INTRODUCCIN A LA FOTOGRAMETRA

PRIMERA PARTE

1. INTRODUCCIN1.1. Antecedentes histricos. Diferencias entre fotografa area y mapa.

Fotointerpretacin y Fotogrametra.

1.2. Conceptos generales de Cartografa

1.3. Fases de la produccin cartogrfica

1.3.1. Vuelo Fotogramtrico

1.3.2. Apoyo de campo

1.3.3. Restitucin fotogramtrica

1.3.4. Correccin de campo

1.3.5. Edicin cartogrfica

1.3.6. Generacin de ficheros y dibujos

2. FOTOGRAMETRA AREA VERTICAL2.1. Aspectos geomtricos de la fotografa

2.2. La proyeccin cnica

2.3. La visin natural.

2.4. La visin fotogrfica.

2.5. Cmaras areas

2.5.1. Objetivos

2.5.2. Obturadores

2.5.3. Tiempos de exposicin

2.5.4. Placa de presin

2.5.5. Formatos

2.5.6. El marco y su informacin

2.5.7. Intervalo entre exposiciones

2.5.8. Visor telescpico

2.5.9. Control de verticalidad

2.5.10. Calibracin de cmaras

2.6. El proyecto de vuelo

2.6.1. Recubrimiento entre pasadas

2.6.2. Eje de vuelo

2.6.3. Distancia entre puntos principales: fotobase.

Introduccin a l a Fotogrametra2.6.4. Condiciones ambientales

- 10 -

2.6.5. Tipos especiales de cmaras

2.7. Fotografa area vertical

2.7.1. Geometra area

2.7.2. Transformacin

2.7.3. Concepto de escala

2.7.4. Imgenes rectas oblcuas

2.7.5. Problemas geomtricos

2.7.6. Las sombras en las fotografas verticales

3. VISIN ESTEREOSCPICA Y PARALAJE

3.1. Visin estereoscpica normal y la percepcin artificial.

3.2. La paralaje

3.3. Paralajes y fotobase.

3.4. Paralajes horizontales y verticales

3.5. Los haces perspectivos

3.6. La fotografa y el relieve

3.7. La visin estereoscpica artificial

3.8. Medicin de paralajes

3.9. El ndice flotante

3.10. Clculo de desniveles

3.11. Exageracin del relieve

SEGUNDA PARTE

4. EL PROCESO FOTOGRAMTRICO

4.1. Introduccin

4.2. Condiciones especiales necesarias en fotogrametra

4.3. Relacin entre las escalas de fotografa y mapa.

4.4. Planificacin del vuelo

4.5. Puntos de apoyo fotogramtrico

4.5.1. Necesidad del apoyo de campo

4.5.2. Eleccin y distribucin de los puntos de apoyo fotogramtrico

4.5.3. Documentos a generar en el apoyo de campo

4.6. Aerotriangulacin

4.7. Orientacin Interna

4.8. Orientacin relativa

4.9. Orientacin absoluta

4.10. Orientacin interna y externa. Importacin de orientaciones

4.11. Restitucin fotogramtrica

4.12. Normas de restitucin

4.13. Revisin

4.14. Datos complementarios

4.15. Pliegos de condiciones

5. FOTOGRAMETRA DIGITAL

5.1. Conceptos generales

5.1.1. Introduccin

5.1.2. Imagen digital

5.1.3. Pxel

5.1.4. Resolucin

5.2. Escner fotogramtrico

5.3. Cmara area digital

5.4. Formatos y Compresin

5.5. Tamao de los ficheros

5.6. Concepto de correlacin

5.7. Instrumentos digitales

5.7.1. Introduccin

5.7.2. Unidad de proceso

5.7.3. Control de posicionamiento

5.7.4. Monitores

5.7.5. Requerimientos del sistema

5.7.6. Sistemas de clculo

5.7.7. Sistemas de restitucin

5.7.8. Sistemas de superimposicin

5.7.9. Sistemas de almacenamiento

5.7.10. Sistemas de visin

6. SISTEMAS DE COORDENADAS EN FOTOGRAMETRA

6.1. Coordenadas instrumentales

6.2. Coordenadas fotogrficas

6.3. Coordenadas modelo

6.4. Coordenadas terreno

7. AJUSTE DE OBSERVACIONES EN FOTOGRAMETRA

7.1. Sistemas de ecuaciones. Ajuste mnimo cuadrtico mm.cc.

7.2. Valores observados, valores ajustados, residuos, incgnitas, redundancia.

7.3. Estimacin de la precisin

7.3.1. Precisin

7.3.2. Exactitud

7.3.3. Fiabilidad

7.3.4. Varianza, desviacin tpica, error medio cuadrtico (e.m.c)

7.4. Ejemplos de ajustes en fotogrametra

8. EL SISTEMA GPS Y SU RELACIN CON LA FOTOGRAMETRA

8.1. Introduccin al sistema GPS

8.2. Toma de datos para puntos de apoyo de campo

8.3. Determinacin de la posicin de la cmara.

9. NOMENCLATURA DE ELEMENTOS GEOMORFOLGICOS Y GEOGRFICOS

BIBLIOGRAFA

- Fotointerpretacin y Fotogrametra, J. Martn Lpez. EUIT Topogrfica, UPM Madrid Ao

1993

- Fotogrametra Moderna: Analtica y Digital, Jos Luis Lerma Garca. UPV Valencia Ao

2002.

- Apuntes de Fotogrametra III, Juan A. Prez lvarez Universidad de Extremadura EUIT Topogrfica Mrida. Ao 2000.- Proyecto Fin de Carrera: Produccin de Ortofoto Digital, Santiago Mora Naranjo EUIT Topogrfica Madrid UPM. Ao 2002- Geomorfologa I, Antonio Vzquez Hoem, EUIT Topogrfica Madrid UPM. Ao 1993

- Curso de Introduccin a la Cartografa y Geodesia, Fernando Snchez Menndez, EOSGIS S.L. Ao 2001.

TEMA 1. INTRODUCCIN

1.1 ANTECEDENTES HISTRICOS. DIFERENCIAS ENTRE FOTOGRAFA AREA Y MAPA. FOTOINTERPRETACIN Y FOTOGRAMETRA.Fotointerpretacin y Fotogrametra, J. Martn Lpez. EUIT Topogrfica, UPM Madrid Ao 1993

Dentro de la Historia de la Civilizacin, la fotografa aparece como un invento tardo, pero de consecuencias incalculables. Como idea, la reproduccin mecnica de imgenes era un deseo antiguo, especialmente buscado por los pintores, que en su anlisis descubrieron las leyes de la perspectiva, la proyeccin cnica y la Geometra Proyectiva. Sin embargo, tardaron mucho tiempo en conseguirse las condiciones tcnicas necesarias para resolver el problema de la conservacin permanente de imgenes.La propia palabra "fotografa" no se inventa hasta 1839, en que sir John F.W. Herschel, uno de los investigadores de esta tcnica, la emple para describira, tomando dos palabras griegas, "photos" = luz y "graphe" = escritura.Sus usos primeros fueron artsticos; el retrato fotogrfico apareci como sustitutivo barato y rpido de los retratos de pintor, igual ocurri con la fotografa de paisajes. A estos primeros usos pronto se aadieron aplicaciones tcnicas, entre ellas y con gran desarrollo, las Artes Grficas.Con el paso del tiempo, la fotografa se ha convertido en un auxiliar para casi todas las ciencias y tcnicas de la investigacin, ms que valioso imprescindible. Ha llegado a compararse su influencia en la cultura con la de la imprenta, y la comparacin no es exagerada, si se considera el considerable valor que a la imagen se atribuye en nuestra poca.Las utilizaciones cartogrficas de la fotografa se intuyeron pronto, pero en principio se limitaron a su empleo en sustitucin de los croquis panormicos; slo cuando fue posible la toma de imgenes desde el aire se encontr la posibilidad de aplicaciones ms valiosas.La obtencin de fotografas del terreno tomadas desde el aire y apuntando directamente hacia el suelo, de las que ms adelante se trata extensamente, producen una primera impresin de sorpresa, porque no se entienden fcilmente; Ms tarde producen un excesivo entusiasmo, y se crea la errnea sensacin de que pueden sustituir totalmente al mapa, como la fotografa de personas ha sustituido al retrato al leo. Esta idea es totalmente equivocada, el mapa sigue siendo insustituible y la fotografa puede ayudar a mejorarlo, e incluso a construirlo, pero no le sustituye, porque entre ambas imgenes hay diferencias bsicas que importa aclarar desde el principio.

Parte de esta obra, pone de manifiesto que las propiedades de los puntos de la imagen respecto al terreno son totalmente distintas en fotografa y mapa. El mapa es el resultado de una proyeccin ortogonal y sobre l es posible medir distancias, ngulos, o calcular superficies; en la fotografa no puede hacerse nada de esto, porque sus imgenes son el resultado de una proyeccin cnica. Adems, el mapa contiene una informacin seleccionada, jerarquizada y tratada grficamente, para conseguir que su lectura sea lo ms clara y sencilla posible; en cambio en la fotografa la informacin es total, no hay seleccin, ni tratamiento, no hay signos convencionales, ni claves de colores, ni rotulacin. La primera impresin es que la totalidad de informacin y su falta de tratamiento es ventajosa, puesto que proporciona una imagen objetiva; pronto se descubre que esta impresin es falsa, pues gran cantidad de la informacin de la foto es absolutamente intil y su presencia constituye un estorbo, porque dificulta la visin del resto.Adems de todo lo expuesto, hay otra diferencia fundamental entre el mapa y la foto: el mapa temporal, la foto tiene fecha y hora, es decir corresponde a un momento dado y representa una realidad modificable, por tanto no hay garanta de la permanencia de la informacin que contiene.

La interpretacin de una imagen fotogrfica area no es sencilla, y requiere un cierto entrenamiento. Las fotografas que llamamos oblicuas son parecidas a las imgenes que el OJO ve al modo natural cuando observa el campo desde una torre o una montaa y se entienden e identifican sin dificultad; las imgenes tomadas desde la vertical son extraas y muestran un aspecto del mundo al que el observador no est habituado. Incluso cuando corresponden a una zona conocida, la simple identificacin de objetos resulta trabajosa, porque corresponden a un punto de vista nuevo e inhabitual.Superada la fase de sorpresa ante las nuevas imgenes, la fotografa vertical constituye una fuente de informacin valiossima y casi inagotable. Hay una primera etapa, en la que el observador se limita a reconocer objetos que le son familiares (casas, rboles, puentes, parcelas, caminos, etc.), de la que ya se puede obtener provecho en la revisin de mapas, o en su actualizacin. Esta fase, en la que el trabajo realizado es solo de comprobacin y contraste entre realidades manifestadas en la foto y su existencia en el mapa o en el terreno, puede llamarse de foto identificacin o foto lectura, y es ya una aportacin notable, pero es slo el principio de una serie de utilizaciones de mucho mayor alcance.

