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DEL DR. MANHATTAN Y LA FOTOGRAMETRÍA AÉREA

Sin demasiada pretensión —al menos no más de la habitual en un texto con aspiraciones de divulgación—, me he planteado escribir este artículo, a modo de explicación cercana, sobre un tema que genera no pocos quebraderos de cabeza a los técnicos especialistas cuando tenemos que lidiar con sus consecuencias: la fotogrametría, sus procesos, sus usos y sus limitaciones. Pretendo, para ello, servirme del personaje de Alan Moore.

En una imagen fotogramétrica tenemos los datos en bruto, para poder seleccionar sobre ella la información que nos interesa, en contraposición con la representación condicionada de una cartografía representativa, donde su creador ha filtrado la información detallando solo la que considera relevante. Esto, sin embargo, no supondría ventaja alguna desde el punto de vista técnico si no fuese porque, como su propio nombre indica, sobre un fotograma convenientemente preparado es posible lograr mediciones, como ocurre en la cartografía tradicional.

Esto no es en absoluto una obviedad porque no todas las fotografías, ni mucho menos, gozan de este carácter metrico. En las fotos del último verano del Dr. Jon Osterman como simple físico nuclear, las dimensiones reales de los objetos que aparezcan en la imagen se encuentran distorsionadas. Levemente, por la reducida distancia foco-objeto en una fotografía ordinaria, pero distorsionadas. Esa distancia aumenta considerablemente en una fotografía aérea y, por tanto, también lo hacen las distorsiones.

En consecuencia, la fotogrametría es una disciplina técnica íntimamente ligada a la topografía y la cartografía. Principalmente, la fotogrametría aérea, que permite abarcar grandes espacios del territorio desde una cierta verticalidad; pero también la fotogrametría terrestre, en direcciones no exclusivamente cenitales y utilizada generalmente para la definición métrica de objetos cercanos y elementos arquitectónicos. Te hablaré aquí de los diferentes formatos de la primera, por ser la más útil en el ámbito de la propiedad inmobiliaria.

No obstante, todo lo anterior haría a la imagen fotogramétrica indiscutiblemente superior a la cartografía convencional, si no fuese por sus importantes limitaciones.

Limitaciones generales y comunes

Las limitaciones generales son las que afectan a toda fotografía aérea por igual, con independencia del tipo de producto que sean, como te diferenciaré más adelante.

Al mirar desde el cielo, el Dr. Manhattan observa vehículos, edificios, gente. Y aunque grabase en su retina la imagen hasta el más mínimo detalle —cosa que él podría hacer perfectamente—, al volver al día siguiente ya no estarían los mismos coches, ni las mismas personas, y hasta puede que alguno de los edificios hubiese sido derruido —aunque todo ello le causase las más desoladora indiferencia—.

De esta forma, la primera de las limitaciones de una imagen aérea es el contexto temporal. En ocasiones damos a las fotografías aéreas una trascendencia que no son capaces de soportar, creyéndolas atemporales. Tal vez por tener su principal aplicación en un campo que pretende la permanencia en el tiempo, como es la percepción del territorio, o quizás por su accesibilidad en los tiempos modernos: a un golpe de clic en aplicaciones como Google Maps. Esto es fácilmente rebatible porque no es complicado comprender que sobre los elementos muebles que aparecen fijos en la imagen —un coche aparcado, por ejemplo—, solo existe certeza de su posición y permanencia en el momento en que fueron sobrevolados. También pueden aparecer edificios que hayan sido demolidos o vegetación que haya sido talados o arrancada. Es por esto que la comprobación in situ es una medida de precaución más que recomendable; porque, pese a lo que pudiera parecer, las fotografías aéreas no se actualizan diariamente.

Un segundo problema es su información en bruto, que en ocasiones da versatilidad pero también puede ser contraproducente. Ese coche del ejemplo anterior, puede estar ocultando información relevante, como la arqueta de alcantarillado sobre la que pudiera estar aparcado; o aquella otra alineación de árboles puede estar cubriendo con su ramaje un determinado elemento de interés.

Estos problemas son irresolubles, salvo que se ejecuten vuelos específicos que contemplen estas contingencias, y los arrastrarán todos los productos fotográficos aéreos. Pero a ellos habrá que sumar otros problemas específicos, que cada avance en esos productos intentan resolver.

