Fotogrametría, Fotointerpretación Y Práctica 3v6w4y

DEFINICIÓN DE FOTOGRAMETRÍA Fotogrametría es la ciencia que se utiliza para obtener mediciones precisas por medio de fotografías. También es definida como el arte, la ciencia y la tecnología orientada a obtener información relevante de diversos objetos físicos de la corteza terrestre y de su medio ambiente, a través de procesos de medición interpretación de imágenes fotográficas, y de patrones de energía electromagnética radiante. Figura 1.2 Vuelo Fotogramétrico

Esta definición aunque no incluye en el sentido estricto de la palabra la interpretación de los elementos fotografiados, puede ser ampliada a la fotointerpretación, pues su finalidad es el levantamiento de mapas, ya sean topográficos, por fotogrametría o temáticos por fotointerpretación. Además el proceso fotogramétrico incluye un cierto grado de análisis y clasificación de los objetos fotografiados. De igual forma, la fotointerpretación requiere en muchos casos de mediciones de relativa precisión. Podría decirse en síntesis que la fotogrametría utiliza las fotografías con fines cuantitativos, en tanto que la fotointerpretación lo hace con fines cualitativos. (Herrera, 1974). La palabra fotogrametría empezó a utilizarse corrientemente, desde la fundación de la Sociedad Americana de Fotogrametría en el año de 1934. La palabra fotogrametría se deriva de tres raíces griegas. Foto - que significa luz Grama - que significa dibujar y Metrón que significa medir. De este modo las raíces que conforman esta palabra significan “Mediciones gráficas por medio de la luz".

HISTORIA DEL DESARROLLO DE LA FOTOGRAMETRÍA Con anterioridad a la invención de la fotografía se inició la utilización de perspectivas dibujadas a mano con el fin de levantar cartas de costas, construcciones o paisajes. Así, en 1726, Capellen, las utilizó para levantamientos costeros. Luego en 1759 J.H. Lambert estableció las matemáticas para la transformación de una perspectiva. En 1835 se inventó el estereoscopio mediante el cual se introdujo el concepto de la doble imagen para observación de la tercera dimensión. Después, en 1839 Francois Aragó, geodesta del observatorio de París y Jaques Daguerre anunciaron el descubrimiento accidental de un proceso para "capturar la imagen". En 1851, Aimé Laussedat, oficial de campo de ingenieros de la Armada sa inició investigaciones para probar la utilidad de la fotografía con fines topográficos, construyó el primer instrumento apropiado para levantamiento de mapas con fotografías terrestres y estableció el primer método de restitución. Lausseqat quien por sus investigaciones ha sido considerado como el padre de la fotogrametría, llamó este procedimiento "metrofotografía”. Como resultado de sus experiencias, presentó en 1867 el primer fototeodolito, una combinación de teodolito y cámara y el primer plano de París levantado por medio de fotos terrestres. Posteriormente, Meydenbauer de Alemania en 1858 realizó un levantamiento de obras arquitectónicas por medio de intersección fotogramétrica con base en dos fotografías del

mismo objeto, tomados desde ángulos diferentes. Meydenbauer fue el primero en utilizar, la palabra fotogrametría en sus publicaciones. Más tarde, en 1883, Stolze y Hank, establecieron la relación entre fotografía y proyección. Porro de Italia; desarrolló la primera cámara panorámica en la cual se podía fotografiar todo el espacio visible alrededor de la estación terrestre. En 1900, Theodor Scheimpflug de Austria dio solución a la fotografía aérea, empleando una cámara de ocho lentes sostenida en la canasta de un globo. Con las siete fotografías oblicuas y una vertical formaba una sola fotografía de gran campo angular. La dificultad de poder determinar la posición del globo en el momento de tomar las fotografías pronto fue superada con el invento de los globos dirigibles. Con el descubrimiento de la marca flotante y de un método práctico para utilizarlas en mediciones sobre el modelo óptico, Pulfrich de Alemania, introdujo la esterofotogrametría: en 1901. En 1909, Von Orel y Von Hubl, construyeron el primer instrumento práctico para el" trazado de mapas mediante dos fotografías, el cual fue llamado el estereoautógrafo. Posteriormente Pulfrich diseñó un estereocomparador en Jena. Con el invento del avión en la Primera Guerra Mundial; la fotogrametría aérea adquirió gran desarrollo. Se construyeron las primeras cámaras aéreas, para toma de fotos en serie y el primer proyector doble para fotografías verticales. En 1928 Otto Von Grubber de Alemania, propuso la idea de la triangulación aérea para disminuir costos en los trabajos de campo. En la década del 50 se desarrollaron métodos analíticos de triangulación aérea y se diseñaron nuevos instrumentos de restitución y de aerotriangulación. El perfeccionamiento de objetivos y cámaras aéreas, los nuevos métodos de triangulación semianalítica, los equipos de ortofotografía y la automatización de instrumentos han caracterizado el desarrollo de la fotogrametría en los últimos tiempos que, junto con los llamados sensores remotos, han venido a enriquecer la capacidad del hombre para conocer y evaluar los recursos de la tierra. El uso de satélites, radares, plataformas espaciales, la fotografía multiespectral y demás sistemas de percepción, abren el campo del futuro en la fotogrametría espacial y en la microfotogrametría, cuyas aplicaciones proyectarán nuevos horizontes científicos y tecnológicos.

DESARROLLO DEL PROCESO FOTOGRÁFICO Con posterioridad al descubrimiento del proceso fotográfico de Daguerre, la fotografía hubo de desarrollarse paralelamente con la fotogrametría para facilitar su uso y así convertirse en un proceso ágil, compatible con el de la nueva tecnología. (Roa, 1976). El proceso inicial fue modificado por Henry Talbot de Inglaterra, quien logró realzar más el efecto de la acción de la luz con el uso de materiales de mayor sensibilidad, además de

agregar al proceso, el lavado en una solución de nitrato de plata y ácido gálico antes y después de la exposición. Hasta 1856, se utilizó el papel como material de base. En este año Scott Archer ingenió una emulsión de cloridro de plata en nitrocelulosa, el cual podía ser impreso en vidrio. Sin embargo el proceso requería exposición inmediata de la emulsión e igualmente revelado y secado. Este inconveniente fue obviado en 1870 por Ríchard Leech Maddox usando una emulsión basado en halogenuros de plata y gelatina, la cual podía ser impresa y secada antes de usarse y permitía su revelado posterior. Las emulsiones fotográficas utilizadas hasta entonces, solo eran sensibles a las partes azul, violeta y ultravioleta del espectro visible. En 1873 Herman Vogel descubrió que agregando ciertos colorantes a la emulsión, podía hacerse ésta, también sensible, a las zonas del espectro absorbidas por el colorante, logrando así extender la sensibilidad espectral de las emulsiones. En 1889 George Eastman; produjo una base en nitrocelulosa, la cual retenía la claridad del vidrio, pero era flexible, más liviana y no era frágil. Desde finales del siglo XX se iniciaron investigaciones científicas sobre el proceso fotográfico, propiciándose así la creación de importantes organizaciones especializadas que hoy satisfacen la demanda sobre nuevos avances de la fotografía.

CLASIFICACIÓN DE LA FOTOGRAMETRÍA El rápido desarrollo tecnológico de la fotogrametría y sus múltiples aplicaciones ha creado la necesidad de separarla o dividirla en grandes agrupaciones según diversos puntos de vista. Así según el tipo y posición espacial de la cámara y su finalidad, la Fotogrametría puede clasificarse según Deagostini, 1978 en cinco grupos: 1. Fotogrametría Aérea 2. Fotogrametría Terrestre 3. Fotogrametría Espacial 4. Fotogrametría no topográfica 5. Fotointerpretación y sensores remotos. La fotogrametría aérea es la que utiliza vistas aéreas del terreno, tomadas con cámaras métricas, montadas en un avión. Figura 1.3 Fotogrametría Aérea

La fotogrametría terrestre es la parte de la fotogrametría que utiliza fotografías tomadas desde una posición fija y usualmente conocida sobre el terreno, con el eje de la cámara horizontal o casi horizontal. Figura 1.4 Fotogrametría Terrestre

La fotogrametría espacial, abarca los aspectos de fotografía extraterrestre y mediciones hechas con la cámara colocada fija sobre la tierra, contenida en un satélite o colocada en la luna u otro planeta.

Figura 1.5 Fotogrametría Espacial

La fotogrametría no topográfica comprende sus aplicaciones en ciencia, balística, policía, tráfico u otros. La fotointerpretación trata con la identificación y análisis de objetos que aparecen en las fotografías y determina su significación. Puede ser aplicada en diferentes campos, tales como: geología, suelos, agricultura, ingeniería forestal etc. Sin embargo la interpretación puede hacerse con imágenes obtenidas por medios diferentes al del proceso fotográfico. Este grupo de imágenes se obtienen mediante los llamados sensores remotos, los cuales captan a través de dispositivos especiales, características físicas de los objetos, a distancia, mediante ondas de longitudes diferentes a la de la luz.

CLASIFICACIÓN DE LA FOTOGRAFÍA AÉREA La fotografía aérea puede clasificarse según varios aspectos, los más corrientes se refieren a la posición del eje óptico, al número de lentes o cámaras, al fin de la fotografía y al ángulo de exposición.

SEGÚN LA POSICIÓN DEL EJE DE LA CÁMARA La fotografía puede ser vertical, oblicua u horizontal. a. Fotografía Vertical Es la que se toma con el eje óptico de la cámara coincidiendo con la dirección de la gravedad, sin embargo en la práctica puede haber un desplazamiento intencional, el cual debe estar dentro de ciertas tolerancias para ser considerado como fotografía vertical aceptable.

Figura 1.6 Fotografía Vertical

b. Fotografía oblicua Es aquella en la cual el eje de la cámara se inclina intencionalmente con respecto a la vertical. Si el horizonte aparece en la fotografía, se llama fotografía; oblicua alta; si no aparece el horizonte se llama oblicua baja.

Figura 1.7 Fotografía Oblicua Baja

Figura 1.7a Fotografía Oblicua Alta

c. Fotografía Horizontal Es aquella que se toma con el eje óptico de la cámara en posición horizontal, como en el caso de la fotogrametría terrestre. Sin embargo el eje óptico puede no estar en esta posición; sino formando un cierto ángulo fijo conocido, de acuerdo con las especificaciones deja cámara terrestre que se utilice.

SEGÚN EL NÚMERO DE LENTES O CÁMARAS Las fotografías aéreas pueden clasificarse en trimetrogón, multiespectral, convergente simétrica, convergente asimétrica y convergente transversal, además de la fotografía de la cámara corriente de un solo lente. El sistema Trimetrogón Utiliza tres cámaras, una vertical y dos inclinadas a lado y lado, obteniéndose así una cobertura transversal completa del terreno. a.

Figura 1.8 Esquema de Fotografía Trimetrogon

La fotografía multiespectral: Se toma con una cámara, modificada para tomar simultáneamente imágenes en cuatro bandas del espectro electromagnético. El cono contiene 4 objetivos, cada uno provisto de un filtro de color diferente así cuando se emplea película infrarroja se obtienen 4 imágenes, correspondientes a las bandas azul, verde, roja e infrarroja. b.

