Foto Gra Me Tria

Aplicaciones de la Fotogrametra CIV - 215

Indice

1. INTRODUCCION 2

2. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A DIFERENTES RUBROS 3

2.1. APLICACION A LA CARTOGRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A LA ARQUEOLOGIA . . . . . . . . 5

2.3. APLICACION A LA ARQUITECTURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.4. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A LA ORTOFOTOGRAFIA . . . . . 16

2.4.1. Definicion de ortofotografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4.2. Propiedades de las Ortofotografas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.5. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A LA RECONSTRUCCION DE AC-

CIDENTES DE TRAFICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.5.1. Imaginacion y tecnologa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.5.2. Tecnologa y Conocimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.5.3. Analisis de un caso real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

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1. INTRODUCCION

La Fotogrametra es el conjunto de metodos y procedimientos, donde mediante el uso de fo-

tografas de un objeto o una superficie, podemos deducir las formas y dimensiones del mismo. Se

trata de una tecnica donde la principal fuente de informacion es la simple fotografa, siendo este

una imagen plana del objeto. Aqu radica el principal problema o solucion de la Fotogrametra,

que sera obtener la medida y forma de un objeto 3D a partir del uso de fotografas del mismo (2D).

Actualmente la Fotogrametra se encuentra totalmente ligada a entornos, disciplinas y sistemas

digitales que permiten la maxima automatizacion de las tareas que tradicionalmente vena utili-

zando el operador fotogrametrico.

La gran capacidad de esta disciplina se debe principalmente a las propiedades de la fotografa a la

hora del registro de informacion acerca de un objeto. Algunas son:

Se trata de una representacion completa del objeto.

Es un documento de facil manejo y siempre disponible.

De registro instantaneo.

El punto de vista puede ser movil.

Las aplicaciones de esta disciplina son muy diversas, tanto en Fotogrametra terrestre como

aerea:

Cartografa a diferentes escalas

Ortofotografa.

Aplicaciones arquitectonicas

Arqueologa

Control de deformaciones

etc

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2. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A DIFE-

RENTES RUBROS

2.1. APLICACION A LA CARTOGRAFIA

La topografa convencional es la forma en que normalmente se ha medido el espacio para co-

nocer con mayor aproximacion las caractersticas de un entorno que es necesario ordenar y del

cual el ser humano se hace dueno para la construccion de las cada da mas complejas obras civi-

les. Cuando la necesidad de medir ese espacio a escalas mas pequenas se hizo imprescindible, los

procedimientos convencionales se mostraron limitados, es precisamente en ese instante cuando los

metodos fotogrametricos subsanan con prestancia el vaco que la topografa no puede cubrir, y se

inicia una carrera que tiene como meta medir grandes superficies del territorio para conocer con

detalle el espacio geografico y generar cartografa basica para distintos usos.

El uso principal que se le da a la fotogrametra en la actualidad es la obtencion de informacion

para la creacion de cartografa basica, especialmente para uso militar o civil. La cartografa civil es

una representacion simplificada del espacio donde se puede mostrar el relieve mediante curvas de

nivel; infraestructura civil como carreteras, casas de habitacion, industria; o caractersticas biofsi-

cas del espacio como bosques, masas de agua, uso de la tierra, geomorfologa, geologa, etcetera.

Sin la fotogrametra sera casi imposible obtener esta representacion del espacio para la elabora-

cion de cartografa, ya que, por ejemplo, la obtencion de curvas de nivel mediante cualquier otro

metodo requiere de una gran cantidad de tiempo, o el levantamiento de carreteras e infraestructura

mediante el levantamiento de detalles es sumamente lento y caro.

El proceso de traspaso de informacion desde fotografas aereas a una base cartografica, mediante

el instrumento Sketchmaster, es aun ampliamente utilizado. Este metodo ofrece algunas ventajas

cuando se elaboran mapas de extensas superficies con fotografas aereas verticales de escala media

(1:15.000-1:40.000). Estas ventajas radican principalmente en los siguientes aspectos:

Rapidez en la transferencia de la informacion a la carta base.

Bajos costos de instrumental.

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Bajo tiempo de preparacion y experiencia de operadores.

La principal desventaja de la cartografa producida con este metodo corresponde a la falta

de exactitud en la posicion espacial de superficies previamente fotointerpretadas. La cartografa

elaborada bajo el concepto de Softcopy-Fotogrametra emplea programas que posibilitan, en forma

automatizada, la orientacion relativa y absoluta de los fotogramas, la fotointerpretacion y medicion

de objetos en forma simultanea, mediante el principio marca flotante o paralaje. La calidad y exac-

titud de la cartografa elaborada con esta metodologa digital depende en general de la resolucion

y calidad del material fotografico utilizado, del tipo de Scanner y de la visibilidad de los puntos

de control empleados. Entre las principales ventajas y desventajas de un sistema fotogrametrico

digital como el Softplotter utilizado en este estudio, se pueden citar las siguientes:

Ventajas

(a) Transportabilidad de la informacion.