Introduccin a l a FotogrametraEl estudio de las condiciones geomtricas de la fotografa, que se explica en la SegundaComo consecuencia insensible de la fase de foto identificacin, quien contempla una foto comienza a hacer deducciones, al principio muy directas, despus no evidentes para todos. Si es cierto que en los mapas ve ms el que ms sabe, en las fotografas lo es igualmente,

porque en ellas cada uno distingue lo que conoce y puede apreciar cosas que estn ante los ojos de todos, pero que contienen un mensaje cifrado, que solo algunos entienden. Esta es ya la fase de autntica fotointerpretacin, en la que a la observacin de los detalles de la imagen se unen los conocimientos propios del observador, que le hacen capaz de deducir informaciones no perceptibles para los dems, pero que tampoco podr percibir si antes no ha aprendido a foto interpretar.Un tcnico forestal no se limitar a advertir un cambio de tonalidad en una masa de rboles, sino que deducir de ella una diferencia de humedad, o la presencia de una plaga; un gelogo no slo percibir diferencias en la estructura del terreno, sino que en virtud de sus conocimientos podr asegurar el tipo de roca que en 61 hay. Para ambos especialistas, sus descubrimientos sern evidentes, pero slo son porque se trata de temas que ellos conocen; quienes no tengan esa preparacin, no encontrarn esas evidencias. Esta es la causa por la que no es posible la formacin de foto interpretadores totales, y por la que la fotointerpretacin de una zona tiene que ser una tarea de equipo, en la que cada miembro aporte las deducciones que pueda percibir.

Introduccin a l a FotogrametraLa otra gran utilizacin de la fotografa area es la fotogrametra, expresin cuyo significado va mucho ms all del significado etimolgico de la palabra. Si la palabra "fotogrametra" hace pensar en mediciones sobre fotografa, el significado real de esta tcnica tiene pretensiones mucho mayores. No se trata slo de medir, objetivo bastante elemental, como se ver en los prximos captulos, sino de realizar una serie sistemtica de mediciones que conduzcan a la formacin de mapas. En nuestros das la Fotogrametra es el mtodo topogrfico habitual, que si bien no elimina por completo los trabajos de campo, los reduce en volumen y tiempo, adems de mejorar su calidad, hasta extremos que fueron inimaginables en el pasado. Ciencias como la Geomorfologa deben su desarrollo actual a la posibilidad de disponer de mapas cuya representacin del relieve no es ya convencional, sino real y exacta.

Edicin 1973 (fotogrametra)

Al tratar de las emulsiones fotogrficas se hace historia de las investigaciones que condujeron a su descubrimiento, pero considerando la fotografa como una tcnica ya conformada, su comienzo se sita en 1822, fecha unnimemente aceptada como la de la obtencin de la primera imagen por Nicephore Niepce.

La fotografa area fue una idea concebida y realizada por Gaspard Flix Tournachon (1820 - 1910), un periodista y dibujante francs, conocido por el pseudnimo de Nadar, con el que firmaba.

Fotografa de Nadar hecha en su estudio

Iniciado en la fotografa por aficin, convirti esta tcnica nueva en un verdadero arte, en especial en el retrato. Aficionado tambin a la aeronutica, realiza algunas ascensiones en globo y tuvo la idea de utilizar la barquilla como observatorio fotogrfico. En 1858 tom la foto area ms antigua que se conoce, una oblicua del Bois de Boulogne, tomada desde unos300 m de altura. Hombre de gran intuicin e imaginacin, comprendi las posibilidades de su idea, y el 23 de octubre de 1858 inscribe una patente de invencin para "un nuevo sistema de fotografa aerosttica, que podr servir parta efectuar levantamientos topogrficos, hidrogrficos, catastrales y para observaciones estratgicas".Las placas de cristal y las emulsiones entonces conocidas, que deban revelarse enseguida, eran condicionantes demasiado engorrosos, pero no tardaron en superarse.La idea de emplear las fotografas areas como recurso cartogrfico fue utilizada entre

1898 y 1908 en el Dnieper y los pantanos del Pripet por el ingeniero ruso Thiele, utilizando cometas y un instrumento de su invencin llamado perspectmetro. Este aparato dibujaba sobre la foto la imagen de una red de cuadrados en perspectiva, pasando luego la informacin a una cuadrcula plana. Es de destacar que las zonas sealadas son en su mayora muy llanas y no presentan problemas de distorsin.Todos los ensayos anteriores se hicieron empleando globos cautivos o libres, nicas mquinas voladoras disponibles, pero en cualquier caso incapaces de volar sobre una rutapreestablecida.

Vista area de la Plaza de lEtoile, obtenida por Nadar

Hubo tambin ensayos ms elementales y rudimentarios, como la mencionada elevacin de cmaras mediante cometas, que inici el francs A. Batut hacia 1880, en la ciudad de Labrudgire, el uso de palomas mensajeras equipadas con cmaras de pequeas

dimensiones, ensayado por J. Neubronner, de Cronberg, en 1909; o el empleo de cohetes, de A. Denisse, en 1888. Ninguno de estos procedimientos poda practicarse de modo sistemtico y organizado, y el uso de la fotografa desde el aire tuvo que esperar hasta la aparicin del dirigible, y sobre todo del avin.El nacimiento de la fotointerpretacin puede datarse el 24 de febrero de 1911, cuando el capitn Piazza, del ejrcito italiano, obtuvo fotografas de las posiciones turcas entre Azizia y Trpoli, durante la campaa de Libia, con fines de reconocimiento. La aviacin espaola hizo lo mismo en Marruecos, realizando la primera misin el 3 de noviembre de 1913.

El desarrollo sistemtico de esta tcnica se inici en gran escala durante la Primera Guerra Mundial, no slo a causa de su utilidad tcnica, sino del progreso de la aviacin. Comenzaron entonces a fabricarse cmaras especiales, destinadas a su empleo desde aviones. Al principio las cmaras no iban fijas y el observador las empleaba asomndose sobre el costado del fuselaje; la carga de negativos y el disparo eran manuales y tenan que hacerse para cada exposicin, ya que an no exista la pelcula en rollo.Todos los pases comprendieron y utilizaron el nuevo medio de informacin y la aviacin, nacida como medio de reconocimiento, se convirti pronto en arma de caza para impedir la actuacin enemiga. Se inici entonces una carrera entre los constructores aeronuticos por conseguir mayor velocidad y mayor altura de vuelo, mientras los fotogrficos buscaban emulsiones ms sensibles y cmaras ms manejables. Simultneamente se inventaron contramedidas pasivas, en forma de camuflajes, que obligaban a los examinadores de fotografas areas adivinar datos por indicios. Este fue el verdadero comienzo de la fotointerpretacin, ya que hasta entonces solo se haba hecho identificacin.Por otra parte, la tentacin de utilizar la fotografa area en sustitucin del mapa, yuxtaponiendo imgenes para formar mosaicos, condujo a errores inevitables y tan graves, que el 28 de mayo de 1916 el Estado Mayor francos tuvo que prohibir terminantemente que se hicieran semejantes montajes, limitando la utilizacin de fotos separadas a la formacin de croquis.Entre 1925 y 1930 se generaliz el empleo de la pelcula de celuloide en rollo, que Eastman haba patentado en 1879, pero que tard en sustituir a las placas de vidrio, a pesar de sus evidentes ventajas.Hacia 1930 empezaron a usarse nuevas emulsiones, llamadas pancromticas, capaces de registrar todos los colores y que permitieron tomar fotos a alturas hasta entonces prohibitivas.Una figura especialmente destacada de esta etapa es la de Sidney Cotton, cuyos trabajos se iniciaron en la Primera Guerra Mundial y alcanzaron a la Segunda, contribuyendo entre ambas al desarrollo comercial y a la investigacin. Cotton haba sido piloto y fotgrafo del

- 11 -

Royal Navy Australian Service en 1917, mont luego la compaa privada Dufaycolour, y en la Segunda Guerra Mundial organice la Unidad de Desarrollo Fotogrfico de Heston, origen del Photographic Reconnaissance Unit, de la RAF.En la Segunda Guerra Mundial todos los contendientes tuvieron ya aviones especialmente diseados para la fotografa area, se hicieron vuelos de reconocimiento fotogrfico constantes y se planearon operaciones muy complejas basadas solo en sus datos.Las fotografas de esta contienda fueron siempre tomadas en pelcula pancromtica de tipo convencional, es decir, blanco y negro, a pesar de que la pelcula en color exista desde1938.

En las posteriores guerras de Corea y Vietnam, el desequilibrio tecnolgico y militar entre los contendientes dej la investigacin de nuevos materiales en manos de la aviacin norteamericana, que ensay numerosos tipos de pelcula de color normal e infrarrojos, y diferentes sensores, muchos de los cuales siguen siendo solo de empleo militar.Desde la aparicin de los satlites artificiales equipados con sensores y capaces de transmitir informacin, a la fotografa se han aadido otros tipos de imgenes, cuyo estudio constituye el tema de la teledeteccin.La fotogrametra no naci area, sino terrestre. Uno de sus pioneros, el ingeniero militar Aim Laussedat (18191904), ide un procedimiento grfico de intersecciones de visuales para el levantamiento de croquis, que denomin "iconometra", perfeccionndolo con la adicin de una cmara fotogrfica, para construir el primer fototeodolito, la "cmara oscura topogrfica". En 1862 obtuvo un premio de la Academia de Ciencias de Paris por su " Estudio de la aplicacin de la fotografa al levantamiento de planos", realizando como demostracin un levantamiento a escala 1/2.000 del pueblo de Le Buc, prximo a Versalles. Laussedat llam a su tcnica "metrofotografa". Pese a su indudable clarividencia en cuanto al mtodo, no crey en cambio en las posibilidades de la fotografa area, que propona Nadar, pensando que tena dificultades insuperables.Independientemente de los anteriores trabajos, el arquitecto alemn A. Meydenbauer aplic la fotografa terrestre a la obtencin de planos de edificios, presentando en 1876 al Ministerio de Cultos el plano de la catedral de Koblenz; a partir de 1882 explic su sistema en la Universidad de Aachen (Aquisgrn), y en 1883 fue nombrado director del Archivo de Monumentos de Prusia. Mediante la utilizacin de vistas convergentes, obtuvo plantas, alzados y secciones de 3.400 edificios, empleando ms de 22.000 placas fotogrficas de 40 x40. lnvent para su procedimiento el nombre de "fotogrametra", que se ha conservado y ampliado de sentido.

