TEMA 4: FOTOGRAMETRÍA - Hosting Miarrobanaetsicsegundo.webcindario.com/Topografia/Tema4a.pdf · TEMA 4: FOTOGRAMETRÍA 1. ALTERNATIVA A LOS LEVANTAMIENTOS POR TOPOGRAFÍA CLÁSICA

Topografía UPM - ETSIC

© Adrián de la Torre Isidoro 1 wwww.nuestrosapuntes.webcindario.com

TEMA 4: FOTOGRAMETRÍA

1. ALTERNATIVA A LOS LEVANTAMIENTOS POR TOPOGRAFÍA CLÁSICA 1.1. FOTOGRAMETRÍA I

• Definición

o Es la ciencia, arte y tecnología de obtener información fiel acerca de objetos físicos y su

entorno a través de procesos de grabación, medición e interpretación de imágenes

fotográficas y patrones de energía electromagnética radiante y otros fenómenos.

• Usos de fotografías aéreas verticales

o Fotointerpretación: estudio pormenorizado de las fotografías con el objetivo de analizar

fenómenos de muy variada tipología que se dan en la superficie terrestre.

o Fotogrametría: técnica para realizar mapas y planos a partir de las fotografías.

• Cámara fotográfica y clasificación

o Cámara métrica

tamaño =23x23 cm.

f = focal = distancia entre el centro del

objetivo y el plano focal

d = diagonal del fotograma

α = ángulo de campo del objetivo



o Clasificación

o P

lataformas

Analógica Digital

Cámara Leica RC-30 Cámara Vexcel UltraCam D

Focal mm Ángulo

de campo Nombre

Multiespectral

Rojo

Verde

Azul

Infrarrojo

cercano

Nombre Formato en

pixels

88 120⁰

SAGA-F

Super

Gran

Angular

UltraCam D 11500 x 7500

150 90⁰

UAG-S

Gran

Angular

UltraCam X 14430 x 9420

300 55⁰ NAT-s

Normal Pancromático



o Aviones fotogramétricos

Aviocar C 212

Cessna C 550 Citation V

Fotógrafos

• Fotogramas

Es la fuente de información

Marcas fiduciales

Formato: 23 x 23 cm

Información marginal

o Información marginal

Zona, Escala, Día, Hora, Nº pasada

Datos de cámara, Luminosidad, Velocidad, Voltaje

Logotipo empresa, Altímetro, Reloj, Nivel

Objetivo cámara, Focal, Nº Fotograma



o Toma de fotos

El avión va sacando fotografías a lo largo

del recorrido marcado por el plan de vuelo,

que está previamente diseñado.

Cada fotograma capta el estado de una zona de la superficie terrestre en el momento de

la toma, y contiene gran cantidad de información.

• Escala de la fotografía

o Escala medida en terreno no llano

DATOS

f = 152.4 mm

H = 3300 m

hA = 800 m

hB = 400 m



• Recubrimientos

o Recubrimiento longitudinal

B = Base o distancia entre dos

fotogramas consecutivos

p (%)= Recubrimiento longitudinal o zona

común que aparece en dos fotogramas

consecutivos

o Recubrimiento transversal

A = Anchura entre dos pasadas

consecutivas

q (%) = Recubrimiento transversal o zona

común que aparece en dos pasadas

consecutivas

• Plan de vuelo (cantidad de fotos)

o Plan de vuelo para un bloque

Bloque de 15 x 14 km

Número de fotos por pasada

Número de pasadas

Longitud = Lp = 15km Anchura = Lq = 14 km



o Plan de vuelo: Alternativas

A photo block planned for four runs may, with reduced tolerances, also be flown with

only three, providing that agreement is reached with the potential user before flight.

