Fotogrametría

Topografía. Instrumentos topográficos. Levantamiento fotogramétrico. Fotogramas

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FOTOGRAMETRIA

La fotogrametría es el conjunto de métodos y procedimientos mediante los cuales podemos deducir de la fotografía de un objeto, la forma y dimensiones del mismo; el levantamiento fotogrametrico es la aplicación de la fotogrameria a la Topografía. La fotogrametria no es una ciencia nueva, ya que los principios matemático en que se basa son conocimientos desde hace mas de un siglo, sin embargo sus aplicaciones topográficas son mucho más reciente.

Las aplicaciones de la fotogrametria, no son solo topográficas, que es una eficaz ayuda en medicina legal y criminalista, así  como en investigaciones policiacas, en escultura y arquitectura que se valen de ella para la reproducción y medida de cuerpos y objeto diversos. Gracias a esta se pudo reconstruir muchos monumentos destruidos durante las guerras mundiales, entre ellos la celebre catedral de Reims.


También se utiliza la fotogrametria en meteorología, astronomía, balística, geología, hidráulica, etc.


Etapas de la fotogrametría


En la historia de la fotogrametria se pueden distinguir tres etapas: la fotogrametria ordinaria, la estereofotogrametria analítica y la estereofotogrametria automática.


Ya antes del invento de la fotografía, Lambert, Matemático, físico y filosofo de origen frases, estableció en 1759 los fundamentos para resolver el problema de la restitución perspectiva.


A partir de 1858 el francés Laussedat, consiguió obtener planos exactos de edificios y pequeñas extensiones de terreno a partir de la fotografía, siendo este el primer inicio del fotogrametria, que en su día se conoció con el nombre de fogrametria ordinaria.


Este método tuvo en vigor hasta el principio del presente siglo; el inconveniente más grande que tenia este sistema era a la identificación de un mismo punto en dos fotografías tomadas desde distintos punto de vista.

Aunque se continuaba trabajando con la fotogrametria con la fotogrametria, se tropezaba con dificultades de importancia, ya que la restitución de un punto implicaba una gran cantidad de cálculos, hasta que en 1901 Pulfrich aplico el principio de la visión en relieve para efectuar medidas estereoscópicas por medio de un aparato de su invención que se denomino estereocomparador, y con el cual se deducían las coordenadas punto por punto; dando comienzo a la segunda etapa.


En 1909 se dio el paso definitivo para la consagración de la fotogrametria terrestre, gracias al teniente Austríaco Von Orel al construir el aparato denominado estereoautografo, primer aparato utilizado para la construcción y dibujo automático de planos, en el caso de ejes obticos horizontales.


La tercera etapa comienza con el desarrollo de la aviación y la necesidad de los verigerantes de ambos bandos de la primera guerra mundial de obtener fotografías aéreas del campamento contrario. En la fotogrametria aérea la cámara esta en movimiento, y para poder efectuar la restitución, es preciso conocer el punto exacto en que se impresiono el fotograma.


Para solucionar este obstáculo después de diversos ensayos, se tuvo que volver al antiguo teorema de Terrero-Hauck, permitió conseguir la orientación relativa de cada dos fotografías consecutivas por método exclusivamente óptico y mecánicos.


La fotogrametria no ha eliminado a la topografía, por el contrario, a pesar de los avances realizados en los métodos fotogrametricos para eliminar las operaciones topográficas que sirven de base a los levantamientos de la fotogrametria, esta base que enlaza el terreno con la cámara fotogrametrica ha de existir.

La Cámara Fotográfica


Cuando los rayos luminosos que parten de un objeto P, penetran atravez de un pequeño orificio en una caja cerrada (cámara oscura) forman una imagen real e invertida del objeto P, conservando las proporciones del mismo.


La cámara oscura puede considerarse como un antecedente de la cámara fotográfica, en la que el orificio es sustituido por un objetivo, que es una lente o un conjunto de lentes, y la imagen se forma sobre un plano A' B', en el que hay una emulación sensible a la luz, sobre la que impresiona la imagen formada.

En fotogrametria terrestre se opera con cámaras fotográficas montadas sobre un teodolito o taquimetro, con lo que obtiene el fototeodolito, fototaquimetro o el fotogrametro, puede tener también anteojo estadimetrico.


Al igual que los teodolitos, estos aparatos van provistos de los correspondientes tornillos de presión y de coincidencia, para lograr una perfecta puntería al punto visado, y como el anteojo es solidario a la cámara fotográfica con ambos se visa el mismo punto.


El anteojo del teodolito tiene  un aumento de 28 veces y un objetivo de gran abertura y enfoque interno, que se realiza haciendo girar el manguito de enfoque situado alrededor del tuvo del anteojo.


La cámara fotográfica tiene una distancia focal de 165 mm; el tamaño de las placas de cristal que utiliza es de 100 x 150 mm.