Introduccin a l a FotogrametraEn 1863, el general espaol Antonio Terrero public el primer estudio terico sobre la fotogrametra, estableciendo relaciones entre los puntos del objeto y los correspondientes en

- 14 -

su imagen. Esta relacin, se ha llamado despus "teorema de Hauck", por haber sido publicado de nuevo, con ms difusin en 1883, por el profesor alemn de este nombre.En 1880 en Italia se hicieron levantamientos fotogrficos en los Alpes, por el ingeniero Po Paganini, del Instituto Geogrfico Militare; en Estados Unidos, J.J. Mac Arthur ensay tambin en las Montaas Rocosas, y en Canad, E. Deville utilice el procedimiento durante los levantamientos topogrficos de la frontera con Alaska.En 1892, F. Stoize, que haba trabajado con Meydenbauer, invent la seal estereoscpica, utilizando el fenmeno de la fusin binocular; en los aos siguientes se sigui trabajando para sustituir el sistema de interseccin de visuales por el efecto estereoscpico, empleando pares de fotografas con zona comn. Resultado de estos trabajos fue el estereocomparador inventado en 1903 por Karl Pulfrich (18581927), y construido por la casa Zeiss, de Jena. Este instrumento trabajaba todava con fotografas tomadas desde tierra, pero fue un avance decisivo para la posterior evolucin del sistema areo.Mas tarde, el capitn del ejrcito austriaco Eduard von Orel, ide el "estereoautgrafo", que incorporando el estereocomparador y siempre con fotografas terrestres, poda dibujar curvas de nivel. El experimento tuvo xito y el Institute Geogrfico Militar de Viena cre una seccin de Fotogrametra, dirigida por el mismo von Orel.El primer trabajo fotogramtrico realizado en Espaa fue el plano del barranco de Vista Hermosa, cerca de Madrid, realizado en 1886, a escala / 1.000, por Torres Quevedo con un instrumento de su invencin. De ms envergadura fue el plano de Ribas (Pirineos), hecho por el Teniente Coronel de Estado Mayor, Alejandro Ms y Zalda, en 1901; el Instituto Geogrfico y Estadstico sigui haciendo ensayos y el ingeniero gegrafo Jos Galbis levant en 1908 el plano de Otero de Herreros (Segovia).En 1913 reemprendi estos trabajos el ingeniero gegrafo Jos Mara Torroja Miret, que ya en 1907 haba publicado su "Fundamento terico de la Fototopografa". Se hicieron ms levantamientos topogrficos con fotografas terrestres en zonas de montaa (Sierras de Guadarrama, Gredos, Maestrazgo y Picos de Europa), llegando Espaa a estar en los aos treinta, junto a Alemania, a la cabeza de estas investigaciones, que fueron interrumpidas por la Guerra Civil.

Introduccin a l a FotogrametraLos trabajos antes aludidos de Thiele, pueden tambin considerarse predecesores de la fotogrametra area, porque adems del citado perspectmetro, tom fotos estereoscpicas mediante dos cmaras fijas a los extremos de una cometa, e invent un disparador que slo actuaba cuando el eje ptico estaba en posicin vertical; pero el nacimiento y sistematizacin de la fotogrametra se produjo en el Imperio AustroHngaro. En este pas, las aeronaves dependan de la Marina, y fue el teniente de navo Theodor Scheimpflug (18651911) quien

utilizando fotografas tomadas desde dirigibles, realiz los trabajos que dieron principio a la fotogrametra area. Emple un aparato de su invencin, al que llam fotoperspectgrafo, con el que poda transformar las fotografas inclinadas en horizontales. Demostr adems la llamada "condicin de Scheimpflug", de la que se trata ms adelante.Si la Primera Guerra Mundial desarroll la fotointerpretacin, la Segunda impulse la fotogrametra, pues la mayor extensin de los frentes y las operaciones sobre zonas con poca y dudosa cartografa, oblig a improvisarla.En los aos posteriores a la Segunda Guerra Mundial, la fotogrametra, ya exclusivamente area, se impuso en todos los servicios cartogrficos nacionales y comenz a emplearse, cada vez con mayor auge tambin por las empresas privadas. En unos pocos aos ha sustituido a la topografa clsica en todos los levantamientos de mediana o gran extensin.Los primeros aparatos de restitucin area fueron del tipo "mltiplex", formados por una serie de proyectores, en cada uno de los cuales se colocaba una diapositiva, correspondiente a una de las fotos sucesivas. Se trabajaba con pares consecutivos, viendo el modelo en relieve con anaglifos.Hacia 1960 los aparatos de restitucin eran del tipo luego llamado analgico, capaces de dibujar directamente el mapa, a partir de la observacin estereoscpica de pares de fotosHacia 1970 apareci la ortofotografa, sistema que permite la obtencin de imgenes fotogrficas ortogonales con pares de fotos, que individualmente son proyecciones cnicas.Desde 1985 se popularizan los restituidores analticos, ideados por el fins Helava, que incorporan al restituidor tradicional un ordenador. Adems de dibujar el mapa, se registran tos clculos realizados, y se archivan codificados los distintos detalles de la restitucin, en forma numrica almacenada en cinta magntica. Se produce as una confeccin automtica de la topografa, exageradamente denominada "Cartografa automtica", de gran utilidad para la realizacin de clculos de reas, volmenes, dibujo de perfiles, puesta en perspectiva, modelos digitales del terreno, etc. La aparicin en el mercado de los restituidores analticos dej anticuados a los analgicos ms modernos, y para mantenerlos en servicio se idearon mecanismos adicionales, capaces de hacerlos cumplir trabajos equivalentes.

Introduccin a l a FotogrametraLas informaciones analticas pueden almacenarse en bancos de datos que es posible actualizar, corregir, conservar, transmitir o publicar en el momento deseado. Es de destacar, por su importancia en la sociedad actual, la economa de espacio y tiempo que el procedimiento aporta, pero no debe olvidarse nunca que el origen y el fin de toda la operacin es la formacin del mapa, pieza absolutamente insustituible por ningn otro medio de informacin.

1.2.- CONCEPTOS GENERALES DE CARTOGRAFA

Un mapa o un plano es la representacin de todo o de una parte de la superficie terrestre. La diferenciacin entre uno y otro proviene de la necesidad de tener que considerar a la superficie de la tierra como un plano (plano) o considerarla en su verdadera forma (mapa). Principalmente la diferencia se establecer en funcin de la superficie de territorio a representar. Si la superficie es pequea, se comete un error tolerable si consideramos la tierra plana, pero en cuanto la superficie aumenta ese error se queda fuera de tolerancia. En fotogrametra vamos a considerar siempre que estamos en el caso de realizacin de mapas, y por tanto consideraremos siempre a la tierra en su verdadera forma y dimensin (con las particularidades que veremos a continuacin).En la representacin cartogrfica se utiliza el Sistema de Representacin de Planos

Acotados.

En cualquier caso (plano o mapa), los elementos contenidos en ellos podemos subdividirlos en elementos planimtricos y elementos altimtricos.La planimetra es la representacin en el plano XY de los elementos que se encuentran en la superficie terrestre, tanto naturales (ros, vaguadas, etc.) como realizados por la mano del hombre (carreteras, edificaciones, etc.). En fotogrametra digital, de los elementos planimtricos se va a extraer no solamente las coordenadas XY sino tambin la coordenada Z. Los elementos que se representarn en un mapa o en un plano depender de la escala del mapa o plano que se est realizando. Este tema ocupar una buena parte del curso, pero aqu indicaremos solamente que en funcin de dicha escala los elementos se representarn en su verdadera forma y dimensin, o a travs de un elemento puntual que indique solamente la posicin del elemento. Igualmente, en funcin de la escala se representarn unos elementos u otros. Como ejemplo sencillo podemos indicar la representacin de edificios aislados a escala 1:1.000 o a escala 1: 25.000La altimetra es la representacin de las altitudes de los puntos del terreno, y se realizar mediante la generacin de las curvas de nivel o a travs de puntos acotados (de ambos elementos se capturarn igualmente las coordenadas X,Y y Z. En fotogrametra se miden siempre altitudes y no cotas. (Es decir, el origen de altitudes o altitud 0 se sita en el nivel del mar en Alicante).Dado que, como hemos dicho anteriormente, en fotogrametra vamos a suponer la tierra en su verdadera forma y dimensin, vamos a introducir el concepto de CARTOGRAFA como la ciencia que permite representar una parte o la totalidad de la superficie terrestre, de

manera que los inevitables errores que se van a producir sean conocidos y estn dentro de una tolerancia. (Que sean menores que un cierto valor).La superficie terrestre tiene la forma de una esfera algo achatada por los polos (geoide). Pero es una superficie irregular en la que no sera posible representar sus elementos de forma homognea. Por eso se sustituye esa esfera por otra que se asemeje lo ms posible a la realidad y que tenga la homogeneidad de la que carece la superficie terrestre.Esa superficie es un elipsoide de revolucin (generada a partir del giro de una elipse alrededor de su eje menor). Se ha elegido un elipsoide cuya forma se parezca lo ms posible a la de la tierra. Ese elipsoide se conoce con el nombre de elipsoide de Hayford y se caracteriza por unos valores de los semiejes de la elipse.Sobre esta elipse, la posicin de cualquier punto de la superficie terrestre se puede conocer a travs de sus COORDENADAS GEOGRFICAS. Estas coordenadas son Longitud y Latitud, de las que estudiaremos su significado posteriormente.Dado que la representacin que nosotros vamos a realizar de la superficie terrestre es sobre un plano, debemos transformar esa elipse en un plano. Si la Tierra la hubiramos podido asimilar a un cilindro o a un cono, el transformar esas superficies a plano, no hubiera supuesto ms que cortar por una generatriz del cilindro o del cono, y desarrollarla sin modificar la posicin de los puntos que forman la superficie. Al ser un elipsoide eso no es posible, es necesario chafar el elipsoide. Esa operacin introduce modificaciones en la posicin de los puntos de la superficie terrestre, por lo que va a haber errores cuando nosotros determinemos la posicin de puntos, de distancias, de superficies, etc. Por ese motivo esa transformacin del elipsoide al plano, se debe hacer con una tcnicas especiales que son las que estudia la cartografa.

El mtodo que va a seguir es, mediante frmulas matemticas, hacer una proyeccin que traslade los puntos del elipsoide a puntos de una superficie que se pueda desarrollar (cilindro o cono). Al realizar esta proyeccin se cometern desviaciones (errores), pero esos errores sern menores que un cierto valor tolerable. No existe una nica proyeccin, ya que a lo largo de los tiempos se han venido utilizando la que se crea ms conveniente y que mejor se adaptaba a las necesidades. Hoy en da, para la cartografa que se realice en territorio nacional, se utiliza una proyeccin conocida con el nombre de proyeccin U.T.M. (Universal Transversa de Mercator).En cartografa se define que el mximo error que se puede cometer en la determinacin de un punto es una cantidad igual a 0,2 mm x M, siendo M el denominador de

la escala del plano que se est realizando. Es decir, en un plano a escala 1:1.000, el mximo error que est permitido cometer es de:0,2 mm x 1.000 = 200 mm = 20 cm.

Entendiendo que este error no es debido a una equivocacin en el proceso sino una tolerancia debida a los errores que inevitablemente se van a cometer debido al mtodo utilizado para la generacin de los planos.Una vez proyectado el elipsoide sobre una superficie desarrollable, se desarrollar sta y tendremos la superficie terrestre sobre un plano. Para definir la posicin de los puntos de la tierra sobre ese plano se utilizarn coordenadas x e y que se definirn en funcin del tipo de proyeccin que hayamos utilizado para convertir el elipsoide en un plano.

