comparación entre fotografías aéreas y mapas
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COMPARACIÓN ENTRE FOTOGRAFÍAS AÉREAS Y MAPAS
Con lo que ya se conoce a estas alturas, recordando lo que se expuso en
relación con las características propias de los mapas y teniendo presente
las correspondientes de las fotografías aéreas, es fácil establecer
comparaciones que definan los puntos de coincidencia y los de
diferenciación. Lo importante de este conocimiento estriba en que para los
primeros, la fotografía aérea se acerca a la definición cartográfica de
mapa, mientras que para los puntos de diferencia, una vez reconocidos, se
establecen los criterios, métodos y procedimientos que permiten
transformar y manejar las fotografías, de modo que se llegue finalmente a
un mapa formal. Lo fundamental en términos de criterio es que la fotografía
aérea NO es un mapa; en esencia, es un documento que contiene
información gráfica "natural", necesaria para elaborar los mapas, muy
parecida a ellos, pero con diferencias que obligan a la ejecución de ciertos
procedimientos y trasformaciones para llegar al mapa. La popularidad de la
fotografía aérea estriba en que para propósitos cartográficos difícilmente
existe al momento algún otro tipo de documento, exceptuando
probablemente a las imágenes de satélite de alta resolución, que pueda
ser explotado con tantas ventajas.
Puntos de coincidencia
En lo que respecta a los puntos en que hay cierta coincidencia entre los
mapas y las fotografías aéreas, se pueden mencionar los siguientes:
Escala Tanto los mapas como las fotografías aéreas están a una cierta
escala, con la diferencia de que en las fotografías la escala no es uniforme.
En el mapa tampoco hay una uniformidad absoluta de la escala,
recuérdese el concepto de factor de escala asociado con la proyección
empleada. En todo caso, el hecho de que ambos documentos tengan
escala, establece un punto de coincidencia.
Vista vertical
Ambos documentos son fundamentalmente de vista vertical, excepto en
los casos de fotografías que se toman con el eje de la cámara inclinada
(llamadas fotografías trimetrogon en algunos medios), que pueden ser
usadas para cartografía, o bien, con el eje horizontal para fotografías
terrestres empleadas por ejemplo en la restitución de detalles
arquitectónicos o paredes geológicas verticales.
Propiedades métricas
Tanto el mapa como la fotografía aérea tienen propiedades métricas; es
decir, se pueden hacer medidas sobre ellos.
Cubrimiento
En función de la escala, ambos documentos cubren normalmente áreas
relativamente extensas. Durante un tiempo los mapas llevaron la
delantera en este aspecto, pues es posible representar toda la superficie
terrestre con algún tipo de mapa en una determinada proyección, lo que no
podía hacerse con fotografías aéreas normales. En la actualidad y con los
productos de la era espacial esto ya no es una limitación; todos en alguna
ocasión hemos visto fotos de la esfera terrestre tomadas desde el espacio
exterior
Relieve
Con las fotografías aéreas es posible apreciar y medir el relieve del
terreno. En un mapa topográfico se llega a lo mismo por la observación e
interpretación de las curvas de nivel. De hecho, la circunstancia de que en
las fotos exista el relieve, permite el trazado de las curvas por métodos
fotogramétricos.
Identificabilidad
Ambos documentos son identificables, aunque en distinta forma por el
modo en que están representados los detalles; en la fotografía aérea se
requiere cierta experiencia y juicio para la identificación, mientras que en el
mapa todo es explícito; el usuario es, por decirlo así, llevado de la mano a
través de la representación, los símbolos y las notas explicativas.
Falta de información
La fotografía no contiene toda la información para propósitos cartográficos
y se hace necesario por lo tanto complementarla con investigación de
campo. Por su parte, el mapa tampoco contiene toda la información, pero
esta ausencia es de un carácter distinto al de la fotografía, debido a que
como ya se sabe, el mapa contiene información de naturaleza selectiva y
generalizada. Existe en este sentido una especie de interacción en la
información, ya que por una parte la fotografía aérea contiene información
indiscriminada que posteriormente hay que seleccionar y generalizar, y por
otra parte, la misma fotografía carece de cierta información cartográfica
que hay que recopilar.
Interpretabilidad
Los dos documentos son interpretables, en la forma ya discutida para el
caso de fotografías aéreas y por el análisis de las características
mostradas, en caso de los mapas. Esto último es de suma importancia en
lo que respecta a la utilización y manejo de la información geográfica,
especialmente en relación con las actividades de planeación. Se podría
agregar que la interpretabilidad en el caso de los mapas y los
correspondientes aspectos de análisis de la información encuentran su
mejor campo de acción en el ambiente de sistemas de información
geográfica contemporáneos.
