. • Puede procederse a la fotointerpretación. Lección 19 LECTURA DE LA FOTOGRAFÍA AÉREA Al observar una fotografía aérea la visión diferencia tonos, patrones y formas geométricas, debido a los contrastes de la misma. Inopinadamente quien la observa, relaciona lo que percibe identificando los objetos conocidos, a esto se denomina (nivel de información). De una zona rural se pueden reconocer elementos como vías, bosques, construcciones, el hecho de reconocerlos individualmente puede considerarse una lectura. Una zona más o menos clara y continua, es un área cubierta de potreros limpios, y árboles frondosos que proyectan sus sombras. Si se observa con más cuidado se encontrará ganado pastando, representado por unos puntos blancos pequeños en grupo. Si se aprecia una línea casi blanca que atraviesa los potreros, es una vía veredal (sin pavimentar) que además traza un límite entre potreros. Si se ven elementos con formas geométricas, rectangulares de tonos, gris a blanco, muy cerca unos de otros a cuyo lado pasa una gran vía, son construcciones dedicadas a bodegas y 63 viviendas. Si se destaca un elemento conformado por líneas más o menos rectas y anchas, de tonalidad gris clara, se trata de una carretera principal de dos carriles con bastante tráfico con varios vehículos que circulaban en el momento de tomar la foto. Si se observa como una especie de carretera, y sus curvas son muy suaves, presentando un tono gris oscuro en toda su trayectoria, se trata de una vía férrea. Si se aprecian surcos o líneas continúas de tono gris oscuro; son cultivos de árboles de cierto tamaño sembrados en surcos. Si el color es gris continuo y de textura suave, son cultivos de arbustos con una cierta altura, de un mismo tipo, se puede asegurar que hasta de la misma edad. Si se puede identificar una tonalidad gris clara de contornos irregulares: son áreas rocosas o suelos desprovistos de vegetación. Si aparece algo similar a una vía, y al observar con atención su recorrido irregular a través de la vegetación, se puede identificar como una quebrada. Áreas de tonalidad blanca y textura muy fina, de formas de rectángulos, llaman la atención por la disposición de los elementos y su tamaño, son galpones. Se concluye que la fotografía muestra una zona de terreno ondulado, con buenas vías, con actividades económicas basadas en la agricultura, la ganadería y la avicultura. Concluyendo, la foto se ubica en zona de topografía ondulada, buenas vías, cuyas actividades económicas principales son agropecuarias. Al dibujar puede hacerse: • Mediante lápices de cera especial o bien con marcadores de tinta indeleble. • Sobre un acetato pintando las marcas fiduciales, los puntos principales y el número indicador de las fotografías. 64 Fotografía 20. Lectura de una fotografía aérea. Fuente: Instituto Geográfico "Agustín Codazzi" Claves de fotointerpretación Una clave de Fotointerpretación se conforma por fotos únicas o aparcadas que señalan características de objetos individuales, agrupados, identificables o desconocidos con el objetivo de reconocerlos. Se aplican a fotografías individuales o pares estereoscópicos que muestran ciertas características de uno o varios objetos que se desean identificar, para luego organizar dicha información. Una especie de árboles de un determinado bosque, puede aparecer una fotografía de cierta escala con una textura o forma muy característica. Un estereograma de dicho tipo de árboles sería muy útil para identificar el mismo tipo de árbol en otra parte del bosque. Se usan las claves para identificar objetos bien sea por eliminación o por selección, por similitud o por descarte. Otra utilidad de las claves es para conservar una metodología común entre los fotointérpretes. Lección 20 NIVELES DE FOTOINTERPRETACIÓN La finalidad de la Fotointerpretación es analizar estereoscópicamente pares de fotografías aéreas, para identificar accidentes topográficos, naturales y artificiales, diversos objetos y elementos, cobertura y uso del suelo, obras ejecutadas por el hombre, para posteriormente elaborar un mapa o actualizar otro. 65 Acorde con las propiedades de la información requerida puede ser: nivel general, Semidetallado o detallado, según la escala y la densidad de detalles que se desean consignar. • Nivel general: En un levantamiento general, se usan fotografías aéreas de pequeña escala y la información que se interpretan entre 1:50.000 y 1:60.000, será aquella que permita representar características generales del terreno y su cobertura vegetal. Posteriormente se transfiere a mapas de escala 1:50.000 o 1:100.000. • Semidetallado: Normalmente se utilizan fotografías de escala media entre 1:10 000 y 1:40 000. Por tratarse de una escala mayor, se incluyen muchos detalles topográficos y detallar aún más el uso del suelo. Esta información se transfiere a mapas de escalas 1:25.000 y 1:5.000. • Detallado: Para el caso del levantamiento de información detallada, particularmente en lugares cuyo valor de la tierra es muy elevado o simplemente se requieren esos niveles de información, dependiendo de proyectos de ingeniería detallados, se pueden elaborar levantamientos fotográficos, usando fotografías de gran escala: 1:1.000 y 1:10.000, en los cuales se pueden representar casi todos los elementos visibles en las fotografías sobre mapas 1:100 y 1: 5.000. AUTOEVALUACIÓN. Parte Teórica. 1. ¿Explique las principales características de una imagen fotográfica aérea?. 2. 3. ¿Qué elementos de la fotografía aérea se tienen en cuenta para el análisis de una fotografía aérea?. ¿Cómo se preparan las fotografías aéreas para usarlas en la fotointerpretación?. 4. ¿Describa la forma como se determinan las áreas efectivas en una fotografía aérea?. 5. ¿Cómo se reconocen los elementos presentes en una fotografía aérea y como pueden ser utilizados para crear patrones que sirvan para deducir fenómenos que están ocurriendo en ese sitio en ese momento?. 6. Dé una lista de cinco (5) características que pueden ayuda al fotointérprete a diferenciar un área destinada a potreros limpios, de un área destinada a cultivos semestrales o anuales sobre fotografías aéreas. Parte Práctica. 1. Tome una fotografía aérea pancromática en blanco y negro, de escala conveniente y realice el siguiente ejercicio. 66 a) Efectué la lectura de la fotografía; identificando y marcando sobre la fotografía aérea o sobre un acetato transparente puesto encima de la foto, y utilizando un lápiz de grasa, la mayor cantidad posible de detalles, objetos y elementos del terreno presentes en la fotografía. b) Realice una descripción de las características de la imagen que cada una de los elementos encontrados e indique los detalles que le ayudaron a reconocer estos elementos sobre la fotografía. c) Con base en la fotolectura realizada, haga una descripción general de la zona fotografiada, indicando: topografía, vías, drenajes, concentración de viviendas y actividad económica de la zona. d) De acuerdo con la fecha de la toma de la aerofotografías, y si es posible, verifique y actualice los cambios ocurridos en el sitio, verifique los cambios en la infraestructura, uso de la tierra, actividad económica etc. 67 CAPITULO 5 OBSERVACIÓN ESTEREOSCÓPICA DE FOTOS AÉREAS Figura 11 Estereoscopio visto de frente INTRODUCCIÓN Una de las cualidades de la visión humana es la capacidad de observar todos los objetos en sus tres dimensiones o sea, tridimensional o estereoscópica. Esto es posible debido a que los ojos están ubicados estratégicamente para recibir imágenes ligeramente diferentes por cada uno de los ojos que al fusionarse en el cerebro en una sola, dan la sensación de una visión volumétrica, tridimensional o estereoscópica. Con base en este principio se han diseñado instrumentos y técnicas que pueden remplazar los objetos reales del terreno por imágenes fotográficas tridimensionales que al ser observadas desde dos ángulos diferentes, producen la sensación de objetos volumétricos reales. La fotografía estereoscópica aérea como lo indica su nombre, es tomada desde el aire con cámaras y emulsiones especiales bajo condiciones de altura y frecuencia de toma, cuidando la permanencia de un recubrimiento adecuado entre fotos sucesivas, permite además realizar representaciones en tres dimensiones que pueden utilizarse en la preparación de mapas con relieve. Se ha inventado el estereoscopio, instrumento óptico a través del cual pueden observarse fotografías de objetos, no como representaciones planas, sino con apariencia volumétrica, sólidas y profundas. Es un instrumento por medio del cual se presentan al mismo tiempo dos fotografías del mismo objeto, una a cada ojo. Para ello, se toman dos fotografías desde ángulos ligeramente diferentes y se observan a través de dos objetivos, con lentes separadas e inclinadas para que coincidan y se fundan las dos en una sola, pero mostrando las tres dimensiones (o tridimensional); 68 ésta técnica estereoscópica que evolucionó a lo largo de la segunda mitad del siglo, adaptándose a las mejoras sucesivas de los procedimientos desde el estereo-daguerrotipo al veráscopo de Richard, que tuvo gran aceptación a principios del siglo XX OBJETIVOS. Al finalizar el estudio de este capítulo el alumno estará en capacidad de: • Entender los principios fundamentales de la fotointerpretación. • Preparar las fotografías aéreas para la observación estereoscópica. • Realizar una lectura de una fotografía aérea. • Transferir la información trazada en las fotografías aéreas a un mapa. 69 Lección 21 FUNDAMENTOS DE LA VISIÓN ESTEREOSCÓPICA O TRIDIMENSIONAL Como su nombre lo indica la visión estereoscópica o tridimensional permite a las personas observar en las tres dimensiones, (alto, ancho y profundidad), esto es posible por la posición particular de los ojos y la capacidad de recibir imágenes independientemente por cada uno, así como a su capacidad de acomodación y convergencia. Si se observa un objeto cubriéndose un ojo, se puede ver que cada uno percibe una imagen diferente, pero al fusionarse ambas imágenes en el cerebro, se produce una imagen volumétrica tridimensional de cada objeto observado. Cuando al terreno se le toman dos fotografías aéreas (diferentes pero continuas o muy cercanas), y se observan a través de un estereoscopio de espejos, la fusión de estas imágenes en el cerebro, produce la sensación de relieve, visión estereoscópica o tridimensional. Ver figura sobre la toma de fotografías aéreas. Figura 12 Toma de Fotografías aéreas Estereoscopio: El estereoscopio es un instrumento óptico a través del cual pueden observarse fotografías de objetos, pero no como representaciones planas, sino con apariencia sólida y de profundidad. Con este instrumento se observan al mismo tiempo dos fotografías del mismo objeto, una para cada ojo. Las dos fotografías están tomadas desde ángulos ligeramente diferentes y se observan a través de dos objetivos con lentes separadas e inclinadas a tal grado que coincidan y se fundan las dos imágenes en una sola pero tridimensional. 70 Fotografía 21 Antiguo estereoscopio Los estereoscopios crean una ilusión de profundidad en fotografías bidimensionales llamadas estereogramas. Un estereograma consta de dos fotografías de una misma escena, tomadas desde ángulos ligeramente distintos. Al ser vistas a través de un estereoscopio, ambas imágenes se funden en una única imagen tridimensional. El estereoscopio que se muestra en la fotografía es de finales del siglo XIX, una época en la que los estereoscopios constituían un entretenimiento muy popular en Europa y América del Norte y el estereograma puede verse en la figura La fotografía estereoscópica aérea permite realizar representaciones en tres dimensiones que pueden utilizarse en la preparación de mapas de relieve muy exactos. Los instrumentos más comunes que se usan en la observación de fotos aéreas son: Los estereoscopios: de bolsillo y de espejos. Fotografía 22. Estereograma, Estereoscopio de bolsillo: Instrumento sencillo que consta de dos lentes plano-convexas con una distancia focal de 80 milímetros, colocadas sobre un armazón metálico con una altura sobre la 71 mesa de trabajo, que permite la observación de pares de fotografías aéreas, aunque el área de visión es un poco reducida, usada sobre todo para trabajos de campo dados su pequeño tamaño, maniobrabilidad y facilidad de transporte. Este estereoscopio es un elemento con algunos inconvenientes como: Su poder de aumento es limitado. La ampliación es igual a 250 milímetros/80 milímetros = 3x La distancia entre puntos homólogos debe ser aproximadamente igual a la base ocular (más o menos 65 milímetros), lo cual hace más difícil la observación de las fotografías de formato corriente (23 x 23 centímetros), que deben ser dobladas, recortadas (o si es posible sobrepuestas), para poder observarlas tan sólo en parte. La distancia entre puntos homólogos debe ser aproximadamente igual a la base ocular (más o menos 65 milímetros), lo cual hace más difícil la observación de las fotografías de formato corriente (23 x 23 centímetros), que deben ser dobladas, recortadas (o si es posible sobrepuestas), para poder observarlas tan sólo en parte. Figura 13. Estereoscopio de bolsillo. Estereoscopio de espejos: Las desventajas anotadas en el estereoscopio de bolsillo obligaron a construir el estereoscopio de espejos, en el cual la distancia entre puntos homólogos de fotos consecutivas es mucho mayor, (está entre 25 y 26 centímetros), permitiendo la observación estereoscópica completa de pares de fotografías aéreas separadamente, sin necesidad de doblarlas o recortarlas. Este instrumento compuesto por un cuerpo metálico en el cual va instalado un sencillo sistema óptico formado por espejos, prismas, lupas y binoculares. La distancia de observación es de 300 milímetros, el aumento es de 0.8x, pero se pueden agregar dispositivos binoculares y lupas que aumentan entre 4 y 8 veces su potencial. Basados en este principio se construyen estereoscopios para: Observación estereoscópica de fotografías a distinta escala; Observación simultánea de dos fajas de fotografías y Observación simultánea de dos personas fotointerpretando al tiempo. 72 Figura 14. Estereoscopio de espejos. En la figura 12, se muestra esquemáticamente el recorrido de la visión dentro del estereoscopio de espejos, para formar la imagen tridimensional. Este instrumento se utiliza en trabajos de oficina tanto para Fotointerpretación como para Fotogrametría Lección 22 ESTEREOSCÓPIO DE ESPEJOS EN POSICIÓN DE TRABAJO Es necesario realizar los siguientes pasos para lograr una buena orientación de un par de fotos aéreas bajo un estereoscopio de espejos: Figura 15 Estereoscopio de espejos en posición de trabajo. 73 Determinación del punto principal de las fotos: El punto principal de cada fotografía coincide con su centro y se determina marcando una cruz en el centro de cada foto, tomando como guía las marcas fiduciales que aparecen lateralmente en cada fotografía. Ese punto principal de la foto se identifica con el número 1 y el punto principal de la segunda con el número 2; continuando este orden se identifican los siguientes puntos principales con los siguientes números hasta llegar al final de vuelo o de la faja. También se pueden identificar los puntos principales con el número de toma de cada fotografía. Ver figura 14 Marcas fiduciales 1 2 1´ 2 3´ 2´ 3 Línea de vuelo Figura 16. Aspecto de las fotografías con las líneas de vuelo trazadas Transferir los puntos principales a las fotos adyacentes: Se transfiere el punto principal 1 de la primera foto a la segunda (foto adyacente). Este punto transferido se identifica como 1´ en esa foto. Se transfiere el punto principal 2 de la segunda foto a la primera. identifica como 2´ en esa foto. Este punto transferido se Trazado de línea de vuelo: Los siguientes pasos se usan tanto para terreno plano como para terreno quebrado: • Se organizan las fotos por fajas o vuelos y se enumeran las fajas para facilitar y verificar que no falten fotos. • Se extienden las fajas de fotografías verificando que hay suficiente recubrimiento longitudinal entre fotos consecutivas de cada faja. • Se constata que haya un adecuado recubrimiento lateral entre fotos de cada una de las fajas sobreponiendo una faja sobre la otra para asegurar que tanto los puntos principales como los laterales de enlace necesarios puedan ser transferidos sin dificultad a lo largo de las fajas y entre ellas. • Se trazan las líneas de vuelo en todas las fotos de ambas fajas siguiendo las instrucciones ya mencionadas. • En la primera fotografía se unen con una línea recta los puntos 1 y 2´ y se tiene la línea de vuelo para esta fotografía. • En la segunda fotografía se unen con una línea recta los puntos 1´ y 2 y se obtiene la línea de vuelo para la segunda fotografía. Ver figura 8 74 Fijar las fotografías: Se fija la primera foto, luego de verificar que las sombras de los objetos fotografiados queden directamente hacia el observador y que la primera línea de vuelo determinada por los puntos 1 y 2´ quede dirigida hacia la derecha del observador. Sólo entonces se puede fijar la foto de tal manera que pueda ser observada por la lente izquierda del estereoscopio. Se toma la segunda foto y mediante la ayuda de una regla se obliga a coincidir la recta o línea de vuelo determinada por los puntos 1´ y 2 de esta foto con la línea de vuelo de la primera foto, se coloca esta segunda foto a la derecha del observador de la primera, de manera que las áreas comunes de las dos fotos queden frente una de la otra. Se fija esta segunda foto para ser observada mediante el espejo derecho del estereoscopio. Lección 23 DETERMINAR BASE INSTRUMENTAL DEL ESTEREOSCOPIO DE ESPEJOS Para lograr visión tridimensional sin producir cansancio cuando se observa por medio del estereoscopio, es preciso que entre puntos homólogos de las fotos haya una distancia cercana a la base instrumental del estereoscopio. Esa distancia se encuentra entre 25 y 26 centímetros y se mide sobre las líneas de vuelo de ambas fotos, entre el punto principal 1 y su punto transferido 1´ o entre el punto principal 2 y su punto transferido 2´. Fotografía 23.Bandas de fotografías ordenadas por línea de vuelo, con sombras hacia el operador (Zeis) Fuente; http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html Normalmente esta distancia se fija en 25.5 centímetros quedando potestativo del observador incrementarla o disminuirla hasta encontrar la que produzca mejor visión sin producir fatiga 75 visual. Ubicación del estereoscopio de espejos sobre las fotos aéreas: Cumplidas las anteriores recomendaciones se ubica el estereoscopio de tal manera que el espejo izquierdo capte la imagen de la correspondiente foto y el espejo derecho capte la imagen de la foto derecha. Se ajustan los binoculares a la distancia interpupilar de quien observa (distancia existente entre los centros de los dos ojos) que puede estar entre 5.5 y 6.5 centímetros aproximadamente, se realizan movimientos del estereoscopio de forma tal que se logre ver una sola línea de vuelo continua obteniendo visión tridimensional del par de fotografías Lección 24 PREPARACIÓN DE DOS FOTOINTERPRETACIÓN FAJAS DE FOTOGRAFÍAS PARA SU Para la Fotointerpretación de las fotografías es preciso determinar el área efectiva de cada una, de la siguiente manera: • • • Trazado de líneas de vuelo. Definición de líneas de empate tanto longitudinal como lateral. Determinación del área efectiva de trabajo para cada una de las fotos. Cuando el terreno es plano la interpretación se efectúa con fotografías alternas trazando el área efectiva. Cuando el terreno es montañoso se utilizan todas las fotografías consecutivamente. Trazado de líneas de empate en sentido longitudinal: Como se trata de fotografías de terreno plano el área efectiva se traza en todas las fotos y cuando se efectúe la fotointerpretación se trabaja solo con fotos alternas comenzando con la primera foto de cada faja unida a la tercera, luego la tercera y la quinta hasta la novena (Ver figura 8). • Para determinar las líneas de empate tomamos la primer foto de la primera faja y sobre la zona común colocamos la segunda foto seleccionada. Se localiza cuatro puntos de enlace a unos dos centímetros del borde de cada foto como se observa en la figura 8. • Se transfieren los puntos de enlace de la primera a la segunda foto se toma la segunda foto y la colocamos sobre la tercera recubriendo el área común, ubicamos dos nuevos puntos como en la anterior a unos dos centímetros del borde de la foto. • Se transfieren los puntos de la segunda a la tercera foto. • Se repite el mismo proceso para todas las demás fotos hasta finalizar la faja de manera que muestre el proceso como aparece de la figura 8. • Finalmente se unen todos los puntos de enlace con líneas rectas quedando demarcada el área efectiva de todas y cada una de las fotos correspondientes a la faja 1, como se muestra en la 76 figura 8. • Se procede a ubicar y demarcar las demás fotos exactamente de la misma manera hasta terminar la faja 2. Figura 17 Área donde se debe interpretar en fotografías de terreno plano Trazado de líneas de empate en sentido lateral entre fajas: Para determinar las líneas de empate entre fotos de la primera faja con las de la segunda se procede como sigue: • Se extienden las dos fajas de fotografías ordenadamente. • Se superpone una faja sobre otra de manera que se obtenga recubrimiento lateral entre fotografías de cada faja. • Se transfieren todos los puntos de enlace provenientes de la primera faja a ala zona de recubrimiento común con la segunda Se verifica que todos los puntos de enlace de la primera faja queden correctamente transferidos a las fotos de la segunda. • Se unen con líneas rectas los puntos transferidos para determinar las líneas de empate entre las fotos de la primera faja y de la segunda, delimitando el área efectiva en las fotos de esta faja • Para completar el área efectiva es indispensable que ya se encuentren trazadas las líneas de vuelo y los puntos de enlace longitudinal de esta segunda. Se procede a delimitar el área efectiva de la misma manera como se realizó con las fotos de la primera faja, completando así la determinación del área efectiva parta todas las fotos de las dos fajas de vuelo. Se recomienda para identificación de puntos de enlace y/o empate que no queden muy al extremo del borde de las fotos y quede claramente estipulada en las fotos facilitando el cierre posterior de áreas y el dibujo del mapa Como lo mencionamos inicialmente, cuando se trata de determinar sobre fotografías tomadas en terrenos montañosos, se debe trazar el área efectiva en todas las fotografías y la fotointerpretación se realiza en todas las fotos de las dos fajas, como se demuestra en la figura 9, siguiendo los mismos pasos que se realizan para la interpretación en fotografías sobre terrenos planos 77 La interpretación puede hacerse directamente sobre las fotografías usando (lápices vidriograf o vidri-marker) de diversos colores o también utilizando papel kodactrace o acetato transparente sobre las fotos. Figura 18. Área donde se debe interpretar entre fajas de fotos en terrenos montañosos. Lección 25 CONTROL DE FOTOINTERPRETACIÓN Terminado el trabajo de interpretación se realiza el control de campo consistente en determinar áreas en las cuales se tiene interés especial. Es necesario desplazarse a los lugares de origen, a constatar la fotointerpretación efectuando los ajustes necesarios. Una vez se han hecho los ajustes a la fotointerpretación, el proceso siguiente es el cierre de áreas. Cierre de Áreas: Consistente en chequear todas las unidades de interés fotointerpretadas para verificar que sus contornos o perímetro estén completos y que cada unidad corresponda a su leyenda establecida previamente. Para facilitar la transferencia al mapa y la posterior medición de áreas. Si alguna unidad fotointerpretada no esta completa entonces no se podrá cuantificar quedando fuera del contexto de unidades del mapa. Por lo tanto se deben extender las fajas de fotografías superponiéndolas para observar todo el conjunto de unidades fotointerpretadas verificando que todas las unidades tengan continuación y cierre, tanto en sentido longitudinal del vuelo como en sentido transversal entre fajas. Elaboración del mapa final: Los mapas ya corregidos deben ser dibujados y cuando son a colores en éste punto se define cuales se usarán. En esta etapa el mapa ya debe tener definida su leyenda, convenciones y escala. La impresión es el proceso final. 78 AUTOEVALUACIÓN. 1. Analice brevemente los principios fundamentales de la visión estereoscópica utilizados en la fotointerpretación. 2. Tomando varias aerofotografías, oriéntelas describiendo las etapas principales para orientar correctamente en fajas las fotografías bajo un estereoscopio de espejos. 3. Describa un estereoscopio de espejos y uno de bolsillo y realice una comparación entre ellos, mencionando ventajas y desventajas de 4. Como se determina el punto principal de las fotos, realice este procedimiento en las fotografías montadas y continué con el procedimiento de fotointerpretación en la serie de fotografías que está analizando. 