(b) Orientacion interna y relativa es automatica.

(c) Posibilidad que muchos usuarios pueden usar simultaneamente los estereo modelos.

(d) Automatizacion en el ingreso de atributos.

(e) Medicion y restitucion son procesos automatizados.

(f) Software para mediciones fotogrametricas.

Ortorrectificacion y sistemas de informacion geograficos son integrados y disponibles en una misma

plataforma.

Desventajas

(a) Fotografas aereas deben ser scanneadas.

(b) Alta necesidad de espacio para almacenar informacion digital.

(c) Disminucion de la calidad en las fotografas aereas escaneadas respecto a las fotos originales.

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2.2. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A LA ARQUEO-

LOGIA

La excavacion estratigrafica cambio a mediados de los 70, del Metodo Wheeler al Metodo

Harris, supuso renovar la estratigrafa arqueologica, reforzando su relacion con los principios

geologicos, corrigiendo sus instrumentos de registro y su tecnica de trabajo. Los estratos de los

yacimientos arqueologicos o de los edificios construidos se concibes ahora como UE (unidades

estratigraficas), de lo cual lo importante son las relaciones espaciales, temporales y culturales que

se leen en su materialidad fsica. Se cambia la tecnica de excavacion, que no se efectua por catas

de superficie cuadriculada y limitada por testigos, sino en extension o area abierta. La excavacion

se realiza por estratos naturales y no por artificiales. Los metodos de registro sufren una fuerte

transformacion:

1. El diario de excavacion no es suficiente y se crean las fichas individuales para cada contexto.

Para su registro, los contextos se numeran de modo continuo siguiendo, en lo posible, el orden

de su levantamiento.

2. La relacion entre los contextos de superposicion, corte, relleno, etc. Estas relaciones tempo-

rales se registran mediante un instrumento nuevo el diagrama

3. El registro de la forma de los contextos, la planimetra.

Se prioriza la planta, el dibujo horizontal del volumen de los contextos, antes de su levanta-

miento, con cotas topograficas.

Se dibujan todos los contextos individualmente, de modo paralelo a la documentacion indi-

vidual de la ficha, dando lugar a la planta llamada de contexto simple; frente a las plantas

compuestas tradicionales, donde se dibujan unos pocos niveles elegidos por el excavador por

su supuesta representatividad o mayor informacion.

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La introduccion de planimetra de contexto simple cuesta mucho mas trabajo por las siguientes

razones:

Aumento de la cantidad de planos y aumento del tiempo necesario para su documentacion.

Dificultad de publicacion, al multiplicarse el numero de planos

Aumento exponencial de la cantidad de informacion a documentar

Los sistemas de registro pretenden la interrelacion y unificacion de los tres instrumentos citados,

ficha, diagrama y planimetra. El texto habla de la experiencia de Fotogrametra arqueologica en

Santa Mara de Melque.

Ventajas que aporta la Fotogrametra al metodo Harris de excavacion: La Fotogra-

metra posee suficiente versatilidad para hacer frente en el trabajo de campo a una documentacion

planimetrica horizontal y vertical, de areas abiertas amplias, superficies irregulares y en conti-

nuo proceso de cambio, con abundantes obstaculos- restos de muros, fosas, etc. La fotogrametra

analtica tiene un costo/hora que, en el peor de los casos, se puede considerar similar al del dibujo

manual de plantas compuestas; ahorra tiempo de excavacion, es de mayor precision que el dibujo

manual y no exige personal altamente especializado. Permite documentar individualmente todos

los contextos arqueologicos, deteniendo el mnimo imprescindible el trabajo de excavacion, de mo-

do que la toma de datos se acerca sensiblemente al tiempo real de excavacion, y so logra un ahorro

sustancial de horas de trabajo frente al dibujo manual por un dibujante. Esta documentacion al

tener una base fotografica, se puede considerar completa, de conservacion ilimitada y en reserva

o archivada. Por lo tanto la planimetra por fotogrametra, al integrarse en el sistema de la ficha y

el diagrama, sierra la propuesta de Harris, ayudando al cambio del concepto de documentacion y

registro tradicional. Ya no es necesario detallar con toda precision todos los hallazgos, por que esta

memoria se guarda en la descripcion de la ficha. A cambio se dibujan los volumenes fundamentales

de todas las unidades base del analisis estratigrafico, y se deja abierta la posibilidad de efectuar,

en el futuro, las documentaciones graficas detalladas que se consideren necesarias. Este concepto

es similar a lo que Le Bihan denomina archivo integral.