1.3.- FASES DE LA PRODUCCIN CARTOGRFICA

En este punto vamos a ver, de manera muy somera, las distintas fases que se siguen para la realizacin de un plano. Estas fases se irn viendo ms en detalle a lo largo del curso, por lo que debern comprender ahora solamente los conceptos generales.Para la generacin de un plano a partir de un vuelo fotogramtrico, deben seguirse los siguientes pasos:

Realizacin del vuelo Fotogramtrico. Apoyo de campo.Restitucin fotogramtrica. Correccin de campo. Edicin cartogrfica.Generacin de ficheros y dibujos.

En primer lugar hay que disear el vuelo fotogramtrico para que cumpla con las especificaciones necesarias para el trabajo a realizar. Habr que definir las direcciones por donde debe volar el avin, la altura a la que debe volar, la cmara fotogrfica que debe utilizar, el tiempo que debe transcurrir entre un disparo y otro, el tipo de pelcula, en que condiciones metereolgicas, etc.

Introduccin a l a FotogrametraUna vez verificado que el vuelo se ha realizado siguiendo las instrucciones dadas, se pasa a la fase de apoyo de campo que, en lneas generales, va a consistir en dar coordenadas X,Y,Z a una serie de puntos identificables en la fotografa, utilizando mtodos topogrficos, para a partir de ellos poder dar coordenadas (mediante fotogrametra) al resto de los puntos del fotograma. Como vern ms adelante, como resultado de los trabajos de

apoyo en campo se generarn unos croquis de los puntos tomados en campo, que sern utilizados por el operador de fotogrametra para identificarlos en la foto.A continuacin se inicia el proceso fotogramtrico. En primer lugar se realizan una serie de operaciones encaminadas a conseguir obtener la visin estereoscpica del terreno reflejado en las fotografas, y posteriormente a dar coordenadas (a travs de los puntos de apoyo) a cada punto de la misma. Esos procesos que vern muy detenidamente a lo largo del curso se denominan orientacin interna, orientacin relativa y orientacin absoluta. Posteriormente se inicia el proceso de restitucin propiamente dicha que consistir en extraer la informacin contenida en las fotografas y se ir generando el mapa topogrfico. Como producto final se obtendr un fichero informtico con las coordenadas y la codificacin de todos los elementos extrados.El plano generado adolecer de ciertos errores debido principalmente a dos causas distintas. En primer lugar al tipo de proyeccin de la fotografa. Como veremos, la foto es una proyeccin cnica del terreno, lo que provoca que en algunos casos ciertos elementos no sean visibles en la foto al ser ocultados por otros elementos (por ejemplo una acera oculta tras una manzana de casas, fachadas ocultas por los aleros, etc), o por las sombras arrojadas por los elementos. En segundo lugar debido a los errores y/o equivocaciones del operador, que puede introducir tanto en la mtrica como en la fotointerpretacin de los elementos. En cualquier caso, para que se puedan corregir en el plano definitivo estos errores, es necesario una verificacin en campo del plano generado en la restitucin. Para ello se procede a dibujar en un ploter, a la escala del plano, el fichero obtenido, dotndole de una simbologa que ser funcin del elemento capturado. Con ese ploteado, se va a campo y se corrigen los errores o malas interpretaciones. El personal de correccin de campo va anotando en el plano todos los errores que se encuentra anotando en el mismo tanto las codificaciones correctas, como aadiendo mediante medidas a puntos fijos los elementos no capturados en la restitucin.Posteriormente, utilizando un programa C.A.D. (en nuestro caso Microstation), se procede a volcar en el fichero de restitucin todas las correcciones introducidas en campo, con las ayudas que el propio sistema facilita. Este proceso se conoce con el nombre de edicin cartogrfica y como resultado final se obtiene un fichero con la informacin corregida y depurada.

Introduccin a l a FotogrametraPor ltimo se procede a realizar las salidas grficas que haya que entregar al cliente, aadiendo al fichero final la cartula que ste haya definido (escala numrica y grfica, leyenda, datos accesorios, etc.). Igualmente se generan los ficheros con la informacin digital. El formato de los ficheros y las codificaciones utilizadas, pueden o no coincidir con los utilizados por la empresa en la realizacin del trabajo. En caso de no coincidencia se deben

- 18 -

Introduccin a l a Fotogrametrarealizar los procesos necesarios para cambiar el formato o la codificacin a los ficheros obtenidos.

TEMA 2. FOTOGRAMETRA AREA VERTICAL

Fotointerpretacin y Fotogrametra, J. Martn Lpez. EUIT Topogrfica, UPM Madrid Ao 1993Casi todos los tratados de fotografa comienzan exponiendo las similitudes entre la cmara y el ojo humano, derivados del hecho de ser ambos instrumentos capaces de percibir realidades exteriores transformndolas en informaciones internas, a base de imgenes obtenidas a travs de una relacin del tipo que en Geometra se llama proyeccin cnica.Tanto el ojo como la cmara, establecen esta relacin, y ambos nos permiten conocer el mundo exterior a cada uno de nosotros, pero adems hay una similitud muy especial entre las imgenes naturales y las obtenidas por la fotografa, porque ambas son el resultado del mismo tipo de proyeccin. Entre cmara y ojo hay grandes semejanzas en cuanto al sistema de adaptacin a la luz, realizada por el iris y el diafragma y tambin diferencias acusadas, sobre todo en cuanto al funcionamiento del enfoque, pero predomina el hecho fundamental de la semejanza entre las imgenes que forman y que es causa de la facilidad de la comprensin inmediata de la fotografa por todos los observadores.Para la cmara el vrtice de la citada proyeccin, se sita en un punto emplazado en el centro geomtrico de la lente, fcilmente localizable en las lentes sencillas, y ms complicado en el caso de la localizacin del de los objetivos compuestos, cuya determinacin es un problema de ptica. Normalmente se obvia esta situacin, suponindola resuelta, a fin de simplificar las numerosas figuras necesarias para entender conceptos y aclarar ideas, tanto en fotografa como en fotogrametra; slo en problemas muy concretos y en temas en que se estudia la precisin de las cmaras, vuelve a plantearse esta cuestin.Las propiedades de la proyeccin cnica, estudiadas por la Geometra desde mucho antes de la invencin de la fotografa, permiten realizar una serie de determinaciones que a partir de una imagen fotogrfica pueden proporcionar informacin mtrica sobre los objetos en ella representados.Por el vrtice de proyeccin pasan todas las rectas que unen puntos del espacio con sus consiguientes representaciones, situadas todas ellas en un nico plano de proyeccin, llamado en general plano focal, y que en el caso de la fotografa est materializado por la pelcula. De este modo, puntos situados en un espacio exterior de tres dimensiones, pasan a estar representados en una imagen de dos dimensiones. La distancia del vrtice al plano focal es la distancia focal. La proyeccin obtenida conserva las propiedades proyectivas de las figuras reales, mientras que las propiedades mtricas, solo se mantienen en posiciones especiales.

Introduccin a l a FotogrametraLa posicin del plano, de proyeccin, se sita en Geometra habitualmente entre el vrtice y el objeto: en fotografa ocupa una posicin simtrica a esta, quedando el vrtice entre objeto e imagen. Esto no supone ms que la conocida inversin de figuras, propia de esta tcnica.

- 20 -

El eje ptico es la recta perpendicular al plano de la imagen, trazada por el vrtice, y corta al citado plano en un punto llamado principal. La distancia focal separa el vrtice del punto principal.En una fotografa geomtricamente correcta, el punto principal es el centro geomtrico del campo impresionado, que segn los formatos, tendi la figura de un cuadrado o bien de un rectngulo.

2.1. ASPECTOS GEOMTRICOS DE LA FOTOGRAFA

El plano horizontal que pasa por el vrtice corta al plano de la imagen segn una recta, que es la del horizonte, pero la posicin en la imagen de esta interseccin varia en cada caso, como veremos.En general, la recta perpendicular al plano del terreno que pasa por el vrtice, corta al plano de la imagen en un punto llamado nadir.La bisectriz del ngulo formado por la vertical y el eje ptico corta al plano de la fotografa en un punto llamado punto focal o isocentro. El isocentro tiene la propiedad de ser el nico punto de la imagen en el que las rectas que pasan por l forman los mismos ngulos que las del plano del terreno a las que representan. (Fig.)

2.2 PROPIEDADES GENERALES DE LA PROYECCIN CNICA

Cada punto del espacio est representado en la imagen por otro punto, estando ambos alineados con el vrtice; como consecuencia, dos puntos exteriores alineados con el vrtice, estn en la misma recta y tienen como imagen un nico punto. Por esta causa la correspondencia entre puntos de imagen y puntos del espacio no es biunvoca, de modo que existe una indeterminacin sobre la posicin de los puntos del espacio y de los objetos que ellos definen.

Si a cada punto del espacio se le asocia otro, que sea su proyeccin ortogonal sobre el plano horizontal, el segmento que ambos puntos determinan si est definido. (Fig)

A rectas reales corresponden rectas imagen, con la excepcin de las que coincidan con rayos proyectantes, es decir, que pasen por el vrtice, las cuales tienen por imagen un nico punto(Fig).

Imagen del punto S y de la recta AB

Todas las rectas paralelas entre si, estn representadas por rectas concurrentes en un

punto, llamado punto de fuga, que se localiza encontrando la interseccin del plano de la imagen con una paralela al sistema de rectas considerado, trazada por el vrtice de proyeccin. La excepcin son las rectas paralelas al plano de la imagen, cuyas representaciones son tambin rectas paralelas, ya que la interseccin definitoria se trasladaal infinito. (Fig).

Rectas paralelas, imgenes concurrentes

2.3 LA VISIN NATURAL

Por lo que a la mecnica de la cmara y del ojo se refiere, la mayor diferencia que existe entre ellas es el sistema de enfoque. En la cmara el enfoque se realiza variando la distancia focal para separar el objetivo de la pelcula en funcin de las variaciones de distancia entre el objetivo y el objeto; en el ojo, el cristalino, que no es un objetivo rgido, varia su curvatura por accin muscular, y la acomoda a la distancia precisa.Las determinaciones de distancia, que en la cmara realiza el telmetro, el ojo las evala en funcin de su capacidad de percibir el relieve.

Introduccin a l a FotogrametraEl ngulo de campo del ojo tiene una zona central, variable en cuanto a posicin, puesto que el ojo gira dentro de su rbita, pero de un valor angular fijo prximo a los 60". Sin embargo no hay en el ojo la limitacin total de la cmara, que no percibe nada fuera de su ngulo de campo; por el contrario, este ngulo central de visin bien definida est rodeado por otro ms amplio de visin menos clara, pero susceptible de acusar detalles capaces de estimular su atencin y conseguir que el ojo cambie de posicin, de modo casi automtico, para dirigirse hacia el motivo de su alarma. No hay que olvidar que el ojo es el rgano de la visin y que este es el sentido ms agudo de la especie humana, encargado no solo de transmitirnos la informacin de nuestro entorno, sino de procurar la necesaria para garantizar la subsistencia de la especie, tanto avisando de peligros, como de la presencia de objetos deseables.