Figura 1.9 Fotografía Multiespectral

Fotografía Convergente Simétrica Consistente en dos cámaras inclinadas en el sentido de la dirección de vuelo con los ejes ópticos convergentes, las cuales se disparan simultáneamente a intervalos iguales. Cuando se utiliza una sola cámara, ésta debe inclinarse a uno y otro lado sucesivamente. c.

Fotografía Convergente asimétrica Similar a la convergente simétrica, pero utiliza, una cámara vertical y otra inclinada. Este tipo de fotografía utilizada en Alemania, Suiza y los Estados Unidos recibe también el nombre de cámaras gemelas "o cámaras dobles". d. Fotografía Convergente Transversa: Igual a la convergente simétrica, pero con la inclinación de las cámaras perpendicular a la dirección de vuelo. e. Aunque los modelos estereoscópicos son más grandes en este tipo de fotografía, y por lo tanto se requieren menos puntos de control, están cayendo en desuso por error en la sincronización de las cámaras, en la orientación interior y principalmente por el invento de la fotografía supergranangular.

Figura 1.10 Fotografía Convergente Transversal

SEGÚN EL FIN DE LA FOTOGRAFÍA Esta se clasifica en panorámica, de faja continua, de reconocimiento y cartográfica. Panorámica Se toma con cámaras especialmente diseñadas para este propósito. La cámara va “barriendo” el terreno en dirección perpendicular a la de línea de vuelo; su cobertura lateral es muy amplia, llegando hasta los 180º. a. Figura 1.11 Fotografía Panorámica

De Faja Continua Utilizada en los Estados Unidos principalmente con fines de ingeniería en lo relativo a trazados de carreteras, líneas de conducción, líneas de alta tensión etc. Su construcción

permite el paso continuo de la luz a través de una rejilla que impresiona la película fotográfica en movimiento. El radar aunque no es fotografía, toma una imagen continua del terreno, por lo cual puede considerarse dentro de esta clasificación. b. c. De Reconocimiento: Usadas casi exclusivamente con fines militares, adquirió gran desarrollo durante la Segunda Guerra Mundial. Esta fotografía se toma con cámaras de distancia focal muy larga para mantener una escala aceptable aún volando a gran altura, lo que se hace necesario por el alcance de las baterías antiaéreas. Sin embargo, el cubrimiento terrestre por fotografía es muy pequeño. Cartográfica: Es la fotografía utilizada para la elaboración de mapas o para realizar mediciones fotogramétricas precisas. Las cámaras cartográficas son cámaras métricas que tienen sus elementos internos, como distancia focal, formato, plano focal, etc. Perfectamente calibrados.

SEGÚN EL ÁNGULO DE EXPOSICIÓN Es medido diagonalmente, la fotografía aérea puede ser de ángulo pequeño, normal, granangular y supergranangular. a. De ángulo pequeño Es utilizado con fines militares, como en el caso de las cámaras de reconocimiento o para elaboración de mosaicos. El ángulo de exposición es menor de 50º. b. De ángulo normal: Oscila entre 50° y 75°; se utiliza con éxito en elaboración de mapas de ciudades, en donde se requiere gran precisión planimétrica, debido a la relación favorable entre la base aérea y la altura de vuelo. c. La Fotografía Granangular: Se utiliza corrientemente en todos los campos de la fotogrametría y la fotointerpretación. Además sobre la base de esta fotografía se han diseñado muchos de los instrumentos fotogramétricos de uso más universal, ya que por mucho tiempo no logró superarse un ángulo de exposición mayor de 100° que no produjera grandes distorsiones en las fotografías. d. La Fotografía Supergranangular Logró superar este inconveniente, llegando a tener un campo angular de 120 y una distorsión aun bajo control. Su utilización permite grandes economías en todo el proceso fotogramétrico para producción de mapas, por cubrir cerca del doble del área de terreno que cubre una fotografía granangular, con una precisión equivalente. Uso de la distancia principal. NORMAL 60 GRADOS 210mm GRAN ANGULAR 90 GRADOS 150mm SUPER GRANANGULAR 120 GRADOS 90mm

ESCALA DE FOTOGRAFÍAS Cuando se emplean fotografías aéreas es de gran importancia el uso de las escalas, ya que permiten relacionar distancias en los documentos impresos. Por ejemplo, cuando se dice que una fotografía tiene una escala de 1:50 000, significa que cada unidad representa 50 000 veces la superficie del terreno.

Figura 1.12 Escala 1:50000 Fuente: http://biblioweb.dgsca.unam.mx

Los tamaños de las imágenes en fotos aéreas verticales dependen de la altura de vuelo del avión sobre el terreno y la distancia focal de la lente de la cámara fotográfica.

Figura 1.13 Definición c y z Fuente: http://fcf.unse.edu.ar/pdf/lpr

Es importante recordar que la distancia focal y la altura sobre el terreno, deben expresarse en las mismas unidades. Por ejemplo, si la distancia focal de la cámara es 300 mm. y H es 3000 m., la escala será 1/10.000. Si el terreno representado es perfectamente plano y la foto fue obtenida en un itinerario en línea recta y perfectamente horizontal, todos los objetos representados son 10.000 veces mayores que sus imágenes. Sin embargo, el terreno rara vez es totalmente plano y la escala variará a lo largo del formato de la fotografía al variar continuamente la altura de vuelo sobre al terreno. Así, la altura de vuelo sobre un valle será mayor que sobre una montaña. Por lo tanto, se debe tener en cuenta que en una meseta o área montañosa tendrá una escala superior a la de un valle o depresión. Esta es una de las principales diferencias que existe entre las fotografías y los mapas. También se puede determinar la escala de una fotografía por comparación con un mapa. Consiste en la medición de la distancia entre dos puntos característicos que puedan identificarse tanto en el mapa como en la fotografía de la que se quiere saber la escala. Las técnicas de comparación con mapas evidentemente sólo pueden usarse

cuando tanto el mapa como la fotografía que cubren la misma área sean fiables y muestren algún rasgo distintivo cuya posición esté localizada exactamente. Normalmente se observan las posiciones de cruces de carreteras, puentes de ferrocarril, diques, etc. (Ing. Ftal. Fabian Reuter, sf, UNSE, http://fcf.unse.edu.ar/pdf/lpr)

Cálculo de Escala de la Foto MÉTODO A: (a partir de un mapa) a. Establecer dos puntos claramente definidos (viviendas, cruce de carreteras, etc.) en la fotografía y en el mapa a usar. La distancia entre los puntos debe ser de por lo menos 10 cm., en lo posible las cotas de los puntos deben ser similares. Para reducir el error es aconsejable que los puntos se ubiquen sobre las diagonales que pasan sobre el punto principal. b. Determinar la distancia en la fotografía (df), y en el mapa (dm) y calcular la escala de la foto, con la siguiente proporción: Em = Escala Mapa

Ef = Escala Foto dm = Distancia Mapa df = Distancia Foto Se debe repetir este procedimiento para otra distancia elegida en la fotografía aérea. Posteriormente se promedian las distancias encontradas y de esta forma se encuentra la escala promedio en la fotografía. MÉTODO B: (a partir de los datos de la cámara) a. Calcular la altura promedio aproximada del terreno (hm) con la ayuda de las elevaciones indicadas en el mapa topográfico. b. Establecer la distancia principal (c) de la cámara y la altura del vuelo (Zo o Zin) indicadas en la fotografía aérea. Zo = Altura de vuelo sobre el nivel del mar. Zm = Altura de vuelo sobre el terreno fotografiado. hm = Altura promedio del terreno fotografiado. Zm = Zo – hm c. Calcular la escala de la foto Ef con la fórmula. c = Distancia principal de la cámara MÉTODO C: (a partir de las distancias en el terreno) a. Se escoge en la fotografía dos pares de puntos (A-B y C-D) que cumplan con los siguientes requisitos: Que sean fácilmente identificables en el terreno, con el objeto de poder medir sus distancias recurriendo a un equipo adecuado. (Si las distancias AB y CD en el terreno son previamente conocidas no es necesaria esta condición). En lo posible cada par de puntos debe estar situado sobre cada una de las diagonales de la fotografía, a lado y lado del punto principal y a una distancia máxima.

Si no corrige el desplazamiento debido al relieve, es aconsejable que los puntos escogidos se encuentren sobre el nivel medio del terreno. b. Encierre dentro de un círculo de 1 cm. de diámetro aproximadamente los puntos seleccionados anotando su nomenclatura. c. Mida sobre la fotografía la distancia “ab” entre los puntos "A” y "B". Igualmente mida la distancia “cd” entre los puntos "C" y "D". d. Mida en el terreno las distancias AB y CD. e. Calcule la escala correspondiente a cada una de las distancias AB y CD.

= escala correspondiente a la línea AB = escala correspondiente a la línea CD ab = distancia entre los puntos A y B medida en la fotografía cd = distancia entre los puntos C y D medida en la fotografía AB = distancia entre los puntos A y B medida en el terreno CD = distancia entre los puntos C y D medida en el terreno f. Si la diferencia entre los módulos escalares calculados, es inferior al 10%, adopte el promedio de dichos valores como módulo escalar medio, obteniendo así, la escala media de la fotografía.

Si la diferencia es superior al 10%, debe revisar todas las operaciones realizadas en busca de un posible error (Ing. Ftal. Fabian Reuter, sf, UNSE, http://fcf.unse.edu.ar/pdf/lpr).

MEDICIÓN DE DISTANCIAS Y ÁREAS El cálculo de distancias y áreas en base a fotografías aéreas puede resolverse si se toman en cuenta los siguientes factores: Corrección de los puntos que definen la línea recta. Cálculo de la escala media. Cálculo de la distancia o área.

Corrección de los Puntos que definen la Línea Recta Los errores de inclinación y distorsión serán realmente despreciables. Cabe únicamente corregir el desplazamiento debido al relieve de acuerdo a la precisión deseada. En general, cuando las diferencias relativas de altura son inferiores al 1% de la altura de vuelo Z no es necesario corregir el desplazamiento debido al relieve. Si estas diferencias relativas de alturas son mayores, habrá que corregir radialmente a partir del punto nadir, el desplazamiento debido al relieve Dr calculado mediante la expresión (1.5). (Deagostini, 1972). (1.5) La, Lr: Lecturas con la barra de paralaje para los puntos A y R. Lo referente con la barra de paralaje se encuentra en el Anexo B, en la práctica 3.

Donde: Par = La – Lr = diferencia de paralaje Pr = p1` p2` - r` r`` = paralaje absoluta del punto R r = distancia radial medida en la foto

Cálculo de la Escala Media Con base en los datos disponibles y al plano de referencia empleado para corregir el desplazamiento debido al relieve, se calcula la escala de las fotos para el plano de referencia o una escala media 1/E. Como resultado de estas dos etapas deben tenerse todos los puntos dibujados a una misma escala y conocer en la forma más exacta posible dicha escala.

Cálculo de Distancias La distancia o longitud L en el terreno es (1.6) Donde: l = sumatoria de longitudes medidas con regla sobre el plano E = módulo escalar de la escala de la foto

Cálculo de Áreas El área A calculada a escala de terreno es: (1.7) Donde: Af = área calculada a escala de la foto mm2 o m2 E = módulo escalar de la escala de la foto El valor de Af se puede calcular de diversas maneras: como sumatoria de figuras geométricas, utilizando una red de puntos y con papel milimetrado. Af = de figuras geométricas (1.8) Utilizando una red de puntos: Af = N * d2 (1.9) Donde: N = número de puntos d = distancia entre pares de puntos consecutivos mm Utilizando papel milimetrado: Af = NM (1.10) Donde: NM = número de mm2 que caben en dicha área.