Proceso de restitucion o de control y revision de la excavacion. El control descubre

contradicciones y corrige interpretaciones. Para ello el restituidor contrasta la vision estereoscopica

con la documentacion de la excavacion por fotografa topica, la informacion de las fichas y los

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esquemas planimetricos efectuados in situ. Este control es simultaneo al dibujo de las plantas y

al proceso de sntesis de los diagramas. La restitucion significa una segunda oportunidad para

comprobar la toma de datos, las condiciones y el proceso de la excavacion, conseguida a la vez que

se cierra el analisis de las relaciones entre los contextos y se inicia su interpretacion. Este proceso

de control queda abierto, de modo que si se archivan debidamente todos los datos, cualquier colega

puede efectuar de nuevo este control a posteriori.

Desarrollo de la toma de datos en campo.

1. Para la toma de datos topograficos no se puede contar con puntos de apoyo fijos dentro del

area de excavacion ya que esta se encuentra en constante transformacion, lo que motiva que

las labores de topografa se desarrolle a la par que las de arqueologa , por lo que es necesario

el empleo constante de teodolito. Para organizar y sistematizar tal volumen de puntos de

apoyo- que no podran verificarse en el futuro -, se emplean croquis de excavacion en los que

se consignan los numeros y ubicacion de los puntos de cada una de las tomas realizadas

2. Toma de pares fotograficos. La camara debe colocarse en un plano sensiblemente paralelo al

suelo, normalmente mas o menos horizontal, a fin de conseguir optimos pares fotogrametricos.

El problema es que, al tener que fotografiar amplias areas, es necesario ubicar la camara a

varios metros de altura, para eso existe el trpode convencional de fotografa ideado por

Antonio Almagro.

3. La Dinamica de trabajo siempre es la misma. Identificadas en su extension total el mayor

numero posible de UE, se marcan con un instrumento de punta aguda sus contornos, a fin de

facilitar su identificacion durante su restitucion, y se proveen de unas tarjetas con el numero

de referencia de la UE.

4. El sistema de trabajo no deja de plantear algunos problemas; perdida de datos registrados en

la toma topografica y la fotografica, si los puntos topograficos, por el trabajo de excavacion,

se mueven antes de que se fotografen; y fotograficos por la iluminacion natural, con fuertes

contraste de luz y sombra y perdida de negativos.

Desarrollo de la restitucion de gabinete.

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La Experiencia nos enseno que el numero de UE documentadas eran tantas que se precisaba

una labor de sntesis. Para esto se utilizaron otras unidades denominadas actividades, por estas se

entienden todo grupo de UE que dan lugar a contextos unitarios de rango superior, por ejemplo,

las UE Zanjas de cimentacion, cimientos, rellenos de zanjas, restos de muros y suelos, etc. De este

modo al agrupar las unidades por actividades, el numero de planos queda reducido. El desarrollo

del trabajo en gabinete es el siguiente:

1. Una vez concluidos los trabajos de campo, se procede al calculo de las coordenadas de los

puntos y a la ordenacion de carpetas de todos los pares fotogrametricos, acompanandolos de

una ficha por par con los datos relativos a la toma fotografica y los numeros identificados de

las UE contenidas en el.

2. Antes de restituir las UE hay que determinar la informacion que se va a recuperar, o sea el

grado de detalle del dibujo. De todas las UE que se consideran elementos singulares se hace

un dibujo mas detallado.

3. La restitucion se efectua por capas de CAD, utilizandose colores distintos para distinguirlas

en pantalla.

4. Otra decision se refiere a si el tratamiento de las plantas se debe realizar a la par que el

proceso de restitucion por capas de la UE o bien una vez que todas estuvieran restituidas

5. Una ultima disyuntiva es si se debe comenzar a dibujar de los mas moderno a los mas antiguo

o viceversa.

Perspectivas en 3D y tratamiento en color.

La restitucion fotogrametrica elabora dibujos tridimensionales, con la posibilidad de conseguir

proyecciones y perspectivas impensables de obtener por los metodos tradicionales. Esta representa-

cion puede utilizarse tambien como un instrumento de interpretacion, superponiendo las unidades

o las plantas ordenadas cronologicamente, de modo que se visualice simultaneamente el volumen

y la secuencia temporal de los contextos, en correspondencia con el diagrama. No debe olvidarse

tampoco la posibilidad de utilizar el color en los planos para diferenciar unidades, suelos, cenizales,

etc.