El factor ngulo de campo resulta muy mejorado adems por la doble visin y por la estereoscopia que esta genera. La profundidad de campo est en el ojo menos condicionada que en la cmara, pero no es tan total como en principio parece, especialmente cuando la vista se concentra en un objeto muy prximo, sin embargo supera las limitaciones que la cmara tiene en este sentido.Fcilmente podran establecerse semejanzas entre las aberraciones pticas y los defectos del ojo humano; no es por casualidad que el astigmatismo se da en ambos casos; las lentes de aproximacin aplicables a una cmara son asimilables a la lupa que se emplea para ver detalles cuya pequeez excede los limites de la agudeza visual el teleobjetivo cumple la misma funcin para la cmara que el anteojo para la visin natural.En cuanto a la apariencia del mundo exterior que el ojo proporciona, es evidente que las construcciones geomtricas indicadas coinciden con el sistema de imgenes que nuestros ojos nos muestran.Los conocidos efectos visuales, segn los cuales las rectas paralelas parecen converger en el horizonte, las diferencias de tamao aparente de los objetos en funcin de la distancia, fueron el origen de los estudios de la Perspectiva y la Proyectiva, iniciados precisamente por los pintores deseosos de interpretar el mundo del modo en que todos lo vernos. (Fig)Lo que los pintores encontraron estudiando la geometra, la cmara fotogrfica lo resuelve

aplicndola directamente con su sistema ptico.

Un estudio de perspectiva de Leonardo Da Vinci

2.4. LA VISIN FOTOGRFICA

Por estas causas, la fotografa, como reproductora de imgenes conocidas, no tiene dificultades de aceptacin, en tanto haya sido obtenida con objetivos normales y se haya tornado desde un punto de vista habitual. Sin embargo el uso de objetivos especiales causa deformaciones. Se ha comentado tambin que el punto de vista original de las fotografas areas es sorprendente para una mayora de los observadores, no habituados a mirar el terreno desde su vertical, aunque no hay diferencia entre ellas y la imagen visible desde un avin mirando hacia el suelo.En cualquier caso, la comprensin de una foto area o de un esquema geomtrico explicativo, requieren una cierta concentracin e imaginacin por parte del observador. El orden expositivo de los captulos siguientes tiende a facilitar esta interpretacin, avanzando progresivamente desde la imagen horizontal, equivalente a la visin habitual del mundo por parte de un hombre en pie que mira al frente, hasta la imagen vertical, propia de un observador areo, pasando por las oblicuas que corresponden a los distintos panoramas visibles desde una torre, para quien comience mirando a lo lejos y agache progresivamente la cabeza, hasta ver el pie del edificio.

2.5 CMARAS AREAS

Aunque la fotografa oblicua no ha desaparecido, e incluso es muy empleada en algunas aplicaciones de fotointerpretacin, en la mayora de los casos se trabaja sobre fotografas verticales de gran formato, tomadas con cmaras especiales: en cuanto a la fotogrametra, no hay excepciones, siendo usadas siempre las verticales. La obtencin de las fotografas areas verticales se realiza mediante cmaras especiales, que no difieren en lo esencial de las restantes, pero tienen algunas particularidades propias que es preciso destacar.Entre las primeras cmaras especficamente construidas para su empleo desde el aire, hay que recordar las construidas en 1885 por los franceses Tissandiery Ducom, con focal de360 mm.

En 1911 se construyeron en Francia cmaras con focales de hasta 120 cm, y formato 18 x

24 cm, para su empleo en reconocimientos militares, que seguan en funcionamiento al comienzo de la Primera Guerra Mundial. Durante esta guerra, se emplearon adems las cmaras alemanas Ernemann (focal 250 mm, formato 13 x 18, peso 5,8 Kg), Ica (focal 500 mm, formato 13 x 18, peso 9 Kg) y Goerz (focal 1.200 mm, capaz de obtener fotos desde4.000 m de altura, a escala 1 /1.333); y las britnicas Aero P, de R.W. Munro, con placas de 4 x 5" y objetivos de 8.5 y 10.5". En todas ellas la carga de negativos y el disparo eran manuales y deban efectuarse para cada exposicin.

Las cmaras empleadas en la Segunda Guerra Mundial no diferan mucho de las actuales, empleaban ya pelcula en rollo, y se utilizaban desde aviones especialmente diseados, que en general eran versiones desarmadas de aviones de caza o bombarderos ligeros, equipados para el vuelo a grandes alturas, o para el reconocimiento rasante a gran velocidad. Todos los pases contendientes desarrollaron aviones y cmaras propias.En la actualidad la toma de fotografas areas es una prctica habitual y ha desaparecido del proceso toda improvisacin; aviones y cmaras son especialmente equipados para realizarlas y el personal que maneja unos y otras es profesional.Por su apariencia, lo ms notable de estas cmaras es su gran tamao y peso, correspondientes a las dimensiones del clich que impresionan, tambin muy superior en dimensiones a los habituales, pero las caractersticas ms importantes son internas y estn relacionadas con las condiciones que las fotos deben cumplir para su empleo. Para evitar vibraciones, conseguir una verticalidad ms segura y poder girarlas sobre si mismas si as conviene, las cmaras se fijan al piso del avin sobre un sistema de acoplamiento que incluye una suspensin cardan. La cmara queda ntegramente en el interior del avin; slo el objetivo asoma al exterior a travs de un orificio practicado en el piso. Este contacto del sistema ptico con el aire fro exterior puede producir condensaciones, que se evitan pordistintos medios.

CMARA AREA AUTOMTICA WILD RC8

2.5.1. -OBJETIVOS.- Los objetivos montados en las cmaras areas son de la mejor calidad conseguida en ptica, muy luminosos y prcticamente exentos de distorsiones. Van atojados en un cono metlico intercambiable, que permite su sustitucin rpida y sencilla, incluso en

- 26 -

vuelo.

Las distancias focales varan entre 85 y 305 mm (12"), siendo las ms frecuentes 152 mm

( 6 " ) y 210 mm. (8.2") Para vuelos de gran altura hay tele-objetivos de l0 mm (24").El ngulo de campo oscila entre valores del orden de 60 y 90, aunque hay gran angulares de 120 y teleobjetivos de 30'.

OBJETIVO PLEOGON 5,6/153 OBJETIVO A VIOTAR 4,2 /210

2.5.2. - OBTURADORES Los obturadores son de un tipo especial, consistente en un sistema de laminillas circulares rotatorias, con una seccin recortada, a las que un motor mantiene en giro constante, regulando el tiempo de coincidencia de las posiciones recortadas ante el eje ptico. Este mecanismo permite una gran exactitud en el control de tiempos de exposicin, en la apertura y cierre instantneos, y en el intervalo entre exposiciones. Sus tiempos de exposicin tienen un margen que va desde 1: 50 hasta 1: 1.000, siendo los utilizados conms frecuencia los del orden de 1: 200 a 1: 500.

OBTURADOR DE FLOTACIN CONTINUA 'Aerotop"

2.5.3. - TIEMPOS DE EXPOSICIN. EL FLOU. Las velocidades de exposicin estn condicionadas por la velocidad de vuelo, que en el caso de los aviones fotogrficos civiles suele ser inferior a los 360 Km. /h, es decir, 100 m / seg. : a esta velocidad, en 1: 50 de seg.

- 27 -

El avin recorre 2 m; en 1:200, medio metro; en 1:500, 20 cm; y en 1: 1.000, 10 cm. La relacin entre estos desplazamientos y el movimiento relativo respecto a la imagen depende de la escala y a su vez esta es funcin de la altura de vuelo. Como se ver ms adelante. Un sencillo clculo demuestra que la traslacin carece de importancia en la formacin de la imagen y que el "efecto flou", no es preocupante. Este efecto, correspondiente al que en fotografa normal se llama "movimiento") no debe superar al desplazamiento de un punto de la imagen en ms de 1/20 mm = (0,05mm)En el caso de los aviones militares de reconocimiento fotogrfico, las velocidades son mucho mayores, sobrepasando en algunos casos ampliamente la del sonido, pero en cambio las alturas de vuelo son muy grandes, las escalas pequeas y los desplazamientos en apertura, tampoco son significativos.Para aminorar el efecto flou, algunas cmaras disponen de un mecanismo que desplaza la pelcula en sentido contrario al del vuelo; reduciendo el espacio recorrido durante la impresin. estos mecanismos se conocen por sus siglas inglesas FMC (Forward Motion Compensation), y estn dotadas de ellos las ltimas cmaras de Zeiss Jena, Zeiss Oberkochen, Wild y CIIGAiK. Incluso se ha previsto otra compensacin lateral, con un estabilizador giroscpico, llamado AMC (Angular Motion Compensation). De este modo es posible. Aumentar la altura de vuelo, sin que la disminucin de escala ejerza un efecto de aumento lineal, con el consiguiente ahorro de fotos.La siguiente tabla, fcil de construir para cualquier velocidad, muestra los limites dentro de los que es posible emplear cada tiempo de exposicin, segn la velocidad del avin y la escala media de la fotografa:

Exposicin1/1001/2001/5001/1.000

E.a 360Km/h1m50 cm20 cm10 cm

a 1/5.000

a 1/10.0000,2mm

0,10,1mm

0,050,04 mm

0,020,02 mm

0,01

a 1/30.0000,030,0150,0060,003

a 1/60,0000,0150,0070,0030,001

Introduccin a l a Fotogrametra

Los objetivos empleados en las cmaras areas permiten el uso indistinto de diferentes tipos de pelcula, aunque para la utilizacin de algunos sea necesario emplear filtros especiales. Con el dato de la sensibilidad de la pelcula y su propia lectura de la luz ambiental, las cmaras seleccionan automticamente el diafragma, manteniendo la mnima velocidad aconsejable. Las cmaras ms antiguas no disponan de este equipo y era necesario emplear exposmetros, anlogos a los fotmetros ya descritos; en cuanto a las primitivas, no tenan diafragma, porque la luminosidad escasa de sus objetivos obligaba a emplearlos siempre en su mxima abertura. El progreso habido tanto en la ptica, como en la sensibilidad de la pelcula, ha hecho necesario aadir este mecanismo..No hay en cambio sistema de enfoque, por no ser necesario, ya que las tomas se efectan siempre a alturas muy superiores a las distancias consideradas en fotografa como infinitas. En estas condiciones, la profundidad de campo cubre en con-secuencia ampliamente las diferencias de distancia desde los puntos ms prximos a los ms alejados del terreno retratado y toda la imagen es ntida.La altura de vuelo de los aviones fotogrficos los lleva a operar en zonas muy fras de la atmsfera, por lo que los aviones modernos suelen tener su interior a presin y temperatura reguladas, con el fin de evitar que las diferencias trmicas entre la cmara y el terreno produzcan efectos de contraccin en las lentes y en la emulsin. En algunos casos se emplea un sistema de calefaccin constante para la cmara.