5. Indique como mide la base instrumental este valor. de un estereoscopio de espejo y para que le sirve 6. Delimitar el área de la fotografía, sobre la cual se realizará la fotointerpretación, colocando encima de ella un acetato y con lápiz de grasa trace las líneas. 7. Sobre la primera transparencia dibujar áreas discriminándolas según sus tonos y discriminando las zonas por textura. 8. Elaborar recuadro de convenciones usadas. 9. ¿Cuál es la utilidad de utilizar un estereoscopio de espejos para la observación de fotos a diferentes escalas. 79 CAPITULO 6 DEFINICIÓN Y OBJETO DE LAS IMÁGENES DE PERCEPCIÓN REMOTA. Fotografía 24. Imagen Satelital del huracán Mitch Fuente: rsd.gsfc.nasa.gov INTRODUCCIÓN La Percepción Remota (Remote Sensing) o Teledetección es la ciencia, técnica y arte de obtener información a distancia sobre objetos y zonas de la Tierra, desde aeronaves y satélites preparados para tal fin, basada fundamentalmente en el análisis de las imágenes obtenidas mediante dispositivos que no están en contacto físico con dicho objeto. Las cámaras y otros instrumentos que registran esta información se denominan sensores, son transportados en aviones y satélites artificiales. Estos sistemas de teledetección se emplean para el reconocimiento, la confección de mapas, la observación de los recursos, el medio ambiente de la tierra y exploración de otros planetas. El reconocimiento aéreo implica el uso de equipos de teledetección con un sensor remoto para conseguir información sobre objetos o áreas, situados a variadas distancias según el trayecto en que se encuentre ubicado. Cuando se leen unas líneas desde un computador, se está ejecutando un acto de percepción remota: un ente físico, la luz que emana de la fuente emisora, desde la pantalla de un PC, atraviesa cierta distancia hasta que es capturada por un sensor, los ojos, que la envían a un procesador, el cerebro. Los científicos que trabajan en teledetección, utilizan frecuentemente ordenadores o computadoras para mejorar la calidad de las imágenes y contribuir a la automatización de la recolección de información, tratamiento de datos y confección de mapas. JUSTIFICACIÓN Muchos sistemas de teledetección se basan en la toma de fotografías; otros en el registro de 80 energía electromagnética invisible como rayos infrarrojos o microondas. La historia de la Percepción Remota comenzó hace unos 600 millones de años, cuando alguna forma inferior de vida animal especializó diferenciando algunas de sus células, transformándolas en células fotosensibles. Luego durante millones de años dicho rudimento fotosensible evolucionó convirtiéndose en un poderoso y sofisticado sensor, el ojo humano. A su vez, el hombre fabricó un imitador mecánico, la cámara fotográfica, que hizo su aparición hace algo más de un siglo y que fue mejorada durante la década de 1930 para ser aplicada a la fotografía aérea. La Segunda Guerra Mundial dio un gran impulso a la fotografía aérea así como a otras formas de percepción remota. Sin embargo, el “salto cuántico” en esta disciplina se produjo en la década de 1960 cuando las plataformas satelitales reemplazaron a las aéreas y los sensores electrónicos multiespectrales, acoplados a computadoras, reemplazaron las cámaras fotográficas. Los objetos terrestres, iluminados por la radiación solar, la reflejan luego de introducir en ella modificaciones inducidas por su misma estructura y composición. La radiación reflejada es capturada por los sensores del satélite, siendo parcialmente procesada a bordo de éste y retransmitida luego a estaciones receptoras terrestres para su posterior procesamiento y análisis. La secuencia será entonces fuente emisora, sensor, cerebro. OBJETIVOS. Con el estudio de este capitulo, el estudiante estará en capacidad de: • Comprender el concepto de percepción remota. • Analizar imágenes de Satélite. • Reconocer los diferentes sistemas que existen de persección remota. • Entender la importancia de los sistemas de información geográfica SIG. • Determinar las principales utilidades y aplicaciones de las imágenes de satélite y radar. 81 Lección 26 IMÁGENES DE SATÉLITE Satélite artificial, es cualquiera de los objetos puestos en órbita alrededor de la Tierra con variedad de fines, científicos, tecnológicos y militares. El primer satélite artificial, el Sputnik 1, fue lanzado por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. Luego vendría el primer satélite de Estados Unidos que fué el Explorer 1, lanzado el 31 de enero de 1958, que resultó útil para el descubrimiento de los cinturones de radiación de la Tierra. En los años siguientes se lanzaron varios cientos de satélites, la mayor parte desde Estados Unidos y desde la antigua URSS, hasta 1983, año en que la Agencia Espacial Europea comenzó sus lanzamientos desde un centro espacial en la Guayana Francesa. El 27 de agosto de 1989 se utilizó un cohete privado para lanzar un satélite por primera vez. El cohete, construido y lanzado por una compañía de Estados Unidos, colocó un satélite inglés de difusión televisiva en órbita geosíncrónica y en los últimos años el gobierno de la Republica Popular China, tambien se ha puesto a la vanguardia con los lanzamientos espaciales con su programa Lanzador Larga Vida En la actualidad hay satélites de comunicaciones, navegación, militares, meteorológicos, de estudio de recursos terrestres y científicos. Estos últimos se utilizan para estudiar la alta atmósfera, el firmamento, o para probar alguna ley física. Las cámaras colocadas a bordo de los satélites se utilizan para llevar a cabo observaciones imposibles de realizar desde la Tierra debido a la absorción de radiación de la atmósfera. Con el empleo de detectores y telescopios de rayos X se han descubierto un gran número de fuentes de éstos rayos X. También es posible la observación de la radiación ultravioleta y la detección de los rayos gamma emitidos por los objetos celestes. En 1983, con el satélite IRAS de astronomía infrarroja, los astrónomos hicieron las primeras observaciones detalladas del núcleo de nuestra galaxia. La vigilancia y el reconocimiento militar es una aplicación especial de la fotografía aérea. Algunos satélites de reconocimiento están provistos con potentes teleobjetivos que producen imágenes de alta definición con los que pueden observar automóviles e incluso objetos más pequeños. Los métodos fotográficos modernos desde satélites, que hasta hace poco eran utilizados casi exclusivamente con fines militares, de espionaje y meteorológicos; son empleadas cada vez más por los geólogos para descubrir recursos minerales y por las agencias de noticias con el fin de obtener al instante fotografías sobre sucesos que se producen en cualquier parte del mundo. Satélites Landsat: Los satélites estadounidenses Landsat (abreviatura de satélite de la tierra) han proporcionado una enorme cantidad de información sobre el planeta. El primero, el Landsat-1, fue lanzado en 1972. El Landsat 5 produce imágenes de casi toda la superficie terrestre una vez cada 16 días. Cada imagen del Landsat cubre más de 31.000 km2 y muestra objetos de 900 m2 de extensión. Tiene una órbita circular heliosincrónica (que pasa siempre a la misma hora solar por sobre un lugar determinado de la superficie terrestre), de entre 700 y 900 Km de altura con respecto a la superficie terrestre. El tiempo que demora en completar la misma órbita anterior, o volver a pasar sobre el mismo lugar de la tierra, es de 18 días. 82 La resolución espacial de las imágenes de LANDSAT es de 70 por 80 mts. (tamaño de los puntos), que son registrados y ensamblados en planchas que representan zonas de 185 por 185 Km. o sea 34 225 Km2. Estos gravados permiten la elaboración de copias que son puestas a disposición de quien las necesite. La enorme extensión de terreno que cubren las imágenes LANDSAT son un elemento de mucha utilidad para levantamientos forestales en los cuales se requiere determinar estratos altitudinales y biomas como primeras unidades en la clasificación de bosques. Algunas veces es posible ubicar ecosistemas (llanuras, bosques, manglares), pero tiene mucho que ver la calidad de la imagen, el proceso de laboratorio, las condiciones ambientales atmosféricas, cuando se hace la toma. LANDSAT está equipado con sensores de barrido multiespectral y con otros como el TM o mapeador temático, que permite actuar desde la banda 1 (0.45 a 0.52 micrones) para el color azul, hasta la 7 (2.08 a 2.35 micrones) del infrarrojo medio. Satélite Spot. La plataforma SPOT (satélite pour la observatione de la Terra), Sistema para la observación de la tierra, lanzado por el gobierno francés en 1986, está dedicado a la observación de la tierra, aunque tiene aplicaciones oceanográficas. El satélite tiene una órbita circular heliosincrónica casi polar a una altura de 832 kilómetros. Recorre la órbita en 101,4 minutos, realiza 14 órbitas por día. Produce imágenes que cubren un área de 60 x 60 km. a 60 x 85 km. sobre el terreno. El sistema fue diseñado para proveer la siguiente información: • • • • • Estudio de la utilización de los suelos y de la evaluación del medio ambiente Evaluación de los recursos naturales Explotación de los recursos minerales Realización de trabajos cartográficos a escalas medias como 1: 100.000 ó Actualización de cartas existentes en escalas del orden de 1: 50000 y 1:25.000 Para lograr estos objetivos se diseñaron dos instrumentos denominados de alta resolución visible (HRV). Uno de estos instrumentos es el módulo pancromático, opera en el rango de 0.51 a 0.73 micrones con una resolución espacial de 10 x 10 metros para vistas verticales. El otro es el módulo multiespectral con una resolución espacial de 20 x 20 metros y opera en tres rangos del espectro: 0.50 – 0.59 micrómetros- verde campo visible. 0.61 – 0.69 micrones ------ rojo campo visible 0.79 – 0.89 micrones ------ infrarrojo cercano Estos dos barredores son guiados también por control terrestre para permitir la observación de imágenes de la misma escena desde diferentes rutas orbitales con un ángulo de incidencia desde 0° grados nadir) hasta un máximo de 27° grados oblicuo, lo cual permite por primera vez obtener imágenes de satélite con visión estereoscópica, característica ésta que permite detallar estudios más detallados de los recursos naturales. Los datos son grabados a bordo del satélite y retransmitidos al centro de control en Toulouse, Francia, para luego ser distribuidos a los usuarios por la sociedad comercial SPOT IMAGE. Los satélites franceses SPOT (Système Probatoire d’Observation de la Terre) facilitan 83 imágenes que muestran objetos de tan sólo 100 m2 de superficie. Las ventajas de las comunicaciones vía satélite son básicamente las siguientes: • • • • • • • • • Permiten comunicaciones sin cables, independientes de la localización. Cobertura de zonas grandes: país, continente. Disponibilidad de banda ancha Independencia de la estructura de comunicaciones en tierra Instalación rápida de una red Costo bajo por añadir un nuevo receptor. Servicio total proporcionado por un único proveedor. Características del servicio uniformes. Inmunidad a catástrofes. En cambio dicha comunicación representa una fuerte inversión en desarrollo, puesta y mantenimiento en órbita, además de tener una vida útil limitada (7-10 años) y degradación debido a la radiación, los micro-meteoritos, los fuertes gradientes térmicos y el alto vacío. Lección 27 TIPOS DE ÓRBITAS Órbitas Geosincronas. Es una órbita circular con un periodo de un día sideral (es el período de rotación de la Tierra sobre su eje por tanto un día sidéreo T = 23h 56min 4.1s= 86164.1s), es decir, un satélite geosincrono es un satélite cuyo período de rotación alrededor de la Tierra es igual al período de rotación de la Tierra sobre su eje. El movimiento del satélite es no retrogrado (contrario a las agujas del reloj) si el sentido de giro es el mismo que el de la Tierra. Para tener este periodo la órbita debe tener un radio de 42,164.2 Km. (desde el centro de la tierra). Órbitas Geoestacionarias (GEO): Este tipo de órbita posee las mismas propiedades que la geo-síncrona, pero debe de tener una inclinación de cero grados respecto al ecuador y viajar en la misma dirección en la cual rota la tierra. Un satélite geoestacionario aparenta estar en la misma posición relativa a algún punto sobre la superficie de la Tierra, lo que lo hace muy atractivo para las comunicaciones a gran distancia, debido a que las antenas terrestres no necesitan seguir el movimiento del satélite. Pero a cambio de esto la distancia Tierra-Satélite es muy grande (aproximadamente 6 radios terrestres) lo que conlleva una gran atenuación, un gran retardo (por encima de 240 mts), antenas parabólicas costosas, amplificadores de bajo ruido y un elevado coste de puesta en órbita. Órbitas de Baja Altura (LEO): Estas órbitas se encuentran en el rango de 640 Km. a 1,600 Km. entre las llamadas región de densidad atmosférica constante y la región de los cinturones de Van Allen. Son órbitas típicamente circulares y su período varía entre 90 minutos y dos horas. Los ángulos de inclinación de las órbitas varían entre 45 y 90º. Los satélites de órbita baja circular son muy usados en sistemas de comunicaciones móviles y puede haber entre 50 y 100 satélites orbitando. Sus principales ventajas son que tienen un menor consumo, con potencias de transmisión bajas, y retardos pequeños (10 Mts.), además de tener estaciones 84 terrestres de menor costo. En cambio la desventaja es que a diferencia de las órbitas geoestacionarias requieren estaciones terrestres que sigan el movimiento de los satélites. Órbitas de Media Altura (MEO): Son las que van desde 9,600 Km. hasta la altura de los satélites geosincronos. El periodo de su órbita es de 6-8 horas. Son órbitas elípticas (4000-15000 Km.) y puede tener unos 10 satélites orbitando, sin embargo consumen más que en una órbita LEO, por tanto el coste de la puesta en órbita es mayor y retardo en la señal que posteriormente será recibida por la estación terrestre también es mayor (70 Mts). Los ángulos de inclinación de las órbitas son similares a los de las órbitas LEO (45º-90º). Los satélites de órbita media son muy usados también en las comunicaciones móviles. Órbita Ecuatorial: En este tipo de órbita la trayectoria del satélite sigue un plano paralelo al ecuador, es decir tiene una inclinación de 0. Órbitas Inclinadas: En este curso la trayectoria del satélite sigue un plano con un cierto ángulo de inclinación respecto al ecuador. Órbitas Inclinadas: En este curso la trayectoria del satélite sigue un plano con un cierto ángulo de inclinación respecto al ecuador. Órbitas Polares: En esta órbita el satélite sigue un plano paralelo al eje de rotación de la tierra pasando sobre los polos y perpendicular la ecuador. Órbitas circulares: Se dice que un satélite posee una órbita circular si su movimiento alrededor de la tierra es precisamente una trayectoria circular. Este tipo de órbita es la que usan los satélites geosincronos. Órbitas elípticas (Monlniya): Se dice que un satélite posee una órbita elíptica si su movimiento alrededor de la tierra es precisamente una trayectoria líptica. Este tipo de órbita recorre un perigeo y un apogeo. Aproximadamente tres cuartas partes del costo de un satélite está asociado a su lanzamiento y a su mantenimiento en órbita. La mecánica orbital, es aplicada a los satélites artificiales, la cual está basada en la mecánica celeste, una rama de la física clásica, la cual comenzó con dos gigantes de la física: Kepler y Newton durante el siglo diecisiete. Lagrange, Laplace, Gauss, Hamilton, y muchos otros, también contribuyeron al refinamiento matemático de la teoría, empezando con las nociones básicas de la gravitación universal, las leyes de Newton del movimiento, y los principios de conservación de la energía y el momento. 85 Figura 19. Tipos de satélites Lección 28 TELEDETECCIÓN Técnica empleada para obtener información a distancia sobre objetos y zonas de la Tierra, desde aeronaves y satélites preparados para tal fin, basada fundamentalmente en el análisis de las imágenes obtenidas. Las cámaras y otros instrumentos que registran esta información se denominan sensores, que son transportados en aviones y satélites artificiales. Estos sistemas de teledetección se emplean para el reconocimiento, la confección de mapas y la observación de los recursos y el medio ambiente de la tierra y exploración de otros planetas. El reconocimiento aéreo implica el uso de un sensor remoto para conseguir información sobre un objeto o área situado a distancia. Muchos sistemas de teledetección se basan en la toma de fotografías; otros en el registro energía electromagnética invisible como rayos infrarrojos o microondas. de El uso de técnicas infrarrojas permite observar situaciones patológicas que no pueden verse a simple vista ni en una radiografía. La teledetección mediante fotografía infrarroja aérea y orbital se ha empleado para observar las condiciones de las cosechas y el daño por insectos y enfermedades en grandes zonas agrícolas, así como para localizar depósitos minerales. Los científicos que trabajan en teledetección utilizan frecuentemente ordenadores o computadoras para mejorar la calidad de las imágenes y contribuir a la automatización de la recogida de información, tratamiento de datos y confección de mapas. Sensores remotos: Un sensor remoto es cualquier instrumento que consigue información sobre un objeto o área situados a gran distancia. Los sensores más comunes utilizados en el reconocimiento aéreo son cámaras sofisticadas que consiguen fotografías capaces de revelar objetos de sólo unos metros de anchura desde alturas mayores de 19 kilómetros. Registran la energía electromagnética radiada o reflejada por los objetos. La forma electromagnética más familiar para nosotros es la luz. Cuando la película de una cámara se expone a la luz, lo que hace es registrar la 86 energía electromagnética. La principal técnica desarrollada por la teledetección espacial es la fotografía multiespectral, realizada con sensores denominados exploradores multiespectrales. Esta técnica permite fotografiar la Tierra desde diferentes longitudes de onda, generalmente en el campo de las radiaciones visibles cercanas al infrarrojo. Las cámaras multiespectrales son artefactos de barrido que no utilizan películas, sino detectores electrónicos que registran radiaciones electromagnéticas. Sensores infrarrojos: Los sistemas Microondas registran energía electromagnética invisible. El calor de los objetos puede medirse por la energía infrarroja que irradian. Los sensores infrarrojos crean imágenes que muestran las variaciones de temperatura en una zona. Los científicos emplean imágenes infrarrojas para determinar las condiciones de vegetación, estudiar los cambios de temperatura en la superficie del agua, localizar daños en canalizaciones subterráneas y registrar determinados accidentes geográficos superficiales y subterráneos. Los sensores de microondas, como el radar, transmiten ondas electromagnéticas hacia un objeto y registran las ondas que éste refleja. A diferencia de otros sensores, los de microondas pueden recoger información sobre una zona a través de las nubes. Explorando una zona con radar y procesando los datos con una computadora, los científicos pueden crear mapas de radar. Con esta técnica se han confeccionado mapas de la superficie de Venus, que está totalmente oculta por nubes muy densas. El radar también se ha empleado para la navegación oceánica, la detección de características geológicas e incluso el cálculo del contenido de humedad del suelo. Lección 29 SUBSISTEMAS DE COMUNICACIÓN Repetidores (transponders): Amplifican y retransmiten las señales recibidas cambiándolas de frecuencia o bien detectan la información binaria y remodulan la señal a transmitir (satélites regenerativos). Sus principales características son: su factor de ruido, su linealidad y su potencia de salida. Antenas: Emiten y transmiten las señales de RF. Sus características son ganancia y cobertura. Subsistemas de misión: Control de orientación y órbita del satélite: Estabilización de la orientación del satélite, determinación y mantenimiento de su órbita. Propulsión: Proporciona incrementos de velocidad y pares de fuerza correctores Telemetría, seguimiento y telecomando: Permite el intercambio de datos con el centro de control de la misión. Control térmico: Regulación de la temperatura. Su principal característica es la capacidad de disipar el calor. Energía Eléctrica: Proporciona energía eléctrica a diferentes niveles de voltaje. 87 Estructura: Soporte mecánico de los equipos. Hoy existe un abanico muy amplio de servicios satelitales. El más solicitado para ofrecer servicio de voz a nivel mundial es conocido como LEO (Low Earth Orbit). Además de transmitir voz con terminales satelitales, los LEO’s tienen otras aplicaciones como los Sistemas de Comunicación Personal (PCS) inalámbricos. Los PCS son sistemas de servicio celular que se apoyan en toda la constelación de satélites para ofrecer cobertura global en comunicaciones de voz, datos y video. Por otra parte se hallan los sistemas GMPCS (Global Mobile Personal Communications by Satellite) diseñados para proporcionar servicios de transmisión de datos, voz, fax y radiolocalización, en cualquier momento y lugar, a un gran número de usuarios. Como por ejemplo, ofrecer Internet vía Satélite capaz de llegar a los diferentes dispositivos móviles: celulares, asistentes personales (PDA), ordenadores portátiles,…y todo ello para hacer realidad la conectividad global. Utilidad de las imágenes de satélite: Las imágenes enviadas por los satélites son de escala pequeña, pero captan áreas enormes ofreciendo un potencial de resolución temporal muy buena que ningún otro sistema tiene, y por lo tanto, son especialmente aptos para seguimiento de procesos e impactos en grandes áreas, para estudios ambientales, meteorológicos y de levantamiento de recursos naturales. Tienen también aplicación en mareamiento de aguas costeras, cobertura vegetal, áreas sin vegetación, grandes redes de drenaje y cursos de ríos, identificación de áreas agrícolas y de asentamientos urbanos, el análisis y mapeamiento de formas geológicas y estructurales. Ofrecen información sobre fenómenos relativos a contrastes térmicos, sirviendo para detectar propiedades térmicas de las rocas, suelos vegetación y agua. Son útiles para la evaluación de estrés en plantas, intensidad de calor, aplicación de insecticidas y estudios de la actividad geotermal. Estas son, solamente algunas de las inmensas utilidades que se pueden obtener de las imágenes de satélite. Escala pequeña, enormes áreas: A lo largo del curso se ha mantenido la idea de que la escala es inversamente proporcional al tamaño de área fotografiada, puesto que una escala grande siempre mostrará objetos pequeños y una escala pequeña presentará los objetos fotografiados de mayor tamaño, Así: una aero-fotografía de escala 1:10.000 mostrará la imágenes de mayor tamaño, por lo tanto más fácilmente identificables para el ojo humano que otra que posea una escala 1: 100.000 Imágenes de radar y su utilidad: El sistema de radar se considera entre los sensores remotos no convencionales. El radar es un sistema de teledetección activo, porque emite sus propias ondas, las cuales, una vez reflejadas por la superficie terrestre, son captadas por el mismo (la foto aérea y las imágenes de LANDSAT Y SPOT, como ya se dijo, son sistemas pasivos, o sea que captan las ondas reflejadas naturalmente). El radar es instalado en un avión y orientado lateralmente (SLAR). Como el LANDSAT, el radar usa un sistema de barrido por líneas, en el cual cada línea es construida por una sucesión de puntos captados; la unión de esas líneas sucesivas es 88 lo que forma la imagen. El radar es especialmente utilizado para obtener imágenes sobre grandes áreas y por periodos largos de tiempo. Las propiedades de la radiación emitida por el radar, se conocen exactamente por lo tanto, puede determinarse el tiempo que demora la onda en ir hasta el objeto y regresar. Conociendo el tiempo y la velocidad de propagación puede calcularse la distancia al objeto. Por ser un sistema que opera en el proceso microondas con longitudes de onda larga, puede ser usada para obtener imágenes de la superficie terrestre operando de día o de noche y además penetrar niebla, nubes y lluvias, es decir bajo cualquier condición atmosférica y sin limitaciones por las radiaciones térmicas. El sistema puede registrar imágenes de una faja de terreno paralela a la línea de vuelo ubicada a ambos lados del avión. El radar de visión lateral (SLAR) puede usar diversas longitudes de onda en Colombia se usan únicamente de dos tipos: De 0.8 cm. (radar Westinghouse Electric) y de 3.2cm (Radar goodyear Aerospace). De ellos el radar de 3.2cm parece ofrecer imágenes de mejor calidad, debido posiblemente a que son menos sensibles a la nubosidad Generalmente no se usan para restituciones fotogramétricas, pues no