Por último, y antes de entrar a detalles más concretos, cabe indicar que la obtención y depuración de cualquier imagen aérea con fines métricos suele dividirse en dos fases: una de captura de datos y otra de procesamiento de los mismos.

Fotografía aérea

La fotografía aérea es el más básico de los formatos de captura; es el Dr. Manhattan mirando a simple vista mientras levita sin mayor preocupación que la de juzgar a la humanidad. En ella no es posible ni siquiera garantizar la perpendicularidad de la toma de datos, es decir, que el eje de proyección sea perfectamente perpendicular al terreno fotografiado.

En la simple fotografía aérea no suele haber fase de procesamiento, por lo que incluso con perfecta verticalidad, la imagen se verá afectada por el efecto de la distorsión perspectiva o cónica. Debido a esto, los puntos están desplazados y la imagen presenta una escala no constante —los elementos el los extremos de la imagen aparece más alejados entre sí lo que lo están en realidad—; lo que supone problemas en las posibilidades de medición. Es lo mismo que ocurre, de manera más exagerada, con los objetivos de ojo de pez. A modo de explicación gráfica, ocurre esto:

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Una publicación compartida de Discover Hong Kong (@discoverhongkong) el 5 Abr, 2016 a las 2:58 PDT

A mayores, y como resulta evidente, habrá problemas de inclinación de los objetos que se levanten del suelo, como edificaciones, tendidos, o incluso vegetación.

Mientras el hombre azul, vigilante, escudriña en lontananza la ciudad, observa en perspectiva, por lo que cuanto más lejos este un objeto, más pequeño lo verá. Lógicamente, cuando más se acerca su línea visual a la vertical de su posición —cuanto más mire lo que hay justo bajo sus pies—, menor sería esta distorsión, pero siempre habrá algo de error en la medida cuando hablamos de precisión —y esto le genera a nuestro adalid un irresoluble vacío existencial—.

Ortofotografía aérea

Cuando el Dr. Manhattan, hastiado de la humanidad, decide buscar refugio en Laurie Juspeczyk, se hace omnipresente en una cuadrícula sobre la ciudad para encontrarla lo antes posible, y los muchos ojos de los muchos Drs. Manhattan mirarán a la vez de forma perfectamente vertical y generando una multitud de imágenes simultáneas en su cerebro —la abstracción es casi más difícil que la explicación técnica—.

La ortofotografía aérea es el siguiente nivel en los productos fotogramétricos, y resuelve ese primer problema de captura oblicua durante el proceso de captura de datos, por medio de sistemas de control de movimiento inercial, logrando que el eje de captura de la imagen sea siempre perfectamente perpendicular al terreno.

Eso respecto a la perfecta vericalidad de la toma, pero, ¿Qué hay de los abatimientos producidos por la distorsión perspectiva?

Por desgracia, nosotros no disponemos del don de la ubicuidad de nuestro héroe azul, así que lo suplimos con ingenios más mundanos, como el solape de las imagenes. Esto es, cuando el vehículo aéreo sobrevuela una determinada zona procura que las imagenes que va tomando se pisen entre ellas —generalmente con recubrimientos del 60-70%—, logrando con ellos que, ya sea en una imagen, en la anterior o en la siguiente, tengamos una perspectiva del objeto lo más vertical posible. Para entender mas gráficamente el concepto de solape, piensa en como se colocan las cartas cuando se juega al solitario —o asimilado en cualquier juegos de cartas—: eso sería una pasada del vehículo aéreo.

Todo esto se acompaña de los correspondientes de cálculos matemáticos y procesos técnicos en la fase de procesamiento, para determinar que toma es la mas apropiada para cada zona y así dotar a la imagen de las propiedades de una proyección ortogonal, lográndose una escala prácticamente constante y uniforme.

Es decir, todas las correcciones que se efectuan sobre la ortofotografía aérea logran efectos únicamente a nivel del suelo, manteniéndose los abatimientos de las cubiertas de edificios, torres de tendido eléctrico, arbolado y cualquier otro elemento que se eleve.