2.5.4. -PLACA DE PRESIN.- El control de la profundidad de foco tiene en estas fotos una importancia extraordinaria, ya que de la posicin correcta de la pelcula en el plano focal depende el cumplimiento de las relaciones geomtricas de que se tratar ms adelante. Se consigue la posicin correcta mediante una placa de presin al vaco.

2.5.5. -FORMATOS.- Las dimensiones totales del negativo son unos centmetros mayores que el espacio til de cada exposicin. Los ms frecuentes de estos suelen ser 18 x 18 cm, o 23 x 23 cm (9" x 9"), como espacio til, pero cada imagen registra adems un marco que contiene una serie de informaciones propias de la cmara y otras referentes a la propia foto. En consecuencia, las dimensiones del papel son superiores en algunos centmetros a las del campo de la foto.

Introduccin a l a Fotogrametra2.5.6. -EL MARCO Y SU INFORMACIN El recuadro que limita la fotografa est perfectamente definido mediante un marco cuadrado, que en el centro de cada lado tiene una muesca o flecha, destinada a la localizacin grfica del centro geomtrico de la imagen; en ocasiones hay otras marcas auxiliares para el mismo fin, llamadas marcas fiduciarias.

- 29 -

En los laterales de este marco hay una serie de instrumentos, cuyas indicaciones tienen gran importancia para el empleo de la foto; figuran entre ellos un nivel de burbuja, que permite conocer la horizontalidad de la placa, o lo que es lo mismo, el valor de la verticalidad del eje ptico; un altmetro, con lectura directa de las decenas de metros sobre el nivel del mar; un reloj con segundero; un contador de exposiciones, que asigna nmero a cada fotografa. En una ventana fija estn los datos propios de la cmara, con la distancia focal aproximada a la centsima de milmetro.A ttulo complementario hay otros espacios libres, que permiten registrar el nombre del organismo propietario del vuelo, la empresa que lo realiza, el nombre del piloto, la fecha, la denominacin de la zona o el nmero de la hoja del mapa a que corresponde, el nmero del vuelo y de la pasada.Algunas cmaras tienen tambin una cuadricula de fondo, que aparece en todas las exposiciones y se utiliza para determinacin geomtrica de puntos, o como referencia en exploraciones de la fotografa.

2.5.7. INTERVALO ENTRE EXPOSICIONES.- Es posible conocer el espacio recorrido por el avin en un cierto tiempo a partir de su velocidad, que es un factor controlable. Contando con esta posibilidad, al establecer el plan de vuelo, de que se haba ms adelante, puede calcularse el tiempo que debe transcurrir entre dos exposiciones consecutivas. Un mecanismo regulador, llamado intervalo metro, permite fijaren la cmara la cadencia entre disparos, que puede efectuarse automticamente, aunque en el caso de realizarse un vuelo con fotgrafo no es necesario su empleo, prefirindose el disparo manual, controlado mediante otro instrumento auxiliar, que es el visor telescpico. El intervalo mnimo entre exposiciones suele ser de dos segundos, tiempo en el que el motor encargado del paso de la pelcula enrolla el espacio impresionado, situando ante el objetivo el nuevo disponible para el disparo siguiente.

2.5.8. VISOR TELESCPICO.- Es una especie de periscopio adosado a la cmara, a travs del cual el observador vigila el recorrido del avin sobre el suelo, para accionar el disparador en el momento preciso en que se encuentra sobre la vertical del punto deseado. El intervalmetro, le permite ver unas marcas cuyo desplazamiento seala el solape previsto; el operador puede controlar as el recubrimiento, utilizando un mando que acciona el disparador en sincrona con unas marcas desplazantes que corresponden al recubrimiento deseado y a las que debe hacer coincidir con otras que muestran el pasodel

REGULADOR DE RECUBRIMIENTO

2.5.9. -CONTROL DE VERTICALIDAD. Puesto de manifiesto por la imagen del nivel, como garanta de calidad, est asegurado por un sistema estabilizador de suspensin cardan, que elimina adems las vibraciones del avin.

2.5.10. -CALIBRACIN DE LAS CMARAS.- En el Captulo 3 se trata de la relacin mtrica que existe entre la altura de vuelo y la distancia focal de la cmara, en la que se funda toda la serie de relaciones que hacen posible el empleo de la fotografa area para efectuar mediciones. Todo depende de una semejanza de tringulos, uno de los cuales, el interior a la cmara, tiene como cateto vertical la distancia focal, medible en milmetros: en cambio en el exterior, el cateto correspondiente es la altura de vuelo, que puede medir cientos o miles de metros.Siendo la proporcin entre ambos factores tan desfavorable a la cmara, la nica posibilidad de que las relaciones establecidas sean vlidas consiste en la garanta de una calidad excepcional en la cmara, no slo en las lentes de su objetivo, sino en la distancia entre ellas y la que le separa del plano focal, es decir es necesario un control exacto de las dimensiones internas de la cmara.

Simplificacin Geomtrica Condiciones reales

Los puntos nodales O y O sustituyen de hecho al terico punto O. La determinacin de la distancia focal OP se convierte en un problema ptico.CALIBRACIN DE LA CMARA

Por otra parte, aun cuando en todos los esquemas explicativos se supone la existencia de un foco de proyeccin que es vrtice de dos ngulos opuestos en l, la realidad ptica es distinta y ambos ngulos no son en realidad coincidentes. (Fig.); adems, estos dobles focos de proyeccin, llamados "puntos nodales", tampoco son nicos, y debe determinarse su posicin para distintos pares de puntos.El fabricante calibra cada cmara antes de ponerla a la venta, pero esta operacin debe realizarse tambin con posterioridad, con la periodicidad que se establezca.

El calibrado completo debe comprender una serie de operaciones, que son:

a)Determinacin de la distancia focal del objetivo, con aproximacin de la centsima de mm.b) Determinacin de su poder separador.

c)Situacin de la posicin del punto principal de la placa respecto a las marcas que le localizan.d) Evaluacin de las distorsiones radiales y tangenciales. e) Comprobacin de la planeidad del plano focal.f) Comprobacin de las posiciones relativas entre las marcas fiduciarias.

g) Si la cmara tiene cuadricula de referencia, hay que determinar adems las posiciones de las cruces respecto a las marcas.Como puede suponerse, la realizacin de estas determinaciones slo est al alcance de laboratorios pticos dotados de un instrumental de muy alta precisin. En Espaa la garanta de esta operacin es de slo dos aos, y siendo necesario repetira con tanta frecuencia, se trata de encontrar procedimientos menos engorrosos y suficientemente fiables. El mtodo ensayado consiste en la toma peridica de

fotografas de un campo de pruebas, en el que hay materializadas una serie de seales, cuyas coordenadas estn calculadas con precisin. Las placas resultantes son estudiadas y medidas para contrastar las posiciones resultantes con las correctas.

2.6. EL PROYECTO DE VUELO

2.6.1. RECUBRIMIENTO Y PASADAS

Se llama proyecto de vuelo al conjunto de clculos previos a la realizacin de un vuelo fotogrfico, mediante los cuales se organiza la operacin para conseguir el fin propuesto, con las condiciones establecidas.El vuelo fotogrfico se realiza a una altitud que debe calcularse en funcin de la escala deseada y de la distancia focal de la cmara , pero adems debe cubrir con sus imgenes un cierto territorio y es preciso que cada foto tenga una zona comn con las contiguas. Para cumplir estas condiciones, el avin fotogrfico debe volar a altura constante, siguiendo una ruta predeterminada, y a velocidad constante, para realizar sus disparos con intervalos regulares que se correspondan a recorridos iguales.Otro clculo previo es el de la hora de vuelo, relacionado con la altura del Sol sobre el horizonte, que es funcin de la latitud, de la fecha y la hora. Su resolucin precisa de unas tablas astronmicas: pero como en general se prefieren las fotos con poca sombra, se intenta volar hacia el medioda.

RECUBRIMIENTO LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL

Pasada 1 (fotos 1 a 5), pasada 2 (6 a 10)

Teniendo en cuenta las dimensiones de las bobinas, lo normal es que todas las fotografas de un mismo vuelo estn en un solo rollo, cuyo numero de identificacin aparecer rotulado en todas; en cambio un solo vuelo comprender habitualmente ms de una pasada, denominacin que se da a cada travesa cruzando la zona a fotografiar. tambin las pasadas se numeran para facilitar los trabajos posteriores.

Cada fotografa tiene una parte comn con la anterior, a la que se llama "zona de recubrimiento", expresndose su valor en porcentaje de la superficie de la foto. En otro captulo veremos que para conseguir la visin estereoscpica en todo el territorio volado, es necesario que el recubrimiento lateral sea mayor del 50 %, para que en cada foto aparezcan los puntos centrales de las dos contiguas. Son frecuentes los recubrimientos del 60 %.Tambin las pasadas deben solaparse, en este caso no por razones estereoscpicas, sino como garanta de que ninguna zona del territorio quede sin retratar; este recubrimiento transversal puede ser mucho menor, bastando un solape del 20 %.

2.6.2. -EL EJE DE VUELO.- En la preparacin del vuelo fotogrfico, siempre que es posible se empieza marcando sobre un mapa la zona que se fotografiar. Una vez calculada la dimensin del territorio correspondiente a cada foto en la escala del mapa, se indican sobre este los ejes de vuelo de cada pasada, cuidando de mantener el recubrimiento transversal previsto. Sobre los ejes de vuelo y a los intervalos regulares que correspondan al recubrimiento propuesto, se marcan los puntos sobre cuya vertical deber realizarse la exposicin de la pelcula.EFECTO DE LA DERIVA

Superficie til obtenida

Durante el transcurso del vuelo, es posible que vientos laterales desven levemente al avin, que debe corregir la deriva y mantenerse sobre la lnea prevista. En ocasiones, el avance se mantiene rectilneo, pero el avin vuela oblicuamente y los solapes laterales quedan escalonados. Para compensar este efecto, que en la prctica reduce la anchura til de la pasada, el fotgrafo dispone de un mecanismo compensador, que le permite girar la cmara sobre su soporte del modo conveniente. (Fig.).

En un vuelo perfecto, el punto central de cada fotografa coincidir con el punto propuesto, todos estos puntos estarn sobre la misma recta en cada pasada, y las pasadas sern rigurosamente paralelas.Para marcar sobre una fotografa el eje de vuelo de la zona que recubre, se sealarn en ella, adems de su punto central o "principal", las imgenes correspondientes a los puntos principales de las contiguas, uniendo a continuacin todos ellos.

2.6.3. -DISTANCIA ENTRE PUNTOS PRINCIPALES: FOTOBASE- La distancia entre estos puntos es el factor que condiciona el recubrimiento. Expresando la distancia entre centros en tanto por ciento de la longitud del lado del clich, resulta que este valor es complementario del recubrimiento, pues la distancia entre centros es igual a la que hay entre los bordes delanteros de cada fotografa, y esta ultima es el complemento del solape. (Fig.)