PUNTOS DE DISCREPANCIA
Fidelidad
Si bien la fotografía aérea es un testigo fiel de la naturaleza del terreno en
el momento de toma, el mapa no lo es en la misma dimensión, aunque
formalmente debe conservar la característica de fidelidad dentro de ciertos
márgenes del espectro de información, recordando que existe un cierto
nivel de la misma, definido en la etapa de diseño y que además se ejerce
el criterio de selección.
Discriminabilidad
En la fotografía aérea la información no está discriminada, mientras que en
los mapas sí existe un cierto nivel de discriminación resultante del
ejercicio de los criterios de selección, además de la generalización,
simbolización y énfasis que forman parte de la etapa de edición
cartográfica, y que no existen en la fotografía aérea como tal.
Titulación y rotulación
Los mapas tienen títulos, rótulos y tipografía en general como parte
integral y necesaria de la información, mientras que las fotografías carecen
originalmente de dichos elementos.
Proyección
La fotografía es una proyección central, en tanto que el mapa es
esencialmente una proyección ortográfica (considerando que el centro de
proyección está bastante alejado). Esta es una de las diferencias más
marcadas existente entre ambos documentos, por lo que se requiere una
transformación que mediante procedimientos fotogramétricos lleva a efecto
el cambio de la proyección central que es la fotografía aérea, a la
proyección ortográfica que es el mapa.
Continuidad tonal
Excepto en los casos de mosaicos fotográficos, fotomapas, espaciomapas
y ortofotomapas, los mapas son fundamental y tradicionalmente productos
a línea, mientras que las fotografías son de tonos continuos.
En algunos medios existe una cierta resistencia a aceptar los productos
inicialmente indicados como mapas o productos cartográficos. En nuestro
caso se puede adoptar el criterio de que mientras dichos productos hayan
pasado por un proceso de edición, se hayan eliminado distorsiones y sea
posible enmarcarlos en un sistema de coordenadas, las características
cartográficas superan a las fotográficas y pueden por lo tanto considerarse
como mapas, con las ventajas involucradas en la presentación fotográfica.
Distorsiones
Las fotografías aéreas tienen ciertas distorsiones naturales originadas por
causas ya explicadas, a menos que ya hayan sido sometidas a algún
proceso de ortorectificación, mientras que en los mapas se puede
considerar que éstas prácticamente no existen en el caso de escalas
grandes y medianas para las que se ha empleado una proyección que
como la UTM mantiene las distorsiones dentro de límites no significativos.
En todo caso, las distorsiones fotográficas son mayormente eliminadas
durante el procesamiento fotogramétrico.
Coordenadas
Todo mapa está en por lo menos un sistema de coordenadas, mientras
que la fotografía aérea en el momento de toma, está prácticamente
"suelta" en el espacio y tiene todos los posibles grados de libertad,
entendida ésta como libertad de movimiento y giro en cualquier dirección.
No es sino hasta que se realizan las operaciones de levantamiento
geodésico, topográfico y fotogramétrico para dar a puntos fotográficos
identificables y bien definidos un juego de coordenadas, ya sean éstas
geográficas o rectangulares, que se puede considerar que las fotos han
sido ligadas rígidamente al terreno, se han suprimido los grados de libertad
y pueden por lo tanto ser referidas al sistema o sistemas de coordenadas
en que estará el mapa.
DIFERENCIAS ENTRE FOTOGRAFÍA AÉREA Y MAPA
En general, podemos decir que el mapa es una representación abstracta
del terreno, reproducida según ciertas convenciones, para que el dibujo así
realizado pueda contener la mayor cantidad de información sobre el
terreno que representa, de forma comprensible por el usuario. En el caso
de la fotografía, el terreno aparece como una imagen con todos los
inconvenientes geométricos inherentes a la proyección central.
La tabla 2.1 (Hernández, 1981) resume las comparaciones mas relevantes
entre mapa y fotografía aérea.
MAPA - FOTOGRAFIA AEREA
IMAGENES DE SATELITE
La imagen satelital y la fotografía aérea satelital ofrecen una vista de la
Tierra desde arriba, y ambas se utilizan para estudiar geografía, para
estudiar las zonas de la tierra e incluso para espiar gobiernos. Los
métodos de crear imágenes difieren en las dos técnicas, como lo hace la
aplicación de dichas imágenes la mayoría de las veces. Aunque ambos
procesos pueden producir imágenes digitales, las imágenes satelitales
tienen mayores aplicaciones científicas a gran escala, mientras que
la fotografía aérea tiene mayores aplicaciones comerciales a menor
escala.
Ventajas de las imágenes de satélite:
- Las plataformas satelitales están operativas los 365 días del año.
