INTRODUCCIÓN

La fotogrametría es un sistema de captura de información a distancia cuyos

principios y particularidades se desarrollarán en los apartados siguientes; actualmente las

técnicas de la fotogrametría se consideran integradas con las técnicas de percepción remota

y las de fotointerpretación ,tres técnicas que se complementan entre sí, no obstante se puede

afirmar que la fotogrametría se concreta en la interpretación cuantitativa de fotografías

aéreas y otros materiales aerofotográficos con el objetivo primordial de obtener mapas.

Dentro siempre de esta idea se han dado distintas definiciones de fotogrametría, entre las

que cabe destacar las siguientes:“ arte, ciencia y tecnología orientada a obtener información

relevante de diversos objetos físicos de la corteza terrestre y de su medio ambiente, a través

de procesos de medición e interpretación de imágenes fotográficas y de patrones de energía

electromagnética radiante” (Herrera, 1987)“ Técnica cuyo objeto es estudiar y definir con

precisión la forma, dimensiones y posición en el espacio de un objeto cualquiera utilizando

esencialmente medidas hechas sobre una o varias fotografías de ese objeto” (Clavo, 1982).

Que es la fotogrametría

La fotogrametría es una técnica para determinar las propiedades geométricas de los objetos y las situaciones espaciales a partir de imágenes fotográficas. Puede ser de corto o largo alcance.

La palabra fotogrametría deriva del vocablo "fotograma" (de "phos", "photós", luz, y "gramma", trazado, dibujo), como algo listo, disponible (una foto), y "metrón", medir.

Por lo que resulta que el concepto de fotogrametría es: "medir sobre fotos". Si trabajamos con una foto podemos obtener información en primera instancia de la geometría del objeto, es decir, información bidimensional. Si trabajamos con dos fotos, en la zona común a éstas (zona de solape), podremos tener visión estereoscópica; o dicho de otro modo, información tridimensional.

Básicamente, es una técnica de medición de coordenadas 3D, también llamada captura de movimiento, que utiliza fotografías u otros sistemas de percepción remota junto con puntos de referencia topográficos sobre el terreno, como medio fundamental para la medición.

Historia de la Fotogrametría

Fotogrametría terrestre

En 1725 se tiene la primera noticia del empleo de perspectivas con fines cartográficos. Capeller cartografía el monte Pilatus con un procedimiento similar al método de las intersecciones de la topografía. Las perspectivas habían sido construidas con un procedimiento ideado por el pintor alemán Alberto Duero en el siglo XVI. Esas perspectivas presentaban una serie de problemas para usarlas en cartografía. Capeller no obtuvo las precisiones adecuadas y su idea no se generalizó.

En 1839 Arago inventa la fotografía que en 1859 fue utilizada por el coronel francés A. Laussedat para la confección de planos topográficos, que ya en 1846 había empezado a emplear perspectivas dibujadas por medio de una cámara clara o cámara lúcida para el mismo propósito. En 1852 Laussedat comienza a trabajar para reemplazar la cámara clara por la cámara oscura hasta construir en 1859 un prototipo de lo que después sería un fototeodolito. El procedimiento empleado por Laussedat era lo que se conoce como fotogrametría de intersección.

En 1858 Meydenbauer utiliza el procedimiento de intersecciones a partir de fotografías para el levantamiento de obras arquitectónicas y lo denomina fotogrametría. Los procesos de Laussedar y Maydenbauer tenía problemas en cuanto a la identificación de un mismo punto en dos fotografías.

En 1901 Pulfrich elimina el problema de la identificación de puntos homólogos con el nacimiento del estereocomparador de Pulfrich, que también permite la medición de coordenadas y paralajes con alta precisión.

En 1914 aparece el estereoautógrafo de von Orel, construido sobre la base de estereocomparador de Pulfrich al que se acopló un dispositivo de regletas mecánicas que transmiten los valores de las coordenadas de los puntos de los fotogramas, permitiendo el trazado continuo de los rasgos cartográficos.

En 1920, en Argentina, se construye el estereógrafo, perfeccionado en 1926. Distintos modelos de este aparato han prestado servicio durante muchos años en el Instituto Geográfico Militar y en la empresa privada “Instituto Fototopográfico Argentino”, propiedad de los inventores.

En 1923 De la Puente menciona en su libro la construcción del cartógrafo por el Coronel español Jesús Ordovás. En el año 1950 el instrumento seguía en uso en el Instituto Geográfico “con excelente rendimiento”.

Fotogrametría aérea

En 1897, el austríaco T. Scheimpflug comenzó sus importantes trabajos sobre rectificación, técnica que adqueriría gran difusión y, en 1898 sentó las bases de la idea de la proyección doble.

En 1899 S. Finsterwalder propone resolver el problema de la orientación en tres pasos: orientación interior, orientación relativa y orientación absoluta.

El 1915 Gasser, con las ideas de Scheimpflug, construyó su Proyector Doble, primer aparato apto para fotografías aéreas con buen funcionamiento. La observación de las imágenes proyectadas en la mesa medidora se hacía por el método anaglífico.