MEDICIÓN Y ESTIMACIÓN DE PENDIENTES Con ayuda de fotografías aéreas es posible determinar la pendiente de un terreno, los cual es muy útil en proyectos de ingeniería de grandes extensiones, como por ejemplo, el trazado de una vía, el diseño de una presa, etc. A continuación se mencionan los métodos más usados en fotogrametría para estimar la pendiente entre dos puntos en una fotografía aérea.

MÉTODO SEMIGRÁFICO PARA MEDICIÓN DE PENDIENTES – STELLINGWERF

DEAGOSTINI, la metodología descrita es conocida con el nombre de Método de Stellingwerf, pretende determinar gráficamente la distancia horizontal ente dos puntos, los cuales requieren el cálculo de la pendiente, así como la diferencia de alturas, valiéndose de las fórmula de paralaje usadas para este requerimiento. Para determinar la pendiente es necesario escoger dos puntos, para el caso éstos serán A y R los cuales van a corresponder a dicha pendiente, lo que indica que el terreno existente entre ellos es aproximadamente plano para que la pendiente calculada corresponda a la realidad. Mediante el uso de un par estereoscópico que relacione dicha pendiente se realiza el cálculo la distancia horizontal D y la diferencia de altura ΔH. (Figura 1.14)

Figura 1.14. Medición de la pendiente (α) entre A y R

Cálculo gráfico de la distancia d Los puntos A y R se encuentran a diferente nivel, esto permite concluir que el desplazamiento debido al relieve es diferente, en consecuencia la medida de la distancia sobre las fotografías no puede realizarse de forma directa. Una afectación adicional de los puntos es el desplazamiento producido por la inclinación de las fotografías, sin embargo este error no será corregido, ya que el trabajo es desarrollado sobre fotografías verticales con inclinación es inferior a ± 3º. El punto A en la figura 1.15 es fotografiado desde dos puntos O1 y O2 lo cual permite la obtención de las imágenes a’y a”. Basándose al plano de referencia r, el punto A ha tenido cambios en su desplazamientos debido al relieve a’1 a’ y a”1 a” en las fotografías, siendo a’1 y a”1 las imágenes de A1, en el plano de referencia correspondiente de A. Si se trabaja sobre el supuesto que los puntos principales P1 y P2 están sobre el plano de referencia, y se hacen coincidir las fotografías 1 y 2 colocando las líneas de vuelo en coincidencia, se observará que los puntos a’ y a” se encuentran radialmente desplazados, esto significa que no coinciden en un solo punto. La intersección correspondiente a las rectas a’p’1 y a”p”2 proporciona la posición planimétrica del punto A en ambas fotografías a’1 y a”1. En la práctica se conocen los puntos a. principales y las imágenes a’ y a” del punto A. Basta con trazar las rectas indicadas anteriormente para hallar la posición planimétrica correcta del punto. De lo anterior, para hallar la distancia entre dos puntos A y R, y si se desea calcular la pendiente, podemos usar los siguientes pasos:

Se marcan los puntos principales de cada fotografía y se transfieren a las fotos adyacentes. Se marcan los puntos A (a’ y a”) y R (r’ y r”) en cada fotografía. Desde el punto p’1 se trazan rectas radiales que pasen por a’ y r’. Por r’ se traza una recta perpendicular a la línea de vuelo p’1 p’2. Desde el punto principal p”2 de la foto derecha se trazan radiales a los puntos a” y r” y se marca la línea de vuelo. Sobre un trozo de papel transparente se calcan las cuatro líneas dibujadas sobre la foto izquierda. Se coloca el papel transparente sobre la foto derecha de manera que las rectas que definen las líneas de vuelo coincidan y además que el punto r” se encuentre sobre la recta que pasa por r’ y es perpendicular a la línea de vuelo p’1 p’2.

Figura 1.15 Principio para la corrección del desplazamiento debido al relieve

Posteriormente se trazan sobre el papel transparente las rectas dibujadas en la foto derecha. La intersección de las rectas p’1a’ y p”2a” proporciona la posición planimétrica correcta del punto A, reducida al plano de referencia que pasa por el punto R. El mismo desarrollo aplica para la intersección de las rectas p’1r’ y p”2r” define el punto R. AR es la distancia medida sobre el papel transparente es igual a la distancia entre los puntos A y R a la escala del plano que pasa por R. Si se requiere reducir esta distancia a unidades de terreno se debe multiplicar por el módulo escalar Er que se relaciona con la escala 1/Er del plano que pasa por R. b. Cálculo de la distancia ΔH: La diferencia de altura entre los puntos A y R se calcula mediante la fórmula de paralaje, requiriendo el conocimiento de los valores de Zr, Pr y ΔPar de esta forma se encuentra la diferencia de altura del terreno en metros. b. Cálculo de la pendiente Con la determinación de la distancia d entre los puntos A y R a la escala del plano que pasa por el punto R y la diferencia de altura ΔHar entre dichos puntos, a escala del terreno en metros. Los datos anteriores son elementos para el dibujo de la pendiente, multiplicando o dividiendo los valores anteriores por un factor de escala, para la obtención del dibujo deseado. c. El cálculo de la pendiente puede hacerse de forma directa porque: Pendiente AR = arctg

(3.1)

MEDICIÓN DE PENDIENTES - MÉTODO ITC - ZORN La metodología busca el cálculo de la cotangente del ángulo a de la pendiente requiriendo para ello los siguientes datos (DEAGOSTINI, Op. cit., p. 162 – 169): Diferencia de altura ΔH calculada por medio de la fórmula de paralaje. Distancia entre los puntos AR calculada sobre un sistema de coordenadas definido sobre las fotografías y para el cual se emplea una plantilla especial en que la distancia principal (c) es la unidad de medida. Dentro de la medición de pendientes por el método de ITC - ZORN, es importante tener en cuenta:

Derivación de la Fórmula La pendiente entre dos puntos A y R (Figura 1.14) en que A es un punto alto y R es un punto bajo o punto de referencia, se puede determinar así: ctg

(3.2)

La diferencia de altura (ΔHar) puede ser calculada en metros a la escala de terreno utilizando la fórmula de paralaje. La distancia (D) puede calcularse en función de las coordenadas terrestres de los puntos: A (Xa, Ya), R (Xr, Yr)

(3.3)

Figura 1.16 Gráfica para el calculo de la distancia ar – Método ITC- Zorn

Valiéndose de una de las fotografías del par estereoscópico en donde se encuentran registrados los puntos a y r se puede encontrar un sistema local de coordenadas (x, y) con origen en el punto principal (Figura 1.16). Las coordenadas (X, Y) de terreno y las coordenadas (x, y) de la fotografía se relacionan por medio de las expresiones X = (Z/c) * x (3.4) Y = (Z/c) * y Donde: Z: altura de vuelo c: distancia principal El sistema de coordenadas (x, y) definido sobre la fotografía, se transforma en un nuevo sistema (x’, y’) seleccionando de manera que el eje y’ pase por los puntos a y r, y que el eje x’ pase por el punto principal de la fotografía. La expresión correspondiente es:

(3.5) Con el fin de facilitar la aplicación practica de la fórmula se hizo una plantilla, con la cual se leen directamente los valores de y’a y y’r medidos en unidades (c) y el valor de (u) expresado en centímetros. ta = y’a / c (3.6) tr = y’r / c el valor de u se obtiene S = u / c (3.7)

Para así poder usar la siguiente expresión. (3.8)

Aplicación Práctica de la Fórmula El cálculo de la pendiente por medio de la metodología ITC – Zorn, se selecciona, sobre un par estereoscópico de fotografías, dos puntos A y R que determinen estas pendientes y se marcan los puntos a’, r’, a”, r” correspondientes de A y R en la foto izquierda y en la foto derecha respectivamente. Para medir los valores de ta y tr se selecciona la fotografía en que el punto principal se encuentra más cerca de la recta determinada por los puntos (a) y (r) y se coloca sobre ella la plantilla (Figura 1.17) de manera que la escala correspondiente al valor de (c) de la fotografía pase por los correspondientes puntos (a) y (r) y que la escala para medir (u) pase por el punto principal. Usando la regla milimetrada de mide el valor de Pr = P’1 P”2 – r’r”

≈

base foto (3.9)

Con la barra de paralaje se hacen lecturas de paralaje en los puntos A y R para calcular ΔPar.

Figura 1.17 Uso de la plantilla ITC-Zorc

Sustituyendo estos valores en la expresión (3.8) e invirtiendo el valor de la función trigonométrica para calcular la tangente y multiplicando por 100, se obtiene el valor de la pendiente en porcentaje. Pendiente (%)=

(3.10)

Uso del Nomograma N.D Haasbrock de la Universidad Tecnológica de Delfit, diseñó un nomograma que facilita las siguientes operaciones, las cuales facilitan los cálculos anteriores: Cálculo de α conociendo ctg α Conociendo el valor de la cotangente del ángulo α, se obtiene directamente, sobre la parte izquierda de la recta, el valor del ángulo α. Cálculo de δ conociendo ctg α y S Si el valor de α es mayor de 28º o S es mayor de 0.40, es necesario sustituir el valor de α por el ángulo corregido δ. A = ctg δ – ctg α (3.10) Y δ se calcula mediante la expresión δ = arc ctg (A + ctgα (3.11) Utilizando la parte izquierda del nomograma. Conociendo S y ctg α se determina en el nomograma (Figura 1.19) el valor de

ESTIMACIÓN DE PENDIENTES DEAGOSTINI, Op. cit., p. 169 -172. Por medio de comparación de figuras tridimensionales se realiza la estimación de la pendiente, observándola en el terreno bajo un estereoscopio de espejos. Esta estimación de pendientes por comparación está afectada por la exageración estereoscópica que deforma las pendientes, debiéndose corregirlas en función de la exageración vertical.

Exageración Estereoscópica El terreno real fotografiado es diferente al modelo tridimensional observado a través de un estereoscopio para el análisis de un par de fotografías. El relieve aparece deformado como consecuencia de la diferencia entre la escala planimétrica del modelo observado. La exageración vertical o estereoscópica (Ev) es la relación existente entre la escala vertical y la escala planimétrica a las que se establece el modelo. Este valor es importante para la estimación de pendientes o buzamientos geológicos y para el estudio del espesor de capas geológicas ya que permite establecer la relación existente de la pendiente observada en el modelo estereoscópico (p) y el valor real de la pendiente en el terreno (q).