permiten calcular desniveles ni dependientes en el terreno, pero es posible hacer mapas planimétricos con estas imágenes. Para estudios temáticos, las imágenes de radar se asimilan a las de los canales 6 y 7 del LANDSAT. Pero la exageración del relieve que trae el radar (como consecuencia del mayor ángulo de barrido) hace que sus imágenes sean especialmente útiles en el estudio de los patrones de disección y en fotogeología. Otros campos, en los cuales se pueden utilizar las imágenes de radar son: • En estudios de cartografía de superficies acuáticas sean estas permanentes o no. • En el estudio de la vegetación anfibia o flotante. • En estudios litomorfológicos. Como ventaja destacada del radar se puede decir que es prácticamente ajeno a las influencias o interferencias meteorológicas, como la humedad atmosférica y las lluvias, lo que lo hace especialmente apto para la explotación de regiones como el Chocó o la Amazonía donde es casi permanente la presencia de nubes, que impiden la utilización de fotografías aéreas convencionales. Las imágenes de satélite y de radar pueden ser consultadas en el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, IGAG en Bogotá. Allí existe un mapa índice de imágenes el cuál trae la información general sobre las imágenes que cubren a Colombia. Lección 30 SIG SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA El uso generalizado de los ordenadores o computadoras ha dado paso al desarrollo de un nuevo 89 grupo de instrumentos denominados Sistemas de Información Geográfica o SIG. o GIS (según las siglas inglesas): conjunto de herramientas informáticas que capturan, almacenan, transforman, sintetizan analizan, gestionan y editan datos geográficos (referenciados espacialmente a la superficie de la Tierra) con el fin de obtener información territorial para resolver problemas complejos de planificación, gestión y toma de decisiones apoyándose en la cartografía. Las aplicaciones de un SIG son amplias y continúan aumentando: Permiten escanear los datos externos; la persona que trabaja con el ordenador coloca una fotografía en el escáner; el ordenador lee la información que contiene; el SIG convierte todos los datos geográficos en un código digital que se halla dispuesto en su base de datos, y es programado para que procese la información y obtener así las imágenes o la información que se necesita. Sirve para la elaboración de mapas (temáticos, locaciónales, en relieve...) y composiciones cartográficas al añadir gráficos y tablas enlazados con los mapas; crea mapas activos (hot-linking) con posibilidades infinitas para los multimedia (vídeo, fotos, animaciones...) y la web; posibilita la generación de escenarios y realidad virtual, dibujos en perspectiva realista, vuelos virtuales, 3D, etc. ; ofrece información para decidir una localización óptima o el mejor emplazamiento de una antena de telefonía móvil o de una presa; ayuda en la realización de estudios de mercado (geomarketing) y en el planeamiento estratégico para mejorar los servicios de las empresas; se utiliza en el trazado de rutas o routing (comerciales, de emergencia en el caso de policía y bomberos, red de alcantarillado, etc.); permite crear inventarios de recursos naturales y humanos (catastros), la investigación de los cambios producidos en el medio ambiente, la cartografía de usos del suelo y la prevención de incendios, etc. En el periodo anterior a 1985 las diferentes funciones de los profesionales de la cartografía topográfica estaban claras. Los geodestas realizaban lecturas detalladas con instrumentos y computaban los elementos que definían la forma básica del paisaje. A partir de esta información, los topógrafos completaban los detalles en el terreno y los operadores de fotogrametría proporcionaban un mapa previo utilizando la fotografía aérea. Los cartógrafos reconducían sus esfuerzos y presentaban todos estos datos de manera atractiva, al tiempo que comunicaban la información de forma efectiva evitando cualquier tipo de ambigüedad. Otros especialistas, como los geólogos, utilizaban estos mapas como base sobre la cual volcaban aquellos detalles que tenían interés para ellos. Sin embargo, en la última década esta estructura se ha visto trastocada por la utilización de las nuevas tecnologías; la mayor parte del trabajo que exigía un cierto nivel de destreza ha ido desapareciendo debido a la información proporcionada por los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y debido a los nuevos equipos de medición geodésica. Se han construido bases de datos en los programas de las computadoras que les permiten producir mapas con una calidad, legibilidad y rapidez superiores a las que se obtenían con antiguas técnicas. Mapas con SIG: EI SIG es un sistema geográfico porque permite la creación de mapas y el análisis espacial, es decir, la modelización espacial. Es un sistema de información porque orienta en la gestión, procesa datos almacenados previamente y permite eficaces consultas espaciales repetitivas y estandarizadas que permiten añadir valor a la información gestionada; y es un sistema informático con hardware y software especializados que tratan los datos obtenidos (bases de datos espaciales) y son manejados por expertos. Los datos geográficos o entidades espaciales georreferenciadas aparecen almacenados de diversas 90 formas: como puntos, líneas, polígonos, redes (combinación de puntos y líneas) o superficies (combinación de redes y altitud). La referenciación espacial o georreferenciación es el medio por el cual los datos geográficos se relacionan con una localización, con el lugar en el que están. Algunos de los sistemas más comunes son: las coordenadas geográficas (latitud y longitud en una esfera), la malla de coordenadas rectangulares (proyección sobre una superficie plana) y un sistema sin coordenadas (por ejemplo, las secciones artificiales de USA o los distritos postales). Los datos geográficos se caracterizan por su posición (proyecciones cartográficas y coordenadas), su relación espacial con otras entidades o topología (conectividad, contención, adyacencia) y sus atributos (por ejemplo, carretera de 2º orden, afluente, etc.). Muchas bases de datos de los SIG consisten en conjuntos de datos que se agrupan en capas. Cada capa representa un determinado tipo de información geográfica. Por ejemplo, una capa puede incluir información sobre las calles de un espacio urbano, otra sobre los suelos de esa área, mientras que una tercera puede contener los datos sobre la altitud del terreno. Los SIG pueden combinar esas capas en una sola imagen, mostrando como las calles, los suelos y la altitud están relacionados entre sí; de este modo, los ingenieros pueden, por ejemplo, a partir de esa imagen, determinar si una parte concreta de una calle podría llegar a derrumbarse. Una base de datos de un SIG (la mayor parte son relacionales y en la actualidad se están incorporando las orientadas a objetos) puede incluir un gran número de capas. Además, se pueden generar imágenes de un área en dos o tres dimensiones, representando elementos naturales como colinas o ríos, junto a elementos artificiales como carreteras, tendidos eléctricos, núcleos urbanos o estaciones de metro. El gobierno canadiense construyó el primer SIG (el Sistema de Información Geográfica de Canadá) en la década de 1960 para analizar los datos recogidos por el inventario territorial sobre la fauna y flora de todo el país. Actualmente, existen muchos miles en funcionamiento en el mundo y su número está creciendo aproximadamente un 20% anual. La información que se puede pedir o a la que puede responder un SIG es infinita, si se consideran todos los aspectos relacionados con la realidad física y las diferentes actividades humanas. Pero la verdadera ventaja de los SIG es que son los únicos instrumentos que pueden juntar la información geográfica que se han recogido de forma independiente por diferentes instrumentos (digitalizando, con bases de datos, escáner, etc.) y desde diferentes organizaciones, que tradicionalmente elaboraban esa información sólo para sus propios fines. Los SIG superponen capas con un tipo de información determinada en cada una de ellas, registrando las características de áreas comunes. Si existen dos grupos de datos de un país, como por ejemplo suelos o productividad de los cultivos, se tiene una combinación. Sin embargo, si existen 20 grupos de datos diferentes se tendrían120 pares de combinaciones y más de un millón de combinaciones en total. Gracias a estos sistemas se pueden fusionar todas las capas en una sola y, así, utilizarse para muchos más fines que si estuvieran recogidos en bases de datos independientes. Pero, ¿qué supone esto para la cartografía? En primer lugar constituye un verdadero desarrollo para las organizaciones cartográficas estatales, ya que asegura que sus datos se utilizarán con mayor amplitud. Pero los efectos del SIG van mucho más allá. Por ejemplo, el mapa tradicional, aunque contiene grandes cantidades de información y es más apto para la utilización sobre el terreno, presenta dificultades a la hora de extraer de él diferentes tipos de información y de combinar ésta para darle un sentido y adaptarse a las necesidades individuales. 91 Por otro lado, el mapa sigue siendo el mejor método de representar las variaciones geográficas de un modo que pueda ser comprendido con rapidez por diferentes personas. La combinación de un SIG, “instrumento para explorar, seleccionar y analizar la información”, con la cartografía automatizada está asegurando la rápida expansión de los mapas, aunque la mayoría de éstos ni los realizan los cartógrafos ni se realizan ya sobre papel. AUTOEVALUACIÓN Parte Teórica: 1. ¿Explique brevemente que se entiende por percepción remota?. 2. ¿Cuáles son los principales elementos presentes en la percepción remota?. 3. Mencione cuales son los principales satélites utilizados para la toma de imágenes y sus principales características y utilidad. 4. ¿Cómo se utiliza el radar para lograr imágenes de la superficie terrestre?¿Cuál es la importancia y las posibilidades de uso en la fotointerpretación. 5. Mencione algunas de las principales aplicaciones de un Sistema de Información Geográfica SIG Componente Práctico 1. Realice una visita a las oficinas del Instituto Geográfico Agustín Codazzi más cercano, ó por la página de Internet del IGAC, consulte sobre el mapa índice de todas las imágenes logradas por satélite de Colombia. ACTIVIDADES PRÁCTICAS RELACIONADAS CON LA UNIDAD La práctica que tiene que ver con el tema se desarrolla en el momento que se realiza visita a la Institución encargada del manejo de Fotografías aéreas y cartografía; que en Colombia es el IGAC, que tiene su representación en Catastro Departamental, e incluso presenta subsedes de Municipios con alta población. FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 2 Deagostini, D. (1978). Introducción a la fotometría. Centro Interamericano de Fotointerpretación, CIAF. Publicaciones Culturales. Bogotá. 267 pp. 92 Derruau, Max. (1990). Las formas del relieve terrestre. Barcelona: Masson, Manual de geomorfología. Diccionario multilingüe de términos cartográficos. 1983. International cartography Association Comisión II. Weisbaden Germany. Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. 1993. Manual de Uso de Fotografías Aéreas. Aplicación al Sistema de Información Cafetera. Edit. Presencia. Bogotá. 54 pp. Fifield, R. (1987). Formación de la Tierra. Madrid: Ediciones Pirámide, Obra divulgativa sobre los procesos dinámicos de nuestro planeta. Gaviria, C. (1994). Sistemas de información geográfica (GIS): sus aplicaciones en redes. Madrid: Iberdrola. Obra que recoge la aplicación a un tema concreto. Gould, M (1994). El uso de los sistemas de información geográfica: aplicaciones con ARC/Info. Madrid: Esri España Geosistemas,. Obra que recoge el funcionamiento de un sistema de SIG. González J. (1996). Manual de geología. Madrid: Universidad Autónoma de Madrid,. Tratado sobre geología. Guimet, J. (1992). Introducción conceptual a sistemas de información geográfica (SIG). Madrid: Estudio Gráfico Madrid, Obra de carácter divulgativo y conceptual. 93 UNIDAD 3 CARTOGRAFÍA Fotografía 25. Cartografía urbana. Fuente; http://www.fing.edu.uy/ia/DeptoFoto/libro/capitulo7/capitulo7.html INTRODUCCIÓN La Cartografía ha permitido representar el globo terráqueo total y parte de él; con todos sus accidentes geográficos, culturas, desarrollo de infraestructura y en general información de interés para el desarrollo local y regional, lo cual es de la mayor trascendencia en cuanto a capt ura de información a diferentes escalas de detalle; no solamente para la planificación del desarrollo, sino para la generación del conocimiento a nivel educativo y formativo . En todos los casos la cartografía permite almacenar información de una determinada área y temas de interés para suplir necesidades de información a todos los niveles. JUSTIFICACIÓN Los avances en cartografía han permitido que sus aplicaciones y utilidades ilimitadas; la cartografía es fuente importante de información para: 94 -Captura de información en recursos naturales y medio ambiente: para gestionar el inventario de recursos naturales se cuenta con cartografía que contenga información sobre infraestructura, litología, vegetación y fauna, a partir de estos datos las aplicaciones son variadas: mejora de la gestión de cuencas hidrográficas y recursos pesqueros, del subsuelo, madereros o agrícolas; contaminación, riesgos geológicos etc. -Planificación Urbana y Territorial: Seguimiento de la planificación territorial se encuentra en el SIG como una herramienta para la planificación, mediante el cruce de datos; permitiendo obtener criterios para la ubicación de nuevos asentamientos, en el caso de la instalación de infraestructura. -Catastro; la cartografía muestra sus utilidades, en el Catastro por contener información territorial (localización, superficie, límites) e información temática (propietarios, valoraciones, usos) para el caso de cobros de impuestos es de gran ayuda en la administración. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS Se pretende que el estudiante interiorice conceptos necesarios en busca de desarrollar una mejor adaptación de los nuevos entornos de enseñanza/aprendizaje, al igual que la adopción de un papel más activo de los estudiantes, como protagonistas de su formación en un ambiente rico en información y de entornos fluidos y mediáticos de comunicación, no solo entre profesores y alumnos, sino también con múltiples redes de conocimiento. Todo esto se concreta en los propósitos, objetivos, metas y competencias propuestas para la temática de cartografía como medio de captura de información 95 CAPITULO 7 DEFINICIÓN E HISTORIA DE LA CARTOGRAFÍA “La cartografía es la más científica de las artes y la más artística de las ciencias” (Paúl Theroux). “La humanidad ha inventado tres grandes formas de comunicación: el idioma, la música y los mapas. Pero la más antigua de las tres es la cartografía” INTRODUCCIÓN Cartografía: La cartografía o trazado de mapas es un conjunto de técnicas que mediante una medición y posterior representación gráfica muestra parte o toda la superficie terrestre sobre un mapa, utilizando métodos matemáticos, una proyección, una escala entre el mapa de una determinada área, además es una importante materia de estudio académico, teórica y práctica. Es también el conjunto de procedimientos que permite reunir, organizar, analizar y generalizar información del medio geográfico, para representarlos de manera gráfica a una escala determinada. Por lo tanto, la cartografía trata de la representación de la superficie de la tierra sobre un plano o mapa, utilizando para ello métodos matemáticos que permiten la localización de cada punto de la tierra sobre un plano. Los mapas contienen valiosa información geográfica, cuyo aprovechamiento depende de la habilidad que se tenga para leerlos, por eso es necesario que el usuario posea los conocimientos básicos sobre la forma como se representa el terreno y los elementos presentes en el mapa, el significado de sus símbolos, la escala en la que está representada esa información y la forma de medir distancias y de calcular áreas sobre los mapas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al finalizar el estudio de este capitulo, el estudiante estará en capacidad de. • Reconocer las distintas etapas por las cuales ha pasado la cartografía y la mapificación hasta nuestros días. • Explicar el objeto de la cartografía. • Analizar los problemas que se le presentan a la cartografía para la elaboración de mapas. • Explicar por qué el mapa es el principal instrumento de la cartografía. • Conocer sobre las modernas técnicas automatizadas en la elaboración de mapas. 96 • Explica los conceptos de mapa y mapificación. Lección 31 ASPECTOS HISTÓRICOS Y EVOLUCIÓN DE LA CARTOGRAFÍA Esta ciencia se ha ido formando poco a poco hasta llegar a las técnicas complejas y variadas de hoy para la producción de mapas. Probablemente los primeros mapas que se hicieron fueron líneas dibujadas en la arena o piedras y palos dispuestos en el suelo; se utilizaron barras o líneas de triángulos superpuestas para indicar las colinas o las cadenas de montañas. En la antigüedad los pueblos nómadas, por la necesidad de desplazarse de un lugar a otro elaboraban mapas rudimentarios de lugares visitados, sobre la arena, en placas de arcilla, en pedazos de madera o tela. De esta forma se han encontrado infinidad de indicios, como los mapas primitivos de los nativos de las islas Marshall, formados por conchas dispuestas sobre un enrejado de fibras de palma, o los mapas esquimales que detallaban amplias zonas insulares del ártico. Los mapas aztecas indicando hechos históricos, son muy realistas debido a que dibujaban los ríos, los bosques y los templos con figuras reales. Entonces las primeras formas de expresión gráfica de los pueblos, fueron los mapas, incluso de aquellas tribus cuya subsistencia dependía de la caza y la pesca; de algunos pueblos Asiáticos, así como de los Incas y Aztecas de América, es conocida la habilidad en la elaboración de mapas rudimentarios sobre piel de oveja, papiro tablillas de barro cocidas y otros materiales para comunicarse entre sí (la dirección y distancias de sus recorridos). Estos mapas eran solo bosquejos que representaban elementos del terreno que les eran de alguna utilidad; sin embargo satisfacían la necesidad primaría de orientación y ubicación. Uno de los primeros conocidos fue el mapa elaborado sobre una porción de arcilla en forma aplanada que data del año 2300 a.C. en Babilonia Los antiguos griegos le dieron a la cartografía un alto nivel científico. Ellos fueron quienes sentaron las bases y establecieron los principios sobre los cuales se fundamenta la cartografía actual; definieron los polos y el ecuador terrestre; calcularon la circunferencia terrestre, con notable precisión; idearon el sistema de longitud y latitud y las primeras proyecciones cartográficas que facilitaron la representación de la superficie curva de la tierra sobre un plano. El filósofo y científico griego Aristóteles fue el primero en demostrar que la tierra era redonda mediante las siguientes observaciones • Todo cuerpo cae en dirección a un mismo centro. • La sombra proyectada por la tierra sobre la luna durante los eclipses es redondeada. • Cuando se viajaba de Norte a Sur, eran visibles nuevas constelaciones, desapareciendo las ya conocidas. 97 Eratóstenes geógrafo, también griego, calculó con alguna exactitud la cuasi- circunferencia Terráquea. Estrabón, famoso historiador y geógrafo griego publicó una colección enciclopédica de 17 volúmenes que llamó Geografía, de gran utilidad para los ejércitos y administradores del Imperio Romano. Los griegos como buenos navegantes y aventureros conquistaron y colonizaron el Mediterráneo obteniendo gran cantidad de información y desarrollando conocimientos en geografía. Tolomeo (siglo II d.C.), astrónomo griego recolectó la mayor parte de la sabiduría geográfica griega y romana conocida hasta esa época. Además se ingenió nuevas formas de elaborar mapas ejecutando proyecciones, para lograr un nuevo atlas geográfico. Dividió el círculo del Ecuador en 360º y dibujó una malla imaginaria de trazos norte-sur y este-oeste, localizando posiciones relativamente acertadas de los bloques de tierra, incluyendo continentes e islas conocidos; y aún cuando con menor precisión en las medidas de la “circunferencia” terrestre, que las de Eratóstenes; contribuyó a la ciencia cartográfica y a la geografía con mapas y descripciones muy útiles. Esos mapas demostraban las dificultades al representar la “esfera” terrena sobre una superficie plana. Los romanos también contribuyeron notablemente al desarrollo práctico de la cartografía mediante la elaboración de mapas con fines administrativos, militares y catastrales. Los árabes aprovecharon el legado cartográfico de los griegos, tradujeron estas obras a su idioma y enriquecieron sus conocimientos con los que obtenían de otros pueblos. Con la ayuda de la brújula los pueblos marineros, que vivieron hacia finales de la edad media hicieron aportes significativos al progreso de la cartografía mediante la elaboración de cartas de navegación en las que hacían figurar las distancias y direcciones seguidas en sus viajes por el Mediterráneo y el Mar Negro por medio de la intersección de líneas; a partir de un lugar conocido, obtenían la ubicación de otro desconocido. El conocimiento geográfico se amplió notablemente con los viajes realizados por Colón, Vasco de Gama, Núñez de Balboa, Magallanes y los descubrimientos de franceses e ingleses que permitieron la confección de mapas y globos con mayor precisión, al utilizar la información suministrada por los navegantes y con el adelanto de las mediciones astronómicas terrestres. Existen unos cuantos mapas antiguos de Japón, incluido uno budista del siglo XIV, en el que aparecen las montañas como dibujos artísticos en tres dimensiones. En algunos mapas europeos se utilizaban símbolos sombreados o rayados para representar el relieve. En los mapas modernos, aparecen las montañas representadas mediante un sombreado que es más oscuro cuanto más pendiente sean las laderas. Los mapas de topografía tradicional utilizan líneas concéntricas, llamadas curvas de nivel para indicar el relieve. A cada línea se le asigna una altura sobre el nivel del mar. Las líneas que indican la profundidad de los océanos se llaman isobatas. En vez de líneas concéntricas, en los mapas de colores a menudo se utilizan una escala de color por defecto para indicar el relieve. El nivel del mar es azul, las tierras bajas son verdes, las tierras un poco más elevadas van desde el marrón claro al oscuro y las cimas más altas figuran en 98 blanco como si estuviesen nevadas. Si el azul es más intenso corresponde a las partes más profundas de lagos y océanos. Los mapas no sólo son creaciones artísticas, son además documentos históricos y sociológicos. Los primeros producidos por instituciones cartográficas oficiales, a comienzos del siglo XIX, son un archivo de información de vital importancia sobre la evolución del paisaje, hasta nuestros días, ya que muestran industrias olvidadas, antiguas líneas de ferrocarril o caminos hoy abandonados, entre muchos otros detalles. Estos mapas proporcionaban también pruebas sobre tierras que estaban contaminadas como consecuencias de la guerra con diversas sustancias como restos de explosiones, derrames de hidrocarburos, entre otra gran cantidad de substancias en su mayoría tóxicas. Un ejemplo siniestro en esta línea, es la utilización que se hizo de los mapas en la Alemania Nazi con fines propagandísticos, donde servían para demostrar la ‘amenaza’ que suponían los polacos y los europeos orientales, que estaban “superando en número y rodeando” al pueblo alemán. La realización de estos mapas y las circunstancias en que se efectuaron, son temas de estudio académico, ya que pueden explicar variados aspectos de esta mentalidad y épocas históricas en cuestión. Alexander von Humboldt y Carl Ritter, ambos alemanes, realizaron grandes contribuciones a la teoría geográfica a principios del siglo XIX. Humboldt, gran viajero y brillante observador, aplicó sus conocimientos sobre los procesos físicos a la clasificación sistemática y a la descripción comparativa de las características geográficas observadas en el terreno. Concibió métodos para medir los fenómenos que observaba en el marco natural desde una perspectiva histórica, interesándose por su evolución y cambios. Este hecho supuso una ruptura con el pensamiento dominante hasta ese momento, que consideraba la naturaleza como algo estático e inamovible. Humboldt realizó muchos excelentes estudios geográficos basados en sus viajes a América, que contribuyeron a conocer la realidad geográfica de este continente. Es muy conocida su obra “Viajes a las regiones equinocciales de América”. Su obra Cosmos (1844), que describe la geografía física del Universo, se considera una de las mejores obras