En 1920 Nistri construyó su Fotocartógrafo, también con el sistema anaglífico.

En 1921 W. Bauersfeld propone una elegante solución para trabajar con el principio Porro-Kope, con la cual Zeiss construye el estereoplanígrafo. A partir de 1921, Santoni en Italia retomó la proyección mecánica con su autoreductor, al que siguieron toda una serie de diseños.

En 1924 Otto von Gruber resuelve el problema de las orientaciones de manera más sistemánica y completa. Desde 1936, Wild, es Suiza produjo solamente instrumentos de proyección mecánica y en 1960 Zeiss Oberkochen también cambió a la proyección mecánica con instrumentos como el Planimap y el Planicart.

Gasser y von Gruber también propusieron y diseñaron procedimientos para la concatenación de modelos dando nacimiento a la aerotriangulación.

La Fotogrametría Aérea adquiere con los aparatos restituidores analógicos una rápida y formidable difusión. El camino abierto por el estereoautógrafo de von Orel en la Fotogrametría Terrestre se ensancha considerablemente y la producción de mapas y planos de todo tipo se incrementa drásticamente.

Con el advenimiento de la computación, los cálculos pudieron hacerse a altas velocidades. Durante muchos años coexistieron procedimientos analógicos y analíticos. En los años ’60 el Restituidor Analítico, creado por el finlandés Uki Helava, tenía un alto coste. Sólo en los años ’80 su precio comenzó a parecerse al de los analógicos. El restituidor analítico trajo una sensible mejora en la precisión y, además, posibilitó el empleo de cualquier tipo de fotografía o aún de imágenes no fotográficas. Otras ventajas importantes fueron la facilidad con la que se podían corregir errores sistemáticos (distorsión de la lente, variaciones dimensionales de la película y efectos de refracción atmosférica y curvatura terrestre) y el empleo de altas redundancias con un tratamiento por mínimos cuadrados. Sin embargo, los grandes beneficios de la Fotogrametría Analítica no estuvieron en el restituidor analítico, sino en el cambio en las técnicas de Aerotriangulación.

La aerotriangulación analógica concatenaba los modelos de una pasada en los aparatos analógicos. La muy desfavorable propagación de errores tenía una cierta ventaja: el efecto de la doble sumatoria en los errores de transferencia hacía que, aun considerando que los errores fueran accidentales, las deformaciones finales de la pasada tenían una apariencia sistemática, pudiendo evaluarse mediante el empleo de puntos de control terrestre al comienzo, en el medio y al final de cada pasada. La precisión de esos procedimientos era muy limitada porque no respondían a una verdadera compensación por mínimos cuadrados.

El motor del cambio de la evolución de aerotriangulación, en este caso la computadora, era algo que evolucionaba día a día. Soluciones que no requerían computadoras onerosas fueron empleadas en la década del ’70 y aún en la del ’80, a pesar de que no brindaban una solución rigurosa de acuerdo a mínimos cuadrados. En esto tuvo mucho que ver la generosidad de G.H.Schut, que puso sus programas gratuitamente a disposición de la comunidad fotogramétrica internacional. A mediados de la década de los ’80, y con el advenimiento de las computadoras personales, los programas de compensación en bloque por mínimos cuadrados adquirieron una importante difusión. Su precio había descendido considerablemente y pasaron a formar parte del software opcional provisto al adquirir un restituidor analítico. Los desarrollos de software para la compensación de la Triangulación Aérea marcan todo un hito en la historia del diseño y elaboración de técnicas fotogramétricas.

En este tiempo se asiste a la transición que lleva de los procedimientos analíticos a los digitales. Los procedimientos digitales eran de uso corriente en la Teledetección desde el ’70, pero la Fotogrametría se había mantenido casi impermeable a ellos hasta bien entrada la década del ’80. La barrera existente entre los procedimientos digitales y la fotogrametría comenzó a perforarse a partir de los ’90. En los últimos años se ha conseguido la correspondencia de imágenes con precisiones de subpixel.

Ante la dificultad de montar cámaras digitales en aeronaves, la Fotogrametría ha venido empleando hasta ahora un procedimiento híbrido: obtención de fotografías con la cámara analógica tradicional y posterior digitalización empleando escáneres de alta precisión. Sin embargo, en estos últimos años se han producido grandes avances en la construcción de tales cámaras digitales con una calidad de imagen y precisión similar a la de las cámaras aéreas tradicionales. Los primeros modelos de esas cámaras ya están en el mercado. En cuanto al tratamiento fotogramétrico de imágenes satelitales, se dispone desde hace varios años de imágenes con tamaño de píxel compatible con las precisiones cartográficas de las pequeñas escalas. La fotogrametría se encuentra hoy ante todo un verdadero desafío.