Figura 1.18 Comparación entre pendiente real (q) y pendiente exagerada (p)

Los factores que afectan la exageración estereoscópica son de dos orígenes: Factores atribuibles a la fotografía Base en el aire (B) Distancia focal (f) Altura de vuelo (Z) Factores atribuibles a la visión estereoscópica Distancia de observación de la fotografía (d) Separación entre las fotografías (s) Base interpupilar (E) Distancia de observación del modelo (D) Distancia de observación normal igual a 250 mm Diferentes autores han tratado de calcular numéricamente la exageración vertical (Ev) obteniendo algunas fórmulas como son: Jackson

y Hurault

(3.12)

Método Mekel Mekel es un estimador de pendientes conformado por un pequeño plano (P) que puede girar alrededor de un eje horizontal (E). Éste se coloca sobre una de las fotografías del par que se observa estereoscópicamente y sobre la pendiente tridimensional se coloca dicho plano paralelo a la pendiente. Sobre el circulo (1) del nomograma del estimador de pendientes (Figura 1.20) puede leerse el valor del ángulo (45º), pero este ángulo correspondería a una pendiente del terreno con exageración estereoscópica igual a uno. Se requiere disminuir el valor en base a la Ev determinada valiéndose de una de las expresiones anteriores para obtener la pendiente real del terreno.

Figura 1.20 Estimador de pendientes Mekel

EL MAPA El mapa es una representación gráfica convencional, generalmente a escala y sobre un plano, de una superficie terrestre u otro cuerpo celeste.

Tipos de Mapa Se tiene en cuenta una clasificación según su contenido, escala y finalidad: Según su contenido. Son aquellos que representan información básica sobre relieve, sistema fluvial, principales ciudades y vías de comunicación. Según la escala. Los mapas pueden ser locales, regionales, nacionales, continentales o mundiales. Según su finalidad. Se clasifican en técnicos y didácticos, siendo los más comunes: Carta Mapa Topográfico Mapa Base Mapa Temático Fotomapa Ortofotomapa

Escala de los Mapas Los mapas son una representación convencional de la superficie terrestre. Esta representación es hecha con una relación proporcional con respecto al objeto representado. Dicha relación es lo que se denomina escala y se calcula comparando una distancia medida sobre el mapa con su correspondiente en el terreno. (1.11) Donde: E = denominador de la escala Cuando se identifican en el terreno objetos que aparecen representados en el mapa, se debe considerar dos factores de error muy importantes que son: ei = Error medio cuadrático de identificación de un objeto en el terreno. el = Error medio cuadrático en el levantamiento fotogramétrico del objeto.

Conociendo los valores de ei y el se calcula la escala correcta del mapa utilizando el valor: ede = Error cometido al dibujar y dar escala a la distancia entre dos puntos =0.014 cm (1.12) con ei y el expresados en cm.

FOTOINTERPRETACIÓN: GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA La fotografía aérea es un caso particular de la teledetección en la que se utilizan plataformas a baja altura (aviones en lugar de satélites) con lo que la escala es mayor. Tradicionalmente se caracterizaba también por la utilización del papel como soporte y de las longitudes de onda del visible o infrarrojo. Sin embargo, en los últimos años el desarrollo de las cámaras digitales ha permitido la aparición de fotografía aérea digital y el uso de diversas bandas del espectro. Este tema se va a centrar en la utilización de fotografía aérea vertical tradicional en papel ya que las técnicas de manejo de fotografía digital son muy similares a las de imágenes de satélite, y a la conveniencia de aprender su manejo en estudios de evolución del paisaje.

Técnica A pesar de que podamos considerar a la fotointerpretación como un caso particular de la teledetección, existe una diferencia fundamental entre ambas técnicas. En teledetección se utiliza un dispositivo de barrido, mientras que en fotointerpretación se utiliza una cámara fotográfica con tecnología óptica. El resultado son distintos tipos de proyecciones. Las cámaras utilizadas en fotografía aérea son cámaras de alta resolución y gran tamaño ya que deben impresionar un cliché de unos 23 por 23 cm Uno de los parámetros fundamentales a la hora de analizar una fotografía aérea es la distancia focal (f) que se expresa en milímetros. A partir de esta y la altura de vuelo (H) puede calcularse la escala (E) de la fotografía resultante: E=H/f Por ejemplo si la altura de vuelo son 5000 m y la distancia focal 125 mm la escala de la fotografía resultante será 1:40000. Las películas utilizadas pueden ser en blanco y negro o en color. Una imagen en blanco y negro registra la reflectividad del objeto fotografiado en una determinada región del espectro electromagnético. Esta puede ser la banda del visible (pancromáticas) o incluir el infrarrojo. Las imágenes en color obtienen la reflectividad en diversas regiones del espectro y, posteriormente las combinan en una sola imagen asignando a cada banda un color, pueden obtenerse también solo para el visible o incluir infrarrojo. Estas posibilidades son las más utilizadas en fotografía aérea, sin embargo existen muchas otras posibilidades. La selección de la banda del espectro que se desea fotografiar se hace colocando un filtro delante del objetivo para que sólo deje pasar aquella parte del espectro que nos interesa. Los filtros también pueden utilizarse para resaltar unos colores sobre otros o para atenuar los efectos de la atmósfera en fotografía aérea de gran altura.

Los Fotogramas Aéreos

Una fotografía aérea se toma con una proyección cónica con deformaciones angulares, si corregimos estas deformaciones obtenemos un ortofotomapa ya que el proceso de corrección consiste en el paso a una proyección ortogonal. Las deformaciones son máximas hacia los bordes de la fotografía. En un fotograma aéreo además de la fotografía propiamente dicha aparecen una serie de elementos que facilitan la interpretación y la corrección. En primer lugar aparecen cuatro marcas en las esquinas de la foto llamadas marcas fiduciales, si trazamos dos líneas diagonales pasando cada una por dos de estas marcas, éstas se cruzarán en el centro de la foto que debe coincidir con el nadir (punto de la superficie terrestre perpendicular al plano focal). Esto sólo es así si el avión volaba sin inclinación, en este último caso el punto central de la foto se desvía respecto al nadir. El reloj nos informa de la hora y el altímetro de la altura a la que se tomó la foto. Suele aparecer además información acerca del organismo que ha obtenido la foto, fecha, escala, posición y diversa información istrativa. Puesto que la altura focal es constante, y deben suministrárnosla junto a la fotografía aérea, podemos recalcular la escala dividiendo la altura de vuelo (que puede variar de un fotograma a otro) menos la altura del terreno entre la distancia focal. E=(H-h)/f Evidentemente la escala no va a ser constante, no sólo entre fotografías de un vuelo sino tampoco dentro de la misma fotografía, sino que va a depender de la altitud de cada punto. Si en el área fotografiada existen diferencias de altitud importantes, en necesario tener en cuenta su efecto sobre la escala.

Series de Fotogramas Normalmente los fotogramas que se manejan en cualquier trabajo relacionado con la gestión del territorio no se toman aislados sino que son series que cubren un espacio bastante amplio. Una serie de fotogramas es el conjunto de fotogramas que cubren dicho espacio y que normalmente tienen un solapamiento longitudinal de un 50 ó 60%, que permite la visión estereoscópica y un solapamiento latitudinal de 20-30% para asegurar que no quede espacio por cubrir. A la hora de planificar un vuelo se tiene en cuenta que si el sol está excesivamente alto se pueden producir reflejos, mientras que si está muy bajo pueden producirse sombras excesivas; sin embargo algunas aplicaciones pueden beneficiarse de la presencia de sombras. También hay que tener en cuenta el propósito del vuelo. Si se quiere cartografiar formaciones vegetales es preferible evitar sombras y buscar una época en la que las diferentes formaciones puedan distinguirse mejor. Por el contrario aplicaciones de tipo geológico-geomorfológico se benefician de la presencia de sombras y de la ausencia de hojas en los árboles La época más adecuada para realizar un vuelo es primavera y otoño y la mejor hora el mediodía. Con ello se minimizan las sombras y los efectos de reflexión del sol en superficies de agua.

Paralaje y Visión Estereoscópica

Cada uno de nuestros ojos actúa como una cámara que capta una imagen. Cada uno de los ojos adquiere una imagen ligeramente diferente y desplazada debido a los aproximadamente 64 mm de separación entre ellos. El resultado es que los objetos aparecen ligeramente desplazados sobre el fondo, este desplazamiento es transformado por el cerebro en una representación tridimensional ya que el desplazamiento será tanto mayor cuanto más alejado este el objeto del fondo. Si tenemos dos fotogramas consecutivos con, por ejemplo, un 60% de superposición; tenemos un área común a ambas fotografías en los que los objetos aparecen ligeramente desplazados respecto al fondo. Este desplazamiento será proporcional a la altura relativa del objeto respecto al fondo. Si miramos ambos fotogramas a la distancia adecuada nuestro cerebro podrá reconstruir una imagen tridimensional. Sin embargo esto resulta difícil y se facilita mediante el uso de estereoscopios. Obtención de la línea de vuelo. En primer lugar se identifican los puntos principales de cada fotograma, a continuación se busca la ubicación de cada uno de ellos en el otro fotograma. De esta forma se obtienen cuatro puntos que forman la línea de vuelo que permite orientar el par de fotogramas correctamente.

Fotointerpretación Es el proceso por el que se extrae la información contenida en la fotografía aérea. En una primera fase se trata de reconocer y ubicar los diferentes elementos que aparecen representados. Se requieren ciertos conocimientos acerca de los procesos geomorfológicos, formaciones vegetales y usos del suelo del área de trabajo; hace falta además tener en cuenta la escala del fotograma y el tamaño de los objetos representados. Resulta por tanto una técnica instrumental útil en estudios territoriales. El primer paso sería orientar los fotogramas. Pude hacerse a partir de la dirección de las sombras y de la hora indicada en el reloj del fotograma o bien, de forma más exacta, mediante un mapa topográfico de la zona. Existen diferentes elementos en los fotogramas que pueden utilizarse para la identificación de elementos en las mismas, bien a simple vista o bien con el apoyo de la visión estereoscópica: Tamaño de los elementos (teniendo siempre en cuenta la escala del fotograma). La forma de los elementos. Las sombras, que pueden dar pistas sobre la forma del objeto ocultas en una vista aérea. El tono que indica la reflectividad en la región del visible. Textura, distribución de colores en una fotografía Distribución de los elementos El método de trabajo tradicional ha sido el dibujo de los diferentes objetos que aparecen en la fotografía en acetato transparente al mismo que tiempo que se observa el par de fotogramas con estereoscopio. Sin embargo puede resultar complicado y resulta preferible dibujar sobre el fotograma escaneado al mismo tiempo que se observan los fotogramas con el estereoscopio.

Además es posible corregir y georreferenciar de forma semiautomática un fotograma escaneado, de este modo puede integrarse en un Sistema de Información Geográfica. Existen también estereoscopios adaptados para trabajar en la pantalla del ordenador.

