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Interpretación de fotografías aéreas e imágenes satelitales

Interpretación de fotografías en el Centro Nacional de Interpretación Fotográfica de EE.UU. durante la Crisis de los Misiles de Cuba .

La interpretación de imágenes aéreas, fotográficas y satelitales , o simplemente interpretación de imágenes cuando está en contexto, es el acto de examinar imágenes fotográficas , particularmente aéreas y espaciales , para identificar objetos y juzgar su importancia. [1] Esto se usa comúnmente en el reconocimiento aéreo militar , utilizando fotografías tomadas desde aviones de reconocimiento y satélites de reconocimiento .

Los principios de interpretación de imágenes se han desarrollado empíricamente durante más de 150 años. Los más básicos son los elementos de interpretación de imágenes: ubicación, tamaño, forma, sombra, tono/color, textura, patrón, altura/profundidad y sitio/situación/asociación. Se utilizan rutinariamente al interpretar fotos aéreas y analizar imágenes similares a fotografías. Un intérprete de imágenes experimentado utiliza muchos de estos elementos de manera intuitiva. Sin embargo, un principiante puede no solo tener que evaluar conscientemente un objeto desconocido según estos elementos, sino también analizar el significado de cada elemento en relación con otros objetos y fenómenos de la imagen.

Ángulo de visión

Imágenes y fotografías verticales

Las fotografías aéreas verticales representan más del 95% de todas las imágenes aéreas capturadas. [2] Los principios de captura de fotografías verticales se muestran en la Figura 2. [3] [4] Se incluyen dos ejes principales que se originan en la lente de la cámara. [3] Uno es el eje vertical que siempre está a 90° con respecto al área de estudio. [3] Otro es el eje de la cámara que cambia con el ángulo de la cámara. [3] Para capturar una fotografía aérea vertical, ambos ejes deben estar en la misma posición. [3] Las imágenes verticales son capturadas por la cámara que está sobre el objeto que se está fotografiando sin ninguna inclinación o desviación del eje de la cámara. [5] Las áreas en una fotografía aérea vertical a menudo tienen un tamaño consistente . [4]

Figura 2: El principio de la fotografía aérea vertical. [3] [4]

Fotografías aéreas oblicuas

Las fotografías aéreas oblicuas se capturan cuando las cámaras se colocan en ángulos específicos con respecto al terreno. [5] Es una mejora o adición muy útil a la imagen vertical tradicional. [2] Permite que la visión pase a través de una proporción relativamente alta de la cubierta vegetal y las hojas de los árboles. [2] Las fotografías aéreas oblicuas se pueden clasificar en dos tipos.

Oblicuo bajo

Las fotografías aéreas oblicuas bajas se generan cuando el eje de la cámara tiene una diferencia de ángulo de 15 a 30° con respecto al eje vertical , como se muestra en la figura 3. [3] El horizonte, la frontera divisoria entre el planeta y la atmósfera desde un ángulo de visión , [6] no es observable en una fotografía aérea oblicua baja. [5] La longitud entre dos puntos no se puede calcular y no es precisa porque una imagen oblicua baja no tiene una escala. La orientación de los objetos también es inexacta. [5] Las fotografías oblicuas bajas se pueden utilizar como referencia antes de la investigación del sitio porque brindan detalles actualizados de los lugares locales. [3] [4]

Figura 3: El principio de la fotografía aérea oblicua baja [3] [4]

Oblicua alta

Las fotografías aéreas oblicuas altas se generan cuando el eje de la cámara tiene una diferencia de ángulo de 60° con respecto al eje vertical , como se muestra en la figura 4. [3] En este caso, el horizonte es observable. [5] Este tipo de fotografía captura una región bastante considerable. [5] Al igual que en una fotografía oblicua baja, la longitud entre dos puntos y la orientación de los objetos son inexactas. [5] Las fotografías aéreas oblicuas altas se utilizan ampliamente para ayudar a la investigación de campo porque la línea de visión que se muestra es más similar a la de los humanos. [3] Las características y estructuras se pueden reconocer fácilmente. [4] Sin embargo, los paisajes, los edificios y las laderas que están bloqueados por las áreas montañosas no son visibles. [4]

Figura 4: Principio de la fotografía aérea oblicua alta. [3] [4]

Color y falso color

En blanco y negro

Las fotografías aéreas en blanco y negro se utilizan con frecuencia para dibujar mapas, como mapas topográficos . [5] Los mapas topográficos son descripciones precisas y detalladas de las características del terreno que se encuentran en las áreas o regiones. [7] La ​​fotografía aérea en blanco y negro es capaz de producir imágenes de buena calidad en malas condiciones climáticas, como aire brumoso y brumoso. [2]