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Figura 1: Levantamiento fotogrametrico de grandes espacios culturales. Parque Arqueologico Los

Caserones, Gran Canaria

2.3. APLICACION A LA ARQUITECTURA

Restauracion de un edificio que ha sufrido deterioros puede entenderse como la intervencion

sobre el, que tiene por finalidad devolverle a un estado anterior, respetando su esencia. Si los

metodos y practicas aplicables persiguen devolver el edificio a su estado original y aptitud para la

que se creo, estaremos hablando de rehabilitacion. Resulta evidente que para llevar a cabo estos

trabajos es necesario conocer cual era ese estado previo, lo que supone una recopilacion exhaustiva

de informacion grafica y escrita de dicho edificio. Esto nos dara respuesta a la pregunta Que se

va a hacer? Podra acometerse una intervencion parcial, integral o incluso pensar en una recupe-

racion para otros usos. Pero en cualquier caso, es igualmente imprescindible conocer con exactitud

como se encuentra el edificio en la actuali dad, lo que nos dara respuesta a la pregunta Como

se va a hacer? Para conocer dicho estado se precisan entre otros, los datos metricos del inmue-

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ble y de cada uno de sus elementos. Hay que saber, ademas de como era un paramento vertical,

por ejemplo, com o se ha deformado, donde estan y co mo son los agrietamientos, hasta donde

llegan las humedades, o incluso, que partes se han destruido. Por consiguiente, debe elaborarse

documentacion grafica y numerica del edificio y de su patologa. Para el mejor es tudio de los

posibles sistemas a utilizar en la confeccion de planos vamos a centrarlo en una fachada del edificio

a tratar. Veamos a continuacion los instrumentos y metodos aplicables en la toma de datos para

realizar el dibujo posterior. La herramie nta en que primero podemos pensar es la cinta metrica.

Efectivamente, resulta un instrumento barato, facil de utilizar y ademas preciso. Pero tiene dos

inconvenientes muy importantes. Primero, solo podran medirse elementos accesibles, es decir a

nivel de calle o a traves de huecos en la fachada. En segundo Escuela Mariano Mart. La Habana.

Cuba lugar, con la cinta podran determinarse distancias, pero no medidas en tres dimensiones

, como abultamientos por ejemplo. Esto no la descarta como herramienta en absoluto, pero si

limita su aplicacion. Otra posibilidad para la toma de datos es la utilizacion de taqumetro s o

teodolito s , mediante el metodo topografico de interseccion directa simple. Veamos someramente

en que consiste este metodo. Se situan dos aparatos fre nte a la fachada en posiciones relativas

que deben calcularse previamente. Para poder determinar la situacion (X, Y, Z) de cada punto

de la fachada deben realizarse visuales a el desde cada uno de los aparatos y medir en ambos los

angu los horizontales y verticales ( cuatro datos en tota l por cada punto visado). La precision de

este metodo depende de varios factores. Primero, la propia precision angular de los instrumentos

utilizados. Segundo, la precision de la medida de distancia necesaria entre las dos posiciones de

los taqumetros . Am bas pueden ser altas y mas que suficientes para los trabajos que estamos

comentando. No obstante, tiene tambien inconvenientes. En primer lugar, la interseccion sera muy

fiable cuando las visuales desde cada aparato al punto formen en este angulos proximos a los 90o,

pero empeoraran si los angulos son muy agudos o muy obtusos. En segundo lugar, es necesario

aclarar que los calculos para toda la fachada deben realizarse de forma mecanizada, pues manual-

mente sera muy laborioso. Pero los mayores inconvenientes son la lentitud del trabajo de campo y

sobre todo la dificultad de identificar exactamente el mismo punto desde ambas posiciones. Podra

agilizarse el trabajo de campo usando una Estacion Total de infrarrojos. Todas las del mercado

disponen de una funcion de elevacion remota, mediante la cual pueden obtenerse directamente

(sin calculos) las alturas de cada punto visado hasta el punto medido en el suelo, que debe es-

tar en la misma vertical. Esto supone tomas de datos rapidsimas para elementos sencillos como

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ventanas, por ejemplo. Pero para una ornamentacion el trabajo es practicamente inviable, por la

imposibilidad de determinar la proyeccion de cada punto sobre el suelo. El instrumento topografico

mas adecuado para la toma de datos es sin duda la Estacion Total Laser, que permite medir direc-

tamente a cada punto visado, obteniendose sin calculos las coordenadas de cada uno con grandes

precisiones. Pueden registrarse en la memoria del aparato los datos y posteriormente volcarlos al

ordenador para el dibujo. En todos los casos anteriores los puntos deben tomarse de uno en uno.