Geología y Geomorfología Topografía La acentuación de las diferencias topográficas que proporciona la fotografía aérea nos permite obtener una visión global del paisaje. A partir de la topografía puede llegarse a conclusiones de interés acerca Sin embargo más que en una visión global de la topografía puede ser interesante centrarse en las discontinuidades de detalle de la altitud que van a revelar la existencia de geoformas debidas a los procesos de modelado, erosión diferencial, escarpes, además de las grandes líneas estructurales. Litología Diversos son los elementos que pueden ayudar a identificar litologías. Tonos característicos. Formas de modelado a que dan lugar. Tipología de la red de drenaje a que dan lugar. Comportamiento de la vegetación en relación a los diferentes tipos de roca. Las rocas sedimentarias presentan planos de estratificación y un bandeado característico fácilmente identificable en la fotografía aunque, en algunos casos, pueden aparecer ocultos por la vegetación. Sin embargo a veces las discordancias litológicas pueden aparecer resaltadas debido a las preferencias de la vegetación por un tipo de roca u otro. Las arcillas se caracterizan por un color oscuro, más claro en el caso de las arcillas arenosas. La red de drenaje aparece muy desarrollada y de alta densidad. Resulta difícil identificar fracturas o fallas debido a que la plasticidad de la arcilla las enmascara. Las margas son arcillas que contienen entre un 35 un 65 % de CO3Ca por lo que su color es algo más claro y su morfología es semejante a la de las arcillas. Sin embargo dependiendo de la composición pueden dar lugar a morfologías y colores muy diferentes. Las arenas dan lugar a relieves bajos, formando llanuras irregulares drenadas por redes dendríticas cuya densidad dependerá del grado de cohesión y humedad de las arenas. Los interfluvios tienen formas suaves al contrario que en el caso de las arcillas. Si aparecen mezclas de arenas y arcillas las características de drenaje se combinan. Los conglomerados presentan características muy cambiantes en función de los materiales de los que están formados dando lugar a una gran variedad de formas y relieves. En general forman plataformas extensas, horizontales o algo inclinadas extensas, que protegen de la erosión otros materiales más débiles. Por su falta de elasticidad suelen fracturarse en caso de sufrir esfuerzos tectónicos. Estas fracturas pueden reconocerse, no sólo por la presencia de escarpes, sino también a que tanto la vegetación como la red de drenaje se concentran en ellas. Las calizas, por ser rocas sedimentarias, pueden aparecer mezcladas con proporciones diversas de otros materiales como arena, arcilla o marga. Las calizas más puras suelen ser más resistentes dando, por tanto, lugar a relieves más fuertes.

Los estratos calizos son continuos y con bordes suaves y redondeados y forman resaltes sobre otros estratos menos resistentes. En el caso de que hayan experimentado pliegues complejos su identificación puede resultar compleja. En el caso de estratos de calizas puras, horizontales o subhorizontales y afectados por procesos de facturación, éstos se ven sometidos a procesos de clasificación que se muestran en la fotografía aérea como alineaciones de dolinas y la aparición de polies. Por otra parte la infiltración del agua supone la ausencia de red de drenaje y la escasez de la vegetación. Es habitual la presencia de capas intercaladas de estratos calizos intercalados con margas o margocalizas perfectamente identificables en el caso de que los pliegues no sean muy complejos. Estructura Con el uso de la fotografía aérea resulta sencillo identificar fallas y fracturas de gran tamaño aunque no las pequeñas. Tampoco suele poder distinguirse entre falla y fractura. En general son más fáciles de identificar en ambientes áridos y semiáridos. Las fallas en las que la componente vertical del desplazamiento es más importante que la horizontal modifican la topografía con lo que su identificación en el campo es más sencilla. La inclinación del plano de falla solo puede apreciarse cuando origina escarpes y toda la morfología de facetas, barrancos y conos de deyección asociada. Todas las modificaciones que pueden sufrir estos tipos de estructuras a posteriori debido a los procesos erosivos (retroceso y pérdida de altura del escarpe) son difícilmente observables en fotografía aérea. Las fracturas suelen actuar como zonas de acumulación de agua. El resultado es un incremento de la acción de los procesos erosivos que se pone de manifiesto en la topografía y es fácilmente detectable en fotointerpretación. En cuanto a los plegamientos, la erosión diferencial acentúa la diferenciación entre estratos y suele provocar inversiones del relieve (anticlinales desventrados y sinclinales colgados). En los sinclinales la charnela sinclinal suele coincidir con una zona deprimida apareciendo sierras alargadas cuya vertiente más suave mira hacia el eje del sinclinal La topografía de domos y cubetas es similar a la de anticlinales y sinclinales (respectivamente) pero con planta anular. Se puede reconocer la presencia de un estrato y su dirección de buzamiento ya que el talud de menor pendiente mira hacia éste. La parte convexa del talud mira en dirección contraria al buzamiento. Drenaje La exageración del relieve en una fotografía aérea permite apreciar detalles de la red de drenaje que no resultan fáciles de detectar en un mapa a la misma escala. La precisión obtenida no puede igualarse con visitas de campo que además no permiten una visión de conjunto. Ayudan a la identificación de litologías y estructuras ya que la red de drenaje está sujeta a numerosos controles por parte de litología, topografía y estructura.

La densidad de la red de drenaje disminuye con la dureza de la roca. En ausencia de control estructural la red tiende a ser dendrítica En el caso de control por plegamientos aparecen redes paralelas o subparalelas, radiales (centrífugas o centrípetas), anulares (centrífugas o centrípetas). Los cauces son de tipo anastomosado. En el caso de control por facturación la red de drenaje ocurre por fallas y fracturas debido a que son zonas de menor resistencia. En consecuencia las redes de fracturas tienden a formar redes de tipo angular Depósitos Fluviales Los depósitos aluviales en los cauces de los ríos de cierta entidad son difíciles de reconocer directamente debido a problemas de escala y a la existencia de vegetación, sin embargo se pueden localizar por su posición topográfica. Las terrazas fluviales son fáciles de identificar: 1. Superficies más o menos planas. 2. Borde escarpado y a cierta altura respecto al cauce actual del río. 3. Discontinuas. 4. Aparecen varios niveles, tantos más antiguos cuanto más altos. Los conos de deyección aparecen sobre llanuras en la desembocadura de torrentes temporales. Su forma les hace ser fácilmente reconocibles en fotografía aérea. Coluviones. Son depósitos formados por materiales arrancados de las laderas. Suelen presentar una morfología anómala respecto a la zona. Costras en lo alto de glacis de acumulación. Son depósitos horizontales de un color generalmente más oscuro. Tránsito suave entre la parte plana y el escarpe, forma palmeada.

Vegetación y Vegetación y Usos del Suelo La vegetación aparece en general como manchas de tonos oscuros que dependerán de factores diversos como tipo de vegetación y estado vegetativo (cuanto más sana sea la planta más oscuro será el tono), humedad del suelo (cuanto mayor sea la humedad tanto en el suelo como en la planta más oscuro será el tono), época del año (los cereales dan lugar a manchas oscuras en invierno y claras en verano), inclinación solar, etc. En general va a ser la forma que adopten las manchas visibles en la fotografía lo que nos va a dar las pistas más fiables para identificar componentes de vegetación natural o cultivada. La gran ventaja de la fotografía aérea sobre las imágenes de satélite es que el tamaño de pixel o tamaño de grano es inferior al tamaño de los objetos que se quieren identificar cuando se estudia vegetación. Esta afirmación es, sin embargo, cada vez menos cierta ya que se dispone hoy en día de imágenes de satélite con una resolución de 1 metro. Es importante tener en cuenta la escala aproximada del fotograma para estimar las dimensiones reales de los objetos que estamos viendo a partir de su dimensión sobre el papel. Vegetales de diferentes especies pueden tener formas similares, en cuanto a su proyección sobre la superficie, pero variar en tamaño. Otro elemento fundamental es la forma con que se disponen las manchas que observamos. Una disposición regular, formando mallas o siguiendo las curvas de nivel, indica normalmente cultivos; mientras que la vegetación natural suele disponerse en forma más irregular o con adaptaciones complejas a factores ambientales.

Estos factores ambientales constituyen una información contextual que resulta también de gran valor para identificar diferentes especies o usos del suelo debido a que condicionan la actividad de la vegetación directamente o a través del tipo de suelo a que dan lugar. La topografía constituye un conjunto de factores primordiales. En primer lugar, la pendiente, orientación, área drenada, rugosidad Litología. Algunos tipos de roca no permiten el desarrollo de la vegetación o, en todo caso, de una vegetación muy pobre (yesos por ejemplo). Sin embargo terrenos aluviales o suelos desarrollados sobre rocas carbonatadas con escasa pendiente van a permitir un desarrollo importante de la vegetación. Geomorfología. Determinadas geoformas (fallas, fracturas, barrancos, etc.) pueden dar lugar a una concentración de agua que favorezca el desarrollo de la vegetación. Clima A grandes rasgos a cada tipo climático le corresponde un tipo de vegetación, pero en el análisis de fotografías aéreas es necesario tener en cuenta las variaciones micro climáticas que pueden dar lugar a cambios en la vegetación. Por ejemplo determinadas especies son más susceptibles de aparecer en umbría que en solana, la altitud va a condicionar el microclima y por tanto las especies que aparezcan. Por tanto resulta útil conocer la distribución espacial de todos estos factores antes de iniciar el trabajo de identificación de especies. Fotografía aérea (Universidad de Murcia, sf;http://www.um.es/~geograf/sig/teledet/fotogeol.html)

UNIDAD 2: ESTEREOSCOPIA CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA VISIÓN La visión del hombre es un complejo y sofisticado sistema que envuelve procesos fisiológicos, bioquímicos, neurológicos y psicológicos. La visión estereoscópica permite al hombre la observación tridimensional de los elementos que lo rodean. Cuando se observa un objeto, cada ojo recibe una imagen diferente del mismo, por ser proyecciones centrales desde puntos diferentes, ambas imágenes son fusionadas en el cerebro formando una imagen tridimensional del objeto (Deagostini R., 1970). Percepción de profundidad La percepción que el hombre tiene de la profundidad se logra en función de 10 señales. Estas señales contienen información que cuando una imagen bidimensional (2D) es proyectada sobre la retina del ojo, permite relacionar los objetos de la imagen a un espacio tridimensional (3D). Cuatro de las señales están dentro del campo fisiológico y seis en el psicológico. Señales Fisiológicas Figura 2.1 Acomodación Figura 2.2 Convergencia La acomodación y la convergencia se asocian con los músculos del ojo e interactúan en la percepción de la profundidad. La acomodación se considera una señal monocular de la profundidad puesto que está disponible incluso cuando se ve con un solo ojo. Esta señal es efectiva solamente cuando está combinada con otras señales binoculares y para una distancia de vista de menos de 2 metros (Okoshi, 1976). La acomodación y la convergencia se consideran señales de menor importancia en la percepción de profundidad. Disparidad Binocular Es la disparidad entre las imágenes del mismo objeto proyectado sobre las retinas. Figura 2.3 Disparidad Binocular La disparidad binocular es considerada como la señal más importante de la percepción de profundidad sobre distancias medias de la visión. La disparidad binocular es la diferencia entre las imágenes del mismo objeto proyectado sobre cada retina. El grado de disparidad entre las dos imágenes depende del ángulo paraláctico (o ángulo de convergencia), éste es el ángulo formado por los ejes ópticos de cada ojo que convergen en un objeto. El ángulo se relaciona con la distancia de un objeto desde los ojos. Para grandes distancias el ángulo paraláctico disminuye y la percepción de profundidad llega a ser cada vez más difícil. El ángulo paraláctico más pequeño que las personas puede discernir, es de tres segundos de arco. MÉTODOS PARA HACER VISIÓN ESTEREOSCÓPICA La observación de un par estereoscópico de fotografías puede realizarse de tres maneras: Observación con ejes cruzados Consiste en mirar con el ojo derecho la fotografía izquierda y con el ojo izquierdo la fotografía derecha.