Esto convierte a la imagen ortofotográfica en un elemento que servirá a finalidades cartográficas y de análisis de medida, sobre el que es posible tomar medidas precisas y sin distorsión a nivel de suelo, pero algunos elementos siguen apareciendo abatidos debido a su altura sobre el terreno. Es el caso de este ejemplo, captura de pantalla del visor iberpix del Instituto Geográfico Nacional:

Ortofotografía aérea verdadera (o True Ortho)

Si el determinista hombre atemporal se viese atrapado por la agonía de la eternidad, podría querer observar a través del espacio y, con su omnipresencia y omnisciencia, observar el mundo con perfecta verticalidad en todos y cada uno de sus puntos, con separación infinitesimal. Lograría así una perfecta perspectiva ortogonal.

El último producto de la fotogrametría aérea es, con medios más humanos y cientifico-tecnicos, la ortofotografía aérea verdadera o True Ortho.

En esta se logra una mejora casi imperceptible para los no iniciados respecto a la simple ortofotografía aérea, pero de vital importancia y de mayor complejidad técnica tanto en fase de captura —con un mayor solapamiento entre fotogramas— como en fase de tratamiento —cálculos de corrección y reajuste—. Esta mejora es la eliminación, casi por completo, del efecto de abatimiento de los objetos elevados sobre el terreno y, consecuentemente, una correcta ubicación espacial de las partes superiores de estos elementos —cubiertas, copas de árboles, etc— y una mayor visibilidad de aquellos elementos que pudieran estar ocultando con su abatimiento —aceras, cierres, etc—.

Así, con un recubrimiento mucho mayor al de la ortofotografía aérea —en ocasiones superior al 90%—, se logran corregir los abatimientos de muchos de los elementos que tienen desarrollo en altura, consiguiendo una imagen que no oculte información.

Ortofotocartografía

Existe un cuarto subproducto; que no es producto per se, sino una combinación de información que pretende dar un valor añadido y simplificar la interpretación de los datos en bruto de la fotografía. Este es la ortofotocartografía donde, sobre una ortofotografía, se plasma una cartografía vectorial.

El requisito de partida para poder siquiera plantear está creación, es la necesidad de un sistema de referencia de coordenadas común, de tal forma que los puntos de la cartografía y los de la ortofotografía se correspondan. Parece, obvio, pero requiere un proceso.

Y requiere un proceso porque, aunque la cartografía se suele obtener o editar directamente en un sistema de referencia —el ETRS89 es el más común, pero hay otros—, la ortofotografía debe ser ajustada, porque sus datos no se obtienen de forma precisa y directa en un sistema de coordenadas; solo aproximada. Lo más habitual, casi rudimentario por su simplisima lógica aunque eficaz, es pintar sobre el terreno unas marcas enormes, a las que se le darán coordenadas por procedimientos clásicos y en campo, que luego serán reconocibles en la imagen aérea.

Resumen final

Aunque, evidentemente, lo ideal es trabajar con ortofotografía aérea verdadera, está no está al alcance de cualquiera. Su complejidad de captura y tratamiento suponen que, en general, solo se ejecutan este tipo de trabajos para proyectos concretos y áreas acotadas. De esta forma, la mayor parte de fotogrametría aérea que nos encontramos, de servicios y proveedores especializados, suele ser ortofotografía aérea. En los peores, y menos de los casos hoy en día, tendremos a nuestra disposición meras fotografías aéreas tomadas con verticalidad de eje.

Así pues, en general no podremos servirnos de las fotografías aéreas, sean del tipo que sean, para contrastar la existencia de objetos móviles o caducos —por contra, si tienen auténtica utilidad a la hora de certificar un determinado hecho en una determinada fecha—; y, en la mayoría de los casos, es posible que haya información oculta, o que los elementos elevados no se encuentren representados en su verdadera posición. Ya no cuando las medidas sea inválidas o definitivamente erróneas por no estar corregida la distorsión perspectiva.

Financiado por la Unión Europea – NextGenerationEU. Sin embargo, los puntos de vista y las opiniones expresadas son únicamente los del autor o autores y no reflejan necesariamente los de la Unión Europea o la Comisión Europea. Ni la Unión Europea ni la Comisión Europea pueden ser consideradas responsables de las mismas.

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