Etapas de la fotogrametría

En la historia de la fotogrametría se pueden distinguir tres etapas: la fotogrametría ordinaria, la estéreo fotogrametría analítica y la estéreo fotogrametría 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 fotogrametría, que en su día se conoció con el nombre de fotogrametría 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 fotogrametría 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 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 fotogrametría 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 ópticos 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 fotogrametría 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 fotogrametría no ha eliminado a la topografía, por el contrario, a pesar de los avances realizados en los métodos fotogramétricos para eliminar las operaciones topográficas que sirven de base a los levantamientos de la fotogrametría, esta base que enlaza el terreno con la cámara fotogramétrica ha de existir.

La Cámara Fotográfica

Cuando los rayos luminosos que parten de un objeto P, penetran a través 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.

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 fotogramétricas 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 fotogramétricas aéreas, van situada sobre el piso del avión por intermedio de una suspensión anti vibrante y llevan una serie de dispositivos para que las operaciones propias de obtención de fotografía se realicen de un modo automático.

Las cámaras fotogramétricas 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 señales 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 planimetrías respecto a un sistema de referencia escogido de antemano.

Principios de la fotogrametría

El objeto de la fotogrametría 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 fotogramétrica, nos resolvería el problema de la restitución.

  División de la fotogrametría

La fotogrametría puede ser tanto terrestre como aérea.

En la fotogrametría 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.

 Restituciones mono fotogramétricas 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.

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.

 

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. 

Aplicaciones

  La Fotogrametría, a significado para la Cartografía del último siglo, una de sus principales herramientas, que junto con la Topografía han posibilitando de manera eficaz al mejor conocimiento de nuestro planeta, contribuyendo de este modo en el desarrollo de muchas disciplinas englobadas en lo que denominamos Ciencias de la Tierra. Pero no es solamente en este campo donde la Fotogrametría ha intervenido. Los ensayos llevados a cabo hacia la mitad del siglo IXX para el registro de monumentos por medio de fotogramas, pueden considerarse el comienzo de la Fotogrametría. Sin embargo, el nuevo sistema de medición no alcanzó importancia práctica hasta principios del siglo 20, donde esta técnica irrumpió con éxito en la confección de mapas topográficos, siendo luego asumida esta tarea por la

Fotogrametría Aérea. Sin embargo el método de fotogrametría terrestre se impuso en muchos otros campos de aplicación, dando origen a lo que se denomina Fotogrametría Cercana. Algunas de estas aplicaciones son utilizadas en la Arquitectura, en la Ingeniería Civil, en la Hidráulica, en Arqueología, Criminología, Zoología, etc. Estos son algunos de los ejemplos en los que de manera continua pueden ir a niveles y escalas, desde la estructura molecular a los inmensos sistemas estelares. Por otra parte, no podemos dejar de mencionar (como sucedió en muchas otras ciencias), la aparición de las computadoras y su continuo avance, posibilitaron el desarrollo y utilización de la Fotogrametría Analítica en la última parte del siglo 20, y nos permitirá hacer uso de una manera cada vez más fácil y sencilla de la nueva

Fotogrametrias

Fotogrametría analógica: Son los modelos matemáticos utilizados. Evidentemente, fue la primera parte de la fotogrametría en desarrollarse. Fotogrametría analítica: Se encarga de aplicar los modelos matemáticos a objetos físicos. Fue la segunda parte en desarrollarse.

Fotogrametría digital: Con la aparición de los ordenadores, se sustituye la imagen analógica por la imagen digital, del mismo modo que se empiezan a utilizar programas informáticos. En la actualidad la fotogrametría digital convive con la analítica.

Productos de Fotogrametría:Las ortofotos:Las ortofotos son uno de los productos más populares de la fotogrametría dentro de la amplia gama de posibilidades que la cartografía nos ofrece.

Software de ortorrectificación automática de grandes bloques de imágenes: Inpho OrthoMaster: Ortorrectificación rigurosa de imágenes aéreas. Software de ajuste radiométrico y mosaicado automático. Inpho OrthoVista: Generación rápida y homogénea de mosaicos sin

costuras.

ANEXOS

CONCLUSIÓN

La fotogrametría es una técnica para determinar las propiedades geométricas de los objetos y las situaciones espaciales a partir de imágenes fotográficas. Puede ser de corto o largo alcance.

En 1725 se tiene la primera noticia del empleo de perspectivas con fines cartográficos. Capeller cartografía el monte Pilatus con un procedimiento similar al método de las intersecciones de la topografía. Las perspectivas habían sido construidas con un procedimiento ideado por el pintor alemán.

Las aplicaciones de la fotogrametría, 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 célebre catedral de Reims.

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

Un fotograma es una vista aérea en la que además de las señales 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.

El objeto de la fotogrametría 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 fotogramétrica, nos resolvería el problema de la restitución.

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

Universidad Nacional Experimental de los

Llanos Occidentales

“Ezequiel Zamora”

San Carlos – Edo. Cojedes

Bachilleres:

Irán Ramos CI: 20950911

Pedro Herrera CI: 21019875

Cleiber López CI: 22597436

Tomas Sandoval CI: 22598898

Roberto Rodríguez CI: 24246186