La acomodación y convergencia son realizadas en diferentes puntos, por lo tanto este sistema produce mucha fatiga, ya que ambas funciones deben ser realizadas en forma independiente. Observación con ejes convergentes Es el método normal de observación y el más descansado. Como las dos imágenes deben estar superpuestas será necesario hacer la observación por medio de filtros para que cada ojo reciba una imagen. Los sistemas más empleados son; Anaglifo, que emplea filtros de colores complementarios (verde y rojo); luz polarizada (con filtros que polarizan la luz en dos direcciones perpendiculares) y luz intermitente (alternadores) que emplea obturadores giratorios los cuales permiten la observación alternada de las imágenes izquierda y derecha. Cada ojo observa una sola imagen. Observación con ejes paralelos (Fig. 2.4) El método en general produce cansancio ya que los ejes de los ojos convergen en el infinito, mientras que la acomodación tiene lugar a una distancia finita. Para que acomodación y convergencia se realicen en el mismo punto, se agregan lentes y se colocan las fotografías a una distancia igual a la distancia focal; de esta manera acomodación y convergencia tiene lugar en el infinito. De acuerdo a lo anterior, se han diseñado dos tipos principales de estereoscopios; el estereoscopio de bolsillo y el estereoscopio de espejos, en los cuales la observación se hace según ejes paralelos.

Figura 2.4 Métodospara observación estereoscópica de fotografías

TEORÍA EPIPOLAR Por medio de la teoría epipolar se explica la forma como debe ser colocado un par de fotografías a fin de realizar su observación estereoscópica correctamente, especialmente en el caso de utilizar estereoscopios en los cuales las fotografías se colocan planas sobre una mesa. En las Fig. a y b se consideran dos fotografías inclinadas que han sido tomadas desde dos puntos 01 y O2. La primera figura representa en un corte esquemático los centros de proyección (01 y O2), los planos positivos (P1 y P2) de las fotografías y el terreno.

La segunda figura representa en perspectiva la misma situación pero se ha invertido la figura a fin de visualizar mejor los elementos que aparecen en los planos (P1 y P2). La línea que une los centros perspectivos 01, y 02 se llama eje epipolar. El eje epipolar, corta a los planos positivos en dos puntos (K1 y K2) que reciben el nombre de epipolos. Los planos definidos por el eje epipolar (01 y O2) y un punto cualquiera del terreno (R) se llaman planos epipolares (01 O2 R). Las líneas de intersección de los planos epipolares con los planos positivos de las fotografías reciben el nombre de líneas epipolares (por ejemplo K1r1, y K2r2 siendo r1 y r2 las imágenes del punto R del terreno en las fotografías. Cuando se hace variar el punto R del terreno, por ejemplo a la posición Q se observará que las líneas epipolares forman un haz de rectas con centro en K1 y K2'. En visión estereoscópica normal, el punto R del terreno es observado según un plano epipolar (0, 02R). En visión estereoscópica artificial el punto R del terreno ha sido reemplazado por las imágenes de R en las fotografías (r1 y rV y para hacer la observación según planos epipolares los puntos O1 02r1 y r2 deben pertenecer a un plano. En la Fig.b puede observarse que los puntos 01 O2 R determinan un plano, y que a dicho plano pertenecen también los puntos K1, K2, r1 y r2, es decir que la condición que los puntos 01 O2 r1 y r2 pertenecen a un plano puede sustituirse por la condición que el eje epipolar (01 O2) y las líneas epipolares (K1 r1) Y (K2 r2) pertenezcan a un plano.

Figura 2.5 Definición de eje epipolar, epipolos y líneas epipolares a). Corte b). Perspectiva invertida

Esta condición puede ser satisfecha si: Se da a las dos fotografías la misma posición relativa que tenían en el momento de la exposición. Si las fotografías deben colocarse planas sobre una mesa para ser observadas bajo un estereoscopio, las líneas epipolares (K1r1 y K2r2) deben colocarse sobre una misma recta y que dicha recta sea además paralela al eje epipolar O1O2 (base ocular). Geométricamente puede decirse que si las líneas epipolares coinciden en una misma recta sobre el plano de la mesa, como el eje epipolar (o base ocular) es una recta paralela al plano de la mesa, la condición necesaria y suficiente para que ambas rectas pertenezcan a un plano es que sean paralelas.

Figura 2.6 Fotografías inclinadas orientadas para la observación estereoscópica de los puntos R y A, respectivamente.

Para observar estereoscópicamente el punto R será necesario ubicar las líneas epipolares K, r, y K2 r2 sobre una misma recta y que dicha recta sea paralela a la base del estereoscópico. Cuando se cambia el punto R, por otro punto A, cambiarán también las líneas epipolares y será necesario girar las fotografías a fin de mantener la misma condición (Fig. 2.6). Para el caso de fotografías verticales el problema se simplifica. Si se considera un par de fotos verticales Fig. 2.7 se observará que el eje epipolar es paralelo al plano de las fotografías y que por consiguiente el epipolo es un punto impropio del plano de la fotografía definido por la dirección de vuelo (Koo tiene la dirección de la línea de vuelo).

Figura 2.7 Observación estereoscópica de fotografías verticales.

Si por r, y r2 se trazan las líneas epipolares, podrá observarse que dichas líneas forman un haz de rectas paralelas a la línea de vuelo. Por consiguiente cuando se trata de fotografiar verticales, si se colocan las líneas de vuelo sobre una misma recta, automáticamente se tendrán todas las líneas epipolares también coincidiendo sobre rectas. Para la observación de fotografías verticales bastará colocar el estereoscópico paralelo a la línea de vuelo y desplazarlo paralelo a sí mismo, de esta forma la base será siempre paralela a las líneas epipolares y la observación se realizará según planos epipolares.

Línea Epipolar Línea formada por la intersección del plano epipolar con un plano horizontal terrestre o con una de las imágenes usadas para calcular el plano epipolar. Para la visualización en estéreo, las imágenes izquierda y derecha deben estar orientadas tal que la línea epipolar sea horizontal. Para una imagen epipolar de satélite, esta puede ser una curva cuasiepipolar, que se realiza para eliminar el paralaje en Y. Imagen Edipolar Imagen que posee la misma orientación de la imagen de referencia del par estéreo, con el propósito de eliminar el paralaje en Y. La obtención de la imagen epipolar es necesaria para permitir la observación estereoscópica. Una rectificación correcta del par estéreo realiza un remuestreo de la imagen para llevar a cabo esta orientación.

PRINCIPIO DE LA MARCA FLOTANTE Si al observar un par estereoscópico de fotografías se colocan marcas idénticas (o complementarias) sobre puntos homólogos de las fotos, las dos marcas de medida se verán fusionadas en una sola marca flotante, aparentemente formando parte de la imagen y a la misma altura que la zona que lo rodea. Moviendo estas marcas artificiales, una respecto a la otra, en dirección paralela a la línea de vuelo (para fotografías verticales de una misma faja) se verá que la marca flotante sube o baja con respecto al terreno. En la Fig. 2.8 puede observarse que cuando las marcas de medida están en las posiciones m' y m" la marca flotante aparece en la posición M, pero si m' se desplaza

hacia la izquierda hasta la posición mi el punto M descenderá hasta la posición del punto M1.

2.8 Principio de la marca flotante

A un desplazamiento X en dirección X (paralela a la línea de vuelo) de las marcas de medida, corresponde una diferencia de altura dH de la marca flotante. Basándose en este principio es posible medir por medio de una barra de paralaje, diferencias L\x y utilizando la fórmula de paralaje se calculan diferencias de altura (L\ H). Los tipos de marcas flotantes corrientemente empleadas son: Marcas idénticas; círculos, cruces, etc. ( o, x, +, T ) Marcas complementarias; semicirculares, T, etc. Marcas tridimensionales. Las marcas pueden ser grabadas sobre material transparente (vidrio o plástico) para ser colocadas sobre puntos homólogos de las fotografías o bien proyectadas ópticamente (por ejemplo: estereoscopio Hilger y Watts con medición óptica de paralajes). Modelo Estereoscópico Zona de traslape entre un par de imágenes consecutivas, que por métodos de fotogrametría se capta la tercera dimensión o elevación del terreno

PARALAJE Paralaje estereoscópica o paralaje absoluta es el cambio en posición de la imagen de un mismo punto de fotografías, producido por el cambio en posición de la cámara. Se necesita la presencia de paralaje en X y de los ángulos paralácticos. (De Agostini Routin, 1978).

Figura 2.9 Paralaje

PARALAJE EN X La paralaje X, que también se conoce como paralaje estereoscópica, es causado por una rotación en la posición de la observación. Para generar un par estéreo de fotos aéreas, una cámara fotográfica a bordo de un avión toma fotos de la tierra en diversas horas y diversas posiciones. Para generar un par estéreo de imágenes de satélite se necesita que los datos sean recogidos desde dos ángulos o posiciones de vista distintas. El cambio en los puntos de observación causa una rotación aparente en la posición de un objeto con respecto a la imagen de referencia (que debe ser la de ángulo más bajo, para el caso del radar). Dos aspectos fundamentales a tener en cuenta en el paralaje estereoscópico son: El paralaje de cualquier punto se relaciona directamente con la elevación de ese punto El paralaje es mayor para elevaciones más altas que para elevaciones bajas, manteniendo un ángulo de vista constante Estas dos relaciones permiten hacer medidas de elevación a través de un par estéreo

Figura 2.10 Paralaje estereoscópico

Donde: A: punto arbitrario en superficie tierra, a una elevación baja B: punto arbitrario en la superficie tierra, a una elevación alta a1, b1 puntos "A" y "B" como reflejados en la imagen izquierda a2, b2 punta "A" y "B" como reflejados en la imagen derecha Xa: paralaje en X debido a la elevación del punto "A" sobre el plano de referencia Xb: paralaje en X debido a la elevación del punto "A" sobre el plano de referencia Ha: altura del punto "A" sobre el plano de referencia Hb: altura del punto "B" sobre el plano de referencia

PARALAJE EN Y El paralaje de Y está presente en muchos pares estéreos. Es la diferencia en distancias entre dos imágenes de un punto contenido en el plano vertical que contiene la base aérea. Puede ser causado por la inclinación de una o ambas imágenes respecto a un sistema de referencia exterior La inclinación puede ocurrir como resultado del desvío del avión. La paralaje de Y se puede causar también por una variación en alturas de vuelo o si las imágenes se imprimen en escalas levemente diferentes. Finalmente, la paralaje de Y puede ocurrir si el espectador pone en línea las imágenes incorrectamente. a. Paralaje Y debido a la inclinación

Figura 2.11 Debido a la inclinación

Donde: a1, b1, c1, d1, = Puntos arbitrarios en una imagen a2, b2, c2, d2, = Puntos correspondientes en la otra imagen con inclinación Pya = Paralaje en Y del punto "a" debido a la inclinación Pyc = Paralaje en Y del punto "c" debido a la inclinación b. Paralaje Y debido a la variación en alturas de vuelo

Figura 2.12 Variación en alturas de vuelo

Donde: a1, b1, = Puntos arbitrarios en una imagen a2, b2 = Puntos correspondientes en la otra imagen no alineada Pya = Paralaje en Y del punto "a" debido a la pérdida de alineación Pyc = Paralaje en Y del punto "c" debido a la pérdida de alineación a1, b1, = Puntos arbitrarios en una imagen a2, b2 = Puntos correspondientes en la otra imagen con diferente escala Pya = Paralaje en Y del punto "a" debido a la diferencia en escala Pyc = Paralaje en Y del punto "c" debido a la diferencia en escala c. Paralaje Y debido a la alineación