Las cámaras fotogrametricas que se emplean para tomar fotografías desde los aviones son pocos parecidas a las ordinarias, estando todos sus elementos adaptados al trabajo especial que realizan. Se dividen en dos grandes grupos: cámaras de mano y cámaras automáticas; las primeras se emplean cuando solo se necesitan vistas aisladas o muy poco seguidas y las segundas cuando hay que hacer un gran numero de fotografías seguidas.


Las cámaras automáticas, llamadas cinematográficas  o toposeriografos, son las verdaderas cámaras fotogrametricas aéreas, van situada sobre el piso del avión por intermedio de una suspensión antivibrante y llevan una serie de dispositivos para que las operaciones propias de obtención de fotografía se realicen de un modo automático.


Las cámaras fotogrametricas aéreas están  constituidas por las cámaras propiamente dichas, un almacén de negativos y un dispositivo de mando.
Para distinguir mejor determinadas especies de arboles cuando se trata de hacer el censo de las existencias forestales, se puede aplicar la fotografía por rayos infrarrojos.


Fotogramas

Un fotograma es una vista aérea en la que además de las senales que permiten determinar su centro, se impresionan en los arboles, mediante signos o abreviaturas convencionales, diversos datos que interesan conocer para su utilización posterior, como son: distancia focal, posición del nivel, altura del vuelo, hora en que se ha tomado la vista, etc.


Restitución de Fotogramas


Restituir un punto de un fotograma es determinar su situación relativa respecto a otros que parezcan también en él y tengan una situación conocida lo que se consigue cuando se conoce su altitud y sus coordenadas planimetricas respecto a un sistema de referencia escogido de antemano.


Principios de la fotogrametría


El objeto de la fotogrametria es pasar de la proyección cónica que constituye el fotograma a la proyección ortogonal que es el plano topográfico.


El conocimiento de las coordenadas de algunos puntos identificados en el fotograma, así como las direcciones del eje de la cámara fotogrametrica, nos resolvería el problema de la restitución.


  División de la fotogrametria


La fotogrametía puede ser tanto terrestre como aérea.

En la fotogrametria terrestre, el punto de vista es fijo, y se determina sus coordenadas así como la orientación del eje de la cámara. En la aérea por el contrario, el punto de vista esta en movimiento y son desconocidas sus coordenadas así como la dirección del eje de la cámara; por ello es más fácil realizar las restituciones en la  terrestre y más sencillas las cámaras utilizadas.

Fotogrametría digital:

Recientemente se ha puesto en marcha el área de Fotogrametría digital, encargada del análisis de fotografías aéreas. Su objetivo es levantar información topográfica y gráfica de accidentes geográficos y trabajar en coordinación con el grupo de Sistemas de Información Geográfica del Programa Manejo de Tierras en América Latina.

El trabajo que realiza el área de Fotogrametría digital tiene diferentes aplicaciones:

- Almacenamiento de datos de elevación para mapas topográficos digitales en base de datos nacionales.

- Problemas de cortes y rellenos en diseño de vías.

- Análisis de visibilidad en planeamiento urbano.

- Planeamiento de vías, canales de riego o drenajes, localización de presas.

- Análisis estadístico y comparación de diferentes tipos de terreno.

- Análisis y cálculo de pendientes del terreno, mapas de aspectos y perfiles de pendientes que puedan ser utilizados para preparar estudios geomorfológicos, estimar perdidas por erosión.

- Mostrar información temática o por combinación de datos del relieve con datos temáticos como suelos, uso del suelo o vegetación.

- Proporcionar datos sobre modelos de simulación de deslizamientos o procesos de deslizamientos.

- Remplazar la altitud por otros atributos de variación continua, el D.T.M. Puede representar niveles de polución de agua subterránea, población, costos etc.

Fotogrametría

  •  Restituciones monofotogramétricas y estereofotogramétricas a medida aplicando la metodología y técnicas de fotogrametría terrestre y aérea.

  • Modelación y análisis de la superficie terrestre, modelos 3-dimensionales (DEM)

  • Clasificación y visualización de la vegetación, suelos y otros fenómenos naturales mediante fotogrametría

  • Supervisión y actualización del estado del medioambiente a través de clasificación de material fotogramétrico.

  • Estudios de deformaciones, asentamientos, movimientos en estructuras industriales como p.e. puentes, edificios, plantas etc.

  • Elaboración de fotoplanos.

Fotogrametría

  • Restituciones de retablos y pinturas rupestres con fines de documentar la forma, estilo, geometría y posibles daños y deformaciones para archivarlos o bien para reconstrucción.

  • Perfiles longitudinales y las secciones transversales de áreas del interés p.e. perfiles de carreteras.

 

Fotogrametría

En estas 3 primeras fotos vemos a uno de los operadores de fotogrametría. Con la Fotogrametría aérea se realiza el estudio de la planimetría y altimetría del terreno a partir de fotogramas por medio de la restitución.

   

Se necesitan unas gafas estereoscópicas para poder ver en 3 dimensiones el terreno a restituir. También se utilizan unas manivelas para moverse a través del par-estereoscópico, y unos pedales para dibujar, lo cual produce mucha mayor precisión en el trabajo.