Cuando el terreno es horizontal, la distancia entre centros, es idntica en las dos fotografas, y es la reduccin a escala (fotobase), de la distancia recorrida en el espacio por el avin entre ambos disparos (base).

2.6.4. -LAS CONDICIONES AMBIENTALES.- El primer condicionante con que tropieza la fotografa area es la presencia de nubes, o de modo ms general, las condiciones meteorolgicas, que hacen que el vuelo sea o no factible. Ciertas neblinas son superables para las pelculas IR, pero su empleo no es frecuente, por lo que es ms normal esperar das favorables, habiendo dado lugar esta circunstancia a alusiones irnicas entre los pilotos, que denominan humorsticamente a los que hacen vuelo fotogrfico "pilotos de buen tiempo". Naturalmente esto no cuenta con los de reconocimiento militar, que a los inconvenientes meteorolgicos deben aadir la antiarea y la caza enemigas, que los obligan a volar a grandes alturas, con el agravante de tener que mantener el eje de vuelo previsto.La presencia de nubes aisladas, que no dificultan el vuelo, pueden en cambio arrojar

sombras sobre el suelo, que sern distintas en cada foto, a veces con gran diferencia, si hay viento de regular intensidad. Es un efecto muy molesto para el examen estereoscpico de los pares de fotos.Un techo homogneo de nubes altas, no dificulta el vuelo, pero disminuye los contrastes de la imagen, que resulta muy agrisada; lo mismo ocurre con neblinas bajas, de poca intensidad, tanto producidas por evaporacin, como por masas de arena ensuspensin, humo disperse de grandes incendios, contaminacin, etc.

DESVIACIN DEL RAYO PTICO

Entre las causas naturales inevitables que dificultan el vuelo fotogrfico, hay que destacar la refraccin atmosfrica, siempre existente, pero en valores cambiantes en funcin de la presin y temperatura. Este problema es mximo en las capas bajas inmediatas al suelo, que son las ms caldea-das, y mnimo en las prximas al avin, donde el aire es siempre muy fro. La consecuencia es que el rayo ptico, supuestamente rectilneo, al que se refieren todas las relaciones geomtricas en que se basa la fotogrametra, es en realidad una lnea curvada que se aproxima a la vertical. Su clculo terico permitira corregir la posicin de cada punto en una imagen exenta de esta distorsin, pero es prcticamente inviable, porque la determinacin estara adems en la hiptesis de una atmsfera en equilibrio, situacin completamente terica. En el caso ms favorable, slo servira para conocer un valor medio aproximado de la desviacin de los puntos, es decir un establecimiento del orden de magnitud del error. (Fig.)Como ocurre en Topografa y en Geodesia, el valor de la refraccin se presenta conjuntamente con otro, de tipo no ambiental, que es el de esfericidad. Sus signos son contrarios, pero sus valores no llegan a compensarse, ya que el primero es mucho mayor que el segundo. En el caso de la fotografa area, el valor conjunto carece de importancia dentro de los lmites de empleo, no obstante los fabricantes de instrumentos de restitucin fotogramtrica intentan eliminarlo con sistemas pticos o mecnicos, pero su verdadera

presin la consigue el empleo de las coordenadas calculadas previamente para los puntos de apoyo, a cuyos valores debe ajustarse la imagen durante las operaciones de orientacin.

2.6.5. - TIPOS ESPECIALES DE CMARAS

Las cmaras hasta aqu descritas son las llamadas mtricas, empleadas en fotogrametra, pero existen otros tipos de cmara utilizadas en fotointerpretacin, sobre todo con fines militares.Las cmaras panormicas toman fotos que cubren una zona transversal al eje de vuelo, con un gran ngulo de campo. Dependiendo de la altura de vuelo cubren extensiones de muchos kilmetros a ambos lados de l, aunque con una notable deformacin en los extremos.Las cmaras de banda continua producen unas imgenes que carecen de las propiedades geomtricas de la fotografa, ya que no proceden de una proyeccin cnica. En ellas, la pelcula se mueve constantemente, pasando a travs de una estrecha rendija de longitud igual a la anchura que el rollo. La velocidad de paso de la pelcula se establece de acuerdo con la altura de vuelo y la velocidad del avin. (Fig.)Las trimetrognicas, como la Seis KA-106A, son combinaciones de tres cmaras, que actan simultneamente: la central hace tomas verticales y las laterales tomas oblicuas. Utilizadas en vuelos rasantes, permiten cubrir con cada disparo efectuado desde 90m, una banda de 550 m transversal al eje de vuelo, por 260 en su direccin.

2.7. FOTOGRAFA AREA VERTICAL

El estudio de las fotografas areas verticales presenta un inters especial, porque son las ms empleadas, tanto en fotointerpretacin como en fotogrametra, hasta el punto de no ser necesario en la prctica cuando se habla de fotografas areas aadir que se trata de verticales.Por la misma razn apuntada al tratar de las fotografas horizontales, se llama verticales a las toma-das desde aviones, con el eje en posicin vertical, en tanto que su plano fue horizontal y paralelo al del terreno.A diferencia de las anteriormente estudiadas, que eran imgenes individuales, las fotografas verticales forman series, realizadas con la intencin de cubrir totalmente la zona propuesta, con tos solapes necesarios para garantizar la estereoscopia, tanto si el empleo previsto es la fotointerpretacin con esterescopo, como si se trata de la realizacin de un mapa, con restituidor fotogramtrico.Los distintos sistemas de ordenacin y control ya vistos en el capitulo 4, se refieren precisamente a estas fotografas.

2.7.1. GEOMETRA.- Comparando la configuracin geomtrica de la imagen con las

obtenidas en los casos anteriores, se descubren algunas diferencias importantes (Fig.):

Fotografa vertical

a) La lnea del horizonte no es visible.

b) el punto nadiral coincide con el principal, y el isocentro coincide con ambos. La no coincidencia denuncia la falta de verticalidad del eje ptico y la necesidad de utilizar el rectificador.c) Las prolongaciones de las imgenes de las rectas verticales concurren en el punto nadiral.d) Las imgenes de rectas paralelas en el terreno no concurren en. ningn punto de fuga. Las paralelas del terreno son paralelas en la foto.

2.7.2. TRANSFORMACIN. Entre las condiciones antes indicadas, la necesaria coincidencia entre el punto principal y el nadir no siempre es perfecta en los negativos, pero tiene que serlo en las imgenes positivas que de ellos se obtienen. La ya expuesta "condicin de Scheimpflug", ideada para obtener imgenes enderezadas a partir de tomas oblicuas, resuelve este problema por medios ptico-mecnicos. Este proceso se realiza utilizando los aparatos llamados rectificadores o transformadores

2.7.3. -CONCEPTO DE ESCALA.- El concepto de escala no es aplicable con rigor a una fotografa area; aun cuando en las explicaciones tericas se hace uso de planos para representar tanto la placa como el terreno, en las fotos reales rara vez la superficie del suelo puede asimilarse a un plano y las circunstancias fsicas no son comparables a las tericas.En un mapa o en un plano, la escala es una relacin constante entre longitudes del objeto representado y de su representacin; en una foto area, las dimensiones de dos

objetos iguales y situados sobre un mismo plano horizontal, son distintas en funcin de su posicin b dentro del campo de la foto; ms clara es su diferencia si estn en distinto plano, porque es diferente su distancia a la cmara y se da entre ellos la misma relacinque la perspectiva impone en la fotografa horizontal.

Pero el terreno real tampoco est formado por una sucesin de planos escalonados, sino que predominan en l las superficies inclinadas, y no cabe hablar de proporcin entre un segmento inclinado y su representacin en el plano horizontal de la foto. Aparecen adems abatidas sobre el plano horizontal las imgenes de objetos verticales, tanto msvisibles cuanto ms lejos estn del centro de la foto. (Fig.)

AB y CD, oblicuas distintas, imgenes iguales.

Es evidente por todo lo anterior, que en una fotografa area no pueden efectuarse mediciones, ni calcular superficies; sin embargo resulta necesario establecer de algn modo una valoracin entre el terreno y su representacin fotogrfica, a la que en un sentido amplio y con toda clase de precauciones llamaremos tambin escala.Para esta nueva definicin, puede partirse del supuesto de un terreno horizontal, en el que existe un segmento identificable, cuya imagen aparece en una foto rigurosamente vertical. Sea el segmento AB, cuyos extremos distan del punto principal P las distanciasPA y PB, respectivamente (Fig.)

VP = H

Vp = f

ESCALA

Las imgenes correspondientes en la foto son ab, pa y pb, que conjuntamente con el vrtice de proyeccin, forman una serie de tringulos, en los que se verifica que :

ab / AB = pa / PA = pb / PB = f / H

llamando f a la distancia focal y H a la altura de vuelo.

La proporcin entre segmentos es una escala, cuyo valor equivale al de la relacin entre la focal y la altura de vuelo: igualando esta fraccin a otra de denominador unidad se obtendr el valor de la escala de la foto en el plano donde estn P, A, y B. Para otro plano la altura ya no sera H, sino un valor diferente, y la escala sera distinta.Es evidente que en un terreno horizontal la escala es constante, en otro escalonado hay una distinta para cada terraza y en un terreno accidentado, cualquier valor que se determine ser slo una aproximacin, que puede quedar establecida entre trminos muydispares. (Fig.)

En la practica, la escala se establece antes de realizar el vuelo, determinando la altura sobre el terreno a que ste se efectuara; conocida la cota media, su valor incrementado a

la altura sobre el suelo, indica la altitud de vuelo sobre el nivel del mar. Debe tenerse en cuenta esta circunstancia cuando se calculen escalas de fotos a partir de los datos que enellas estn registrados, es decir, el altmetro y la distancia focal.

Altura de vuelo

Tambin es posible calcular de modo aproxima-do la escala de una foto partiendo de datos identificables en ella, cuyas dimensiones o distancias puedan realizarse en un mapa de escala conocida, o sobre el terreno. Necesariamente, los puntos con tos que se trabaje debern estar situados aproximadamente en la misma cota, ya que no es probable que se encuentren en una zona horizontal. Es preferible que la zona elegida se encuentre hacia el centro de la imagen, y conviene repetir la operacin empleando distintos pares de puntos, as como establecer el limite cometido en la determinacin de la escala,suponiendo una imprecisin en la medida efectuada en la foto. (Fig.)

Determinacin de la escala

En todos los casos es necesario recordar que el valor de la escala de una foto area no pasa de ser informativo y que su empleo en clculos es inadmisible, no slo por cuestin conceptual, sino por que et margen de error, adems de muy grande, no es valorable.

2.7.4. -IMGENES DE RECTAS OBLICUAS. Ya se ha visto que las rectas situadas en planos horizontales se transforman en otras semejantes, que sus segmentos mantienen la proporcionalidad que la escala del plano establezca, y que las series de paralelas en ellos contenidas aparecen como paralelas, es decir, sin punto de fuga.