geográficas de todos los tiempos. El punto de vista de Ritter difiere en parte del de Humboldt. Mientras que este último se centraba en el estudio sistemático de los rasgos físicos considerados de manera independiente, Ritter respaldaba un enfoque regional de la geografía; hizo hincapié en el estudio comparativo de áreas determinadas y en los rasgos que caracterizaban a cada una de ellas, pero prestando mucha menos atención a los aspectos físicos y poniendo el acento en los fenómenos sociales e históricos, con el fin de establecer relaciones entre el medio físico y el hombre. Su obra de 19 volúmenes, “La geografía y su relación con la naturaleza y la historia de los hombres” (1822-1859), es un análisis geográfico excelente de Asia y de algunas partes de África. Ritter fue un agudo observador del terreno, con una buena base en ciencias naturales e historia. Denominó a su trabajo geografía comparada, ya que su conocimiento procedía de la observación y comparación de un hecho concreto, a partir del cual llegaba a establecer leyes y principios. Ritter creía que sin análisis regionales sistemáticos no era posible realizar ningún estudio fiable. Otro geógrafo alemán, Friedrich Ratzel, también realizó un importante aporte al conocimiento geográfico. Célebre por su obra “Antropogeografía” (1882-1891), intentó demostrar que las fuerzas naturales han determinado la distribución de las personas en la Tierra. Describió la geografía como ciencia de distribución y apoyó el estudio de áreas concretas, de las cuales afirmaba que podían 99 proporcionar las bases para realizar generalizaciones sobre áreas más extensas o sobre el mundo en su totalidad. Los geógrafos alemanes Ferdinand von Richthofen y Alfred Hettner recogieron las ideas de Humboldt, Ritter y Ratzel. Entre los geógrafos franceses de finales del siglo XIX se destaca Paul Vidal de la Blache, que se opuso a la idea de que el medio físico determina de un modo estricto las actividades humanas. Defendió que el ser humano podía modificar su entorno físico. Favoreció los estudios regionales, dando importancia tanto a los procesos físicos como a los humanos en la distribución de los elementos de la Tierra. La realización de mapas requería tradicionalmente: • Saber encontrar y seleccionar la información sobre diferentes aspectos de la geografía a partir de fuentes diversas, para después sintetizar los resultados en un único grupo de datos consistente y preciso • Técnicas y habilidades de diseño con el fin de crear un mapa final que consiga representar con fidelidad la información, para que los lectores, que poseen diferentes grados de habilidad en la lectura de mapas, puedan interpretarlo correctamente. • Destreza manual y técnicas de diseño gráfico para simplificar y dibujar la información mediante símbolos, líneas y colores, de modo que el amontonamiento o el desorden sean mínimos y el mapa resulte legible. Ya finalizando el siglo XIX, estaban perfectamente definidas la forma y dimensiones de la tierra. Las observaciones astronómicas dieron precisión a la definición de latitudes y longitudes, el perfeccionamiento de algunas proyecciones y la introducción de la topografía, la geodesia y la fotografía aérea, en el levantamiento de mapas, contribuyeron ampliamente al desarrollo de la cartografía. La antigua cartografía floreció tras la invención de la imprenta. Durante cinco siglos los cartógrafos diseñaron los mapas sobre papel. Los métodos con los que creaban la imagen que iba a ser impresa evolucionaron, desde el grabado sobre arcilla y cobre hasta los trazados en plástico y la creación de las máscaras de color por medio de sofisticadas técnicas fotográficas En la década de 1970 se realizaron avances en el campo de la realización de mapas con sistemas informáticos. Éstos permiten almacenar datos sobre las coordenadas de un área geográfica y la distribución de los fenómenos de manera estadística. Unos dispositivos, como las trazadoras o plotters, hacen que el ordenador pueda dibujar mapas muy precisos partiendo de esos datos almacenados. En los últimos treinta años, y sobre todo desde 1990, la situación de la cartografía ha cambiado de forma radical debido a la introducción de ordenadores (computadoras). Los primeros trabajos de este tipo los realizaron meteorólogos y biólogos en Suecia, Gran Bretaña y Estados Unidos. Pero los trabajos más importantes los llevaron a cabo británicos y estadounidenses durante el periodo de 1968 a 1973, extendiéndose más tarde a todo el mundo. 100 Informatizadas. El ordenador (computadora) ya no se utiliza sólo para automatizar las técnicas cartográficas de trazado tradicionales, sino que se ha convertido en un instrumento que controla la cantidad y calidad de los datos, los fusiona, selecciona aquellos que puedan resultar de mayor interés y refleja los resultados del modo en que desea el usuario. • La adaptación de los resultados a las demandas de los clientes potenciales es algo corriente. Así, en algunos países se ha conseguido que el cliente pueda seleccionar en la pantalla de una computadora un área que le interese y que el mapa adopte la forma que él desee. El mapa se imprime en papel y su contenido dependerá de la elección del usuario y de la escala que escoja entre unos límites aproximados de 1:100 a 1:5.000. • Los mapas virtuales son algo común hoy en día. Estos mapas se visualizan en la pantalla y no pueden imprimirse en papel. Los programas de ordenador (computadora) y los datos para realizar este tipo de mapas son cada vez más accesibles al público. Debido a todas estas razones existen ahora más mapas que nunca, y estos mapas los realizan a menudo personas que no tienen ninguna preparación cartográfica. • Los mapas generados por sistemas informáticos también pueden reflejarse en una pantalla de ordenador, en la que un operador puede realizar fácilmente modificaciones sobre su contenido. Debido a que estos mapas y todos los cambios que se incorporan en ellos pueden almacenarse en el ordenador o computadoras, es posible obtener -una representación animada de los cambios que han tenido lugar en un periodo de tiempo determinado con programas multimedia. Algunos de estos mapas se alejan mucho del antiguo estilo de mapa lineal. Las distorsiones geométricas de la fotografía aérea y de las imágenes de satélite pueden corregirse ahora con programas informáticos y obtener una resolución excelente para algunos lugares en los que los mapas anteriores se habían quedado anticuados, por no reflejar los cambios producidos, o para ciertos tipos de paisajes como estuarios y otros humedales. La informática y en particular la cartografía automatizada y los sistemas de información geográfica CSIG, constituyen una herramienta muy valiosa en el análisis y tratamiento de la información que amplia de manera notable las posibilidades de investigación no solo de la cartografía, sino de muchos campos del conocimiento humano. Lección 32 PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA CARTOGRAFÍA No existe un modo correcto de trazar mapas. El modo depende de las herramientas de las que dispone el cartógrafo, del propósito del mapa y de la base de conocimientos. Sin embargo, sí existen diversos métodos empíricos que pueden servir de guía al cartógrafo. La base de un mapa moderno es un estudio detallado que proporcione, por un lado, las localizaciones geográficas y, por otro, las relaciones entre una serie de elementos del área a cartografiar. En la actualidad, la información obtenida de los levantamientos fotogramétricos aéreos 101 complementa la información proporcionada por el tradicional método de los levantamientos topográficos del terreno (véase Geodesia). Las imágenes vía satélite pueden proporcionar una gran cantidad de información muy precisa sobre diferentes elementos de la superficie terrestre, como pueden ser la localización de depósitos de minerales, la extensión de urbanizaciones, la presencia de plagas que afectan a la vegetación y cultivos, o los tipos de suelos. Cuando ya se han capturado los datos (fase de compilación), el mapa debe planificarse con cuidado, teniendo en cuenta su finalidad, para que la representación sea clara y precisa. La proyección que se ha escogido para el mapa. Se definen las altitudes y las curvas de nivel, en caso de que se utilicen, y se trazan directamente a partir de pares estereoscópicos de fotografías en restituidores fotogramétricos, donde el operador sigue, con una marca flotante, un modelo tridimensional. Los restituidores analógicos han sido sustituidos por restituidores analíticos y digitales. Los datos obtenidos se transfieren en forma de puntos a una cuadrícula de coordenadas que se corresponde con el tipo de proyección que se ha escogido para el mapa. Se definen las altitudes y las curvas de nivel, en caso de que se utilicen, y se trazan directamente a partir de pares estereoscópicos de fotografías en restituidores fotogramétricos, donde el operador sigue, con una marca flotante, un modelo tridimensional. Los restituidores analógicos han sido sustituidos por restituidores analíticos y digitales. Los cursos de los ríos y de las carreteras, así como la posición de otros elementos, se trazan del mismo modo. La preparación final del mapa para la impresión comienza realizando una serie de láminas (positivos), una por cada uno de los colores utilizados en el mapa. Estas láminas son de plástico con un baño opaco; las líneas y los símbolos se trazan sobre la superficie con un instrumento afilado, para grabar, que levanta la capa de baño opaco (esgrafiado). Al final, toda la información de un mismo color (símbolos puntuales, lineales, superficiales y textos) se combina fotográficamente en un positivo final de ese color. De cada positivo se insola una plancha de impresión para reproducir el mapa por litografía offset. Elementos básicos cartográficos: El mapa es el producto principal de la cartografía, un documento elaborado teniendo en cuenta ciertos elementos básicos indispensables para que la expresión del pensamiento geográfico pueda ser representada y a la vez aprovechada por el usuario según su necesidad. El aprovechamiento de la información que el material cartográfico ofrece, depende de la habilidad que se tenga para interpretarlo. Para ello, es necesario conocer la función que cumple cada mapa y sus elementos básicos que lo conforman son: El sistema de proyección cartográfica. El sistema de coordenadas La escala Los símbolos y convenciones y su significado. Las Proyecciones: La superficie de la Tierra es curva y los mapas son planos, tanto si están impresos como si son imágenes en la pantalla de un ordenador. Por tanto, todos los mapas, 102 excepto los globos y las imágenes de éstos, están distorsionados, pues no muestran el aspecto real de la Tierra. Si se trata de zonas pequeñas la distorsión es insignificante porque, en el globo, las zonas pequeñas parecen una superficie plana, pero si se trata de zonas grandes o se busca una gran precisión, la distorsión puede desempeñar un papel muy importante. ¿Por qué un mapa contiene información distorsionada? Una formasencilla de explicarlo es el caso de la piel de una naranja, al separar la cáscara e intentar dejarla plana, ésta se rompe en varios trozos. Los cartógrafos se enfrentan al mismo problema cuando elaboran mapas de la superficie terrestre, tienen que quitar trozos o ensamblarlos de manera que se pueda elaborar un mapa plano. La proyección del mapa es la manera de trasladar la geografía terrestre desde el globo y rehacerla en una superficie plana. Para entender lo que es proyectar hay que tener en cuenta que cualquier punto del globo puede proyectarse a través de una línea recta a una forma transparente que recubra el planeta. El contorno de esta forma y la distribución de los puntos determinan el tipo de proyección. Es así como para poder realizar esto, se utilizan algunas figuras geométricas desarrollables en un plano como cilindros, conos, elipses y superficies lisas que dan lugar a proyecciones cilíndricas, cónicas, elípticas y ortográficas. Existen varios tipos de proyecciones, cada una distorsiona la superficie terrestre de una manera diferente y cada una tiene sus ventajas y sus inconvenientes. La clasificación de las proyecciones es compleja, pero normalmente se establece en función de la figura geométrica capaz de aplanarse que se elija para representar la tierra: un cono o un cilindro, que pueden cortarse y extenderse sobre una superficie plana, o un plano. De este modo, se clasifican las proyecciones en tres grupos fundamentales: cónicas, cilíndricas y azimutales (o planas). Otras clasificaciones tienen en cuenta el aspecto de la retícula y la relación de la superficie esférica con el plano (secante, tangente, transversal u oblicua); y otras se definen en función de su principal propiedad o atributo, hablando así de proyecciones conformes, equivalentes, equidistantes, etc. La selección del sistema de proyección depende del uso que se vaya a dar al mapa, de la ubicación en el globo terrestre y de la extensión del área. Por ejemplo si el sitio a cartografiar es un pequeño país situado en la latitud media, la proyección a escoger sería una cónica simple; pero si el país es muy grande y está situado en la misma latitud, se debe pensar en una proyección polifónica. Para nuestro caso el sistema de proyección se adapta a zonas en bajas latitudes. • Proyección Cilíndrica; La superficie de la esfera se proyecta sobre la superficie desarrollable de un cilindro tangente a la esfera. Es una proyección conforme, porque conserva las formas. Ver figura. 103 Figura 20. Proyección cilíndrica. • Proyección Cónica: Si se colocara un cono de papel situado sobre un globo iluminado, la proyección resultante será un mapa de proyección cónica. Estos mapas carecen relativamente de distorsiones en las regiones de latitudes medias y se utilizan para representar países, que se encuentran en esas regiones. Figura 21. Proyección cónica Para preparar una proyección cónica debe colocarse un cono en el extremo superior del globo terráqueo. Tras la proyección, se supone que se corta el cono y se desarrolla hasta quedar como una superficie plana. El cono es tangente al globo en uno o varios paralelos base; el mapa que resulta de ello es muy preciso a lo largo de estos paralelos y áreas próximas, pero la distorsión aumenta progresivamente a medida que nos alejamos de ellos. La proyección cónica conforme de Lambert, con dos paralelos base, se utiliza frecuentemente para cartografiar países o continentes pequeños como Australia o Europa. Se realiza entonces sobre la superficie desarrollable de un cono tangente a la esfera. Estas proyecciones en general conservan las áreas pero no los ángulos, por lo cuál los cartógrafos las denominan equivalentes. Sin embargo, también hay proyecciones cónicas conformes, es decir, que conservan las áreas, como la proyección de Lambert, (Juan Enrique, físico y matemático francés. 104 (1728-1777). • La proyección polifónica: Es una proyección mucho más complicada en la cual se suponen una serie de conos, cada uno de los cuales toca la superficie del globo terráqueo en un paralelo diferente y sólo se utiliza el área que se halla próxima a ese paralelo. Compaginando los resultados de una serie de proyecciones cónicas limitadas, se puede representar en un mapa un área extensa con una exactitud considerable. Este tipo de proyección resulta adecuado para los mapas de gran extensión latitudinal. Figura 22. Proyección Azimutal • Proyección azimutal: Se hace sobre un plano tangente a la esfera. Las direcciones son correctas para las líneas trazadas desde el centro del mapa o punto común. Si se apoya un papel en un único punto de un globo iluminado, la proyección del globo en el papel da como resultado un mapa de proyección azimutal. Los mapas de proyección azimutal se emplean para representar las regiones polares, ya que los polos aparecen normalmente cerca del centro, con los meridianos que se unen en ellos y se separan unos de otros al irse alejando de los polos. Las regiones polares aparecen relativamente sin distorsión, pero ésta crece según se van acercando los meridianos a las áreas ecuatoriales. Este grupo de proyecciones cartográficas, denominadas algunas cenitales, se origina al proyectar el globo terráqueo sobre una superficie plana que puede tocarlo en cualquier punto. Este grupo incluye las proyecciones gnomónica, la equivalente de Lambert, la equidistante, la ortográfica y la estereográfica. La proyección gnomónica posee la propiedad única de que todos los arcos de los círculos máximos están representados como líneas rectas. Es muy útil para la navegación pero, puesto que la escala aumenta a medida que nos alejamos del centro, es poco práctica desde los polos hasta los 45º de latitud. La proyección azimutal equivalente se caracteriza porque el espacio entre los paralelos de latitud disminuye a medida que aumenta la distancia al centro de la proyección, permitiendo así la equivalencia. • Proyección de Mercator o proyección cilíndrica: La superficie de la esfera se proyecta sobre la superficie desarrollable de un cilindro tangente a la esfera. Es una proyección conforme, porque conserva las formas. 105 La proyección de Mercator, desarrollada por el geógrafo flamenco Gerardus Mercator, es una proyección cilíndrica y, a la vez, conforme. Un mapa de proyección Mercator es muy exacto en las regiones ecuatoriales, pero se distorsiona bastante en las áreas de las latitudes altas. Sin embargo, las direcciones se representan con gran fidelidad y esto tiene especial importancia para la navegación (con este fin concibió Mercator su mapamundi en 1569). Toda línea que corte dos o más meridianos con el mismo ángulo se representa en el mapa de Mercator como una línea recta. Una línea con estas características, que se denomina línea de rumbo, representa la trayectoria de un barco o avión con rumbo magnético constante. Al utilizar un mapa Mercator, el navegante puede trazar una ruta o derrotero dibujando simplemente una línea entre dos puntos y leer la dirección de los puntos cardinales en el mapa. La proyección de Mercator permite introducir otra variante muy utilizada en cartografía: la proyección UTM (Universal Transversa de Mercator), una proyección cilíndrica transversal secante. Se basa en la proyección Mercator, en la que el cilindro es tangente a un meridiano; pero su “universalidad” se consigue empleando distintos cilindros tangentes a varios meridianos, separados entre sí 6º. En cada proyección, sólo el meridiano de origen de cada huso de 6º y el ecuador aparecen como líneas rectas. Las regiones que se encuentran por encima de los 80º de latitud no se suelen representar en la proyección UTM. Ver Figura. • Proyección de Peters: El objeto de la proyección de Peters es representar un área con la máxima exactitud, aunque la forma de las masas de la tierra esté muy distorsionada. 106 Proyección Peters • Proyección equidistante: Tiene como característica especial la de conservar la escala a lo largo de las líneas que irradian desde el centro de la proyección y que constituyen rumbos auténticos. Es una proyección muy útil para las rutas aéreas, ya que mantiene las direcciones y medidas sobre ellas. • Proyección ortográfica: Es aquella en la que un hemisferio aparece proyectado sobre un plano perpendicular y donde el centro de perspectiva se encuentra a una distancia infinita del globo. La escala se conserva sólo en el centro y la deformación aumenta rápidamente hacia el exterior. Es un tipo de proyección muy antigua que sólo se usa para la realización de cartas astronómicas y mapamundis artísticos. • Proyección estereográfica: Los meridianos y paralelos se proyectan sobre un plano tangente a un punto situado en el extremo opuesto del diámetro. De este modo, tanto los meridianos como los paralelos son círculos; es decir, todos los círculos del globo son círculos en la proyección. Se utiliza en los mapamundis en dos hemisferios, en los mapas del cielo y en los utilizados en geofísica, pero la deformación aumenta significativamente y de manera simétrica desde el punto central hacia el exterior. • Otras subdivisiones: Las proyecciones expuestas anteriormente también son clasificadas teniendo en cuenta la inclinación del eje de la figura empleada con respecto al eje de la esfera terrestre. 107 Figura 23. Clasificación de las proyecciones según la inclinación del eje de la figura empleada con respecto al eje de la esfera terrestre Técnicas de representación: Cuando ya se han capturado los datos (fase de compilación), el mapa debe planificarse con cuidado, teniendo en cuenta su finalidad, para que la representación sea clara y precisa. Los datos obtenidos se transfieren en forma de puntos a una cuadrícula de coordenadas que se corresponde con el tipo de proyección que se ha escogido para el mapa. Se definen las altitudes y las curvas de nivel, en caso de que se utilicen, y se trazan directamente a partir de pares estereoscópicos de fotografías en restituidores fotogramétricos, donde el operador sigue, con una marca flotante, un modelo tridimensional. Hoy día los restituidores analógicos han sido sustituidos por restituidores analíticos y digitales. Los cursos de los ríos y de las carreteras, así como la posición de otros elementos, se trazan del mismo modo. La preparación final del mapa para la impresión comienza realizando una serie de láminas (positivos), una por cada uno de los colores utilizados en el mapa. Estas láminas son de plástico con un baño opaco; las líneas y los símbolos se trazan sobre la superficie con un instrumento 108 afilado, para grabar, que levanta la capa de baño opaco (esgrafiado). Al final, toda la información de un mismo color (símbolos puntuales, lineales, superficiales y textos) se combina fotográficamente en un positivo final de ese color. De cada positivo se insola una plancha de impresión para reproducir el mapa por litografía offset En la década de 1970 se realizaron avances en el campo de la realización de mapas con sistemas informáticos. Éstos permiten almacenar datos sobre las coordenadas de un área geográfica y la distribución de los fenómenos de manera estadística. Unos dispositivos, como las trazadoras o plotters, hacen que el ordenador pueda dibujar mapas muy precisos partiendo de esos datos almacenados. Los mapas generados por sistemas informáticos también pueden reflejarse en una pantalla de ordenador, en la que un operador puede realizar fácilmente modificaciones sobre su contenido. Debido a que estos mapas y todos los cambios que se incorporan en ellos pueden almacenarse en el ordenador o computadoras, es posible obtener una representación animada de los cambios que han tenido lugar en un periodo de tiempo determinado con programas multimedia. Desarrollo de la cartografía en Colombia: Los primeros mapas generales o parciales sobre nuestro territorio se remontan a 1493, cuando Colón dibujó la llamada “Carta de navegar, para saber el viaje a las Indias”. En 1500 aparece “La Carta de Navegar” de Juan de la Cosa, en ambos aparece nuestras costas. En 1529 el mapa de Diego Rivero, presenta las costas Pacífica y Atlántica. En 1601 aparece el mapa de Antonio de Herrera “Descripción de las Indias Occidentales”, donde figura Colombia con el nombre Tierra Firme. En 1772 José Aparicio, Publicó un plan Geográfico del virreinato de Santa Fe del Nuevo Reino de Granada. En 1790 Martínez Portillo Publicó un mapa general del Nuevo Reino de Granada. Tomás López en 1802, publicó un mapa basado en los trabajos de Humboldt, Caldas, Rouliz y Juan Donazo. Como punto de partida de los trabajos geográficos y cartográficos de carácter científico en nuestro país se ha tomado la obra de Francisco José de Caldas, miembro de la expedición Botánica, quién levantó la carta de la mayor parte del sur de la Nueva Granada (incluyendo lo que hoy es Ecuador), con base en medidas, rumbos, operaciones geométricas y determinaciones astronómicas de longitud y latitud. Esta carta fue de gran utilidad para la elaboración posterior del mapa general de Colombia y sus 12 provincias, publicado en 1827, por Don José Manuel Restrepo y los mapas publicados en 1847 por el general, Tomás Cipriano de Mosquera, Don Joaquín Acosta y otros. Comisión cartográfica: En 1839, se dictó una ley que ordenaba levantar la carta geográfica del territorio de La Nueva Granada y de cada una de sus provincias. Ley que solo se cumplió 10 años después con La Comisión Cartográfica y la contratación del Ingeniero Italiano Coronel Agustín Codazzi comojefe de dicha comisión. Los trabajos se iniciaron en 1850, durando 10 años con mucha constancia hasta cuando murió Codazzi en la aldea del espíritu Santo hoy Municipio de Codazzi en el departamento de Magdalena, el 7 de febrero de 1859 dejando el trabajo inconcluso. Atlas geográfico: La obra de esta comisión fue la base para que los discípulos colaboradores de Codazzi, los Coroneles Manuel María Paz, dibujante y Manuel Ponce de León, publicaran en 1864, la primera carta general de la República y sus estados. Las descripciones de las zonas visitadas fueron publicadas en varios volúmenes por Felipe Pérez en 1883. De las 152 láminas y mapas de la comisión se formó el “Atlas Geográfico e Histórico de la República de Colombia”, 109 publicado en París en 1889 por Manuel María Paz y Felipe Pérez. Carta general de La República: En 1902, por decreto 930, se creó la primera oficina de longitudes con el objetivo de “levantar la carta general de la República” y determinar las coordenadas geográficas de las principales poblaciones refiriéndolas al meridiano que pasa por el Observatorio Astronómico Nacional situado en Bogotá. En 1918 se publicaron los mapas de los 14 departamentos y la intendencia del Chocó, el río Magdalena desde su nacimiento hasta su desembocadura, un mapa de Colombia de escala 1: 1.000.000, para la enseñanza y un mapa de la red telegráfica. Esta oficina de longitudes también estaba encargada de todos los asuntos relacionados con los límites de los países vecinos y la dirección y supervisión de las delimitaciones fronterizas. (Pardo P. Alberto, Pág.29. 