Color

Las fotografías aéreas en color preservan y capturan los colores de los objetos originales a través de las numerosas capas dentro de la película. [8] Las fotografías en color se pueden utilizar para distinguir diferentes tipos de suelos, rocas y depósitos que se encuentran por encima de las capas de roca, y algunas fuentes de agua contaminadas. [5] La degradación de los árboles impulsada por los insectos también se puede identificar utilizando fotografías aéreas en color. [5] Puede ayudar a localizar el almacenamiento de materiales en el entorno natural, como árboles, animales salvajes y petróleo. [4]

Infrarrojo de color

Las fotografías aéreas infrarrojas en color se capturan utilizando una película de color falso que cambia el color original de diferentes elementos a "color falso". [2] [5] Por ejemplo, los pastizales y los bosques que son verdes en la naturaleza tienen un color rojo. [2] Pero algunos objetos artificiales que están cubiertos de verde pueden tener un color azul. [2] Este fenómeno se debe al hecho de que las plantas reflejan más radiación infrarroja (IR) que los objetos hechos por el hombre. [2] La cubierta vegetal densa puede dar un color rojo más intenso que el de la cubierta vegetal escasa. Esto ayuda a determinar si los árboles están sanos o no. [5] También proporciona evidencia de la tasa de crecimiento de las plantas. [5] Es útil para identificar el límite entre la tierra y el océano o los lagos porque el océano no refleja la IR. [2]

Altitudes

De gran altitud

Las fotografías aéreas a gran altitud se toman cuando el avión vuela en un rango de altitud de 10.000 a 25.000 pies. [2] La ventaja de la fotografía aérea a gran altitud es que puede registrar la información de un área más grande tomando una sola fotografía. [5] Sin embargo, las fotografías a gran altitud no pueden mostrar tantos detalles como las fotografías a baja altitud, ya que algunos objetos, como edificios, carreteras e infraestructuras, son de un tamaño muy pequeño en la imagen. [5]

Baja altitud

Las fotografías aéreas a baja altitud se toman cuando el avión vuela a una altitud de menos de 10.000 pies. [2] Los objetos en la fotografía son de mayor tamaño y contienen más detalles en comparación con los de las fotografías a gran altitud. [5] Debido a esta ventaja, desde 1985 se lleva a cabo una recopilación rutinaria de fotografías a baja altitud cada seis meses. [2]

Escala

Figura 5: El principio de escala de las fotografías aéreas [4] [2]

La escala de la fotografía aérea o imágenes satelitales es el valor calculado cuando la diferencia de elevación entre la película fotográfica y la lente de la cámara se divide por la diferencia entre la lente de la cámara y la superficie del terreno . [4] También se puede medir dividiendo la longitud medida de dos ubicaciones en la foto por la longitud de esas ubicaciones en la realidad. [4] [3] En la figura 5, se muestran varios términos y símbolos relacionados. La distancia focal (f) se refiere a la diferencia de elevación entre la película y la lente. [2] [4] H es la diferencia de elevación entre la lente y el nivel del mar, que es el nivel promedio de la superficie del agua. [2] [4] h es la diferencia de elevación entre la superficie del terreno y el nivel del mar. [2] [4] S es la escala de las fotografías aéreas. [2] [4] es la fórmula para la medición de la escala. [2] [4] Esta medición controla la cantidad y los tipos de edificios observados en las fotografías, la aparición de algunas características específicas y la certeza de las mediciones. [3] Por ejemplo, una fotografía a gran escala generalmente proporciona una medición más precisa de la distancia en comparación con una fotografía a pequeña escala. 1:6000 a 1:10000 es el mejor rango de escala para la investigación de deslizamientos de tierra y el mapeo geológico para la evaluación del terreno. [2]

Imágenes a gran escala

Las fotografías aéreas a gran escala son aquellas tomadas a una escala de 1:500 a 1:1000. [9] Este tipo de fotografía es la más adecuada para investigaciones de sitios locales . [9] Parece un mapa ampliado.