Podra hacerse una toma de datos masiva? Actualmente existen dos posibilidades. La primera

es el uso del llamado Laser Escaner 3D, que podramos definir como una Estacion Total Laser

robotizada que barre la fachada capturando puntos. Si se conecta a un ordenador portatil y con

el software adecuado, va dibujando directamente la fachada en tres dimensiones. Es sin duda muy

llamativo, pero tambien tiene sus desventajas. En primer lugar su alto precio. En segundo lugar,

la cantidad de puntos (varios millones) puede ser excesiva y dificultar el manejo de los ficheros y

modelos 3D. Si se disminuye la densidad de puntos y al formar estos una malla, es posible que

obtengamos puntos que no necesitamos y en cambio nos falten otros que si nos interesan. Me

atrevo a decir que carece de una parte fundamental: el factor humano. La fotogrametra es una

buena alternativa, pues ofrece ventajas que solventan los inconvenientes enumerados en los casos

anteriores. Entre ellas, caben destacarse: las fotografas permitiran obtener planos precisos, pero

ademas aportan una informacion visual de todo el conjunto; la toma de datos puede realizarse

sin contacto fsico con el objeto; la precision en la toma de datos es homogenea y no depende

de los diferentes metodos topograficos que pueden encadenarse, como en casos anteriores; pueden

hacerse tomas fotograficas y confeccionar el modelo cuando incluso el elemento fotografiado ya no

exista, lo que en los de mas casos es absolutamente imposible. Por todo ello, este sistema se utiliza

en muchas ocasiones, pero a traves de empresas especializadas, ya que los medios necesarios son

costosos. Se requieren camaras metricas y restituidores digitales, que no podran amortizarse si no

es con mucho volumen de trabajo. Ademas, el personal debe ser especialista y estar capacitado,

tanto para la toma de fotografas como para la posterior restitucion fotogrametrica. Llegamos fi-

nalmente a la fotogrametra convergente como el medio, tal vez, mas adecuado para los Tecnicos

que van a acometer la restauracion o rehabilitacion, pues podran ser ellos mismos quienes, con

medios a su alcance y una mnima preparacion, confeccionen los modelos tridimensionales del la

fachada del edificio. Esto es, sin intermediarios, y por tanto sabiendo en cada momento que es lo

que necesitan obtener. Este tipo de fotogrametra, que me atrevo a calificar como una autentica

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revolucion en su campo, disfruta de todas las ventajas enumeradas para la foto grametra clasica.

Pero ademas, aporta otras de extremada utilidad. A saber: pueden usarse camaras convencionales,

tanto opticas como digitales, de facil ad quisicion en cualquier comercio; no se requieren restitui-

dores, tan solo un ordenador de caractersticas corrientes y el software correspondiente; la toma

de fotografas es muy flexible y sin apenas planificacion previa, lo que la hace ser muy facil y

rapida; el manejo del programa que permite crear el modelo es sencillo, y por tanto su aprendizaje

lo es tambien; los resultados pueden ser muy precisos y mas que suficientes para la restauracion

y rehabilitacion. Para la mejor comprension de este sistema, exponemos a continuacion como se

maneja un software especfico y algunos resultados obtenidos con el. El programa informatico de

fotogrametra convergente es el Photomodeler, creado y comercializado por la casa canadiense Eos

system. Con un sencillo calculo, determinaremos la distancia al objeto a la que debemos situarnos

aproximadamente, en funcion del tamano del pxel que deseemos obtener. A continuacion se hacen

las tomas fotograficas, de modo que todo aquello que deseemos dibujar aparezca en al menos dos

fotografas. De aqu el nombre de fotogrametra convergente .

Figura 2: Posiciones de la camara

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Deben evitarse ocultamientos y por tanto es mejor hacer mas fotografas de las estrictamente

necesarias. De la eleccion de estas posiciones, as como de la calidad de las imagenes, dependera par-

te de la precision del resultado final. El porcentaje de imagen ocupado por el objeto tambien es

importante. Conviene saber que el numero de fotografas que pueden usarse esta mas en funcion

de la capacidad del ordenador que de la del propio programa. Para crear el modelo virtual de un

edificio completo deben fotografiarse todas sus fachadas de forma que existan recubrimientos de

las imagenes, tal como muestra el grafico.