1972) Sociedad Colombo Alemana de Transportes Aéreos (SCADTA): En 1919 se instaló en Colombia la SCADTA, la cuál creó una sección técnico- científica para elaborar planos aerofotográficos siendo la primera en el continente. Estos planos con base en la aerofotografía, efectuó levantamientos fronterizos con Panamá y Venezuela, demarcación de la zona bananera, varios otros puntos de importancia nacional como Bocas de Ceniza, Medellín, Barranquilla y los Llanos Orientales entre otros. Cundo sobrevino la segunda guerra mundial fueron retirados los aviones, se creó AVIANCA, pero se acabó la división científica Lección 33 INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Institución creada en el año 1935, cuya función consiste en producir la información cartográfica, geográfica, catastral y agrológica que solicite las necesidades del país, tanto para departamentos, municipios y regiones en proceso de ordenamiento territorial y planeación. Esta Institución efectúa labores de investigación en tecnologías modernas de sensores remotos y SIG (Sistemas de Información Geográfica), con un equipo de profesionales y expertos especializados mediante la utilización de equipos modernos. Posee 21 oficinas en servicio localizadas en casi todas las capitales departamentales del país, aportando información y asesoría especializada además de libros con temas de mucha importancia atinente a sus labores específicas dirigidas desde Bogotá donde se encuentra la oficina central. Entre otras funciones posee la de levantar la carta general del país investigaciones, estudios geográficos expedición de cartas regionales, poblaciones y ciudades a gran escala, estudios de linderos catastrales, cartas viales, texto y material didáctico para la enseñanza y el aprendizaje de geografía, estudios de suelos entre otros documentos. En este Instituto se produce la carta general (utilizando escala 1: 25.000 y también la carta básica a escala 1: 200.000, utilizables para elaborar un enorme cúmulo de estudios de suelos, geomorfología, de bosques, usos de la tierra y cartas catastrales. El mapa oficial de la República de Colombia, establecido en la Constitución de 1991 también se conforma y se mantiene mediante la utilización de equipos de geoposicionamiento global, GPS, la red geodésica Nacional y se da apoyo a los municipios departamentos y al 110 Ministerio de Relaciones Exteriores en las actividades de demarcación de los límites internos y con otros países. A partir de 1993 el Instituto comienza la producción de cartografía digital para lo cual se apoya en la información que proporcionan los Sensores Remotos y en modernos equipos de computación. Esta sistematización de la cartografía permite generar la base informática y tecnológica indispensable para el montaje de los sistemas de información Geográfica, SIG e igualmente elaborar un a mayor variedad de productos cartográficos, mejorar la precisión y la calidad del trabajo y acelerar la actualización de los mapas del país. En Agrología, agrupa a expertos que se encargan de producir el inventario y estudio de los suelos del territorio nacional. Su labor es identificar la vocación, uso y manejo de las tierras para establecer la calidad y la extensión de las mismas, clasificarlas y zonificarlas con fines ecológicos, forestales, de riego y drenaje. La información resultante de los estudios detallados o semidetallados de suelos permite identificar las zonas en las que la vocación no corresponde a los usos reales y generar indicaciones a las empresas productivas privadas para sus proyectos de inversión y a los administradores públicos encargados de hacer la planeación y el ordenamiento del territorio, tener elementos para proponer el estímulo o desestimulo de ciertas actividades. Partiendo de la cartografía detallada y de los estudios de la calidad de los suelos, se elabora el catastro (inventario de los atributos físicos, económicos, jurídicos y fiscales de las propiedades del estado y de los particulares). Como producto de este censo de los predios, tanto urbanos como rurales, el Instituto posee un valioso banco de información sistematizada sobre las características físicas, jurídicas y económicas de millones de predios. Con la unión de estos bancos de datos a la cartografía digital, se conforman los sistemas de información Geográfica Catastrales, disponibles, a partir de 1993, en varias de las seccionales del Instituto, como base de apoyo a estudios de múltiples fines. La producción, procesamiento y divulgación de la información sobre geografía básica es adelantada por un equipo interdisciplinario de expertos en temas biofísicos y socioeconómicos. La dinámica del medio natural y la acción del hombre sobre éste, son permanentemente evaluadas a través de la comparación intertemporal de informes sobre trabajos de campo, mapas e imágenes de radar o satelitales. Los geógrafos diseñan y crean bases de datos con la información generada en Agrología, Catastro y Cartografía para alimentar los sistemas de Información Geográfica (SIG). Estos sistemas, al integrar la información socioeconómica y biofísica con la cartografía, proporcionan conocimiento integral de localidades y regiones del país. La información sobre el medio biofísico expresada en forma gráfica, así como el inventario de las características jurídicas de la propiedad inmueble permite a la comunidad científica y a los sectores económicos, oficiales y privados de la industria, los servicios, el comercio, la minería, el turismo, la construcción, la agricultura y la ganadería, el transporte, las comunicaciones y la energía, planear sus empresas y organizar la actividad productiva optimizando la asignación de los recursos físicos y económicos. Como soporte a las actividades de cartografía, agrología, catastro, geografía y sistemas de 111 información geográfica, existe en el Instituto la Oficina Interamericana de Fotointerpretación, CIAF, que realiza labores de investigación y difusión de conocimientos en geomática, apropiación tecnológica, capacitación, asistencia técnica y consultoría en Sensores Remotos de Información Geográfica y sus aplicaciones a las ciencias de la tierra, la planificación del desarrollo, manejo, conservación de los recursos y el ambiente. Hoy en día, el Instituto geográfico Agustín Codazzi, produce mapas de gran calidad bajo los parámetros universales que han sido adoptados mundialmente por las diferentes organizaciones que elaboran cartografía, a fin de que ésta cumpla las especificaciones, según la escala y utilizando, todas las técnicas modernas que para el efecto se han desarrollado, lo que permite tener una imagen actualizada y objetiva de toda Colombia. Dentro de los trabajos realizados por el IGAD están: -Levantar carta general y cartas regionales: Además de levantar la carta general del país el IGAC tiene muchas otras labores que realizar de tipo investigativo, publicaciones de una gran cantidad de estudios de diversa índole, la elaboración de las cartas regionales, estudios de límites catastrales, publicación de mapas de ciudades, poblaciones, veredas, mapas viales y gran cantidad de libros destinados al aprendizaje de la geografía. -Levantamientos catastrales: Los levantamientos catastrales del terreno se realizan para establecer los límites de su extensión, colocando indicadores y postes en los vértices para determinar las coordenadas de dichos puntos y obtener así, la información necesaria del área y sus límites. Estas medidas tienen que constar en los datos de escritura de un terreno, y también son necesarias para trazar y reflejar en un gráfico las áreas de la propiedad. Los levantamientos topográficos de propiedades se realizan con un elevado grado de precisión, colocando en las esquinas hitos permanentes visibles y recuperables. Estos indicadores son convenientes para el registro público de la propiedad y para asegurar el título de propiedad correcto para el propietario legítimo del terreno. Levantamientos cartográficos: Se denominan levantamientos geodésicos cartográficos a aquellos que localizan puntos de control y obtienen detalles para la confección de mapas o cartas. Las cartas y los mapas a pequeña escala (que representan áreas extensas) son combinaciones de mapas a escala más grande de los cuales se eliminan y simplifican muchos detalles; a este proceso se le llama generalización cartográfica. Los mapas litorales representan la costa, pero de ésta muestran sólo los elementos que pueden ser importantes para la navegación y que están situados a lo largo de la línea de costa e informan de las profundidades del agua (líneas batimétricas). Las cartas aeronáuticas sólo muestran los rasgos geográficos más relevantes, como pueden ser las barreras, rutas aéreas, radiofaros y otros elementos de orientación como las vías de ferrocarril o carreteras. - -Levantamiento de planos de minas: Los levantamientos de minas se utilizan para establecer la ubicación superficial y los límites de una concesión minera. Durante las operaciones en las minas, el levantamiento ayuda a establecer la ubicación exacta de los trabajos bajo tierra en vertical y en horizontal, a plantear las conexiones entre los túneles y a guiar la ejecución de estos últimos. Es un trazado tridimensional que, en esencia, apenas difiere del levantamiento topográfico superficial. Objeto de la cartografía: El cartógrafo Edwin Raisz considera que el objeto de la cartografía consiste en reunir y analizar los datos y medidas de las diversas regiones de la tierra y representar 112 estas gráficamente a una escala reducida, pero de tal modo que todos los elementos y detalles sean simplemente verificables. Lo cual quiere decir que la cartografía para poder dar a conocer gráficamente cualquier sitio de la superficie terrestre debe hacer un estudio más a fondo del lugar a cartografiarse, haciendo las mediciones de las áreas y recolectando todos los datos que luego se van a trasladar a un gráfico, el cuál debe ser lo suficientemente claro para dar a conocer toda su información. Problemas de la cartografía: La forma esferoidal de la tierra ha conllevado a que la cartografía muestre inconvenientes en la representación gráfica de una superficie curva sobre un plano. La única manera para presentar cualquier parte o toda la tierra, sería una esfera, pues no se presentaría distorsión alguna, ni en su área, ni en su forma. Pero la construcción de esferas resulta onerosa, no son fácilmente manejables, solo dan información muy generalizada, no traen muchos detalles y son de escala muy pequeña. En cambio los mapas son fácilmente manejables, dan información detallada, se pueden elaborar en escala grande, pero para su construcción, el cartógrafo ha tenido que idear distintos sistemas de proyección evitando muchos errores en la forma y en el área. Un segundo problema de la cartografía es representar la tercera dimensión en los mapas. Un plano solamente puede representar las dimensiones, largo y ancho, nunca la altura. Los cartógrafos se han ingeniado algunos métodos también convencionales para indicar la tercera dimensión o altura, mediante el uso de algunos materiales plásticos que logran su cometido de mostrar volúmenes a escala, muy aceptables. El mapa, instrumento de la cartografía: El mapa ha sido utilizado como elemento básico para la cartografía, tanto que algunos la definen como “Representación convencional de la superficie terrestre o de una porción de ella, proyectada sobre un área plana”. También Max Eckert usa en su libro Cartografías, “un mapa es la expresión de los conocimientos geográficos de una época y el elemento auxiliar más noble de la Geografía”. Es la herramienta y el arma de la descripción científica de la tierra. Los mapas contienen valiosa información geográfica, cuyo aprovechamiento depende de la habilidad que se tenga para interpretarlas. Debido a esto es indispensable poseer conocimientos sobre como está presentada la información, o su representación simbólica, tipo de escala y sistema de proyección entre otros. Lección 34 RELACIÓN DE LA CARTOGRAFÍA CON OTRAS CIENCIAS. Cuando se inicia a elaborar un mapa, entran diversos tipos de disciplinas que colaboran tales como la fotointerpretación, la fotogrametría, la topografía, la geofísica, la geología, las matemáticas y por su puesto la geografía, entre otras. El transcurso de la representación cartográfica tiene tres fases centrales en donde se dan una serie de intercambios entre las diversas disciplinas: El geodesta o el topógrafo recolectan información básica para la confección del mapa, consistente en dimensiones del terreno y ubicación de coordenadas geográficas básicas. El geógrafo (o el fotointérprete), toma el conocimiento aportado, lo interpreta y lo complementa 113 obteniendo esquemas, dibujos de campo, anotaciones, fotografías aéreas que le pueden ser útiles para efectuar un primer original del mapa. El cartógrafo ahora reúne lo obtenido hasta el momento para basarse e iniciar la producción del original del mapa. El economista, el planificador, el geólogo, el climatólogo, el geógrafo, entre otros posibles profesionales colaboradores, utilizan todos los datos anteriores con base a la interpretación para la elaboración del mapa. La cartografía contiene connotaciones de arte, técnica y ciencia. Requiere del cartógrafo un profundo conocimiento de la zona a cartografiar, destreza y precisión organizativa de sus componentes, habilidad expresada en el arte de la mapificación actualizada para reproducir los mapas en ejecución. A continuación se describen algunas de las ciencias que guardan estrella relación con la cartografía La Geodesia: La Geodesia, ciencia matemática que tiene por objeto determinar la forma y dimensiones de la Tierra, muy útil cuando se aplica con fines de control, es decir, para establecer la ordenación de tierras, los límites de suelo edificable o verificar las dimensiones de las obras construidas. La topografía de los terrenos, los elementos naturales y artificiales como embalses, puentes y carreteras, se representan en los mapas gracias a los levantamientos geodésicos. Las mediciones en un estudio topográfico son lineales y angulares, y se basan en principios de geometría y trigonometría tanto plana como esférica. En la actualidad, se utilizan satélites artificiales para determinar la distribución irregular de masas en el interior de la Tierra, así como su forma y dimensiones a partir de las irregularidades en sus órbitas. Para áreas extensas, las mediciones topográficas tienen en cuenta la forma básica de la Tierra, el geoide (casi esférica), por lo que se las denomina levantamientos geodésicos. Se basan en un meridiano norte-sur verdadero definido por el eje de rotación de la Tierra y se apoyan en la geometría esférica. En Estados Unidos, por ejemplo, existen sistemas de coordenadas planas en casi todos los estados, con conversiones de coordenadas planas a coordenadas geodésicas realizadas mediante relaciones tabuladas. Un ejemplo típico de esta clase de alzado es el trazado de un camino o carretera de muchos kilómetros de recorrido, con lo cual necesita un ajuste geodésico para evitar la acumulación de errores provocados por la convergencia de los meridianos. Topografía: En la confección de mapas topográficos a partir de fotografías aéreas, se trata principalmente de trazar los objetos con contornos definidos. En la interpretación con fines forestales, sin embargo, lo que tiene especial interés es la gradación de los tonos grises y las diferencias en cuanto a estructura y textura de sus múltiples combinaciones e interrelaciones. En tanto el topógrafo debe ver la imagen en forma abstracta, el interés del forestal reside en el aspecto natural del monte tal y como se ve en la fotografía. Los levantamientos topográficos son tridimensionales y utilizan técnicas de levantamiento geodésico plano y otras especiales para establecer un control tanto vertical como horizontal. La configuración del terreno y de los elementos artificiales o naturales que hay en él se localizan a través de medidas que se representan en una hoja plana para configurar un mapa topográfico. Las curvas de nivel, que unen puntos de igual altitud, se utilizan para representar las altitudes en cualquiera de los diferentes 114 intervalos medidos en metros. El relieve de la superficie terrestre se suele representar métricamente sobre un plano a través de las curvas de nivel, unas isolíneas que unen puntos situados a la misma altitud y que se trazan generalmente con un intervalo determinado y equidistante para todo el terreno a cartografiar. Una de cada cuatro o cinco curvas se dibuja con un mayor grosor y se rotula su altitud correspondiente; son las llamadas curvas maestras y, entre ellas, se describen las curvas de nivel intermedias. Actualmente, las curvas se trazan a partir de las fotografías aéreas, consiguiendo una precisión mucho mayor que cuando tenían que delinearse en el campo con la ayuda de una red de cotas. A pesar de que las curvas de nivel no proporcionan una imagen visual del relieve tan clara como la técnica del sombreado, su análisis facilita tal cantidad de información que hace que sea el método más útil de representación del relieve en los mapas topográficos. Geografía: Ciencia que estudia la distribución y la disposición de los elementos en la superficie terrestre. La palabra geografía fue adoptada en el siglo II a.C. por el erudito griego Eratóstenes y significa literalmente ‘descripción de la Tierra’. El estudio geográfico comprende tanto el medio físico como la relación de los seres humanos con ese medio físico, es decir, los rasgos propiamente geográficos como el clima, los suelos, las formas del relieve, el agua o las formaciones vegetales, junto con los elementos que estudia la geografía humana, como son las entidades de población, las diferentes culturas, las redes de comunicación y otras modificaciones realizadas por el hombre en el entorno físico. Se trata, pues, de una ciencia interdisciplinar que utiliza información propia de otras ciencias como la economía, la historia, la biología, la geología o las matemáticas, entre otras. Geología: Geología (del griego, geo, ‘tierra’ y logos, ‘conocimiento’, por lo tanto, tratado o conocimiento de la Tierra), campo de la ciencia que se interesa por el origen del planeta Tierra, su historia, su forma, la materia que lo configura y los procesos que actúan o han actuado sobre ella. Es una de las muchas disciplinas relacionadas como ciencias de la Tierra, o geo-ciencias, y los geólogos son científicos que estudian las rocas y los materiales derivados que forman la parte externa de la Tierra. Para comprender estos cuerpos, se sirven de conocimientos de otros campos, como la física, la química y la biología. De esta forma, temas geológicos como la geoquímica, la geofísica, la geocronología (que usa métodos de datación) y la paleontología, ahora disciplinas importantes por derecho propio, incorporan otras ciencias, y esto permite a los geólogos comprender mejor el funcionamiento de los procesos terrestres a lo largo del tiempo. Aunque cada ciencia de la Tierra tiene su enfoque particular, todas suelen superponerse con la geología. De esta forma, el estudio del agua de la Tierra en relación con los procesos geológicos requiere conocimientos de hidrología y de oceanografía, mientras que la medición de la superficie terrestre utiliza la cartografía (mapas) y la geodesia (topografía). El estudio de cuerpos extraterrestres, en especial de la Luna, de Marte y de Venus, también aporta pistas sobre el origen de la Tierra. Estos estudios, limitados en un primer momento a las observaciones telescópicas, recibieron un gran impulso con la exploración del espacio (véase Astronáutica) que se inició en la década de 1960. Como ciencia mayor, la geología no sólo implica el estudio de la superficie terrestre, también se interesa por el interior del planeta. Este conocimiento es de interés científico básico y está al servicio de la humanidad. De esta forma, la geología aplicada se centra en la búsqueda de minerales útiles en el interior de la tierra, la identificación de entornos estables, en términos geológicos, 115 para las construcciones humanas y la predicción de desastres naturales asociados con las fuerzas geodinámicas que se describen más adelante. Meteorología: Estudio científico de la atmósfera de la Tierra (fácilmente confundible con climatología). Incluye el estudio de las variaciones diarias de las condiciones atmosféricas (meteorología sinóptica), el estudio de las propiedades eléctricas, ópticas y otras de la atmósfera (meteorología física); el estudio del clima, las condiciones medias y extremas durante largos periodos de tiempo (climatología), la variación de los elementos meteorológicos cerca del suelo en un área pequeña (micrometeorología) y muchos otros fenómenos. El estudio de las capas más altas de la atmósfera (superiores a los 20 o 25 km), suele implicar e uso de técnicas y disciplinas especiales, y recibe el nombre de aeronomía. El término aerología se aplica al estudio de las condiciones atmosféricas a cualquier altura. Los estudiosos de la antigua Grecia mostraban gran interés por la atmósfera. Ya en el año 400 a.C. Aristóteles escribió un tratado llamado Meteorológica, donde abordaba el “estudio de las cosas que han sido elevadas”; un tercio del tratado está dedicado a los fenómenos atmosféricos y el término meteorología deriva de su título. A lo largo de la historia, gran parte de los progresos realizados en el descubrimiento de leyes físicas y químicas se vio estimulado por la curiosidad que despertaban los fenómenos atmosféricos. La predicción del tiempo ha desafiado al hombre desde los tiempos más remotos, y buena parte de la sabiduría acerca del mundo exhibida por los diferentes pueblos se ha identificado con la previsión del tiempo y los almanaques climatológicos. No obstante, no se avanzó gran cosa en este campo hasta el siglo XIX, cuando el desarrollo en los campos de la termodinámica y la aerodinámica suministraron una base teórica a la meteorología. Las mediciones exactas de las condiciones atmosféricas son también de la mayor importancia en el terreno de la meteorología, y los adelantos científicos se han visto potenciados por la invención de instrumentos apropiados de observación y por la organización de redes de observatorios meteorológicos para recoger datos. Los registros meteorológicos de localidades individuales se iniciaron en el siglo XIV, pero no se realizaron observaciones sistemáticas sobre áreas extensas hasta el siglo XVII. La lentitud de las comunicaciones también dificultaba el desarrollo de la predicción meteorológica, y sólo tras la invención del telégrafo a mediados del siglo XIX se hizo posible transmitir a un control central los datos correspondientes a todo un país para correlacionarlos a fin de hacer una predicción del clima. Uno de los hitos más significativos en el desarrollo de la ciencia moderna de la meteorología se produjo en tiempos de la I Guerra Mundial, cuando un grupo de meteorólogos noruegos encabezado por Vilhelm Bjerknes realizó estudios intensivos sobre la naturaleza de los frentes y descubrió que la interacción entre masas de aire genera los ciclones, tormentas típicas del hemisferio norte. Los posteriores trabajos en el campo de la meteorología se vieron auxiliados por la invención de aparatos como el rawinsonde o radiosonda, que hizo posible la investigación de las condiciones atmosféricas a altitudes muy elevadas. Después de la I Guerra Mundial, un matemático británico, Lewis Fry Richardson, realizó el primer intento significativo de obtener soluciones numéricas a las ecuaciones matemáticas para predecir elementos meteorológicos. Aunque sus intentos no tuvieron éxito en su época, contribuyeron a un progreso explosivo en la predicción meteorológica numérica de nuestros días. Climatología: Clima, formas prefijas del griego Klima -atos = inclinación. Ciencia encargada de estudiar el conjunto de condiciones atmosféricas y telúricas (relativo a la tierra como planeta y al telurismo, influjo de la