- Frecuencia de revisita ( cada 4 días o superior).
- El satélite puede acceder a zonas remotas o restringidas con facilidad.
- No hay restricciones de control del tráfico aéreo.
- Grandes huellas de imagen que permiten disminuir el trabajo de los
ajuste en bloque y la creación de mosaicos de imágenes.
- No hay aviones, cámaras u otros equipos costos que sean necesarios
(por el usuario final).
Inconvenientes de las imágenes de satélite:
- La geometría de adquisición de las imágenes no es flexible.
- La hora de captura es fija. No se puede optimizar con respecto a las
condiciones meteorológicas o cobertura nubosa.
- La resolución de las imágenes es fija para cada sensor en particular y es
baja en comparación con la mayoría de las imágenes aéreas. Las
imágenes aéreas se pueden capturar la misma resolución (volando a gran
altura), si es necesario.
- La resolución radiométrica es con frecuencia muy baja, lo cual supone
problemas en zonas de sombra y saturaciones.
- La calidad de la imagen se ve afectada en ocasiones por diferentes
factores y artefactos.
- El valor típico de captura hasta 25º fuera del nadir, genera problemas de
correlación entre imágenes.
- La fiabilidad de captura y entrega de las imágenes a veces es deficiente.
- Existen altas posibilidades de cobertura nubosa y por tanto de zonas
ocultas.
- El coste de las imágenes puede resultar muy alto en comparación con las
imágenes aéreas. Especialmente en el caso de las imágenes múltiples
(estéreo).
Si se considera el desarrollo a lo largo del tiempo de la cartografía, las
imágenes de satélite constituyen un insumo bastante joven, pues su
advenimiento como elementos utilizables en el campo de la información
geográfica data de apenas unas cuatro décadas. En un principio su
utilización estuvo más que todo orientada hacia el análisis geográfico y el
estudio de fenómenos relacionados con las ciencias de la tierra, con muy
pocas aplicaciones o aplicaciones muy limitadas en el campo de la
cartografía. Esto se debió en parte a las restricciones en el desarrollo
computacional para las aplicaciones estrictamente cartográficas y también
por razones de lo que se consideró una baja resolución espacial de las
imágenes, resolución que no podía competir con la obtenida en sistemas
aerofotográficos. Esta última es una situación que prevalece al momento,
aunque el desarrollo tecnológico en la materia está orientado a ir
mejorando la resolución espacial de los diversos sistemas satelitales, junto
con el desarrollo de programas de software dedicados al tratamiento de las
imágenes con fines cartográficos. De hecho, ya hay sistemas satelitales de
muy alta resolución.
Las características generales de las imágenes satelitales son
prácticamente las mismas mencionadas para el caso de las fotografías
aéreas a las que pueden agregarse otras que en alguna forma
proporcionan ciertas ventajas adicionales, entre ellas, las siguientes:
a) Cobertura espacial. Las imágenes cubren áreas mucho más grandes
que las que se pueden obtener con sistemas aerofotográficos normales; de
hecho, en el caso de las imágenes que más se emplean en la actualidad:
Una imagen SPOT cubre cerca de 3,600 km2
Una imagen TM del Satélite Landsat cubre un poco más de 34,000 km2
A lo anterior se pueden agregar datos respecto a otros satélites, tales
como el satélite de radar de la ESA (European Space Agency ó Agencia
Espacial Europea) y el canadiense Radarsat, o bien el tipo de imagen
AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) de la NOAA. En el
caso por ejemplo de Radarsat puesto en servicio apenas a finales de 1995,
los cubrimientos son variables conforme a 7 diferentes formatos posibles y
las correspondientes resoluciones, de acuerdo con la siguiente tabla:
Formato de imagen (Km.) cubrimiento (km2) Resolución (m)
50 x 50 2,500 10
75 x 75 5,625 25
100 x 100 10,000 30
150 x 150 22,500 30
170 x 170 28,900 35
300 x 300 90,000 50
500 x 500 250,000 100
Si se trata de la imagen AVHRR, el cubrimiento es mayor todavía, del
orden de millones de kilómetros cuadrados, aunque la resolución es un
tanto baja, de apenas 1.1 km. Normalmente, estas imágenes se
proporcionan con coberturas de 2,500 por unos 1,500 km. En lo general, a
medida que mayor es la cobertura, menor es la resolución. También es un
tanto reciente la puesta en servicio del satélite hindú IRS (Indian
Resources Satellite), el cual tiene una resolución de alrededor de 5 metros.