Figura 3: Fotogrametra Convergente

Seguidamente, deben llevarse estas imagenes al ordenador. Si se ha utilizado una camara digi-

tal, este paso es inmediato. Si se trata de una camara optica, el procedimiento mas adecuado es

mediante un escaner de negativos de marco completo, es decir que no recorte los bordes. Al iniciarse

el proyecto, el programa preguntara que camara se ha utilizado. Las opciones son tres: una camara

calibrada, una aproximada o una descon ocida. El mismo programa puede calibrar la camara, es

decir, determina con exactitud la distancia focal, formato, tamano de imagen y parametros de

distorsion de la lente. Para calibrar la camara tan solo es necesario sacar fotografas a un panel

(suministrado con el software) desde determinadas posiciones y pedir que procese la informacion.

Denomina camara aproximada a aquella de la que disponemos de datos de ese tipo: aproximados.

Por ejemplo, los que aparecen en el folleto de la camara. Aun sin saber estos datos puede hacerse

el modelo, si bien sera menos preciso. La siguiente fase consiste en identificar puntos homologos, es

decir, las imagenes que aparecen en diferentes fotografas y corresponden a un mismo punto real.

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Se trata de crear un esquema general del modelo, lo que podramos llamar su estructura basica.

En el procesado que se realiza a continuacion, el programa hace un ajuste matematico con estos

puntos y los parametros de la camara, para determinar con los mnimos errores las posiciones en

el espacio de los puntos del objeto real (X, Y, Z). No solo se representa el objeto, sino que aporta

tambien todos los datos numericos: precisiones de cada coordenada, desviacion entre punto mar-

cado y calculado en cada fotografa, angulos entre estaciones de camara, posiciones de las mismas,

etc.

A partir de este esqueleto pueden marcarse (sin necesidad de procesar) todos los elementos que se

deseen en dos o mas fotografas: puntos, lneas rectas, aristas, lneas curvas, cilindros, superficies.

Pueden anadirse texturas y dar escala y orientacion a dicho modelo virtual en tres dimensiones.

Pueden medirse sobre dicho modelo o sobre las fotografas, coordenadas, distancias, superficies,

etc. Finalmente puede exportarse a otros programas de CAD o diseno y animacion para generar

planos de todo tipo o presentaciones, respectivamente. Igualmente pueden crearse archivos para

incorporar el proyecto a paginas Web.

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Figura 4: Aplicacion de la Fotogrametra

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2.4. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A LA ORTOFOTO-

GRAFIA

2.4.1. Definicion de ortofotografa

Una ortofotografa es un documento fotogrametrico generado a partir de una imagen fotografi-

ca, que conserva toda la informacion de esta y con caractersticas geometricas equivalentes a las

de los planos. Esto permite, que pueda ser combinado con informacion cartografica o SIG, para

generar ortofotomapas u ortofotoplanos; o que se pueda superponer sobre un modelo tridimen-

sional, para formar un modelo virtual. La transformacion a ortofotografa, proceso denominado

rectificacion, permite eliminar los efectos de inclinacion de la camara respecto del sistema de re-

ferencia establecido, as como, los desplazamientos causados por el relieve, caractersticos de la

perspectiva conica. Una caracterstica a tener en cuenta cuando se genera una ortofotografa es la

rugosidad del terreno. En superficies continuas por lo general no suele haber inconvenientes; los

problemas surgen en zonas con muchas discontinuidades, como areas urbanas (en fotogrametra

aerea) o elementos arquitectonicos y arqueologicos (en fotogrametra de objeto cercano), donde los

cambios bruscos de altura o profundidad dan lugar a que los elementos aparezcan desplazados e

inclinados en la imagen. Estos desplazamientos se producen como consecuencia de la proyeccion

conica, y aumentan a medida que nos alejamos del centro de proyeccion de la imagen, provocando

que otros elementos queden ocultos tras ellos. As mismo, los elementos que mas sobresalen (mas

cercanos a la camara fotografica) tambien aparecen relativamente mas grandes en la imagen.

2.4.2. Propiedades de las Ortofotografas

La aparicion de las ortofotografas digitales supuso un importante avance para la fotogrametra,

sobre todo por la posibilidad de obtener un nuevo documento donde encontrar representados todos

los elementos capturados en la imagen de forma objetiva, con una geometra equivalente a un plano

donde las medidas lineales, angulares y superficiales se corresponden con las del terreno a escala, y

sobre todo por su facil interpretacion (no requiere de un usuario especializado). Otras propiedades

destacables de las ortofotografas son:

Se trata de un documento rapido de obtener y a bajo coste, de facil distribucion y archiva-

cion y muy util para trabajos de actualizacion de bases de datos cartograficas y tematicas,

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catastrales y de ordenacion urbana, etc., y para localizar posibles errores planimetricos en

esos documentos

A cada pxel de la ortofotografa le corresponde una posicion en el sistema de referencia

empleado, de tal manera que la informacion que se extraiga de el estara georreferenciada, en

un sistema arbitrario o definido por el usuario.