Imágenes a pequeña escala

Las fotografías aéreas a pequeña escala son aquellas tomadas a una escala de 1:5000 a 1:20000. [9] Son más adecuadas para investigaciones provinciales o de áreas grandes . [9]

Interpretación de imágenes

Elementos a interpretar

Tamaño

El tamaño de un objeto es una de las características más distintivas y uno de los elementos más importantes de la interpretación. Lo más habitual es medir la longitud, el ancho y el perímetro. Para poder hacerlo con éxito, es necesario conocer la escala de la foto. Medir el tamaño de un objeto desconocido permite al intérprete descartar posibles alternativas. Se ha demostrado que es útil medir el tamaño de algunos objetos conocidos para hacer una comparación con el objeto desconocido. Por ejemplo, las dimensiones del campo de los principales deportes como el fútbol, ​​el fútbol americano y el béisbol son estándar en todo el mundo. Si se ven objetos como estos en la imagen, es posible determinar el tamaño del objeto desconocido simplemente comparando los dos.

Forma

En el mundo hay una infinidad de objetos naturales y artificiales con formas únicas. Algunos ejemplos de formas son la forma triangular de los aviones a reacción modernos y la forma de una vivienda unifamiliar común. Los seres humanos han modificado el paisaje de maneras muy interesantes que han dado forma a muchos objetos, pero la naturaleza también da forma al paisaje a su manera. En general, las características rectas y rectilíneas del entorno son de origen humano. La naturaleza produce formas más sutiles.

Sombra

Prácticamente todos los datos obtenidos por teledetección se recogen en las dos horas siguientes al mediodía solar para evitar sombras prolongadas en la imagen o la fotografía. Esto se debe a que las sombras pueden oscurecer otros objetos que de otro modo podrían identificarse. Por otro lado, la sombra proyectada por un objeto actúa como una clave para la identificación del objeto, ya que la longitud de la sombra se utilizará para estimar la altura del objeto, que es vital para el reconocimiento del objeto. Tomemos como ejemplo el Monumento a Washington en Washington DC. Al verlo desde arriba, puede resultar difícil discernir la forma del monumento, pero con una sombra proyectada, este proceso se vuelve mucho más fácil. Es una buena práctica orientar las fotografías de modo que las sombras caigan hacia el intérprete. Se puede producir una ilusión pseudoscópica si la sombra se orienta en dirección opuesta al observador. Esto sucede cuando los puntos bajos parecen altos y los puntos altos parecen bajos.

Tono y color

Los materiales del mundo real, como la vegetación, el agua y el suelo desnudo, reflejan diferentes proporciones de energía en las partes azul, verde, roja e infrarroja del espectro electromagnético. Un intérprete puede documentar la cantidad de energía reflejada de cada una de ellas en longitudes de onda específicas para crear una firma espectral . Estas firmas pueden ayudar a entender por qué ciertos objetos aparecen como lo hacen en imágenes en blanco y negro o en color. Estos tonos de gris se conocen como tono. Cuanto más oscuro parece un objeto, menos luz refleja. Las imágenes en color suelen preferirse porque, a diferencia de los tonos de gris, los humanos pueden detectar miles de colores diferentes. El color ayuda en el proceso de interpretación fotográfica.

Textura

Esta se define como la “colocación y disposición características de las repeticiones de tono o color en una imagen”. Los adjetivos que se utilizan a menudo para describir la textura son suave (uniforme, homogénea), intermedia y áspera (gruesa, heterogénea). Es importante recordar que la textura es un producto de la escala. En una representación a gran escala, los objetos podrían parecer tener una textura intermedia. Pero, a medida que la escala se hace más pequeña, la textura podría parecer más uniforme o suave. Algunos ejemplos de textura podrían ser la “suavidad” de una carretera pavimentada o la “aspereza” de un bosque de pinos.

Patrón

Un patrón es la disposición espacial de los objetos en el paisaje. Los objetos pueden estar dispuestos de forma aleatoria o sistemática. Pueden ser naturales, como el patrón de drenaje de un río, o artificiales, como los cuadrados formados a partir del Sistema de Topografía Pública de los Estados Unidos . Los adjetivos típicos que se utilizan para describir un patrón son: aleatorio, sistemático, circular, ovalado, lineal, rectangular y curvilíneo, por nombrar algunos.

Altura y profundidad

La altura y la profundidad, también conocidas como “elevación” y “batimetría”, son uno de los elementos más diagnósticos de la interpretación de imágenes. Esto se debe a que cualquier objeto, como un edificio o un poste eléctrico que se eleva por encima del paisaje local, exhibirá algún tipo de relieve radial. Además, los objetos que exhiben este relieve proyectarán una sombra que también puede brindar información sobre su altura o elevación. Un buen ejemplo de esto serían los edificios de cualquier ciudad importante.

