PRINCIPIOS BASICOS DE LA FOTOGRAMETRIA, Apuntes de Fotogrametría

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Semana N° 02:

PRINCIPIOS BASICOS DE LA FOTOGRAMETRIA

Asignatura: Fotogrametría

Lic. Franci Cruz Montes

Facultad de Ingeniería Civil

Semestre Académico 2020-

I.- PRINCIPIOS BASICOS DE LA FOTOGRAMETRIA

 La Fotogrametría es ciencia o arte y tecnología de realizar mediciones en base a fotografías aéreas,

con la finalidad:

• (^) Determinar sus características Métricas,
• (^) geométricas y de
• (^) medio ambiente; a través de registros, medición e interpretación de las fotografías aéreas.

 División: Fotogrametría Terrestre, Aérea y Espacial.

 Evolución histórica de las fotografías aéreas.

a.- Prehistoria (S. XVI – a finales de s. XIX)

b.- Fotogrametría analógica (principios s. XX-1960)

c.- Fotogrametría analítica (1960 – 1990)

d.- Fotogrametría digital (1990 ----).

 El Objetivo principal: es elaborar mapas a partir de las fotografías teniendo en cuenta el relieve del

terreno , curvatura y horizontalidad.

 Aplicaciones: Ing. Civil, Hidráulica, Arqueología, Agricultura, etc.

I.1.- INTRODUCCION A LA FOTOGRAMETRIA

MC 75 °

3° 6° 3°

PERU – DATOS CARTOGRAFCIOS

DATUM: WGS 84

MC = 84° Zona 17

MC = 75 Zona 18

MC = 66 Zona 19

B.- CARACTERISTICAS DEL TERRENO

La Fotogrametría en la práctica enfrenta dos problemas:

• (^) la curvatura de la tierra
• (^) relieve terrestre. Cuando el área del terreno es demasiado extenso y las tomas fotográficas sean verticales e inclinadas se tendrá en consideración la curvatura terrestre. El relieve del terreno, causa un problema mayor debido al desplazamiento que se produce en cada punto en la fotografía en referencia a un plano de referencia, el desplazamiento es benéfico, por que permite calcular la diferencia de altura y dibujar las curvas de nivel; En la Figura: Los puntos A-A1, aparecen la misma vertical y tienen la misma representación en el mapa (Am), pero diferente posición en la fotografía. El desplazamiento a-a1 que sufre el Punto A1 en la fotografía con respecto al plano de referencia que pasa por el punto nadir (N)

Es función de la diferencia de altura del Punto A1,

con respecto a dicho plano de referencia (r), esto se

verá cuando tratemos deformaciones geométrica en

la fotografías

C.- TECNOLOGIA

Con los nuevos avances en la ciencia de la física, han aparecido nuevas tecnologías que facilitan:

• (^) el estudio de la tierra y la
• (^) representación gráfica de la misma. Esto a producido un importante cambio en los trabajos de la ingeniería y en otras ramas de las actividades de la sociedad. Estos cambios han sido mas resaltantes: Geodesia, Topografía, Cartografía, Geografía, Fotogrametría entre otros. Esta adaptación e integración de las tecnologías han tendido como resultado la mejora de la calidad, precisión, tiempo, costo, etc.  (^) Constelación Satelitales, USA, Ruso, Europeos  (^) Aviones con Cámaras Digitales  (^) Drones de uso Civil  (^) Georadares.  (^) Por lo tanto el proceso fotogramétrico comprende tres Aspectos: Terrestre, Aéreo y Gabinete.

I.2.- ELEMENTOS DE LA FOTOGRAFIA AEREA Desde el punto de vista geométrico una fotografía aérea es una proyección central del terreno. En la figura aparecen esquemáticamente representados por rectas, el terreno y el plano (negativo) de la fotografía, y por el punto el centro de proyección (O). El término negativo se refiere al plano de la fotografía en donde se ha formado la imagen, por exposición del terreno a través de un objetivo sobre una emulsión negativa.

• (^) Altura de vuelo sobre el terreno (z), distancia del centro de proyección (centro del objetivo) al plano del terreno.
• (^) Distancia Principal (c), distancia del centro del objetivo al plano del negativo.
• (^) Distancia focal (f), el foco (imagen), punto principal en donde forma la imagen. La distancia focal, del foco al centro del lente. Ecuación Newton. 1/dist. focal=1/dist. al objeto+1/dist. imagen
• (^) En Fotogrametría: 1/f = 1/Z + 1/c
  • Teóricamente “c” y “f” no son iguales, sin

embargo desde el punto de vista práctico, como

el valor de Z es mucho mayor que f; puede

decirse que 1/Z tiende a cero y por con

consiguiente “c” tiende a valor de “f”