Un bloque de foto planeado para cuatro carreras puede, con tolerancias reducidas,

también puede volar con sólo tres, siempre que se alcance un acuerdo con el usuario

potencial antes del vuelo.

o Mosaico

Recopilación de fórmulas



• Tabla de escalas foto-mapa

• Ejemplos de la Junta de Andalucía

Escala FOTO Escala MAPA

1/40.000 1/25.000

1/30.000 1/10.000

1/18.000 1/5.000

1/8.000 1/2.000

1/5.000 1/1.000

1/3.000 1/500

o Foto 1/30.000 y Mapa 1/10.000

o Foto 1/18.000 y Mapa 1/5.000



o Foto 1/8.000 y Mapa 1/2.000

o Foto 1/5.000 y Mapa 1/1.000

o Foto 1/3.000 y Mapa 1/500

o Foto 1/40.000 y Mapa 1/25.000



• Vuelo 1/40.000 del IGN

Áreas de distribución de los vuelos del plan quinquenal.

o Ficha técnica del vuelo nacional

FICHA TÉCNICA

Escala imagen 1/40.000

Formato imagen 23 x 23 cm

Cobertura Nacional (500.000 km2)

Tiempo de ejecución Ciclos quinquenales

Épocas de vuelo Abril/Octubre (inclinación solar 40°)

Altitud sobre el terreno 6.100 m

Recubrimientos Longitudinal 80 %, Transversal 30 %

Focal cámara métrica f = 150 mm

Sistema navegación Vuelo asistido con GPS.

Apoyo aéreo cinemático Centros de Proyección. Cámara con precisión relativa 1 m.

Película Diapositiva color reversible

o Vuelos actuales

PNOA: Plan Nacional de Ortofotografía Aérea



2. PROCESOS FOTOGRAMÉTRICOS 2.1. VISIÓN ESTEREOSCÓPICA

Natural

Vemos en estéreo

α = Ángulo paraláctico (conocido)

b = Distancia interpupilar (conocida)

d = distancia al objeto

Hay en el cerebro un medidor intuitivo de distancias

o Más lejos – Más cerca

Diferencias en el ángulo paraláctico α

α disminuye al aumentar la distancia

A 8 m se aprecian 12 cm de profundidad

A 80 m se aprecian 12 m de profundidad

A 120 m las visuales son paralelas



o Relación entre paralaje y altura

pA = paralaje de A

B = Base

Z = Distancia vertical del punto a la cámara

f = focal

Artificial

Anáglifo

Toma de vistas Anáglifo impreso

Con visión estereoscópica se ve realmente profundidad

o Estereóscopo de espejos

Permite ver el modelo estereoscópico en

3-D al mirar una foto con cada ojo.

Modelo estereoscópico tridimensional



2.2. PUNTOS DE APOYO

Puntos de apoyo: Características

o Son puntos identificables en la foto de los que se obtienen coordenadas en campo

(X, Y, Z) usando métodos topográficos.

o Se eligen colocados en sitios estratégicos del bloque y se les asigna un número único.

o Se marcan pinchando en la fotografía con una aguja y levantando la emulsión para

identificarlos en la foto inequívocamente, además se rodean con un círculo en la foto.

o Se proporcionan las coordenadas (X, Y, Z) y también un croquis de cada punto de apoyo

para ayudar a identificarlo al operador de restitución.

Puntos de Apoyo

Pinchando en fotografía Coordenadas y croquis

Bloque de Fotogramas

Bloque con Puntos de Apoyo



2.2. AEROTRIANGULACIÓN

Proyecto de Aerotriangulación 1

Proyecto de Aerotriangulación 2

Pinchado de puntos con PUG4

Se pinchan solo los puntos de

aerotriangulación centrales de cada

diapositiva.

Punto de

aerotriangulación

pinchado en la

diapositiva



Aerotriangulación

o Proceso por el que se obtienen coordenadas terreno de los 6 puntos de cada modelo a

partir de los puntos de apoyo.

o Por el Método de Haces se densifican los puntos con coordenadas terreno (X, Y, Z) en el

bloque a partir de medida de coordenadas placa (x, y) de todos los puntos de

aerotriangulación previamente proyectados y pinchados.

Aerotriangulación por Método de Haces

o Procedimiento

Se miden, en cada uno los modelos

del bloque, coordenadas placa (xi, yi)

(xd, yd) de los 6 puntos de

Aerotriangulación y de los puntos de

apoyo.