Otros factores a tener en cuenta durante la interpretación

Metadatos de la fotografía

Una fotografía aérea marca diferentes datos e información sobre el área cubierta y la posición y condición del avión. [2] Estos detalles son medidos y anotados por el panel de datos que incluye diferentes dispositivos e instrumentos para las mediciones específicas. [2] La Figura 8 muestra el formato general de una fotografía aérea vertical.

Figura 8: Detalles de una fotografía aérea. Incluye la distancia focal , la altura de vuelo , la ubicación, el número de la fotografía, la hora y la fecha de la toma, etc. [2]

Ubicación

Existen dos métodos principales para obtener una ubicación precisa en forma de coordenadas. 1) estudio en el campo utilizando técnicas de topografía tradicionales o instrumentos de sistema de posicionamiento global.
2) Recopilar datos del objeto obtenidos mediante teledetección, rectificar la imagen y luego extraer la información de coordenadas deseada. La mayoría de los científicos que eligen la opción 1 ahora utilizan instrumentos GPS relativamente económicos en el campo para obtener la ubicación deseada de un objeto. Si se elige la opción 2, la mayoría de las aeronaves utilizadas para recopilar los datos obtenidos mediante teledetección tienen un receptor GPS.

Antecedentes y asociación del sitio

El sitio tiene características físicas únicas que pueden incluir elevación, pendiente y tipo de cubierta superficial (por ejemplo, pasto, bosque, agua, suelo desnudo). El sitio también puede tener características socioeconómicas como el valor de la tierra o la proximidad al agua. La situación se refiere a cómo los objetos en la foto o imagen están organizados y "situados" entre sí. La mayoría de las plantas de energía tienen materiales y edificios asociados de una manera bastante predecible. La asociación se refiere al hecho de que cuando encuentra una determinada actividad dentro de una foto o imagen, generalmente encuentra características o actividades relacionadas o "asociadas". El sitio, la situación y la asociación rara vez se utilizan de forma independiente al analizar una imagen. Un ejemplo de esto sería un gran centro comercial. Por lo general, hay varios edificios grandes, estacionamientos enormes y generalmente está ubicado cerca de una carretera principal o intersección.

Las fotografías aéreas se superponen

La superposición de fotografías aéreas significa que alrededor del 60% del área cubierta de cada imagen aérea se superpone a la de la anterior. [2] Cada objeto a lo largo de la trayectoria de vuelo se puede observar dos veces como mínimo. [2] El propósito de superponer la fotografía aérea es generar la topografía o el relieve en 3D cuando se utiliza un estereoscopio para la interpretación. [2] El estereoscopio es un instrumento que se utiliza para ver las imágenes aéreas superpuestas en 3D. [2]

Cumplir con los requisitos de las dos imágenes superpuestas elegidas es sencillo. Los puntos principales (punto central de la imagen en la geometría) de las dos fotografías deben estar en diferentes lugares del terreno. [2] Otra restricción es que la escala de las imágenes debe ser la misma. [2] Las rutas de vuelo de los aviones y la hora del día no están restringidas. [2]

Figura 9: Este diagrama describe el principio de la superposición de dos áreas cubiertas a lo largo de una única trayectoria de vuelo. [2]

Orientación de la geometría de la foto aérea

La orientación preferida de una fotografía aérea está estrechamente relacionada con la posición del Sol y el elemento de sombra. [2] En el hemisferio norte, la dirección sur es siempre la posición del sol. [2] Por lo tanto, las sombras se forman generalmente en el lado norte. [2] Esto afecta entonces al elemento de sombra en las fotografías aéreas. Por ejemplo, si el avión está volando de Norte a Sur, la luz del sol también viene del Norte y las sombras que muestran las formas de los objetos se pueden observar claramente en las fotografías aéreas. [2] Si el avión está volando de Sur a Norte, las sombras no se observarán claramente. [2] Para la interpretación de fotografías, es preferible que la imagen se tome de manera que las sombras se puedan observar claramente [2] ya que las sombras pueden resaltar el relieve de la topografía. [2] Esta orientación de la imagen también ayuda a los geólogos a vincular las imágenes 3D con lo que observan. [2]

Figura 10: Este diagrama muestra la posición del Sol (sur). Cuando la luz del sol proviene del sur, la sombra suele estar en dirección norte. Por lo tanto, el avión que vuela de norte a sur puede registrar claramente los elementos de sombra de los objetos. [2]

Desplazamiento y distorsión

La distorsión y el desplazamiento son dos fenómenos comunes que se observan en una fotografía aérea.

