7.   FUENTES DE EXTRACCIÓN DE INFORMACIÓN TIPO RASTER

La información tipo raster, está conformada por celdas matriciales con un identificador de posición único.

Anteriormente se indico que las principales fuentes de extracción de información tipo raster para alimentar un SIG son:

Ahora se explicará, más en detalle, cada una de estas tecnologías.

7.1.           Fotogrametría

Es la técnica de la elaboración de mapas a partir de fotografías aéreas, utilizando equipos y métodos estereoscópicos. Esta técnica también se conoce como Estéreo fotogrametría.

Una fotografía aérea es una imagen de un terreno captada desde un avión o cualquier otra nave aérea equipada con cámaras fotográficas especiales para éste fin.  En una fotografía aérea se captura un registro completo y detallado de los elementos que conforman el medio geográfico en el instante de la toma.

La fotografía aérea “congela” en el tiempo las características del terreno fotografiado, proporcionando evidencias  de las condiciones particulares de esa área, por esto, las fotografías aéreas son particularmente útiles en estudios que buscan los cambios sufridos por una porción de tierra, y tienen aplicaciones en muchas áreas del estudio de terrenos: en la parte ambiental, para derrames de petróleo por ejemplo, mejoras o cambios en lotes, para catastro, control de avance de obras públicas, zonas de riesgo poblacional, tipos de suelo, usos de la tierra, áreas de bosque etc.

El principio de las fotografías aéreas es la percepción fotográfica, que utiliza la propiedad de los cuerpos de la litosfera para absorber, dispersar o refractar la luz proveniente del sol.  Esto significa que la energía reflejada por la superficie terrestre pasa a través de la lente de la cámara, y altera con una intensidad variable, la película sensible al espectro electromagnético instalada en la cámara. Por ser impresas en papel fotográfico, la mayoría de las aerofotos tienen inicialmente un formato análogo, pero su conversión digital, es un proceso que puede hacerse utilizando software especializado de rasterización de imágenes o usando scanner como vimos anteriormente.

De todos modos no deben confundirse las fotografías aéreas con mapas. Los mapas son representaciones ortogonales de la superficie de la tierra, esto es, que la geometría que representan es precisa. Las fotografías aéreas, presentan un alto grado de distorsión radial. Es decir, la topografía es distorsionada, y hasta que no se hagan las correcciones para esa distorsión, las medidas que se tomen de la fotografía, no serán confiables. No obstante, las fotografías aéreas son una herramienta poderosa para el estudio de la tierra.

Debido a que la mayoría de los software de GIS, son capaces de corregir las distorsiones radiales, las fotografías aéreas son una excelente fuente de información para muchos proyectos, especialmente para aquellos que requieren información espacial de la misma porción de tierra en diferentes períodos de tiempo.[3]

Cuando el trabajo esta basado principalmente en fotografías aéreas, siempre es necesario tomar puntos de control sobre el terreno; esto es conocer con alta precisión (geodesia) la posición de varios puntos sobre el área de cada fotografía.  Estos puntos de control se utilizan para poder realizar las correcciones de proyección debidas a las distintas fuentes de error que se describen mas adelante.  Las fotografías aéreas corregidas son conocidas también como ortofotos.

Cuando dentro del SIG se disponen de capas temáticas geolocalizadas con precisión suficiente dentro de las cuales existan puntos claramente identificables tanto en ellas como en las fotografías, es posible utilizar estos puntos para realizar la corrección de las aerofotos.  Aunque este método puede llegar a no ser tan preciso como el anterior, puede llegar a ser suficiente en muchas aplicaciones prácticas.

Las principales fuentes de error de las fotografías aéreas son:

7.1.1.                    Proceso de toma de fotografías aéreas

Las fotografías aéreas se toman en forma consecutiva a lo largo de líneas paralelas de vuelo previamente definidas, con superposición de vuelos y fotografías (traslapos), para obtener posteriormente una visión estereoscópica o tridimensional del área fotografiada.

La toma de fotografías de un área obedece a un “plan de vuelo” debidamente estructurado en función del uso que se piensa dar a las fotografías. En el plan de vuelo usualmente se define cuales serán las líneas que se van a sobrevolar con el fin de cubrir completamente el área de estudio; la altura a la que se va a volar ya que esta determinará la escala y el área de cubrimiento de cada fotografía y la frecuencia de toma de fotografías con relación a la velocidad de vuelo.  En algunas ocasiones también es necesario definir en que momento del día se realizará la toma de fotografías ya que en algunas zonas se presenta nubosidad en algunas horas especificas o la posición del sol proyecte sombras sobre el área a sobrevolar que disminuyan la calidad de los detalles que se busca fotografiar.

De las fotografías aéreas se puede extraer muchísima información siendo este uno de los métodos mas eficientes para la determinación de la topografía de amplias zonas de terreno mediante el paralaje estereoscópico.

X Parallax

X parallax, which is also known as stereoscopic parallax, is caused by a shift in the position of observation. To generate a stereo pair of aerial photos, a camera on board an aircraft takes pictures of the Earth at different times and thus from different positions. Satellite image stereo pairs are generated when a satellite collects data with two different look angles or two different beam positions. The change in observation points causes an apparent shift in the position of an object with respect to the image frame of reference.

Two fundamental aspects of stereoscopic parallax are:

1. the parallax of any point is directly related to the elevation of that point; and

2. the parallax is greater for higher than lower elevations provided the viewing angle is constant.

These two relationships allow height measurements to be made from a stereo pair.