Figura 2.13 Debido a la alineación

cerebro compensa esto y el modelo tridimensional sigue siendo visible. En cantidades grandes, el paralaje de Y hace imposible la visión estérea. En cantidades pequeñas, el paralaje de Y puede causar fatiga visual, sin embargo, el

ÁNGULO PARALÁCTICO El ángulo paraláctico, también conocido como ángulo de convergencia, es formado por la intersección de la línea de vista del ojo izquierdo con la línea de vista del ojo derecho. El punto más cercano a los ojos de estas intersecciones tiene el ángulo de convergencia más grande. El cerebro percibe la altura de un objeto asociando la profundidad en su tapa y su base a los ángulos de convergencia que se forman viendo la tapa y la base. El paralaje de X y el ángulo paraláctico están relacionados, mientras que el paralaje de X aumenta, también lo hace el ángulo paraláctico

Figura 2.14 Ángulo Paraláctico

Donde: A: punto arbitrario a una elevación alta B: punto arbitrario a una elevación baja Øa: ángulo de convergencia más grande para un punto de alta elevación Øb: ángulo de convergencia más pequeño para un punto de baja elevación DA distancia vertical aparente al punto "A" DB : distancia vertical aparente al punto "B" DB DA: diferencia en distancia vertical aparente de los puntos "A" y "B"

Paralaje: la expresión procede de paralelo y eje, y se refiere a que las dos imágenes que se localizan en ejes paralelos y no concuerdan. Angulos paralácticos: Angulo de convergencia, es formado por la intersección de la línea de vista del ojo izquierdo con la línea de vista del ojo derecho. Base aérea: Distancia terrestre entre los centros ópticos de continuas fotografías aéreas que se superponen.

EXAGERACIÓN VISUAL La exageración vertical está presente en todos los pares estéreos y se debe a la disparidad entre las escalas verticales y horizontales de un modelo estéreo. En condiciones normales, la escala vertical es mayor que la horizontal. Los intérpretes de la imagen deben tomar este efecto en consideración al estimar elevaciones de objetos o índices de pendientes. La exageración vertical es mejor interpretada cuando se considera la relación entre la geometría de proyección de imagen y la geometría de vista de un modelo estéreo. La exageración vertical es la diferencia entre las relaciones de la base de la proyección de la imagen (distancia entre los puntos de toma de las imágenes) a la altura de vuelo y la base de la visión estérea a la altura desde la cual el estéreo modelo es visto usando algún dispositivo de visión estereoscópica. En los siguientes gráficos la primera relación se representa como Bn/Hn, en tanto la segunda como Bs/Hs. Bn/Hn es la relación de la base aérea (distancia entre los dos puntos de toma de imagen) a la altura de vuelo sobre el geoide. Bs/Hs es la relación de la base ocular a la distancia desde los ojos a la cual el modelo estéreo es visto. a. Exageración Vertical – Geometría de imagen

Figura 2.15 Geometría de la imagen

Donde: Bn = Base aérea Hn = Altura de vuelo Wn = Amplitud del objeto pn = Paralaje del punto "A" debido a la elevación hn

hn = Altura del objeto b. Exageración Vertical – Geometría de vista – estéreo

Figura 2.16 Geometría de vista

Donde: Bs = Base del par estéreo Hs = Altura de visión en estéreo Ws = Amplitud aparente del objeto hs = Altura aparente de "A" ps = Paralaje aparente del punto "A" pi/2 = Mitad de ps medido en la imagen wi/2 = Mitad de ws medido en la imagen

USO DE LOS INSTRUMENTOS FOTOGRAMÉTRICOS Para poder realizar una visión estereoscópica sobre una par de fotografías aéreas, es necesario contar con instrumentos que faciliten este efecto para el ser humano, en este caso se usan los estereoscopios, los cuales pueden ser de bolsillo o de espejos.

ESTEREOSCOPIOS DE BOLSILLO El principio de estos instrumentos se basa en la observación binocular con ejes paralelos.

Figura 2.17 Estereoscopios de Bolsillo

a. Descripción constan en general de un par de lentes plano-convexas, cuya distancia focal es aproximadamente 80 mm. y un soporte. Están diseñados para uso en el campo pero también prestan gran ayuda en trabajos de oficina. La distancia focal de las lentes es de 80 mm. lo que da un aumento aproximado de 250/80 =3 veces y permite ver imágenes claras y nítidas.

Naturalmente se encuentran variaciones entre los diferentes diseños. Hay algunos con distancia interpupilar fija de 6.5 cm. mientras que otros tienen la posibilidad de variar esta distancia entre 5.5 cm. y 7.5 cm.; unos vienen con lentes reemplazables y otros traen inclusive una pequeña barra de paralaje que permite el cálculo aproximado de diferencias de altura. Se emplean para observar fotografías de 23 cm. x 23 cm. o 18cm x 18cm (dobladas o superpuestas) y también sirven para hacer la observación estereoscópica de estereogramas con franjas de 6.5 cm. de ancho, permitiendo así el uso de la cuña de paralaje, con la cual se pueden calcular diferencias de altura de puntos en forma aproximada. El estereoscopio de bolsillo Wild TSP tiene además pequeños espejos, adicionados que permiten observar fotografías de 23 cm. x 23cm (hasta 70% de recubrimiento) sin necesidad de doblarlas. Existe la posibilidad de equiparlos con un dispositivo de conducción paralela, cuyo montaje es sencillo. También se le puede adicionar una lupa con soporte que facilita la acomodación de los ojos al pasar de la visión estereoscópica a la carta topográfica, lo mismo que un sistema de iluminación fluorescente que proporciona un alumbrado óptimo. Para su uso en el terreno se recomienda el empleo de la Tablilla de terreno, donde la fotografía se fija con imanes permanentes. Dentro de este grupo es posible incluir los anteojos estereoscópicos que son sencillamente un par de anteojos con lentes apropiados, que permiten la visión estereoscópica de dos fotografías colocadas a una distancia conveniente y con su recubrimiento en la debida forma. Son de mucha utilidad en el campo. b. Manejo del Instrumento Para el uso del estereoscopio de bolsillo sólo hay que tener en cuenta que la línea de vuelo del par estereoscópico sea paralela a la línea que une los dos centros ópticos y que la distancia entre puntos homólogos sea igual a la correspondiente entre dichos centros. Las principales ventajas del estereoscopio de bolsillo son: Su bajo costo Su rápido manejo Su tamaño pequeño y facilidad de transporte Las desventajas son: La limitación del aumento La distancia entre puntos homólogos debe ser aproximadamente igual a la base ocular (65mm), lo cual dificulta la observación de fotografías de 23cm x 23cm. El espacio reducido entre el instrumento y las fotografías, que dificulta el dibujo sobre éstas.

ESTEREOSCOPIOS DE ESPEJOS Las desventajas mencionadas para el estereoscopio de bolsillo condujeron a la construcción del estereoscopio de espejos, donde la distancia entre puntos homólogos varia de 21 a 26 cm., permitiendo la observación completa de un modelo formado por fotografías de 23cm x 23cm. Esta distancia entre puntos homólogos es la que se denomina base del estereoscopio. El principio de este instrumento es simplemente la observación binocular con ciclos paralelos, tal como se aprecia en la Fig 2.18.

Figura 2.18 Estereoscopio de Espejos

a. Descripción Básicamente consta de los siguientes elementos. Un par de lentes (o binoculares). Dos prismas (o espejos) a 45°. Dos espejos grandes montados sobre una armadura metálica. i La distancia de observación es de 30 cm. lo que daría un aumento de 250/300= O.8x; pero permite la adición de binoculares, para lograr en esta forma un aumento de 3x hasta de 8 veces el original. Cuanto mayor es el aumento, menor es lógicamente el área de fotografía observada. Aunque puede emplearse en trabajos de campo, su principal utilidad se encuentra en la oficina. Permite la interpretación de pares estereoscópicos para estudios detallados, semidetallados o generales y facilita la observación estereoscópica sin producir fatigas y el cálculo de diferencias de altura entre puntos utilizando una barra de paralaje. En esta forma se evitan las salidas preliminares al campo, a donde se va posteriormente, para la verificación sobre el terreno de las fotografías interpretadas. Permite la transferencia de puntos de una foto a otra y facilita la estimación de pendientes por medio de aparatos sencillos (comparador de pendientes, Me- k el, etc.). Dentro de este tipo de estereoscopios se producen varios diseños con el fin de adaptarlos a las necesidades que se presentan en los diferentes trabajos; pero los principios básicos del instrumento se conservan. b. Ajuste El ajuste del instrumento consiste tan solo en enfocar y ajustar los binoculares y en medir o calibrar la base a fin de trabajar con la base correcta del estereoscopio. Algunos estereoscopios traen calibrada dicha base y por medio de tornillos se ajusta al valor correspondiente. En otros, la base del estereoscopio debe ser medida por el operador, operación que se efectúa mediante los siguientes pasos: 1. Enfocar los binoculares y ajustarlos a la distancia interpupilar. 2. Trazar una recta de aproximadamente 35 cm. de longitud sobre una cartulina previamente colocada sobre la mesa y marcar un punto A en la parte izquierda de dicha recta.

3. Ubicar el estereoscopio sobre la mesa para que al observar con el ojo izquierdo el punto A aparezca en el centro del campo de visión, y que al mirar con ambos ojos, los segmentos de recta coincidan sobre una misma dirección. 4. Mirar únicamente con el ojo derecho y marcar un punto B sobre la línea, en el centro del campo de visión. La distancia AB es la base instrumental del estereoscopio. Al observar con ambos ojos al mismo tiempo, los puntos A y B deberán coincidir. La observación se está haciendo con los ejes de los ojos paralelos. En algunos estereoscopios, al mover los binoculares para ajustarlos a la distancia interpupilar del operador, los prismas (o espejos pequeños) permanecen fijos. En este caso la base instrumental varía de acuerdo a la base ocular como ocurre por ejemplo, en los estereoscopios marca Topcon. En otros, el movimiento de los binoculares y de los prismas (o espejos pequeños) es simultáneo (estereoscopios Wild) y en esta forma la base instrumental se conserva constante para cualquier distancia interpupilar.

c. Manejo del Instrumento Orientación de fotos aéreas verticales bajo un estereoscopio de espejos. En general se presentan algunas variaciones de acuerdo al diseño del estereoscopio: pero el principio básico es el mismo y su empleo es muy sencillo. Para la orientación de fotos aéreas bajo un estereoscopio de espejos, deben seguirse las siguientes etapas. Colocar las dos fotografías en la misma secuencia en que ap arecen en la faja de manera que las sombras caigan hacia el operador. Marcar los puntos principales p’1 y p’2' y transferirlos a las fotos adyacentes (p¡' y p’2 ) para definir la línea de vuelo en cada foto (p’1 P'2) y (p'1,' p'2’). Las líneas de vuelo marcadas en cada fotografía se deben colocar sobre una misma recta. Puntos homólogos (por ejemplo el punto principal izquierdo p’1 y su transferido p'1') deben estar a una distancia igual a la base instrumental. En esta situación se pegan las fotos a la mesa y para observar el modelo se debe mover el estereoscopio. Mover el estereoscopio de manera que su base ocular se mantenga paralela la línea de vuelo; en esta forma se podrá observar todo el modelo según planos epipolares. Lentes: las lentes están alineadas con una separación de 6.5 cm. dispuestas en un marco soportado por dos pies en los que se ubican en cada uno, un espejo y un prisma, alineados a lo largo del eje óptico debajo de las lentes. Prismas: los espejos y los prismas están alineados en diagonal en la dirección visual constituyendo un ángulo de 45° entre sí. De esta forma, se consigue que la proyección de un encuadre de dos imágenes estero, sea mayor a la distancia a la distancia de separación entre lentes. Corrigiendo muchos problemas que se presentan en los estereoscopios de bolsillo.