Son multitemporales, es decir, se pueden obtener documentos homogeneos con un amplio

rango de independencia de cuales sean las condiciones de iluminacion.

Igualmente son multiescalares, poseen una escala uniforme que al disminuir su tamano no

deforma los datos en el contenidos, sin embargo, el proceso contrario no garantiza un aspecto

visual deseable.

2.5. APLICACION DE LA FOTOGRAMETRIA A LA RECONS-

TRUCCION DE ACCIDENTES DE TRAFICO

2.5.1. Imaginacion y tecnologa

La representacion de una escena en 3 dimensiones, partiendo de una imagen en solo dos, plantea

ciertos desafos a la imaginacion. El conocimiento de conceptos basicos de geometra ayuda a los

accidentologos a visualizar los distintos planos en las imagenes fotograficas, y con ellos, recrear la

escena del hecho. Y la fotogrametra, como tecnica de medicion de distancias en fotografas, puede

convertir los numerosos indicios contenidos en esas imagenes en datos utiles para los calculos. En

las fotografas de accidentes de transito, es comun ver elementos que pueden ser representados por

paraleleppedos, perpendiculares al plano del suelo, y con vertices y aristas bien definidos. Tales

objetos pueden ser carteles de senalizacion, puentes, las lneas demarcatorias de los carriles de

transito, las luminarias, las casas y edificios que rodean a los vehculos, con sus paredes, puertas

y ventanas Todos estos objetos deben ser inmoviles, permitiendonos entonces volver al lugar del

hecho en cualquier momento para medirlos Esto los hace ideales para ser usados como objetos

de referencia. Sus vertices, de coordenadas conocidas, se agregan como datos, en los programas

informaticos de fotogrametra, para encontrar el punto de vista desde donde fueron fotografiados,

y sobre todo para averiguar algunas caractersticas de la camara fotografica empleada, como la

distancia focal, y la distorsion producida por el sistema de lentes, lo que resulta fundamental para

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mantener bajo control el margen de error resultante. Las lentes mas costosas sonasfericas, y no

introducen errores al pasar lo rayos de luz por ellos. En cambio, las lentes mas comunes, presentes en

toda camara de tipo hogareno, son pulidas con radio constante, para bajar costos en el proceso de

manufactura. Eso introduce un error muy facil de observar en imagenes con lneas rectas proximas

a los extremos de las mismas. Estos programas de computacion contemplan el error y lo resuelven

con complicados algoritmos de correccion, permitiendo que camaras fotograficas comunes puedan

ser utilizadas para calculos en fotogrametra con precision.

2.5.2. Tecnologa y Conocimiento

Pero para aplicar estas herramientas con seguridad, es necesario tener un mnimo conocimiento

de como operan estos programas. Y sobre todo, saber tambien principios basicos de optica y geo-

metra. Las soluciones informaticas que se aplican sin un cabal conocimiento y control por parte del

operador no son confiables. Y si este comprende los fundamentos que las sostienen podra advertir

inconsistencias, detectar errores y sobre todo sostener o defender los resultados. Incluso en algunos

casos sencillos no sera necesaria la computadora para tomar medidas en imagenes fotograficas.

Simplemente con crear sobre una hoja de papel un modelo geometrico de la escena representada,

hallando algunos puntos de fuga, planos etc. se podran realizar mediciones con precision mas que

aceptable, para calcular por ejemplo largo de huellas de frenada, distancias relativas o deformacio-

nes en los vehculos. En estos tiempos, tenemos nuevas fuentes de informacion como las camaras

de los medios de informacion, de los testigos o incluso las camaras colocadas en las autopistas

para control o seguridad. En el caso de camaras de video, estas pueden usarse no solo para medir

distancias,sino tambien para calcular velocidades. Solo deben capturarse cuadros del video graba-

do a intervalos establecidos y trabajar con ellos como si fueran simples fotografas. El proceso de

medicion entre los diferentes cuadros o fotogramas determinara la distancia recorrida, y el tiempo

transcurrido entre cuadros aportara la variable faltante para completar la formula de velocidad.

No en todos los casos se podran obtener resultados aceptables, y estas tecnicas no reemplazan a

la inspeccion ocular. Pero en muchas ocasiones no contamos con otra posibilidad ya que la va de

transito puede haber sido alterada, los vehculos reparados y las piezas y partes crticas, descarta-

das.

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2.5.3. Analisis de un caso real

A continuacion veremos un caso resuelto exclusivamente con herramientas de dibujo tradicional.