Por otra parte, los segmentos verticales se transforman en segmentos cuyas prolongaciones concurren en el centro geomtrico de la foto, punto en el que interceptara a su plano una vertical que pasara por el vrtice. Este es de nuevo el procedimiento para localizar el punto de fuga de cualquier sistema de rectas oblicuas que aparezcan en la foto, posibilidad menos terica de lo que parece, ya que los rayos de sol son rectas paralelas, que si bien no resultan materializadas en las fotos, s es visible en ellas suconsecuencia directa, que son las sombras que los objetos arrojan sobre el suelo.

Puntos de fuga de paralelas oblicuas

2.7.5. -PROBLEMAS GEOMTRICOS.- Una serie de postes verticales, tales como los AA, BB, del dibujo, en una foto tomada desde et punto F, sobre la vertical de P, para una alerta posicin y altura del Sol, producen sobre el plano sombras paralelas y de longitudes proporcionales a sus alturas, que en la foto conservarn ambas propiedades, porque el plano de la foto y el del terreno son paralelos. En cambio, las dimensiones de los postes dependern de la posicin que ocupen; igual ocurre si se trata de otras rectas verticales, por ejemplo, las aristas de un edificio (Fig.)

Las rectas que unen los extremes superiores de los postes y los extremes de las sombras corresponden a rayos solares, es decir a un sistema de rectas oblicuas y paralelas en el espacio, que tienen un punto de fuga localizable en el plano de la imagen y determinado por el rayo que pasa por el punto F. Este rayo corta al plano de la foto en S, punto de fuga de los rayos solares, en el que concurren las imgenes de todos ellos. Las imgenes de los rayos pueden obtenerse uniendo las cabezas de tos postes con tosextremos de sus sombras.

Verticales concurrentes, sombras paralelas

El punto S, puede aparecer materializado en la foto, porque en l estar la sombra del vrtice de proyeccin, es decir del foco de la cmara, y por consiguiente, la del avin que la transporta. (Fig.)

La realizacin de problemas grficos tiene un gran inters desde el punto de vista didctico, pero requiere la utilizacin de datos muy exagerados, con suposiciones de vuelo poco reales, especialmente en lo que se refiere a las alturas, que para hacer posible las construcciones, deben su-ponerse muy bajas. Exceptuando esta salvedad, la resolucin de este tipo de ejercicios es altamente formativa y muy til para la posterior

interpretacin de figuras geomtricas en las fotografas, que no debe olvidarse son las de todas las construcciones humanas. Si se considera que son precisamente estos detalles el objeto preferente tanto de la fotointerpretacin como de la fotogrametra, queda ms en evidencia la utilidad de su realizacin.No es en cambio posible en la practica la aplicacin de estas propiedades para efectuar mediciones sobre fotografas, en las que para empezar, no existe un plano horizontal de referencia, hiptesis de partida en todos los ejercicios grficos..

2.7.6. -LAS SOMBRAS EN LAS FOTOGRAFAS VERTICALES. En todo el estudio geomtrico realizado hasta aqu se parte del supuesto de un terreno horizontal, pero en larealidad pocos terrenos lo son y las condiciones reales son distintas y menos favorables.

La longitud de la sombra de postes o rboles, no depende solo de su altura y su posicin porque tambin cuenta la configuracin del suelo sobre el que se proyectan.(Fig.)

Direccin de las sombras

Un objeto vertical situado en el punto principal, estar reducido a un punto que proyecta sombra, mientras que otro emplazado en el punto de fuga de los rayos solares, podr tapar la suya con su imagen. Las ondulaciones del terreno alargan y acortan las sombras de un modo muy engaoso.En cuanto a las sombras de las nubes, pueden aparecer en la foto, aunque la imagen

- 45 -

de la nube causante est fuera de ella, ya que caen donde las conducen los rayos solares. La imagen de la nube, cuando aparece, no est sobre su sombra, ni en la proyeccin ortogonal de la propia nube, sino desplazada, por corresponder a un objeto situado a mayor altura que el terreno. La nube y su sombra ( o un avin y la suya), miden en realidad lo mismo de extreme a extreme, pero al estar a distinta distancia de la cmara aparecen en la imagen en diferentes escalas. Su relacin de dimensiones puede servir para calcular su altura sobre el suelo.Por lo que se refiere a la sombra del avin fotogrfico, su aparicin en imagen depende del ngulo de campo y de la altura del sol. Como las fotos areas se suelen realizar hacia el medioda, la altura del sol queda definida por la conocida expresin 90 - + , en la que es la latitud del lugar y la declinacin solar. Como el ngulo de campo suele ser de 60, la sombra del avin, si la foto se ha tornado a medioda, aparecer cuando la altura del sol supere los 60. En latitudes de 40, ser visible desde que el valor de supere los 10, es decir entre mediados de abril y de agosto. (Fig.)

< 60, sombra dentro. ' < 60, sombra fuera.

3- VISIN ESTEREOSCPICA Y PARALAJE

Fotointerpretacin y Fotogrametra, J. Martn Lpez. EUIT Topogrfica, UPM Madrid Ao 19933.1. VISIN ESTEROSCPICA NORMAL Y LA PERCEPCIN ARTIFICIAL.

Se denomina estereoscopa a la capacidad humana de percibir el relieve y la distancia, mediante la visin duplicada de los objetos que obtenemos con nuestros dos ojos. Se trata de una condicin natural a la que habitualmente no se concede importancia, pero que tiene una gran trascendencia, porque condiciona la capacidad de cada especie animal para su desarrollo en la Naturaleza.No es casual que el sistema de visin duplicada exista en la mayor parte de los animales, pero precisamente de la mayor o menor perfeccin que en cada especie alcanza, depende su gnero de vida y sus posibilidades de subsistencia. La visin duplicada no supone una repeticin de imgenes percibidas, sino una asociacin de dos imgenes muy prximas, pero distintas, ya que cada ojo ve el territorio desde su propia posicin. Del contraste de las dos imgenes nace la capacidad de determinacin estimada de la distancia: lo mismo ocurre con la doble percepcin de los sonidos, pero siendo el Hombre un animal cuya vista est mucho ms desarrollada que el odo, hace menor uso

- 46 -

de la localizacin por este sentido.

Como paso previo al anlisis de la visin estereoscpica en el sentido en que afecta al objeto de este estudio, es interesante reflexionar sobre su efecto en distintas especies animales, para comprender hasta que punto el Hombre ha debido suplir sus insuficiencias naturales y ha tenido que recurrir a su inventiva para superarlas. Comparando las conductas y capacidades de accin de unos animales excepcionalmente bien dotados, con las de otros cuya capacidad estereoscpica es mediocre, se encuentra la explicacin de sus modos de vida, de sus limitaciones y del modo en que las superan.Es sabido que los monos arborcolas pueden salta de rama en rama, a veces a distancias muy largas, alcanzando siempre su objetivo. Indudablemente, la seleccin natural impone la muerte del animal cuyos msculos son deficientes, lo mismo que la impone si lo que falla es la vista.El halcn, cuya capacidad visual es extraordinaria, y cuyo sistema de caza es la captura de aves en vuelo, no slo distingue a sus presas en el aire a gran distancia y evala correctamente su posicin sin disponer de referencias en el entorno, sino que durante la aproximacin, que realiza a una velocidad enorme, corrige constantemente la distancia hasta reducira a cero, controlando la colisin para no matarse tambin en el choque.En ambos casos se trata de animales cuyos ojos son muy grandes y estn situados en posicin frontal, con un campo de visin comn muy amplio.Situacin muy distinta es la de aquellos animales cuyos ojos estn situados en posicin lateral y tienen un campo de visin doble muy pequeo y con comienzo a alguna distancia de su cabeza. Es conocida la capacidad de las gallinas para distinguir comida a algunos metros y su dificultad para picarla cuando llegan sobre ella, porque el alimento situado ante su pico est fuera de su alcance ptico.DOS ESpecies animales de gran tamao son vctimas del hombre a causa de sus deficiencias visuales; la ballena y el toro. A causa de su potencia, no tienen enemigos naturales y su alimentacin no precisa de una localizacin exacta. En el caso de la ballena, la posicin lateral y retrasada de sus ojos no dificulta su sistema alimenticio, ya que traga plancton filtrando el agua sobre la marcha, no tiene enemigos naturales de los que deba protegerse o a los que ataque; nicamente el hombre encuentra ventaja en esta deficiencia natural, que le permite aproximarse a ella hasta distancia de arponeo, aun corriendo el riesgo de ser alcanzado por un coletazo. En cuanto al toro, aunque normalmente no es un animal agresivo para el hombre, su posible embestida es muy peligrosa si comienza desde algunos metros de distancia, evaluando correctamente la posicin, ya que su carrera en ataque es muy rpida; sin embargo su deficiente visin estereoscpica a corta distancia hace posible incluso la lidia, en la que sistemticamente es engastado y muerto, pese a la desproporcin de tamao, tuerza y armamento.El equipo estereoscpico natural humano no es de tan buena calidad como el de los

- 47 -

monos o los halcones, pero satisface las necesidades naturales de la especie. La zona de visin conjunta empieza aproximadamente en la punta de la nariz, pero la distancia mnima de enfoque se encuentra a unos veinte centmetros de la cara; la distancia mxima en que la visin distinta de cada ojo permite evaluar diferencias supera los den metros, aunque sin precisin. Tanto para las necesidades de bsqueda de comida vegetal o animal, como para las de percepcin de enemigos naturales ante los que sea precise huir, esta capacidad visual es suficiente para el desarrollo de la vida humana en estado natural.

Sin embargo, el hombre ha desarrollado un sistema de vida alejado de las condiciones naturales que ha producido unas necesidades imposibles de resolver con sus sentidos, y ha debido crear instrumentos capaces de mejorarlos. La ptica permite mediante el empleo de lentes apropiadas, ver objetos de dimensiones no perceptibles para el ojo, sea por su pequeez o por su distancia; instrumentos ptico mecnicos, como los telmetros, permiten medir distancias mucho mayores que las naturales y adems con evaluacin exacta.

3.2. LA PARALAJE

La percepcin de distancia, solo se realiza en la zona de visin comn a los dos ojos, la diferencia de posicin que para un mismo objeto encuentran ambos actuando por separado es lo que se llama diferencia de paralaje.Analizando el mecanismo de la visin binocular se llega a establecer la existencia de una relacin entre la percepcin del relieve y la distancia y la doble visin. La separacin que hay entre ambos ojos (distancia Jintei Buoijar), hace que los rayos visuales que parlen de ambos hacia un objeto situado en el infinite sean paralelos, pero converjan sobre objetos prximos. La distancia en que en la prctica deje de producirse la convergencia determinar el alcance til del mecanismo visual para evaluar distancias, es decir situar la posicin hasta la que el sentido de la vista tiene su pleno rendimiento.Considerando el asunto con un planteamiento geomtrico, la determinacin de la distancia a un objeto aparece como funcin de la dis