configuración de la tierra sobre la vida de sus habitantes), que caracterizan una región, pero la temperatura en particular. Fácilmente confundible 116 por fusión con meteorología. La Paleontología: Estudio de la vida prehistórica animal y vegetal, que se realiza mediante el análisis de restos fósiles. El estudio de estos restos permite a los científicos determinar la historia de la evolución de organismos extintos, de la misma manera que si fueran organismos vivos. La paleontología también desempeña un papel principal en el conocimiento de los estratos rocosos o capas de la Tierra. Esta ciencia contribuye a la elaboración de mapas geológicos muy precisos, esenciales en la prospección de petróleo, agua y minerales. Para ello se utiliza información minuciosa sobre la distribución de los fósiles en los estratos y diferentes métodos de datación para estimar la edad de las rocas. Lección 35 SISTEMAS DE COORDENADAS GEOGRÁFICAS. La cartografía maneja un principio fundamental, que consiste en el establecimiento sobre la superficie de la tierra de un sistema de coordenadas al que pueda referirse cualquier punto de la misma, a partir de un sistema de líneas trazadas en direcciones conocidas como son: El Norte, Sur, Este y Oeste; el concepto de estas direcciones es uno de los más antiguos de la humanidad. En la antigüedad los griegos idearon una red de paralelos y meridianos equidistantes, basados en la rotación de la tierra que se representa como una esfera que gira de oeste a este, alrededor de un eje en cuyos extremos están los polos, polo norte y sur; sistema que aún se encuentra en uso. Coordenadas Norte, Sur, Este y Oeste: Los estudios topográficos planos consideran cualquier pequeño segmento del terreno o del agua como un plano horizontal. Tales mediciones suelen proyectarse y calcularse en un sistema de coordenadas rectangular horizontal, con una orientación norte-sur y este-oeste, aunque la cuadrícula puede estar orientada en una dirección arbitraria que resulte más conveniente que la geográfica real. A partir de una estación o punto de origen de coordenadas asignadas, se mide la distancia horizontal hasta otro punto y después hasta otro haciendo un itinerario, para finalmente acercarse de nuevo al punto original o a cualquier otro punto de coordenadas conocidas. Una sucesión de estas líneas o recorridos conforma una línea quebrada o poligonal. Los ángulos horizontales entre estaciones sucesivas se miden con un teodolito en cada estación o vértice. Por tanto, a partir de una dirección inicial conocida o asignada arbitrariamente, pueden calcularse las direcciones sucesivas. Para determinar las coordenadas de las estaciones en la poligonal se utilizan cálculos de geometría y trigonometría plana. La distancia al norte o al sur de una línea poligonal es su longitud multiplicada por el coseno del ángulo de dirección; la distancia al este o al oeste del itinerario de una línea poligonal es su longitud multiplicada por el seno del ángulo de dirección. Las coordenadas permiten trazar los ejes a cualquier escala en una cuadrícula, y esto puede servir para el posterior trazado o control de otros detalles dibujados en un mapa o carta geográfica. En lugar de una poligonal puede utilizarse una triangulación, midiendo sólo una línea de base, pero calculando después todos los ángulos en una cadena de triángulos y las coordenadas de los 117 vértices sucesivos. En la actualidad, el avance de la distanciometría electrónica permite observar todos los ángulos y todos los lados (triangulación y trilateración). La elección de la poligonal o de la triangulación dependerá del tipo de terreno en el que estemos trabajando. Tipos de coordenadas: Las coordenadas únicamente pueden ser: Geográficas, Planas o rectangulares, Geográfico-planas, y Polares. Coordenadas geográficas: El sistema de coordenadas geográficas terrestres se basa en la rotación, forma y dimensiones de la tierra. Está formado por una red de líneas imaginarias trazadas sobre la superficie de la tierra, denominadas paralelos y meridianos, de características muy diferentes y que constituyen una base muy importante de la cartografía, pues facilita la localización de un punto sobre la superficie terrestre y la presentación de la misma por zonas. Para localizar ciertos puntos con facilidad, la superficie terrestre está organizada por conveniencia en una malla esférica. Esta malla está formada por líneas imaginarias llamadas latitud y longitud. La latitud, son una serie de círculos concéntricos, que parten en paralelo del Ecuador y llegan hasta ambos polos. La longitud son una serie de meridianos o líneas longitudinales que unen los polos en intervalos regulares y que atraviesan el Ecuador perpendicularmente. Al punto en el que coinciden una latitud y una longitud concretas se le pueden asignar un par de números o coordenadas. Todos los puntos de la Tierra tienen coordenadas que indican su posición en relación con cualquier otro punto. La latitud se mide desde cero, en el ecuador, hasta 90 grados norte y sur en los polos. La longitud se mide desde cero a 180 grados oeste y este. Las líneas de referencia para calcular las coordenadas son el ecuador para la latitud y una línea que pasa por Greenwich en Inglaterra conocida como meridiano cero para la longitud; estas líneas toman el valor cero. Un grado de latitud equivale aproximadamente a 112 kilómetros. Dado que las líneas longitudinales convergen al acercarse a los polos, los grados de longitud varían según la posición de la Tierra. En el Ecuador, un grado de longitud equivale a un grado de latitud y en los polos, la distancia entre los grados de longitud es nula. Cada grado se divide en 60 minutos y cada minuto en 60 segundos. Por ejemplo. La torre Eiffel de París tiene las siguientes coordenadas: 48° 51’ 32” latitud norte y 2° 17’ 35” longitud este. A veces, las coordenadas se expresan en minutos decimales en vez de en minutos y segundos, es decir, las coordenadas de la torre Eiffel también pueden escribirse 48° 51,5333 latitud norte y 2° 17,5833 longitud este. La mayor parte de los mapas oficiales indican la latitud y la longitud para que las personas que los consultan sepan exactamente la parte de la Tierra que representa ese mapa. Algunos mapas tienen otros sistemas de coordenadas con fines especiales, como el sistema de coordenadas Lambert que se ha utilizado en los mapas de España o el sistema de coordenadas de la proyección Universal Trasversa Mercator (UTM) que se utiliza en muchos mapas militares. Los mapas están orientados de tal manera que, generalmente, el norte verdadero ocupa la parte superior de la lámina, donde a menudo se representa una rosa de los vientos u otro elemento que señala el polo magnético. Coordenadas Planas o Rectangulares: La proyección de la tierra no puede hacerse directamente sobre una superficie plana sin que sus componentes sufran deformaciones. Con el fin de reducir al máximo las deformaciones que se presentan en los ángulos, distancias y áreas, se proyecta por secciones sobre una figura geométrica utilizando un sistema de proyección que permite otro tipo de coordenadas diferentes a las geográficas y son las coordenadas planas, las cuales están conformadas por una serie de líneas rectas verticales (Y) y horizontales (X) que parten de un punto de referencia 118 establecido convencionalmente y están separadas unas de otras a distancia constante, formando una retícula muy útil en la representación y localización de puntos y áreas en los mapas de escala grande. El metro es la unidad de medida en las coordenadas planas; y no los grados, minutos y segundos de las coordenadas geográficas. Las ordenadas se denominan, líneas rectas verticales y corresponden a los ejes de las “yees” y se identifican en los mapas con la letra (Y) e indican la dirección Norte – Sur en los mapas. Las abscisas son líneas rectas horizontales y corresponden a los ejes de las “equis” y son identificadas en los mapas con la letra (X) e indican la dirección Este –oeste, en los mapas. Meridianos y paralelos: Sistema de líneas imaginarias de la superficie terrestre representadas en la cuadrícula de un mapa; se extienden de un polo a otro en el caso de los meridianos, y de este a oeste en el caso de los paralelos. Los meridianos están numerados de 0º a 180º tanto hacia el E como hacia el O, a partir del meridiano de Greenwich considerado como el meridiano origen. Los meridianos se conocen también por líneas de longitud. Los paralelos – latitud que son líneas imaginarias que se han trazado paralelas al máximo de sus exponentes que es el Ecuador. Figura 22. Globo terrestre con sus paralelos y línea del Ecuador. 119 Figura 25. Globo terrestre con sus meridianos y meridianos de referencia. Se encuentran hacia el norte tanto como hacia el sur hasta llegar a los dos polos. Su diámetro disminuye en la medida en que se alejan del Ecuador hacia los polos hasta llegar a los círculos polares donde los geógrafos han establecido el punto preciso donde terminan. Coincidiendo con el eje de la tierra. Entre el máximo paralelo y el mínimo ubicado en el polo están separados uno de otro por un grado que es la distancia medida entre el Ecuador y un punto ubicado al norte denominado latitud norte, simbolizado con la letra N colocada posterior a los valores de cada coordenada, pero si es hacia el sur se denomina con la letra S. Tanto norte como sur están expresadas en grados de 60’, Minutos de 60” y fracciones de segundo. Las latitudes únicamente están valoradas entre 0° y 90°. Medidas de la tierra según Hayford: En varias ocasiones se ha intentado medir con precisión las dimensiones de la tierra. Hayford propuso las siguientes: Longitud de la circunferencia ecuatorial = 40.102,84 Km. Longitud de un circulo meridiano = 40.035,64 Km. Radio del centro de la tierra al Ecuador = 6.378,38 Km Radio del centro de la tierra a un polo = 6.359.90 Km Superficie de la tierra = 510’ 100.000 Km2. 120 Figura 26. Dimensiones de la tierra según Hayford Relación entre distancias angulares y lineales: La tierra como es sabido tiene un achatamiento en los dos polos por esto, la forma para denominarla es geoide aún cuando la figura matemática a la que se le puede asimilar sería aún elipsoide de revolución que gira sobre su eje menor, por lo tanto la longitud entre dos paralelos consecutivos no es igual. La mayor curvatura se encuentra en el ecuador, así que un grado en él, equivale 111.3 Km. de longitud, mientras que en los polos su valor es nulo. Un grado de latitud en el Ecuador es de 110.51 Km. mientras en los polos vale 111.1 Km. Sin embargo las medidas aproximadas de la tierra considerándolas como una esfera se dice que es de 40.000 dividido sobre 360 igual a 111.1 Km. 1°= 111.1 Km. 1’ = 1.852 m = 1.852 Km. 1” = 30.8 m = 0.0308 Km. Relación entre la hora y la longitud: La tierra es realmente un elipsoide en continuo movimiento que rota sobre su eje en sentido oeste-este, girando una vuelta cada 24 horas, sobre si misma y alrededor del sol (movimiento de translación), durante 365 días aproximadamente. Y un tercer movimiento que hace junto con todo el sistema solar. Debido al movimiento de rotación la hora y la longitud están en estrecha relación. Los lugares localizados sobre un mismo meridiano tienen igual hora y los que se hayan en distinto meridiano diferente hora; por ejemplo, si en Bogotá son las 12 del día, en los Llanos Orientales es más tarde, debido a que éstos pasaron primero frente al sol, mientras que en el Chocó es más temprano. Con el fin de evitar esta confusión por la diferencia en la hora de un lugar a otro, los gobiernos de algunos países han adoptado una misma hora para todo el territorio nacional. Husos Horarios: Para determinar la hora legal de los diferentes lugares de la tierra, se han establecido 24 husos horarios de 15° cada uno, los cuales resultan de dividir el círculo que describe la tierra en 24 horas; 360° 24 horas = 15° 121 A Colombia le es correspondida la hora del quinto huso horario de 75° W con respecto a Greenwich (uso inicial). Esto significa que si en Greenwich son las 14:00 horas en Colombia es 5 horas más temprano (14 – 5 husos) = 9: 00 horas. Si el sitio está al este de Greenwich, para obtener su hora legal se suma a la hora de Greenwich el número de husos horarios que lo separan del huso inicial. Teniendo el mapa de los husos horarios es muy fácil obtener la hora de cualquier lugar del mundo. En caso de no tener dicho mapa, teniendo una esfera de la tierra y una circunferencia con los husos horarios sobre el polo sobre el polo norte en esa esfera, basta con colocar la hora conocida sobre el meridiano base de la comparación y luego buscar el meridiano del cual se quiere conocer la hora y él mismo le indicará la hora sobre la esfera de los husos horarios. En caso de no tener ni planisferio con los husos ni esfera, para conocer la hora de distintos lugares de la tierra, se aplican tres reglas sencillas: Cuando tenemos dos longitudes de un mismo hemisferio pero se conoce la hora del meridiano occidental, se halla la diferencia de longitudes para determinar el número de grados que hay entre los dos lugares. • Se divide por 15 para hallar la hora de diferencia entre ellos. • A ese resultado se le suma la hora conocida. Punto de origen para el mapa de Colombia en escala 1: 1’500.000 El punto referenciado para el inicio de coordenadas planas, de nuestro país, está localizado en el Observatorio Astronómico Nacional situado en Bogotá y corresponde convencionalmente a las coordenadas geográficas 74° 4’51” 30 de longitud W (al oeste de Greenwich) y 4°35’ 56” 57 de latitud N (al N del Ecuador). Para cada uno de estos orígenes, tanto en el longitudinal (Y) como en el latitudinal (X) fueron adoptados unos valores en metros: Para Y = 1’000.000 en metros y para X = 1’000.000 en metros. Mediante la designación de los puntos con esos valores, se impide que se presenten puntos con valores negativos, puesto que no existe ninguno dentro del país a una distancia mayor de 1’ 000.000 de metros de distancia de los ejes originales, ubicados en el Observatorio Astronómico Nacional. Partiendo de tal origen, las coordenadas planas (Y) aumentan de valor sobre 1’000.000 hacia el este y disminuyen desde 1’000.000 hacia el sur El punto de origen central de las coordenadas planas para el mapa general de Colombia a escala 1: 1’500.000 (escala pequeña), está situado en el Observatorio Astronómico Nacional. 122 La proyección utilizada para la cartografía colombiana es la conforme de Gauss y el elipsoide internacional de Hayford. La proyección de Gauss utiliza un cilindro tangente a la esfera terrestre a lo largo de un meridiano principal. A partir del origen central, las coordenadas planas aumentan de valor hacia del este de 300.000 en 300.000 metros y disminuyen hacia el oeste para las X. De la misma manera para las Y, aumentan hacia el norte y disminuyen hacia el sur. Figura 27. Orígenes de coordenadas planas para el mapa de Colombia en escala pequeña 1:1´500.000 Punto de origen para el mapa de Colombia en escala (1:100.000) Puntos de origen de coordenadas planas, para mapas de escala grande. (1:100.000), 1:50.000; 123 1: 25.000; 1:10.000 Al proyectar la superficie curva de la tierra sobre un plano, los accidentes geográficos presentan deformaciones, que crecen a medida que aumenta su distancia del origen o centro de proyección. Para corregir estas anomalías y obtener una cartografía más precisa como la carta Básica en escala 1:100.000 hubo necesidad de establecer cinco puntos de origen en sentido longitudinal, desde donde se partió para cubrir cartográficamente el territorio nacional. Para la cartografía grande o de escala 1: 25.000 además del origen Bogotá, existen otros cuatro de referencia, únicamente para la coordenada plana en (Y), puesto que el origen de la coordenada (X), sigue siendo el central de Bogotá. Los orígenes tienen un área de influencia o amplitud de 3° representada en seis mapas: dos de 60 kilómetros y uno de 45 kilómetros de Longitud a cada lado del centro de proyección. Para el caso de los mapas topográficos de escala 1: 25.000 las coordenadas planas están conformadas por una serie de líneas horizontales (X) y verticales (Y), separadas unas de otras, a 4 centímetros y que al intersectarse forman una cuadrícula. Ver figura Dirección azimutal de una línea: Es el ángulo que hay entre dicha línea y otra que se toma como base o referencia, que generalmente apunta al norte geográfico. Este se mide de 0° hasta 360° en el sentido de las manecillas del reloj. Utilidad de las coordenadas: Las principales utilidades de las coordenadas planas trazadas en un mapa topográfico de escala 1:25.000 son: • Facilita la orientación en el terreno, pues la coordenada, e indica siempre la dirección Norte y sur (hacia el norte y aumenta los valores de X sobre esta coordenada y hacia el sur disminuyen). • Permiten determinar la dirección, distancia y posición de cualquier punto representado en el mapa. • Sirven como control al cubrimiento de cada uno de los mapas que conforman la cartografía del país. • La cuadrícula formada por las coordenadas puede utilizarse como referencia para calcular áreas. 124 Figura 28. Coordenadas planas en un mapa topográfico de escala 1:25.000 El ecuador: Es el círculo considerado máximo de la tierra, perpendicular al eje de esta. Equidista de los polos, siendo el mayor de los paralelos. Divide la tierra en dos hemisferios iguales uno hacia el norte y el otro hacia el sur. Los polos: En geografía, uno de los dos extremos del eje de rotación de la Tierra. El extremo norte se denomina polo norte y está situado a 90° de latitud N; el extremo meridional se denomina polo sur y está situado a 90° de latitud S. Ambos polos son equidistantes al ecuador de la Tierra. Estos polos se conocen como polos geográficos y no deben confundirse con los polos magnéticos, dos puntos específicos del campo magnético de la Tierra mal definidos, ya que su posición varía lentamente dentro de cada una de las regiones polares correspondientes. Orientación de un mapa: Toda persona debería estar en capacidad de utilizar un mapa en el campo. Saber como orientarlo, logrando que las direcciones de los elementos observados correspondan con su representación en el mapa y con los puntos cardinales norte- sur y este-oeste. Para orientar un mapa existen muchas maneras, localizando el norte verdadero o geográfico, que 125 viene señalado generalmente por las coordenadas (dirección de los meridianos). El norte magnético representado por una flecha y la orientación más visible es la que viene dada por el sistema de coordenadas planas, las cuales forman la cuadrícula del mapa. Norte de cuadrícula: Es la dirección que señala la prolongación de las líneas verticales de la cuadrícula que aparece en los mapas. Norte verdadero: Es la dirección que indica el meridiano del lugar. Meridiano magnético: Es la dirección que señala la aguja imantada de una brújula, se representa por una flecha dibujada sobre el mapa. Declinación magnética: Es el ángulo formado por el norte verdadero y el norte magnético. Sistemas de orientación (Observando el sol): La persona se coloca de manera que su mano derecha señale el lugar por donde se oculta. De esta manera, el norte le quedará al frente, el sur a su espalda y el oeste hacia donde apunta la mano izquierda. Orientación identificando elementos del terreno y del mapa: Como requisito debe conocer su posición en el mapa y poder identificar los objetos a su alrededor, haciendo girar el mapa hasta que coincida con el terreno representado. Figura 29. Orientación identificando elementos en terreno y mapa Orientación con brújula y mapa: Colocando la brújula sobre el mapa, haciéndolo girar hasta cuando el norte de la cuadrícula coincida con el norte que señala la brújula. Aunque por lo general, el norte de la cuadrícula no coincide con el norte magnético indicado por la brújula. Esta diferencia es pequeña y se puede despreciar cuando de orientación se trata. 126 Figura 30. Orientación con brújula y mapa. Cuando no se dispone de brújula, para averiguar la ubicación de un punto con respecto al observador, siempre y cuando este punto quede debidamente identificado en el terreno y en el mapa, se utiliza un transportador graduado, en el cual el 0° coincida con el norte, los 90° con el este, los 180° con el sur y los 270° con el oeste. Se sobrepone el centro en el 0° del transportador con una línea de referencia que pueda ser una coordenada y se lee en el transportador él ángulo que forma esta línea con la línea que indica la dirección del punto al cual se desea medir el rumbo o azimut. AUTOEVALUACIÓN Teoría 1. ¿Cuál es el objeto de la cartografía?. 2. ¿Cuáles son las principales dificultades que se le presentan a la cartografía en la elaboración de mapas?. 3. Explique brevemente porque el mapa es considerado el principal elemento de la cartografía?. 4. Explique porque la cartografía es considerada como una ciencia, un arte y una técnica. 5. Realice una aproximación de la importancia y de los diferentes campos de aplicación de la cartografía en relación con otras ciencias. 6. Esbocé como ha sido la evolución de las técnicas en la elaboración de mapas hasta nuestros días. 127 7. Describa los elementos básicos cartográficos. 8. Las fotografías aéreas y los mapas son la representación de una parte de la superficie terrestre, sin embargo entre estos y aquellas existen diferencias: en un cuadro compare las diferencias de entre estas. 9. ¿Cuál es la utilidad de las coordenadas geográficas y cuales son los puntos de origen para cada sistema de coordenadas? 10. Describa tres métodos para orientarse en el terreno con la ayuda de un mapa 11. Explique la utilidad de las coordenadas planas. Práctica 1. Con la ayuda de un transportador realice un ejercicio de determinar rumbos y azimutes de diferentes puntos un mapa o fotografía aérea 128 CAPITULO 8 DEFINICIÓN Y ELEMENTOS DEL PLANO O MAPA Figura 31 Plano o Mapa. Fuente: Instituto Geográfico "Agustín Codazzi" INTRODUCCIÓN Mapa: Es la representación de un área geográfica, que suele ser generalmente una porción de la superficie terrestre, dibujada o impresa en una superficie plana. En la mayoría de los casos, un modo de diagrama que una representación pictórica; habitualmente contiene una serie de símbolos aceptados a nivel general que representan los diferentes elementos naturales, artificiales o culturales del área que delimita. Puede ser de muchos tipos: desde el tradicional, impreso en papel, hasta el conformado por píxeles que vemos en la pantalla de un ordenador. En los mapas, uno puede encontrar casi todo, desde el suministro eléctrico de su comunidad hasta detalles sobre el terreno del Himalaya, pasando por las profundidades de los océanos. Un mapa puede ser muy práctico; es de gran 129 utilidad para los viajeros que quieran llegar de un punto a otro en una región de terreno complicado o para entender el mundo gracias a la inclusión de determinado tipo de información, aparte de la geográfica. Sin embargo, también son una fuente de entretenimiento y nos incitan a explorar. Por ejemplo, un mapa de vivos colores de las Islas Marquesas con puertos de nombres exóticos como Hakapehi en Nuku Hiva pueden convertirse en un reclamo para algunos. De la misma manera, un mapa detallado de Atenas o de Bangkok pueden animar a viajar a esos destinos. Incluso se puede hacer un mapa de la superficie de Marte basado en los datos que llegan a la Tierra desde las naves controladas a través de sistemas informáticos que muestren sitios que la mayoría de los mortales no visitará jamás. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Al finalizar el presente capítulo, el estudiante estará en capacidad de: • Reconocer los elementos más importantes de un mapa. • Definir la relación de proporcionalidad entre medidas reales y medidas representadas en los mapas. • Analizar las escalas en las fotografías aéreas. • Distinguir los diferentes tipos de escalas en los mapas • Resolver problemas aplicados a las escalas en los mapas. • Reconocer las diferentes convenciones, símbolos y leyendas utilizados en los mapas. 