Stereoscopic paralax

7.1.2.                    Área cubierta por una fotografía aérea

El área cubierta por una fotografía aérea depende de la escala de la misma; la escala de la fotografía está relacionada con la altura de vuelo y con la distancia focal de la cámara.

7.1.3.                    Elementos básicos en la interpretación de fotografías aéreas[4]

Es posible que quien empieza a interpretar fotografías aéreas, tenga dificultades con su análisis, esto, porque las fotografías aéreas no son fotos “comunes y corrientes”, al menos desde tres puntos de vista:

Los siguientes son elementos básicos que se buscan cuando se analiza fotografías aéreas:

·        Tono: también conocido como color, se refiere al brillo relativo o color de los elementos en una fotografía, este es, el más básico de los elementos a interpretar, porque sin diferencias de tonalidad, ninguno de los otros elementos se puede reconocer.

·        Tamaño: el tamaño de un objeto debe ser considerado en el contexto de su escala en la fotografía. La escala ayuda a ubicar los elementos en el mapa.

·        Forma: se refiere al contorno general del objeto. Figuras geométricas regulares usualmente indican presencia y uso humano. Algunos objetos pueden ser identificados por las formas básicas de su estructura, por ejemplo, un estadio de fútbol, grandes vías o el Pentágono.

·        Textura: la impresión de “lisura” o  “rugosidad”, de los elementos en una imagen, es causada por la frecuencia de los cambios de tono en una fotografía. Esto ocurre cuando hay grupos de elementos muy pequeños para ser identificados individualmente. Pastos, cemento, y agua, aparecen como “lisos” en las fotografías; las copas de los árboles, en los bosques pueden aparecer “rugosas”.

·        Patrón de llenado: conocido como “pattern”. Los patrones de comportamiento espacial, formados por los objetos en las fotos, pueden ser diagnosticados. Por ejemplo, si se considera la diferencia entre un área de árboles no cultivados y el espacio formado por las filas de un cultivo de pinos.

·        Sombra: las sombras le ayudan a los intérpretes a determinar la altura de los objetos en las fotografías aéreas, pero también obscurecen los objetos que se encuentren en ellas.

·        Lugar: se refiere a la ubicación geográfica o topográfica. Esta característica de las fotografías es especialmente importante en la identificación de tipos de vegetación y formaciones del terreno. Por ejemplo, grandes depresiones circulares en la tierra pueden ser interpretadas como hundimientos en el centro de Florida, donde la roca está constituida por piedra caliza, ésta identificación no tendría sentido si la constitución del suelo fuera de granito.

·        Asociación: algunos objetos siempre se encuentran en asociación con otros objetos. El hecho de que un objeto se observe, indica que su o sus objetos asociados deben estar presentes. Por ejemplo, una planta nuclear, nunca estará en inmediaciones de un área residencial.

7.1.4.                    Clasificación de las fotografías aéreas

Según la inclinación del eje óptico:

·         Verticales: son aquellas en las que el eje óptico de la cámara es normal o perpendicular a un plano horizontal de referencia situado a la altura del terreno fotografiado.

·         Oblicuas: el eje de la cámara no es perpendicular al plano horizontal en el momento de la toma. Estas fotografías también se denominan  panorámicas; las deformaciones de los objetos son grandes debido al efecto de perspectiva. El área fotografiada es de forma trapezoidal.

Según la emulsión de las películas:

Las películas que se usan en fotografía aérea tienen emulsiones constituidas por halogenuros de plata sensibles a diferentes radiaciones del espectro electromagnético, cuyas características se pueden modificar por medio de procedimientos químicos, según el fin o uso que se quiera dar a la fotografía. Las fotografías se clasifican de acuerdo con la sensibilidad de las emulsiones a las diferentes longitudes de onda:

·         Fotografías en blanco y negro: Son las de uso más común por ser las que más se parecen a la visión humana; son sensibles a casi todas las  radiaciones del espectro visible.

·         Fotografías a color: La superficie de la película consta de tres capas de emulsiones sensibles al azul, verde y rojo. Estas fotografías aportan mayor información que las pancromáticas, sin embargo son de mayor costo.

·         Fotografías infrarrojas: También son conocidas como fotografías en “falso color” ya que los objetos de color rojo, aparecen verdes, los verdes, excepto la vegetación, aparecen azules, y los objetos “infrarrojos”, que normalmente no se pueden ver, aparecen rojos. Estas fotografías, captan las longitudes de onda del infrarrojo que no son visibles al ojo humano (mayores de 0.7 micrones) y son especialmente útiles en estudios de geología, de aguas superficiales y particularmente en operaciones militares. El principal uso de las fotografías infrarrojas es el estudio de vegetación, ya que cuando la vegetación es saludable, reflecta muy bien la radiación infrarroja y aparece con un color rojo brillante en las fotografías.

7.1.5.                    Ingreso de información proveniente de fotografías aéreas al SIG

No se puede perder de vista el objetivo primordial por el cual se están estudiando estas fuentes de información. El objetivo es conseguir información básica, primaria para el desarrollo de un proyecto SIG.

Hasta hace algún tiempo, era necesario convertir todas las fotografías áreas en formato digital y realizar engorrosos cálculos matemáticos para eliminar los errores radiales, pero desde hace varios años, con la aparición de las cámaras digitales, el proceso se ha hecho mucho más simple, y los procesos de corrección de errores, también conocidos como ortorrectificación u ortogonalización, se hacen de forma automática. Igualmente, las cámaras han mejorado notablemente, consiguiéndose cada vez mayor resolución por área fotografiada y los software se han convertido en herramientas muy valiosas para hacer que la información ingrese al SIG de forma confiable y con una calidad realmente aceptable.