La imagen con los fotogramas superpuestos se imprimio en papel fotografico y se incluyo en una

hoja de papel de mayor tamano para dar espacio al dibujo manual.

Los pasos se detallan para comprender el procedimiento y poder repetirlo, con la idea de percibir

el metodo y evaluar su posible empleo en otras situaciones. El caso real en estudio se trata de un

accidente en una autopista concesionada, el conductor de un vehculo con desperfectos, trata te

repararlo en el carril de transito rapido. Otro conductor no lo observa a tiempo y lo embiste. (Ver

Figura al final de esta pagina).

Una camara de seguridad capto toda la secuencia y ese video sirvio para calcular la velocidad

del vehculo embistente. La grabacion es del tipo VHS (video hogareno), y su calidad de imagen,

bastante mala. Aun as sirve para obtener resultados aceptables y es entonces una buena muestra

de lo que puede lograrse con este tipo de fuentes de informacion. Como mencionamos antes, puede

calcularse el tiempo transcurrido en un video, contando la cantidad de cuadros (o fotogramas)

entre dos instantes dados. En el caso de Argentina, la norma o estandar adoptado es PAL, lo que

implica que cada segundo de video contiene 25 fotogramas (25 fps). La otra posibilidad es NTSC,

que incluye 30 fotogramas por segundo (30 fps). Para el accidente en estudio, consideramos como

tiempo inicial el cuadro en que aparece el vehculo embistente por completo. Y para el tiempo final,

el instante inmediatamente anterior al impacto. La diferencia entre ambos es de 5 fotogramas, o

sea que el tiempo transcurrido es de 5/25= 0,20segundos. Es cierto que la velocidad no puede

presumirse constante sin introducir un error, pero este puede despreciarse debido a que el lapso de

tiempo es muy pequeno (1/5 seg.) Lo que falta para resolver el problema es la distancia recorrida

durante el intervalo. Para eso debemos superponer ambos fotogramas, controlando que la camara no

cambio de posicion entre ellos, y obteniendo en una misma imagen las dos posiciones del vehculo en

cuestion. Para esto, lo primero sera determinar una escala sobre el plano de apoyo, preferentemente

en la direccion de marcha del vehculo en estudio. Las lneas divisorias de carril son ideales pues

cumplen todos los requisitos: Pueden ser medidas coposterioridad en el lugar , son paralelas entre

si, en tramos constantes y en la direccion de marcha. Toda medicion implica una comparacion

entre una distancia conocida y una desconocida. La distancia conocida sera entonces la medida del

segmento de pintura blanca, y la desconocida la recorrida por una parte identificada del vehculo.

Pero para que el procedimiento sea correcto, ambas deben ser trasladadas sin deformaciones hasta

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quedar contenidas en una misma recta. Esto se llama en geometra proyectar. Debe construirse

entonces un plano que contenga ambos dimensiones, en este caso llamado plano de apoyo y que

se correspondera con la va de transito. Aqu otra vez se introduce un error, al asumir que el

suelo mantiene su altura constante y sin irregularidades. Considerando el area involucrada en

la dinamica completa, este error tambien es despreciable. Para definir un plano en geometra,

es suficiente conocer las coordenadas de tres puntos. La prolongacion hasta la interseccion de

lneas paralelas determina un punto llamado punto de fuga, y en este caso tenemos varias lneas

paralelas gracias a las divisorias de carril mencionadas.

Unas van en la direccion de marcha. Y otras en forma perpendicular , al unir los extremos

de cada segmento entre lneas. Por ultimo, las diagonales entre extremos de segmentos, por ser

modulos equidistantes, tambien determinan lneas paralelas entre s. Todos los puntos de fuga se

encuentran en el plano de apoyo pues las lneas paralelas que los contienen tambien se encuentran

en ese plano. Entonces la union de esos puntos, tres en total, nos permiten construir el plano

necesario para nuestros calculos.

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Figura 5: 45

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1 INTRODUCCIN2 APLICACIN DE LA FOTOGRAMETRA A DIFERENTES RUBROS2.1 APLICACIN A LA CARTOGRAFA2.2 APLICACIN DE LA FOTOGRAMETRA A LA ARQUEOLOGA2.3 APLICACIN A LA ARQUITECTURA2.4 APLICACIN DE LA FOTOGRAMETRA A LA ORTOFOTOGRAFA2.4.1 Definicin de ortofotografa2.4.2 Propiedades de las Ortofotografas

2.5 APLICACIN DE LA FOTOGRAMETRA A LA RECONSTRUCCIN DE ACCIDENTES DE TRFICO2.5.1 Imaginacin y tecnologa2.5.2 Tecnologa y Conocimiento2.5.3 Anlisis de un caso real

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