b) Cobertura espectral. A diferencia de las fotografías aéreas que
comúnmente proporcionan imágenes en el rango visible del espectro
electromagnético, las imágenes de satélite pueden cubrir una gama de
frecuencias más amplia. Así por ejemplo, las imágenes TM de los satélites
Landsat 4 y 5 se han dado en siete bandas del espectro, con una
resolución de 30 metros, excepto la banda 6 que es de 120 m, de acuerdo
con la siguiente tabla en la que también se indican las correspondientes
longitudes de onda:
Banda longitud de onda (m) parte del espectro
1 0.45 a 0.52 Visible
2 0.52 a 0.60 Visible
3 0.63 a 0.69 Visible
4 0.76 a 0.90 Infrarrojo cercano
5 1.55 a 1.75 Infrarrojo cercano
6 10.3 a 12.5 Infrarrojo Térmico
7 2.08 a 2.35 Infrarrojo cercano
Por su parte, los satélites SPOT franceses (Système Probatoire de
l'Observation de la Terre) 2 y el 3, además del más reciente SPOT 5
proporcionan imágenes en dos modalidades simultáneas; pancromáticas y
multiespectrales, de acuerdo con los siguientes datos:
Modo Long de onda (m) Parte del espectro Resolución
Pancromático 0.51 a 0.73 visible 10 m
Multiespectral 0.50 a 0.59 visible (verde) 20 m
0.61 a 0.68 visible (rojo) 20 m
0.79 a 0.89 infrarrojo cercano 20 m
c) Temporalidad. Una de las características especiales de las imágenes
satelitales es la capacidad de repetición. Por ejemplo, tanto los satélites
Landsat como SPOT están ubicados en órbitas solares sincrónicas a una
altura de aproximadamente 700 y 830 Km. respectivamente, de tal manera
que se tienen ciclos de repetitividad de imágenes cada 16 días en el caso
de Landsat y 26 días si se trata de SPOT (24 días para las imágenes de
Radarsat); esto es, los satélites vuelven a pasar exactamente por el mismo
sitio con estos intervalos permitiendo con ello tener imágenes repetidas
que son muy útiles para los efectos de estudios multitemporales en
relación con cartografía temática de recursos naturales y de particular
interés para la cartografía topográfica, como apoyo a la actualización con
un producto que comparativamente con la fotografía aérea resulta menos
costoso.
d) Formato digital. Otra característica de las imágenes es que están en
formato digital con una estructura ráster o de rejilla, lo que por otra parte
resulta muy apropiado y congruente con la naturaleza de imagen de tonos
continuos, en la que cada elemento o pixel tiene un valor específico de
reflectancia. Sin embargo y dada la resolución de los sistemas en cada
caso, el tratamiento digital de las imágenes es bastante demandante en
términos de capacidad de memoria requerida por los sistemas
computacionales. En este sentido por ejemplo, una imagen SPOT
pancromática requiere aproximadamente 40 Mb de espacio en disco,
mientras que una imagen Landsat TM con todas sus siete bandas, llega a
requerir algo así como medio Gb.
Una característica particular del sistema SPOT es que el satélite cuenta
con dos sensores que se pueden apuntar en direcciones predefinidas, de
modo que se hace posible observar una determinada área con mayor
frecuencia y además se da la capacidad para obtener imágenes
estereoscópicas, lo que es de particular interés para la producción de
mapas topográficos.
En este último caso, las estereoimágenes pueden ser analizadas con
instrumentos fotogramétricos de manera similar a la empleada con
fotografías aéreas estereoscópicas, aunque los datos de elevación
obtenidos con estas imágenes no son tan exactos como los producidos
con fotografías aéreas.
Las aplicaciones de las imágenes han estado orientadas en su mayoría a
la investigación y estudios sobre recursos naturales que luego se plasman
en mapas base existentes o bien utilizan la misma base satelital una vez
que ésta se ha georreferido. En cuanto a cartografía topográfica, los
productos SPOT permiten en la actualidad la generación de cartas
topográficas a la escala de 1:50,000 (y hasta 1:25,000), aunque la
precisión altimétrica puede ser de unas tres veces la obtenible con
cartografía topográfica deorigen estrictamente fotogramétrico; esto es, si
en una carta normal a 50,000 se puede obtener un error medio cuadrático
de 3 m con un nivel de confianza del 90 %, el producto SPOT a la
misma escala está en 10 m con el mismo nivel de confianza (datos de
Aronoff).
En la DGG-INEGI las imágenes Landsat TM se han empleado para la
generación de espaciomapas a la escala de 1: 250,000 y otras escalas
más chicas, de cubrimiento nacional completo y con el mismo formato de
la cartografía topográfica de la misma escala, así como para actualización.
La información SPOT se está empleando por ahora para apoyar los
procesos de actualización topográfica.