Desplazamiento

El desplazamiento es el resultado de la variación del relieve topográfico dentro de un área cubierta. [4] Un plano de referencia , que se refiere al nivel medio del mar, es esencial en el fenómeno del desplazamiento. [4] Para una ubicación que tiene una elevación superior a la del plano de referencia, la posición original se alejará del punto central de la imagen. [4] Para una ubicación que tiene una elevación inferior a la del plano de referencia, la posición original se acercará al punto central de la imagen. [4]

Figura 11. Este diagrama muestra un ejemplo de desplazamiento. A es la ubicación que está más abajo que el plano de referencia. Se mueve hacia adentro, hacia el punto central. B es la ubicación que está más arriba que el plano de referencia. Se aleja del punto central. Estas ubicaciones se desplazan en la dirección opuesta. [4]

Distorsión

La distorsión se refiere a cualquier cambio en la ubicación de un objeto o región en una foto aérea que modifica sus características y formas originales. [2] Por lo general, aparece cerca del borde de la imagen. [2] Hay dos causas de distorsión. La primera es la inclinación y la punta de un avión . [4] Cuando el avión está subiendo o descendiendo, produce una inclinación. [4] Cuando el avión se inclina en una dirección particular durante el reconocimiento aéreo, produce una inclinación . [4] El eje de inclinación es perpendicular al eje de la punta. [4] La segunda razón es el procesamiento de fotografías . [4] Este es un proceso utilizado para modificar la película fotográfica expuesta para generar una fotografía aérea. [10] Cuando la película humedecida se seca, se expande a través de una orientación y se contrae a través de la otra orientación. [4] Esto solo causa una pequeña cantidad de distorsión. [4]

Métodos de interpretación predigitales utilizando un estereoscopio de espejo

  1. Elija dos (2) fotografías aéreas tomadas una después de la otra y asegúrese de que haya al menos un 60 % de superposición . [2]
  2. Asegúrese de que estén colocados en la misma orientación y la parte norte de la fotografía aérea, así como las sombras generadas, deben colocarse hacia el intérprete. [2]
  3. Asegúrese de que la distancia entre el par de oculares , una lente utilizada en el estereoscopio para la observación, se ajuste a la distancia entre los ojos . [2]
  4. Coloque ambos dedos índices sobre el mismo objeto fácilmente identificable en cada una de las fotografías. [2]
  5. Arrastre lentamente las fotografías hasta que los dos objetos queden superpuestos debajo del estereoscopio. [2]
  6. Las áreas superpuestas aparecen entonces en 3D bajo el estereoscopio. [2]
    Figura 12: Un ejemplo de un estereoscopio de espejo .


Véase también

Referencias

  1. ^ Sociedad Estadounidense de Fotogrametría; Colwell, RN (1960). Manual de interpretación fotográfica. Sociedad Estadounidense de Fotogrametría . Consultado el 23 de enero de 2022 .
  2. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au Ho, H (2004). "Aplicación de la interpretación de fotografías aéreas en la práctica geotécnica en Hong Kong (tesis de maestría)". Universidad de Hong Kong, Pokfulam, RAE de Hong Kong . doi :10.5353/th_b4257758 (inactivo 2024-04-12).{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de abril de 2024 ( enlace )
  3. ^ abcdefghijklmn Consejo Nacional de Investigación y Formación Educativa. (2006). Introducción a las fotografías aéreas. En Trabajo práctico en geografía (pp. 69-83). División de publicaciones por el Secretario. https://www.philoid.com/epub/ncert/11/214/
  4. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac Crisco, W. (1988). Interpretación de fotografías aéreas. Departamento del Interior de los Estados Unidos, Oficina de Gestión de Tierras.
  5. ^ abcdefghijklmnop Imam, E. (2018). Fotografía aérea y fotogrametría.
  6. ^ Salamone, MA (2017). Igualdad y justicia en las cosmologías griegas tempranas: el paradigma de la "línea del horizonte".
  7. ^ Gobierno de Australia. (2014). ¿Qué es un mapa topográfico? Geoscience Australia.
  8. ^ Archivo Nacional de Cine y Sonido de Australia (2018). PELÍCULAS EN COLOR. https://www.nfsa.gov.au/preservation/preservation-glossary/colour-film
  9. ^ Oficina de Ingeniería Geotécnica, Departamento de Ingeniería Civil y Desarrollo (1987). Guía para la investigación del sitio (Geoguide 2) (pp. 1–352) https://www.cedd.gov.hk/filemanager/eng/content_108/eg2_20171218.pdf
  10. ^ Karlheinz Keller y col. "Fotografía" en la Enciclopedia de Química Industrial de Ullmann, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a20_001

Lectura adicional