Como de los puntos de apoyo se

conocen las coordenadas terreno

(X, Y, Z), mediante un ajuste por

mínimos cuadrados se calculan las

coordenadas terreno de todos los

Puntos de Aerotriangulación del

Bloque.

o Esquema



Tras la Aerotriangulación tenemos

Para cada modelo que se quiere restituir:

Un par de diapositivas con los 6 puntos

pinchados.

Un par de fotografías donde los puntos

aparecen con su número y rodeados de

un círculo.

Un fichero informático con los

números de los puntos y sus

coordenadas terreno.

2.3. RESTITUCIÓN

Analogía de un restituidor

Toma de vistas Formación del modelo estereoscópico a escala

en un aparato restituidor

Esquema de un restituidor

Restituidor Óptico Balplex (visión con anáglifos)



Concepto de Restitución

Consiste en la captura de coordenadas

tridimensionales de los elementos que están en la

zona de recubrimiento de dos fotogramas que forman

par estereoscópico.

El conjunto de puntos comunes a los dos fotogramas

forman el modelo tridimensional en el restituidor.

El mapa se va obteniendo conforme se van

restituyendo modelos contiguos hasta tener dibujado

todo el bloque.

Sistema de coordenadas

El Método General de la Fotogrametría Analítica

emplea 4 Sistemas de Coordenadas:

2 BIDIMENSIONALES:

Sistema placa izquierda (xi, yi)

Sistema placa derecha (xd, yd)

2 TRIDIMENSIONALES:

Sistema modelo (xm, ym, zm)

Sistema terreno (X,Y,Z)

Orientaciones en RESTITUCIÓN

Orientación interna

Determina los sistemas bidimensionales:

Placa izquierda (xi, yi)

Placa derecha (xd, yd)

Orientación relativa

Determina el sistema modelo (xm, ym, zm)

Orientación absoluta

Determina la transformación de semejanza necesaria para

pasar del sistema modelo al sistema terreno (X, Y, Z)

Necesidades previas de la Restitución

Antes de empezar a restituir un modelo es necesario conocer las coordenadas terreno

(X, Y, Z) de 6 puntos en cada modelo.

Eso implica ir al campo y tomar coordenadas de 6xN puntos (si el bloque tiene N

modelos). Nuestro bloque tendría 6x8x3 = 144 puntos.

Pero la toma de datos en campo es muy cara.

Para ahorrar, solo se toman en campo coordenadas de algunos puntos, los llamados

PUNTOS DE APOYO.



Fases de la Restitución

o Orientaciones

Orientación interna

Se pone la diapositiva sobre la placa.

Se va situando una a una sobre las 4

marcas fiduciales y se toman

coordenadas.

Se incorporan las características de la

cámara (focal, formato, etc.) Es un

fichero digital informático.

Se incorporan los parámetros de

calibración de la cámara

(distorsiones, etc). Es un fichero

digital informático.

Hay que hacerlo independientemente

para las dos placas.

Orientación relativa

Geometría 3-D: Haces perspectivos

Orientación relativa de dos haces perspectivos:

Se consigue con la intersección en

el espacio de al menos 5 pares de

rayos homólogos y garantiza la

intersección de todos los rayos

homólogos de ambos haces

perspectivos, permitiendo la

creación del modelo en tres

dimensiones.



Procedimiento

Hecha la orientación relativa, se pueden medir

coordenadas (xm, ym, zm) tridimensionales de los

puntos del modelo.

Estas coordenadas modelo están en distinto

sistema que las coordenadas reales del terreno

(X, Y, Z).

Conociendo las coordenadas reales de, al menos,

3 puntos en los dos sistemas, se pueden hallar

los parámetros de la transformación de

semejanza tridimensional de unas coordenadas a

otras.

(xm, ym, zm) = F (X, Y, Z)

Orientación absoluta

Fundamento

Es una transformación de

semejanza tridimensional de 7

parámetros (Helmert):

Κ = Giro alrededor de Z

Φ = Giro alrededor de Y

Ω = Giro alrededor de X

X0 = Traslación en X

Y0 = Traslación en Y

Z0 = Traslación en Z

H = Factor de escala

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