f

• (^) Punto Nadir, La intersección de la vertical que pasa por el centro de proyección con el plano del negativo, se llama punto nadir representación en la foto(n), en el terreno(N).
• (^) Punto Principal, Es la proyección ortogonal del centro de proyección sobre el plano de la fotografía. Su representación en la foto (p) y en el terreno(P).
• (^) Isocentro, Es el punto de la bisectriz del Angulo determinado por la perpendicular al plano negativo y la vertical que pasan por el centro de la proyección, corta al plano del negativo, en la fotografía (i), en el terreno (I). Si una fotografía es vertical e inclinación inferior a 2° o 3°, puede considerarse que los tres puntos coincidan en uno solo.
• (^) Plano Principal, Es el plano vertical que contiene el eje óptico de la cámara.
• (^) Línea Principal, Es la intersección del plano de la fotografía con el plano principal (línea de máxima pendiente del plano de la fotografía). - (^) Isolina, Es la línea del plano de la fotografía, perpendicular a la línea principal que pasa por el Isocentro. En la práctica se refiere a la intersección de una foto vertical y una inclinada, en dicha línea las dos fotografías tiene la misma escala. - (^) Línea de vuelo, Si las fotografías han sido tomadas con recubrimiento longitudinal arriba los 50%, es posible identificar el punto principal de cada foto en las fotografías adyacentes. La unión de fotos pares sucesivos de puntos principales define la línea de vuelo , indicando la dirección de vuelo. - (^) Ejes, En una fotografía el eje X se refiere a la dirección de la línea de vuelo, eje Y a la dirección perpendicular sobre el plano de la foto. - (^) Formato, Es el marco o recuadro que limita la imagen fotográfica (23x23 cm ó 18x18 cm)

1.3.- DEFORMACIONES GEOMETRICAS DE LAS FOTOGRAFIAS

Se define a un grupo de desplazamientos que afecta la

calidad de la imagen e influyen en las mediciones en la

que se efectúan en las fotografías

a.- Desplazamiento debido al relieve

b.- Desplazamiento debido a la inclinación de la

fotografía.

c.- Deformación por Distorsión.

A.- Desplazamiento por relieve, (∆r) - de la figura

Aplicando teorema de Thales:

∆r /r = ∆R/R ……… 1 , además, por semejanza de

triángulos A2, A1, A y A2, N, O

∆R/R = ∆H/Z……….. 2

de las igualdades 1 y 2 , tenemos

 Por lo tanto : ∆r/r = ∆H/Z → ∆r = (∆H/Z) * r

• Desplazamientos: Terreno A1- A

Foto a - a

• (^) ∆r se mide en mm, Z y ∆H en metros
• (^) Además si ∆H es +/- ∆r será +/-, y la corrección es

acercándose al punto nadir

B.- Desplazamiento por Inclinación de la fotografía

Si la toma de la fotografía es vertical de un terreno plano, los puntos Nadir (n1), Isocentro (i1) y Principal (p1), coincidirán en uno solo, y la imagen de un punto A en el terreno, será en la fotografía a1. Si la fotografía gira un ángulo “i” alrededor del punto “O” sobre la fotografía inclinada, aparecerán los puntos n2, i2 y p2 en diferente posición y la del punto A aparecerá en la posición a2. El desplazamiento radial máximo(∆rm) calculados para puntos sobre una perpendicular a la isolinea y que pase por el Isocentro, en el lado de los desplazamientos positivos, será : ∆r m = Desplazamiento radial máximo i = Angulo de inclinación de la fotografía r = p1a1 = distancia radial al punto principal sobre la foto tg A = r/c También : n1=p1=i1 (punto nadir, principal e Isocentro) n1a1= r (distancia del punto principal al punto “a” n1O = c (distancia principal)  (^) Por lo tanto de la figura : ∆r m = c [tg (a + i) – 2 tg i/2 – tg a ] siguiente Imagen

C.- DESPLAZAMIENTO POR DISTORSION

El error de distorsión afecta la posición

de los detalles en la imagen pero no su

calidad (esto tiene que ver con la cámara

fotográfica).

La fotografía de un punto “A”, debe aparecer

en la fotografía en la posición “a”, siendo “Aa”

una línea recta, pero en la práctica el rayo “AO”

sufre una desviación conocida como Distorsión

tangencial aa1.

El error distorsión puede descomponerse en

dos direcciones perpendiculares. Una dirección

radial (aa1)y otra tangencial(aa2).

Esta distorsión es por lo general muy pequeña

por lo que no es tomada en cuenta

D.- ERROR COMBINADO

• (^) Esto sucede cuando los tres deformaciones

anteriormente mencionados se presenta unidas.

• (^) Desplazamiento debido al Relieve:

a → a

• (^) Fotografía inclinada:

desplazamiento radial hacia a2.

• (^) Distorsión en las imágenes

desplazamiento a partir del punto p, el punto a se

desplaza a la posición a3.

• (^) Si los tres errores ocurren al mismo tiempo, la

suma de los tres vectores aa1,aa2 y aa3 la posición

final será a0.

• (^) Todo lo mencionado arriba se efectúa el laboratorio

CARACTERISTICAS DE LAS CAMARAS FOTOGRAFICAS