130 Lección 36 LOS ELEMENTOS DE UN MAPA Para que un mapa pueda contener gran cantidad de información de fácil lectura debe emplearse un sistema de símbolos. Muchos de éstos se utilizan con tanta frecuencia que se han convertido en símbolos aceptados a nivel general y resultan fácilmente comprensibles. De este modo, las ciudades y los pueblos se señalan con puntos o superficies sombreadas, los cursos y las masas de agua suelen imprimirse en azul y las fronteras políticas se representan, generalmente, mediante franjas de colores o líneas discontinuas. Un cartógrafo —denominación que se da a los profesionales encargados de realizar los mapas— puede, sin embargo, concebir una gran variedad de símbolos que se adecuen a las diferentes necesidades. Por ejemplo, puede marcar un punto como símbolo de la presencia de 10.000 cabezas de ganado o puede utilizar dos picos o martillos cruzados para señalar la localización de una mina. Los símbolos utilizados en los mapas se definen en las leyendas (signos convencionales). La mayor parte de los mapas, incluidos la mayoría de los que representan la Tierra, tienen en común una serie de características: una proyección y escala determinadas, una ubicación indicada en un eje de coordenadas y una leyenda. La elaboración de mapas o cartografía se ha beneficiado mucho de los avances tecnológicos acaecidos tras la II Guerra Mundial. Probablemente algunos de los avances más importantes han sido la utilización de fotografías aéreas y sensores de control remoto, la utilización de ordenadores (computadoras) para el almacenamiento y tratamiento de datos, así como para el trazado de mapas, y el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que ha reducido sustancialmente el margen de error al determinar la localización exacta de los puntos de la superficie terrestre. Escala de un mapa: La escala en la que se dibuja un mapa representa la relación entre la distancia de dos puntos de la Tierra y la distancia de los puntos que se corresponden con ellos en el mapa. La escala numérica se representa en cifras, como por ejemplo: 1:100.000, lo que indica que una unidad medida en el mapa (por ejemplo 1 cm) representa 100.000 de las mismas unidades en la superficie terrestre. En la mayoría de los mapas se indica la escala en el margen y, muchas veces, viene acompañada de una escala gráfica lineal; esto es, un segmento dividido que muestra la longitud sobre el mapa de las unidades terrestres de distancia. Normalmente, el extremo de la barra presenta una subdivisión para que el usuario pueda medir las distancias con mayor precisión. Las escalas que se utilizan en los mapas varían mucho. Generalmente, los mapas topográficos detallados están confeccionados a escala 1:50.000 y 1:25.000. Cuando los mapas se realizan con fines militares se utilizan escalas más grandes como 1:10.000 ó 1:5.000. Desde los primeros años del siglo XX, varios gobiernos han colaborado para establecer un mapa único del mundo a escala 1:1.000.000. La Escala representa la relación entre la distancia que separa dos puntos en un mapa y la distancia real de esos dos puntos en la superficie terrestre; es calculada mediante la comparación de una medida del terreno y otra que le corresponde en el papel, su formula sería: Escala = 1/ E = Distancia medida sobre el mapa 131 Distancia medida en el terreno Donde 1 es la unidad representativa de la distancia en el mapa y E es el denominador o módulo escalar, distancia sobre el terreno. Una escala no depende de la unidad de medida por lo tanto la escala 1: 50.000 implica que una unidad medida sobre el plano representa 50.000 unidades en el terreno, así que si en el mapa se mide una distancia de un centímetros esa distancia puede representar 50.000 centímetros en el terreno, es decir 500 metros. Si sobre el mismo mapa se mide una distancia de 100 centímetros estaría representando 50.000 metros o sea 50 kilómetros. Cuando se trabaja sobre mapas las unidades más usuales son los centímetros y los milímetros y en el terreno se usan kilómetros y metros. La correcta selección de la escala asegura la utilidad del mapa sobre todo para hacer cálculos sobre él. Es muy necesario encontrar formas de representación de la escala y adquirir habilidades para su manejo puesto que el objetivo es encontrar equivalencias entre el dibujo y sus equivalencias en el lote. Lección 37 MEDICIÓN DE DISTANCIAS Y ÁREAS. Sobre los mapas especialmente sobre los topográficos es posible hacer mediciones de distancias sobre líneas rectas o sobre líneas curvas y también calculara áreas, si se tiene claro el concepto de escala. Medición de áreas con papel cuadriculado: Se coloca una hoja de papel cuadriculado (preferiblemente transparente), sobre el mapa o fotografía aérea y en este se dibuja o delimita el perímetro de áreas objeto de medida. Posteriormente se cuenta los cuadros de 5 x 5 mm que quedan dentro del perímetro. Se cuentan los cuadros que caen sobre la línea perimetral y se divide por dos y se suman a las anteriores. Se calcula el área del terreno que abarca un cuadro, de acuerdo con la escala de la fotografía o del mapa y se multiplica por el número de cuadros con la cual se obtiene el área requerida. Ejemplo: Calcular el área del casco urbano del municipio de Pereira en el mapa de escala1:25.000. Solución: Cuadros del perímetro = 38 Cuadros sobre la línea perimetral = 40 / 2 = 20 132 Sumatoria de cuadros 38+ 20 = 58 En escala 1:25.000 1 cm. = 250 m. Luego 1 cm2 representa 62.500 m2 = 15.625 m2 4 4 Entonces 15.625 m2 x 58 = 906.250 m2 = 906,25 Has. Medición de áreas con red de puntos. Este sistema de medición facilita la observación de la superficie objeto del cálculo, porque la red se hace sobre un acetato o papel transparente; los pasos que se deben seguir son los mismos a los empleados con el papel cuadriculado. Ejemplo; se necesita medir el área que abarca un lote en una fotografía aérea con una escala de 1:8.000 Solución: Puntos dentro del perímetro = 54 Puntos sobre el perímetro = 10 /2 = 5 Sumatoria de puntos = 54 + 5 = 59 En escala 1:8.000 un punto representa 1.600 m2 Entonces 1.600 m2 x 59 = 94.400 m2 Medición de áreas por figuras geométricas: El procedimiento consiste en colocar una hoja de papel transparente sobre el mapa y se dibuja el perímetro del área que se quiere medir; se divide el área por secciones adaptándolas a figuras geométricas: trapecios, cuadrados, triángulos, etc. Se calcula el área de cada figura aplicando en cada caso las formulas correspondientes a la figura encontrada. Medición de áreas con planímetro: El planímetro es un instrumento que se utiliza para medir áreas sobre mapas o planos, consta de un brazo trazador, ajustable, que está en relación con la escala del mapa: un extremo del brazo se halla unido a otro, denominado brazo polar, en el otro extremo posee una mirilla o un punzón trazador con el que se corre el perímetro del área que se desea medir, en el sentido de las manecillas del reloj. Cuando se emplea la tabla de constantes que trae el planímetro, se gradúa el brazo trazador colocándolo en la posición correspondiente a la escala del mapa, se recorre el perímetro del área con la manilla y se lee el valor de la superficie del terreno en el disco graduado del aparato. Cuando se usa la tabla que trae el planímetro y se desea calcular el área de un terreno sobre un mapa de escala 1:10.000 se procede de la siguiente manera: - Se coloca el brazo trazador en cualquier posición, por ejemplo: 1:15. -Se gradúa el disco y el nonio del instrumento en ceros y se recorre el perímetro de un área conocida que pude ser un cuadrado de 2 x 2 cm., que en escala 1:10.000 representa un terreno de 4 Km2; la lectura para este cuadro es de 0.158. 133 - Se calcula la constante par esta posición del brazo trazador (1:15) y la escala del (1:10.000), dividiendo el área del terreno por la lectura correspondiente o sea. K = A / L ; K = 4 Km2 / 0.158 = 25.32 Km2 mapa K = 25.32Km2 Se coloca nuevamente el disco y el nonio en ceros y se recorre el perímetro del área que se requiere medir, anotando su lectura, por ejemplo, 1,266.esta lectura se multiplica por la constante para obtener el área requerida. A = K x L, A= 1,266 x 25.32 km2 = 32.05 Km2 Lección 38 MEDICIÓN DE DISTANCIAS CURVAS CON EL COMPÁS DE PUNTAS SECAS Utilizamos este recurso cuando no disponemos de instrumentos de mejor precisión. Por ejemplo, para medir la longitud de un río, se gradúa el compás de puntas secas en la escala grafica del mapa o teniendo en cuenta simplemente la escala del mapa. Se determina el valor de abertura del compás, la cual pude ser de un centímetro. Después de procede a recorrer el río, contando el número de veces que la abertura del compás cabe dentro del tramo que se va a medir y se hace la conversión correspondiente de acuerdo con la escala; para una mayor exactitud en la medición se coloca en el compás una abertura menor, por ejemplo de 0,5 cm Si la escala es de 1:10.000 y la abertura del compás es de 1 cm, se tendrá para ésta un valor de 100 metros, y si el número de veces de pasos de compás fue de 11, la longitud del tramo del río será entonces 11 x 100 = 1.100 metros. Medición de distancias rectas o curvas utilizando el curvímetro. El curvímetro es un instrumento mecánico de cierta precisión que permite medir distancias sobre líneas rectas o curvas en mapas a escalas diferentes, para ello se coloca el aparato que consta de una pequeña rueda de acero que se hace rodar verticalmente sobre la longitud de la línea a medir en el plano. Esta rueda transmite mecánicamente el número de vueltas a un mecanismo de escalas graduadas en las que se puede leer directamente la distancia en metros de acuerdo con la escala del mapa que se está utilizando. Lección 39 CONVENCIONES. Los geógrafos han creado una serie de signos convencionales o símbolos en los mapas que sirven para identificar elementos como casas, iglesias, represas, puentes y túneles, vías de ferrocarril, caminos, carreteras, minas, granjas, humedales, pastizales, etc. 134 Curvas de nivel: El relieve de la superficie terrestre se suele representar métricamente sobre un plano a través de las curvas de nivel, unas isolíneas que unen puntos situados a la misma altitud y que se trazan generalmente con un intervalo determinado y equidistante para todo el terreno a cartografiar. Una de cada cuatro o cinco curvas se dibuja con un mayor grosor y se rotula su altitud correspondiente; son las llamadas curvas maestras y, entre ellas, se describen las curvas de nivel intermedias. Actualmente, las curvas se trazan a partir de las fotografías aéreas, consiguiendo una precisión mucho mayor que cuando tenían que delinearse en el campo con la ayuda de una red de cotas. A pesar de que las curvas de nivel no proporcionan una imagen visual del relieve tan clara como la técnica del sombreado, su análisis facilita tal cantidad de información que hace que sea el método más útil de representación del relieve en los mapas topográficos. Curvas de nivel, líneas que, en un mapa, unen puntos de la misma altitud, por encima o por debajo de una superficie de referencia, que generalmente coincide con la línea del nivel del mar, y tiene el fin de mostrar el relieve de un terreno. Las curvas de nivel son uno de los variados métodos que se utilizan para reflejar la forma tridimensional de la superficie terrestre en un mapa bidimensional. En los modernos mapas topográficos es muy frecuente su utilización, ya que proporcionan información cuantitativa sobre el relieve. Sin embargo, a menudo se combinan con métodos más cualitativos como el colorear zonas o sombrear colinas para facilitar la lectura del mapa. El espaciado de las curvas de nivel depende del intervalo de curvas de nivel seleccionado y de la pendiente del terreno: cuanto más empinada sea la pendiente, más próximas entre sí aparecerán las curvas de nivel en cualquier intervalo de curvas o escala del mapa. De este modo, los mapas con curvas de nivel proporcionan una impresión gráfica de la forma, inclinación y altitud del terreno. Las curvas de nivel pueden construirse interpolando una serie de puntos de altitud conocida o a partir de la medición en el terreno, utilizando la técnica de la nivelación. Sin embargo, los mapas de curvas de nivel más modernos se realizan utilizando la fotogrametría aérea, la ciencia con la que se pueden obtener mediciones a partir de pares estereoscópicos de fotografías aéreas. El término isolínea puede utilizarse cuando el principio de las curvas de nivel se aplica a la realización de mapas de otros tipos de datos cuantitativos, distribuidos de forma continua, pero, en estos casos, suele preferirse utilizar términos más especializados con el prefijo iso- (que significa igual), como isobatas para curvas de nivel submarinas, o isobaras para las líneas que unen puntos que tienen la misma presión atmosférica. La leyenda: En los mapas se utilizan símbolos para indicar la ubicación de los objetos reales. La leyenda es un bloque de texto o una ventana donde se explican los símbolos, sombreados y colores utilizados en el mapa. Los símbolos de la leyenda pueden incluir iconos para representar edificios, diferentes colores para indicar elevaciones, diferentes tipos de líneas para indicar las fronteras o las carreteras de distintos tamaños, así como puntos y círculos para mostrar la población relativa de las ciudades y otros núcleos de población. Si los detalles de un mapa no resultan familiares, antes de continuar se debe consultar la leyenda. Para que un mapa pueda contener gran cantidad de información de fácil lectura debe emplearse un sistema de símbolos. Muchos de éstos se utilizan con tanta frecuencia que se han aceptado a 135 nivel general y resultan fácilmente comprensibles. Se utilizan símbolos para indicar la ubicación de los objetos reales. Los símbolos de la leyenda pueden incluir íconos para representar edificios, diferentes colores para indicar elevaciones, diferentes tipos de líneas para indicar las fronteras o las carreteras de distintos tamaños, así como puntos y círculos para mostrar la población relativa de las ciudades y otros núcleos de población. Las ciudades y los pueblos se señalan con puntos o superficies sombreadas, los cursos y las masas de agua suelen imprimirse en azul y las fronteras políticas se representan, generalmente, mediante franjas de colores o líneas discontinuas. Un cartógrafo —denominación que se da a los profesionales encargados de realizar los mapas— puede, sin embargo, concebir una gran variedad de símbolos que se adecuen a las diferentes necesidades. Por ejemplo, puede marcar un punto como símbolo de la presencia de 10.000 cabezas de ganado o puede utilizar dos picos o martillos cruzados para señalar la localización de una mina. La leyenda suele localizarse generalmente en el margen del mapa, en cuadros insertados en él o, alguna que otra vez, en su dorso. Las hojas de los mapas topográficos convencionales a veces no llevan ningún tipo de leyenda, aunque en estos casos suelen aparecer leyendas para el conjunto de la serie de mapas. Aunque la mayoría de las leyendas se presentan en un cuadro independiente con sus respectivos símbolos, en ocasiones reproducen una parte del mapa, real o imaginaria, en la que aparecen anotados los significados de los símbolos. Figura 32. Leyenda de un mapa: Una leyenda es una lista explicativa que define los símbolos utilizados en un mapa o gráfico En los mapas temáticos, como los de suelos, las leyendas proporcionan una explicación de los atributos y/o clasificaciones de los datos representados. En este caso la leyenda tiene una importancia crucial, ya que sin ella los datos podrían carecer de sentido. En un mapa geológico, la leyenda adopta la forma de una columna estratigráfica que muestra la relación cronológica y disposición de los diferentes estratos rocosos, así como su espesor o potencia. 136 Lección 40 DIRECCIÓN La mayoría de los mapas facilitan un punto de referencia para indicar que una dirección del mapa corresponde a una dirección real. Esto resulta imprescindible cuando se está utilizando un mapa para viajar de un lugar a otro. Un buen mapa indica una dirección cardinal para orientarse, normalmente es una flecha que marca el norte. Los mapas de otros siglos utilizaban varias direcciones cardinales. En algunos mapas europeos antiguos figuraba el este en la parte superior apuntando a la zona conocida como Oriente, palabra de la que derivó el término orientación. Los mapas musulmanes situaban el sur en la parte superior. En los mapas modernos, por convención, la parte superior del mismo corresponde al norte, la inferior al sur, el margen izquierdo al oeste y el derecho al este. La dirección también se puede determinar a través de las coordenadas, si éstas aparecen. Los polos que representan el eje rotacional de la Tierra no se corresponden con los polos magnéticos porque la posición de éstos varía constantemente. En los mapas de gran precisión, la flecha orientada hacia el norte está dividida en dos partes, una que indica el norte polar y otra el magnético. La diferencia angular entre ellos es la declinación magnética del mapa. Por ejemplo, un mapa de 1987 de Moscú sitúa el norte magnético 7° 46' a la derecha del polo polar verdadero, por tanto la declinación magnética según este mapa es de 7° 46' este. La declinación varía según la ubicación en el planeta y también cambia con el tiempo y el movimiento de los polos. La declinación de algunas localidades cambia en varios minutos al año. Las líneas de longitud están orientadas hacia el eje rotacional de la Tierra, los mapas digitales se elaboran tomando como referencia este eje y normalmente no tienen en cuenta el norte magnético. EJERCICIOS La escala puede ser expresada mediante un término fraccionario cuyo numerador es la unidad y el módulo escalar (o denominador), representa el número de veces, que la distancia en el terreno se reduce. Ejemplo: Se puede utilizar cuando se conoce la distancia focal de la cámara (f) y la altura de vuelo (h). Por medio de la siguiente igualdad: Una fotografía aérea fue tomada a una altura de 3500 metros con una cámara de 15 cms de distancia focal, ¿cuál será la escala de la foto? H = 3500 m f = 15 cms. 1/Ef = f/h Ef = ? Ef = h/f = 3500 m/0.15 m Ef = 23.333 Cuando se conoce la distancia en el terreno es fácilmente identificable y medible en la fotografía mediante una relación que se establece entre la distancia medida en la foto (df) y su correspondiente dimensión en el terreno (Dt) para lo cual se emplea la siguiente igualdad: 1/Ef = df/Dt 137 Si la distancia entre dos puntos del terreno es de 200 metros, las imágenes de esos mismos puntos estarán separados 4 cms. Calcular la escala de la foto. Dt = 200 m df = 4 cms. 1/Ef = df/Dt Ef = ? Ef = Dt/df = 200 m/0.04 m = Ef = 2500 Cuando se dispone de un mapa con escala conocida en el cual se encuentra la zona fotografiada, la escala en la fotografía (Ef), se calcula comparando una distancia medida sobre la foto (df) entre dos puntos a y b y la distancia medida sobre el mapa de escala conocida (Dm) entre estos dos puntos A y B. Se utiliza la siguiente expresión: Ef = Dm x Em/df Em = módulo escalar del mapa Para calcular la escala de una fotografía aérea se utilizan los siguientes datos: Se mide la distancia a y b en la foto. La distancia entre esos mismos puntos a y b medida en el mapa es igual a 2cms. La escala del mapa es igual a 1:25000. AUTOEVALUACIÓN Teoría 1. ¿Cuál es la utilidad en una mapa? 2. ¿Cuál de estas escalas es mayor y porque? a) 1: 100.000 b) 1: 20.000 c) 1:25.000 d) 1: 50.000 3. Mencione tres métodos para medir aéreas sobre mapas y diga cual tiene mayor precisión y cual menor precisión y por qué?. Práctica 1. Dibuje la escala grafica que represente una escala numérica 1: 5.000 2. ¿Cuál es la escala de los siguientes mapas? a) Cuando 10 cm medidos sobre el mapa equivalen a 1000 metros ene. terreno. b) Cuando 20 mm medidos sobre el mapa equivalen a 500 metros en el terreno. c) Cuando 15 Km en el terreno están representados por 45 cm en el mapa. 138 3. Calcule el área en hectáreas (ha) de un lote, que en el mapa esta representad por un cuadrado de 8 x 8 cm. Si el mapa tiene una escala de 1: 25.000. 4. Al medir el área de una finca sobre un mapa de escala 1:5.000, con la red de puntos, se contabilizaron en promedio 50 puntos dentro del área y 20 puntos sobre el perímetro. La distancia entre puntos de la red de 1cm. Determine el área de la finca. 139 CAPITULO 9 ELABORACIÓN DE MAPAS Fotografía 26 Equipo avanzado para la impresión de mapas Fuente. Instituto Geográfico "Agustín Codazzi" INTRODUCCIÓN Existen diversos métodos empíricos que pueden servir de guía al cartógrafo. El modo depende de las herramientas de las que dispone el cartógrafo, del propósito del mapa y de la base de conocimientos. La elaboración de mapas o cartografía se ha beneficiado mucho de todos los avances tecnológicos actuales. Probablemente algunos de los avances más importantes ha sido la utilización de fotografías aéreas y sensores de control remoto, la utilización de ordenadores (computadoras) para el almacenamiento y tratamiento de datos, así como para el trazado de mapas, y el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que ha reducido sustancialmente el margen de error al determinar la localización exacta de los puntos de la superficie terrestre. Los mapas se pueden diseñar en estilos muy diferentes, cada uno muestra una perspectiva distinta de lo mismo, lo que permite ver el mundo desde un punto de vista práctico, informativo o estimulante. Para utilizar los mapas de manera efectiva, simplemente hay que tener unos conocimientos básicos. Además, hay que tener muy presente que: Ningún mapa es perfecto: Los mapas se elaboran con datos que obtienen una serie de personas a través de un conjunto de herramientas. Incluso los mapas elaborados por ordenador dependen de unos programas diseñados por personas a partir de datos recogidos por máquinas también diseñadas por el hombre. Las personas cometen errores, las máquinas no siempre son cien por cien precisas y ningún dispositivo puede grabar todos y cada uno de los detalles de un paisaje. Por lo tanto, los mapas pueden contener errores e imprecisiones. Debido a errores cartográficos o de contenido, puede que una población no se encuentre exactamente en el lugar donde la sitúa el mapa o que la cima de una montaña no tenga la altura exacta que aparece en el mapa. 140 Los cartógrafos que trabajan a la vieja usanza midiendo los datos del suelo a mano o usando fotografías de gran altitud se encuentran limitados por el tamaño mínimo y el número de objetos que pueden grabar. Puede que los detalles muy pequeños no aparezcan con exactitud en el mapa o que ni siquiera aparezcan. Las herramientas modernas, como las fotografías de alta resolución enviadas por los satélites, captan detalles como si fueran vistos desde pocos metros. Estas imágenes captan la mayoría de los objetos importantes de la superficie, lo que permite elaborar mapas o fotografías de gran precisión, pero tienen varias interpretaciones y no están libres de errores. A veces, los cartógrafos prefieren elaborar mapas menos detallados, pero que resulten más útiles y menos confusos. • Los mapas se quedan obsoletos: El mundo no deja de cambiar tanto física como culturalmente, por lo que los mapas pueden quedarse obsoletos, ya que la información que contienen no se corresponde con la realidad. La tecnología moderna ha solucionado esto en parte; gracias a los ordenadores se pueden actualizar los mapas sin necesidad de volver a dibujarlos. Sin embargo, es imprescindible continuar recopilando información periódicamente sobre los cambios que se producen en el mundo y utilizarla para actualizar las bases de datos de los mapas. • Los mapas son parciales: Dado que, generalmente, los mapas no muestran todos los detalles de una zona geográfica determinada (todos los árboles, casas y carreteras), el cartógrafo debe decidir la proyección y la escala del mapa, así como el grado de detalle. Este proceso, denominado generalización, viene determinado por el entorno cultural del cartógrafo y por el objetivo con el que se hace el mapa. La información contenida en el mapa y la forma en que esté distorsionada puede influir tanto en la concepción que las personas tengan sobre el mundo como en su forma de actuar. El mapa es el principal instrumento del geógrafo y puede utilizarse para consignar un simple dato o los resultados de un complicado estudio geográfico. Además de proporcionar una gran profusión de información objetiva, el mapa permite realizar una comparación visual entre diferentes áreas, ya que puede diseñarse para indicar, por medio de símbolos, tramas y colores, no sólo la localización sino también las características de los elementos geográficos de un área. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al terminar el estudio de este capítulo, el estudiante estará en capacidad de: • Explicar la importancia y utilidad de los mapas • Distinguir los diferentes tipos de mapa. • Explicar los pasos para la elaboración de un mapa topográfico. • Interpretar sobre un mapa topográfico los diferentes tipos de pendientes y clasificarlas. • Realizar medición de distancias, determinar diferencias de altura entre puntos y calcular áreas en el terreno sobre mapas topográficos • Definir lo que es un mapa temático 141 Lección 41 USOS DE LOS MAPAS Los mapas pueden utilizarse para diferentes fines y por esta razón se han desarrollado una gran cantidad de tipos especializados de mapas. En un mapa lo primero en lo que hay que fijarse es en el tema, ó en el aspecto determinado del mundo que intenta mostrar el mapa, como carreteras, fronteras, vegetación o datos estadísticos. Según el tema que aborden, los mapas se pueden dividir en: Mapas generales: son aquellos que engloban varios temas y proporcionan una perspectiva amplia. Suelen ser prácticos, ayudan a las personas a llegar de un sitio a otro sin perderse o les permite saber cómo es un lugar a grandes rasgos sin tener que desplazarse. Un mapa de carreteras de un país, por ejemplo, es un mapa general en el que aparecen las más importantes ciudades, montañas, ríos, lugares, etc. Mapas temáticos o específicos: son aquellos mapas, que abordan uno o varios temas en profundidad. Los mapas temáticos pueden contener casi cualquier tipo de información que difiera de un lugar a otro, como la población de un país o los ingresos de una región o municipio; cada división aparece en un color diferente para indicar la tasa de población o el nivel de ingresos; pueden reflejar tanto la geología de una zona como el porcentaje de población escolarizada en un tiempo determinado o el resultado de las últimas elecciones generales. Pero esta distinción no tiene mucho sentido, ya que el mapa topográfico es en sí mismo un mapa temático y muchos mapas temáticos podrían incluirse en la categoría de topográficos. Otros mapas específicos son: los mapas políticos, que muestran sólo las ciudades y las divisiones políticas o administrativas sin rasgos topográficos; y los mapas de usos del suelo, entre muchos otros. Especialmente útil es el mapa en relieve, que es una representación tridimensional del terreno referida a un espacio geográfico. Suelen moldearse en arcilla o escayola. Para realzar el relieve, la escala vertical de estos mapas es muy superior a la escala horizontal. Estos mapas también pueden fabricarse estampando láminas de plástico en un molde. Los mapas en relieve se utilizan mucho en planificación militar y en ingeniería. Cartas de navegación: Son mapas de rutas precisos que se utilizan en navegación marítima y aérea. Es imprescindible que se actualicen frecuentemente para que los capitanes y los pilotos estén al tanto de los peligros que pueden encontrar en sus viajes. Entre los mapas más importantes, realizados con una función especial, están las cartas de navegación marítima (náuticas) y las cartas de navegación aérea (aeronáuticas). Cartas de navegación marítima: Entre los mapas más importantes, realizados con una función especial, están las cartas de navegación marítima (náuticas). Se utilizan para la navegación de embarcaciones y cubren la superficie de los océanos y de otras grandes masas de agua, así como sus costas. Sobre la porción de agua que aparece en una carta se muestra la profundidad cada cierta distancia, indicando con números impresos los metros (o las brazas) de agua que hay cuando la marea está baja. Los bancos de arena se indican con un círculo o se sombrean para darles mayor visibilidad y los límites de los canales se representan con líneas. También indican el tipo de fondo existente: fondos de arena, de roca o de fango. Un elemento importante de este tipo de cartas es la localización 142 exacta de los faros, boyas y otros elementos que sirven de ayuda a la navegación. Además de los faros, los únicos elementos costeros claramente representados en estas cartas, aparecen otros puntos de referencia, como edificios altos o picos prominentes, con cuya ayuda puede orientarse un navegante. • Cartas de navegación aérea: Las cartas de navegación aérea (aeronáuticas) se utilizan sobre el terreno, se asemejan en cierto modo a los mapas topográficos, pero contienen también la situación de los radiofaros, de los corredores aéreos y de las áreas cubiertas por los campos de transmisión de las estaciones de radio. Los mapas modernos se realizan para que sean utilizados por un gran número de personas y durante mucho tiempo. Los mapas impresos, los más normales, muestran el mundo plano, en dos dimensiones. En un mapa impreso, las montañas, los valles y otro tipo de accidentes del terreno aparecen marcados con símbolos especiales para compensar la ausencia de profundidad, la tercera dimensión. El uso que se le da a un mapa depende del tipo de mapa y de la información que se quiera obtener. En el caso de mapas simples, tan sólo se puede obtener uno o dos tipos de información y apenas es necesario tener conocimientos sobre mapas. Por ejemplo, en un mapa croquis de un barrio tan sólo aparece la localización de una casa concreta con respecto a la esquina de la calle o si está más lejos del supermercado o del colegio. Incluso aquellas personas que no hablan el idioma local pueden leer este tipo de mapa. Sin embargo, los mapas complejos indican la distancia real y la ubicación exacta de una serie de importantes accidentes geográficos, altitud, vegetación, divisiones políticas y muchos otros aspectos del mundo. Para interpretar un mapa tan complicado es necesario tener conocimientos básicos sobre mapas. Lección 42 EL ORTOFOTOMAPA. Donde el cuerpo del mapa se forma a partir de fotografías a las que se superpone otra información, como divisiones administrativas, curvas de nivel, toponimia e información marginal. Este mapa es un mosaico de fotografías rectificadas diferencialmente; es decir, corregidas mediante un ortoproyector de la distorsión causada por el relieve y la inclinación de la cámara. De este modo, el ortofotomapa tiene una escala constante y las propiedades métricas de un mapa. 143 Mapas de usos del suelo: La observación directa en el campo a partir de mapas base de reconocimiento y apoyada en el análisis de fotografías, tradicionalmente ha supuesto la principal fuente de información sobre los usos del suelo. Sin embargo, la introducción de técnicas de sensores remotos colocados en satélites artificiales, como la serie americana Landsat o la francesa SPOT, así como los Sistemas de Información Geográfica (SIG), capaces de procesar y comparar una gran cantidad de datos, han logrado proporcionar una información más detallada y precisa de los usos del suelo. Éstos pueden ser representados, a modo de mosaico, en mapas de gran precisión, los cambios pueden ser monitorizados a una buena escala y permiten enjuiciar mejor la capacidad de la tierra, que viene definida por factores como el tipo de suelo, el microclima del área considerada, la inclinación o la estabilidad del suelo, que ayudarán a decidir su uso más apropiado. El mapa topográfico: Es el tipo básico de mapa utilizado para representar áreas del terreno es el mapa topográfico, este difiere de la fotografía aérea, en que está es la imagen reducida de un terreno y aparecen todos sus elementos. En la fotografía aérea los símbolos no son necesarios, en el mapa son indispensables Los mapas topográficos muestran los elementos naturales del área analizada a través de sombreados, curvas de nivel normales u otros sistemas de representación gráfica, elementos artificiales, humanos o culturales, como son las vías desde peatonales hasta de transporte pesado y los asentamientos de población, señalan localizaciones generales, límites administrativos y las características especiales de un área. También muestran fronteras políticas, como pueden ser los límites de las ciudades, de los estados. Los mapas topográficos, debido a la gran cantidad de información que tienen, se utilizan a menudo como mapas generales de consulta. Este tipo de mapas ofrece muchas ventajas. Por ejemplo, muchos excursionistas utilizan los mapas topográficos para orientarse y planear sus rutas conscientes de los obstáculos y las señales principales. En la leyenda de cada mapa se indican la escala y los símbolos específicos (ferrocarril, escuelas, carreteras y puentes) que se emplean en él. Generalmente, el color verde indica la presencia de vegetación, mientras que el blanco se emplea para su ausencia. Una serie de isolíneas o líneas que unen igual altitud (en color sepia) y que nos muestran el relieve, por ejemplo las montañas, colinas o valles. Las líneas muy juntas indican que el terreno es muy escarpado. Si, por el contrario, están muy separadas, significa que el terreno tiene poca diferencia altitudinal. La subdivisión más corriente es la que se realiza entre los mapas topográficos y los mapas temáticos. Los primeros muestran la distribución y asociación espacial de varios rasgos naturales o artificiales del paisaje, como las fronteras, las redes de transporte (carreteras, líneas de ferrocarril, canales, senderos y aeropuertos), los cursos y masas de agua (ríos y lagos), los asentamientos humanos (pueblos y ciudades), la forma y altitud del terreno y otros. Lección 43 MAPA EN RELIEVE Las variaciones de altitud de las colinas y montañas, así como las profundidades de los valles y gargantas, tal y como aparecen en un mapa topográfico, definen el relieve; a menos que el relieve esté adecuadamente representado, el mapa no da una imagen clara del área que representa. En los 144 mapas antiguos se señalaba a menudo de forma pictórica, por medio de pequeños dibujos de montañas y valles, pero era un método con muy poca precisión y con el tiempo se sustituyó por el sistema de curvas de nivel. Estas curvas unen los puntos que tienen una misma altitud. El intervalo entre las curvas de nivel que se seleccione debe ser uniforme o equidistante, y se determinará en función del objetivo del mapa, la superficie a cubrir, la disponibilidad de datos y la escala del mapa. Las formas de las curvas de nivel constituyen una representación exacta de las elevaciones y depresiones, ya que muestran las altitudes reales. Cuando las curvas de nivel están más próximas indican, por ejemplo, la presencia de una pendiente abrupta. La topografía añade una tercera dimensión a los mapas planos. Los cartógrafos utilizan diferentes técnicas para indicar los accidentes topográficos, es decir, las montañas y los valles de la superficie terrestre. En los primeros mapas se utilizaron barras o líneas de triángulos superpuestas para indicar las colinas o las cadenas de montañas. Existen unos cuantos mapas antiguos de Japón, incluido uno budista del siglo XIV, en el que aparecen las montañas como dibujos artísticos en tres dimensiones. En algunos mapas europeos se utilizaban símbolos sombreados o rayados para representar el relieve. En los mapas modernos, aparecen las montañas representadas mediante un sombreado que es más oscuro cuanto más pendiente sean las laderas. Los mapas de topografía tradicional utilizan líneas concéntricas, llamadas curvas de nivel para indicar el relieve. A cada línea se le asigna una altura sobre el nivel del mar. Las líneas correspondientes que indican la profundidad de los océanos se llaman isobatas. En vez de líneas concéntricas, en los mapas de colores a menudo se utilizan una escala de color por defecto para indicar el relieve. El nivel del mar es azul, las tierras bajas son verdes, las tierras un poco más elevadas van desde el marrón claro al oscuro y las cimas más altas figuran en blanco como si estuviesen nevadas. Si el azul es más intenso corresponde a las partes más profundas de lagos y océanos. Figura 33. Representación del relieve por medio de curvas a nivel Fuente: Iniciación al uso de mapas y fotografías aéreas. IGAC 145 Los mapas en relieve son modelos tridimensionales del terreno de un espacio geográfico. Utilizados ampliamente por ingenieros y militares, los mapas en relieve a escala en color se emplean tanto para indicar características geográficas como para dibujar simplemente fronteras políticas. Suelen moldearse en arcilla, yeso o estuco. Para realzar el relieve, la escala vertical de estos mapas es muy superior a la escala horizontal. Pueden fabricarse estampando láminas de plástico en un molde. Existen otros métodos para representar el relieve, como el uso de las tintas hipsométricas, colores y tramas, y el sombreado. Cuando los colores se utilizan para este fin, se selecciona una serie graduada de tonos para colorear áreas de una faja altitudinal semejante; así, por ejemplo, los terrenos con una altitud entre 0 y 100 m pueden colorearse con un tono verde suave, todos los terrenos con una altitud comprendida entre 100 y 200 m con un sombra más oscura y así sucesivamente. Las tramas o rayados perpendiculares se utilizan para representar pendientes. Cuando se quieren representar pendientes más empinadas, los trazos de las rayas se hacen más gruesos y se dibujan más próximos entre sí. A menudo, se rayan o sombrean sólo las pendientes orientadas al sureste, con lo que se consigue el efecto de una vista a vuelo de pájaro del área iluminada por la luz desde el noroeste. Aunque los sombreados o los rayados dibujados con gran esmero no proporcionan información sobre las altitudes, pueden interpretarse más fácilmente que las curvas de nivel y, muchas veces, se utilizan junto a éstas para dar una mayor claridad al mapa. Lección 44 ELABORACIÓN DE UN MAPA TOPOGRÁFICO Existen maneras muy diferentes de confeccionar un mapa. Probablemente los primeros mapas que se hicieron fueron líneas dibujadas en la arena o piedras y palos dispuestos en el suelo. Los mapas modernos se realizan para que sean utilizados por un gran número de personas y durante mucho tiempo. Los mapas impresos, los más normales, muestran el mundo plano, en dos dimensiones. Los mapas en relieve son mapas planos rígidos con protuberancias y depresiones reales que se añaden para indicar los accidentes geográficos elevados y las zonas bajas. Entre el efecto visual que consiguen los mapas planos y los mapas en relieve se encuentran los estereogramas, mapas planos o fotografías aéreas colocados por parejas muy similares. Si se miran con gafas especiales de tres dimensiones que engañan al ojo, los llamados estereoscopios, da la sensación de estar viendo el relieve de verdad. Los mapas por ordenador son los más versátiles. Un programa de mapas muestra dinámicamente varias perspectivas del mismo objeto, permite cambiar la escala y añadir animación, imágenes, sonidos y vínculos con otras fuentes de información a través de Internet. Una sola persona puede actualizar un mapa hecho por ordenador, basta con completar la base de datos del mapa, lo que permite que éste crezca con el tiempo y ofrezca más detalles geográficos e información temática. 146 Figura 34. Mapa topográfico Fuente: rsd.gsfc.nasa.gov Lección 45 INSTRUMENTOS DE MEDIDAS Teodolito. Instrumento para medir ángulos en los planos horizontal y vertical muy usado en topografía. Los ángulos horizontales y verticales se miden con un teodolito, telescopio montado sobre un trípode plegable con un limbo vertical y otro horizontal, cuyos círculos graduados indican los ángulos en grados, minutos y segundos. Reglas o cintas calibradas: Las longitudes horizontales se miden con reglas o cintas calibradas y a veces, con sistemas electrónicos que registran el tiempo que tardan en desplazarse, entre dos puntos, las ondas de luz o radio. Mira vertical: Las mediciones de longitudes verticales se realizan con una mira vertical graduada para determinar las diferencias de nivel y de altitud. El nivel de ingeniero: Es un telescopio montado sobre un trípode plegable, equipado con un nivel de burbuja y una retícula que se utiliza para ver las graduaciones en la mira. Mediciones sobre mapas topográficos: Las mediciones sobre mapas topográficos se pueden realizar, utilizando instrumentos de variada complejidad, que con una buena habilidad en su manejo. Permiten determinar las distancias rectas, o curvas, calcular áreas, determinar diferencias de altura entre puntos, calcular pendientes, entre otras. Medidas de distancia y áreas: Estas mediciones se pueden realizar utilizando un curvímetro o 147 un compás de puntas secas, para, las figuras geométricas, la mallas de puntos impresa en acetato transparente, los planímetros mecánicos. Los sistemas de Información Geográfica, SIG; a través de mesas digitalizadotas también suministran información muy exacta sobre las áreas. Medición de diferencias de altura entre puntos: La diferencia de altura entre dos puntos en un mapa topográfico, se encuentra utilizando las curvas de nivel, midiendo sobre el mapa con una regla o escalímetro, la distancia que existe entre el punto y la curva de nivel mas próxima, realizando las conversiones de distancia en el terreno (distancia vertical o altura) de acuerdo a la escala del mapa, sumando o restando el valor de altura encontrado a la curva de nivel tomada de referencia. Cálculo de la pendiente: La pendiente de un terreno, es el ángulo formado por una línea rasante al mismo y la línea del horizonte. En términos matemáticos la pendiente es la tangente del ángulo que forma la línea del horizonte y la línea rasante del terreno. Para medir la pendiente de un terreno inclinado, a partir de fotografías aéreas se puede obtener así: Se determina la distancia vertical (diferencia de alturas), entre las dos curvas a nivel: se mide la distancia horizontal entre las mismas y se hace la conversión en distancia real de acuerdo con la escala del mapa. Luego se divide el primer valor (distancia vertical) por el segundo valor (distancia horizontal. El resultado será sierre un número inferior a la unidad; se puede multiplicar por 100 y en tal caso, la pendiente está expresada en porcentaje. Sin embargo, con la ayuda de una tabla de funciones naturales o en una calculadora científica, se determina el ángulo al cual corresponde dicho valor (tangente del ángulo). AUTOEVALUACIÓN Práctica. 1. Examine una fotografía aérea y seleccione dos detalles bien identificables en la superficie del terreno (intersección calles o caminos, cruce de cercas etc.) 2. Haciendo uso de un lápiz graso, encierre cada detalle dentro de un circulo de un centímetro de diámetro aproximadamente. Identifíquelos con las letras (A) y (B).si es necesario márquelos mediante una perforación muy fina con la aguja. 3. Mida sobre la fotografía la distancia (dAB) entre los puntos (A) y (B); calcule la distancia en el terreno (DAB) entre los puntos (A) y (B); DAB = dAB x Em. Ejemplo: dAB = 29 cm Em = 25.000 DAB = 29 X 25.000 148 DAB = 725.000 m 4. Examine una fotografía aérea y seleccione una línea curva y determine la distancia entre los puntos A y B, utilizando un compás, recorriendo la curva hasta llegar al otro extremo, y sobre la escala correspondiente lea la longitud de la curva en la fotografía. Siga los mismos pasos que en el punto anterior. 5. Calcule el área de un terreno, en una fotografía aérea, utilizando para ello la metodología de la plantilla de puntos, seleccionando un área cuyo perímetro sea bien identificable (el área que sea aproximadamente 50 Cm2) Cuente el número de puntos que caen dentro de la figura (si encuentra puntos exactamente sobre la línea del perímetro, contabilice cada uno de ellos por medio punto. Mida la distancia (d) entre los puntos consecutivos de la plantilla y calcule el área (Ap) que representa cada punto Ap = d2. Calcule el área de la figura Af = N x Ap. Calcule el área en el terreno At = Af X (Em)2. Em= módulo escalar de la fotografía ACTIVIDADES PRÁCTICAS RELACIONADAS CON LA UNIDAD La práctica No. Tres ( 3) se desarrolla para reforzar en los estudiantes la elaboración de mapas, escalas en los mapas y se desarrolla teniendo en cuenta el protocolo existente para este fin. FUENTES DOCUMENTALES UNIDAD 3 Instituto Geográfico Agustín Codazzi. 1991. Iniciación al uso de mapas y fotos aéreas. Bogotá, Colombia, 2000. Planchas en escalas 1:100.000 Y 1:25.000 Fotos aéreas e imágenes de percepción remota. Bogotá. Décadas 80-90-2000. IGAC Khan, M. A. (1980). Geología global. Madrid: Manual sobre geología Editorial. Paraninfo, Lambert, D. (1989). Guía Cambridge de la Tierra. Madrid: Editorial Edaf. Obra de carácter divulgativo; incluye bibliografía. Martínez, J. (1995). Cuaderno de prácticas de sistemas de información geográfica y teledetección. Parte I. Teledetección. Lleida: Martínez Casasnovas, Obra de carácter práctico sobre SIG. Meléndez, B. (1991). Geología. Madrid: Editorial Paraninfo, 5ª ed. Tratado sobre geología; incluye bibliografía. Mosquera, R. Lix Danny. 2004. Procesamiento de imágenes infrarrojas de baja altitud para la evaluación de índices de vegetación en diferentes genotipos de fríjol. Tesis de grado para optar al titulo de ingeniería agrícola. Universidad Nacional de Colombia. Sede Palmira. 177 pp Alfonso N. (1993). Sistemas información geográfica. Herramienta de desarrollo teórico. Barcelona: Universidad Autónoma de Barcelona. Servei de Publicaciones, Obra que recoge la tesis doctoral del 149 autor. José R. (2002). Fotointerpretación y mapificación. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD. Facultad de Ciencias Agrarias. Impresores Ltda. 312 pp. Arthur S. (1992). Geología física. Barcelona: Ediciones Omega,. Manual sobre geofísica; incluye Glosario y bibliografía. Emilia S. (1996). Geología. Barcelona: Club Internacional del Libro, Obra de divulgación. Valencia V. (1998). Curso de Fotogrametría. Pereira. Risaralda. 320 pp. Viers, Georges. 1983. Geomorfología. Barcelona: Ediciones Oikos-tau, Obra clásica sobre geomorfología. 150 BIBLIOGRAFÍA Alonso, D. María, A. (1988). Historia de la tierra y de la vida. Madrid: Museo de Ciencias Naturales, 1988. Obra de divulgación sobre geología y paleontología. Anguita, V. (1988). Origen e historia de la Tierra. Madrid: Ediciones Rueda. Barcelona: Editorial Ariel, 1993. Obra de carácter divulgativo Barredo, J.I. (1996). Sistemas de información geográfica y evaluación. Madrid: Ra-Ma, Librería y Editorial Microinformática, Obra divulgativa que evalúa los diversos Sistemas de Información Geográfica. Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Bosque, J. (1994). Sistemas de información geográfica. Madrid: Ra-Ma, Librería y Editorial Microinformática. Obra de carácter divulgativo. Incluye bibliografía. Blackburn, R. y otros. (1985). El gran libro de la Tierra. Barcelona: Ediciones Nauta. Obra de divulgación. Calvo, M. (1993). Sistemas de información geográfica digitales, sistemas geomáticos. Vitoria-Gasteiz: Instituto Vasco de Administración Pública, Obra específica sobre Sistemas de Información Geográfica. Cebrián, J. (1992). Información geográfica y Sistemas de información geográfica (SIGs). Santander: Universidad de Cantabria. Servicio de Publicaciones, Obra de carácter divulgativo. Chuvieco, E. (1996). Fundamentos de teledetección espacial. Madrid: Ediciones Rialp, 3ª ed.,. Obra de carácter divulgativo. Deagostini, D. (1978). Introducción a la fotometría. Centro Interamericano de Fotointerpretación, CIAF. Publicaciones Culturales. Bogotá. 267 pp. Derruau, Max. (1990). Las formas del relieve terrestre. Barcelona: Masson, Manual de geomorfología. Diccionario multilingüe de términos cartográficos. 1983. International cartography Association Comisión II. Weisbaden Germany. Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. 1993. Manual de Uso de Fotografías Aéreas. Aplicación al Sistema de Información Cafetera. Edit. Presencia. Bogotá. 54 pp. 151 Fifield, R. (1987). Formación de la Tierra. Madrid: Ediciones Pirámide, Obra divulgativa sobre los procesos dinámicos de nuestro planeta. Gaviria, C. (1994). Sistemas de información geográfica (GIS): sus aplicaciones en redes. Madrid: Iberdrola. Obra que recoge la aplicación a un tema concreto. Gould, M (1994). El uso de los sistemas de información geográfica: aplicaciones con ARC/Info. Madrid: Esri España Geosistemas,. Obra que recoge el funcionamiento de un sistema de SIG. González J. (1996). Manual de geología. Madrid: Universidad Autónoma de Madrid,. Tratado sobre geología. Guimet, J. (1992). Introducción conceptual a sistemas de información geográfica (SIG). Madrid: Estudio Gráfico Madrid, Obra de carácter divulgativo y conceptual. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. 1991. Iniciación al uso de mapas y fotos aéreas. Bogotá, Colombia, 2000. Planchas en escalas 1:100.000 Y 1:25.000 Fotos aéreas e imágenes de percepción remota. Bogotá. Décadas 80-90-2000. IGAC Khan, M. A. (1980). Geología global. Madrid: Manual sobre geología Editorial. Paraninfo, Lambert, D. (1989). Guía Cambridge de la Tierra. Madrid: Editorial Edaf. Obra de carácter divulgativo; incluye bibliografía. Martínez, J. (1995). Cuaderno de prácticas de sistemas de información geográfica y teledetección. Parte I. Teledetección. Lleida: Martínez Casasnovas, Obra de carácter práctico sobre SIG. Meléndez, B. (1991). Geología. Madrid: Editorial Paraninfo, 5ª ed. Tratado sobre geología; incluye bibliografía. Mosquera, R. Lix Danny. 2004. Procesamiento de imágenes infrarrojas de baja altitud para la evaluación de índices de vegetación en diferentes genotipos de fríjol. Tesis de grado para optar al titulo de ingeniería agrícola. Universidad Nacional de Colombia. Sede Palmira. 177 pp Alfonso N. (1993). Sistemas información geográfica. Herramienta de desarrollo teórico. Barcelona: Universidad Autónoma de Barcelona. Servei de Publicaciones, Obra que recoge la tesis doctoral del autor. Ramos, J. (2002). Fotointerpretación y mapificación. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD. Facultad de Ciencias Agrarias. Impresores Ltda. 312 pp. Arthur S. (1992). Geología física. Barcelona: Ediciones Omega,. Manual sobre geofísica; incluye Glosario y bibliografía. Emilia S. (1996). Geología. Barcelona: Club Internacional del Libro, Obra de divulgación. Valencia V. (1998). Curso de Fotogrametría. Pereira. Risaralda. 320 pp. Viers, Georges. 1983. Geomorfología. Barcelona: Ediciones Oikos-tau, Obra clásica sobre geomorfología. 152