CONSTRUCCIÓN DE UN ESTEREOSCOPIO DE ESPEJOS

Figura 1

Introducción La importancia que la interpretación de la fotografía aérea vertical tiene tanto en Geología, como en los estudios del medio físico en general (ordenación del territorio, prevención de riesgos, obras públicas, urbanismo,...), hace que sea una práctica interesante para alumnos de Ciencias de la Tierra y Geología, resultando además una actividad motivadora para ellos. El material necesario suele estar disponible en los Centros: las fotografías aéreas (pares estereoscópicos) suelen formar parte del material de prácticas (aunque muchas veces en forma de pares preparados, aptos para su observación con estereoscopio de bolsillo y no con el de espejos) y es frecuente contar con estereoscopios de bolsillo (fig.2), más manejables pero también más incómodos y difíciles de utilizar.

Figura 2. Estereoscopio de bolsillo

Sin embargo, es frecuente que algunas personas tengan dificultades para obtener la visión tridimensional empleando esos aparatos. En cambio, el estereoscopio de espejos reúne las ventajas de facilitar la visión estereoscópica sin esfuerzo y permite dibujar o anotar más fácilmente en papel vegetal (acetatos, kodatrace) sobre las fotos. Pero estos aparatos no suelen contarse entre la dotación de los laboratorios (caso de mi Centro) y tienen un precio prohibitivo, es decir costosos. Así que, si se quiere disponer de un número suficiente de ellos, se tienen que construir, tarea por otra parte que resulta sumamente sencilla y que ofrece resultados realmente buenos. Tan sólo la carencia de lentes (que de todos modos se podrían poner) hace que

la imagen se vea algo menor que la observada con los estereoscopios comerciales, apreciándose menos detalle. El modelo que aquí se propone no es original, sino que se basa, con modificaciones, en esquemas de Gómez y Alvira (1988), Aguerre et al. (1986, 1997) y, sobre todo, en uno real, construido en plástico y plegable, que poseen algunos Centros como parte de su dotación.

Material y Montaje El estereoscopio presentado (figura 1) se ha construido en madera aglomerada de 10 mm. de espesor encolando entre sí las piezas A y B (figura 3), aunque también se puede utilizar madera contrachapada de igual espesor. Los soportes centrales para los dos espejos pequeños son listones de 45x10 mm, pero igualmente se pueden emplear piezas de la misma madera que el resto o listón de otra medida, ajustando convenientemente las medidas indicadas.

Figura 3

En una de las piezas frontales B se ha realizado una escotadura o rebaje en de la parte central del borde superior (señalado con una línea de puntos en el croquis de montaje) para hacer más cómoda la posición del rostro. En el otro frente B se ha hecho también un rebaje de 18 mm., pero ahora en su parte inferior con la finalidad de reducir su área y mejorar la llegada de luz a la zona de trabajo. Los espejos mayores miden 145x120 mm. y 3 mm, de espesor, el mínimo encontrado en el comercio.

Figura 4.Esquema de las piezas y medidas Tomada de: http://platea.cnice.mecd.es

UNIDAD 3

CARACTERÍSTICAS DE UNA IMAGEN Para hacer una correcta fotointerpretación es necesario tener en cuenta diferentes características que afectan algunos elementos de la fotografía en entre los cuales se tiene el tono, el contraste y la textura.

Tono Se entiende por tono a la brillantez visual de una zona de una imagen que puede distinguirse de otras partes más claras o más oscuras. El blanco, el negro y toda la gama de grises constituyen su “gama tonal”. Cada tono está íntimamente relacionado con el color y con la luz. Un trozo de carbón situado bajo una luz intensa, puede tener un tono más claro que un huevo colocado en una sobra muy oscura. En muchas ocasiones, la gama de tonos de la escena es superior a la que puede captar la película. Mientras que en un paisaje iluminado por un sol intenso, la relación de luminosidades puede exceder la proporción 1000:1, en una copia perfectamente realizada nunca sobrepasa el rango 60:1. En el caso de las diapositivas, el intervalo tonal que aceptan es algo mayor pero todavía distan mucho de la gama tonal real. Este problema se puede resolver haciendo que concuerden los tonos de luces y sombras, tanto en el motivo como en la copia, y comprimiendo la escala tonal intermedia. Rembrandt ya utilizaba este método en su pintura al dar un gran valor a las luces y a las sombras, en detrimento de los tonos medios.

El Contraste Se entiende por contraste a la diferencia de tonos que hay entre las distintas zonas de la imagen. Una imagen resulta visible gracias a su diferencia de contraste respecto a los valores de los tonos que la rodean. El intervalo de luminosidades, equivale al contraste máximo entre las zonas de una fotografía, sean o no contiguas. Si se imagina una escala de grises de nueve densidades incluyendo desde el blanco = 9, hasta el negro = 1, una escena que cuente únicamente con los tonos 1y 9 (blancos y negros), tendría el mismo contraste que la que incluye además los grises intermedios. Sin embargo, subjetivamente, el contraste parece mayor en el primer caso. En cualquier caso, fotos con poco contraste, con carencia de tonos intensamente negros o copias sin blancos limpios, producen siempre sensación de bajo contraste. En ocasiones se busca intencionadamente utilizar sólo la parte alta de la escala (del 9 al 5), estas copias de tonos altos y blancos se denominan HIGH-KEY, y sugieren frescura, inocencia, libertad, etc.

Por el contrario la táctica llamada LOW-KEY, emplea los tonos bajos de la escala (del 1 al 4 ó 5). Este estilo sugiere drama, misterio, obsesión, etc. Además de la luz y del color de los objetos, influyen también sobre el tono y el contraste: La sensibilidad de la película: a menor sensibilidad mayor contraste. La calidad del objetivo y su revestimiento: en los objetivos de inferior calidad se producen más reflexiones y distorsiones y una menor absorción que provoca un aumento del velo y disminuye el contraste. El revelado del negativo: aparte del más empleado (la prolongación el tiempo de revelado), hacen también aumentar el contraste: las altas concentraciones de revelador, la temperatura excesiva y la agitación intensa.

La Textura Por textura se entiende la estructura de la capa superficial de un material. Una foto con la textura muy resaltada, confiere realismo a la imagen porque estimula nuestro sentido del tacto. La textura, junto con el tono y la forma, transforman los motivos planos en imágenes con fuerte sensación tridimensional. Entre todos los factores que pueden resaltar la textura, el más importante es, con mucha diferencia, la iluminación. La mayor parte de los objetos iluminados con luz dura, intensa y rasante, desvelan una textura imperceptible por cualquier otro método. Esto es fundamental en fotografía forense, arqueológica, numismática, etc. El dominio de la composición y por tanto del arte fotográfico, aunque puede ser innato en algunos artistas, llega a adquirirse con el tiempo analizando gran número de fotografías de calidad. Si se observan las obras de los grandes maestros, se descubrirá que en casi todas existe el empleo de alguna de las normas que se han visto y la mayoría ha tenido un instante de meditación preliminar. En fotografía artística la calidad de la composición tiene muchísimo más valor que la técnica. Cinco minutos destinados a planificar la composición de un sólo tema es preferible a fotografiar cinco temas en un minuto. Siempre que sea posible, antes de fotografiar un objeto hay que mirarlo desde todos sus ángulos, estudiar las posibilidades de iluminación y meditar bien la composición, encuadre, etc. EL TONO Se refiere a la claridad o la oscuridad de una imagen, en fotos aéreas el tono es determinado por la capacidad del objeto de reflejar la luz solar incidente, por efectos atmosféricos y por la sensibilidad espectral del rollo. El Contraste Es la diferencia de tonos que hay en una imagen, se mide por la razón entre la región mas clara y mas oscura de la imagen, se calcula mediante la siguiente expresión: C=Cmax/Cmin Donde:

C: Contraste Cmax= Claridad máxima de la escena Cmin= Claridad minima de la escena La escala de claridad es de 1 a 9.

RECONOCIMIENTO DE CAMPO Y TOMA DE PUNTOS EN TERRENO Esta etapa permite determinar con la mayor veracidad el relieve alrededor de cada punto en el terreno y su representación en la imagen. Esto es especialmente importante cuando se va a asignar pesos a la ubicación de cada punto, puesto que gran parte del error puede provenir de la selección de los Gs1 en intersecciones de ríos, ya que un pequeño error en planimetría resulta en un error grande en elevación si el río está encañonado entre dos laderas altas. El trabajo de campo permite conocer la respuesta del terreno a la señal de radar, de acuerdo a los determinados tipos de superficie que tengamos en la zona, a la geometría de la señal incidente en dicha zona de la imagen y al tipo de cubierta. Con el trabajo de campo también es posible emitir un concepto respecto a los posibles errores que puedan encontrarse en un punto de acuerdo a la pendiente. Por ejemplo, en la siguiente imagen, se tendrá un "perfecto" punto de error, puesto que aparentemente, en la imagen es un punto claramente identificable, en los vectores también lo ha de ser (es un poco difícil equivocarse en un río de este tipo) y el MDE generado con las curvas, seguramente dará una altura aproximada del punto. Pero cuando se va al campo, se aprecia que el punto tomado a orillas de este río, perfectamente identificable en la imagen, puede dar un error de aproximadamente 30m en altura, sólo en su ubicación; puesto que es la diferencia en altura desde la orilla del río hasta donde se armó el equipo de GPS, con una distancia horizontal no superior a 12.5 m (tamaño del pixel en nuestra imagen y distancia mínima discriminable) (Fig 3.1). Figura 3.1 El Tono y la Vegetación

Otro caso sería el de un punto que es un poco más difícil de reconocer en la imagen pero que de seguro, da menos error debido a la planicie que se observó en el entorno inmediato a las orillas de este río, ya que se encuentra prácticamente a la misma altura promedio: Figura 3.2 Pendiente de terreno en fotografía

Casos mucho más graves se tienen cuando la pendiente del terreno es mayor y el punto que se ve perfectamente ubicado en la imagen es completamente caótico en campo, en donde ni siquiera es posible armar nuestro equipo de GPS debido a la pendiente del terreno, provocando un error bastante grande en la colocación de dicho G. Un punto ubicado al borde de un cañón o una meseta, confunde aún más su posición. (Fig 3.2). Otra de las razones por las cuales es importante este aspecto de reconocimiento en campo, se debe a la planeación del trabajo, donde la accesibilidad vial y las condiciones climáticas pueden ser variables desconocidas para dicho proceso. Éstas pueden inclusive, forzar al cambio o abandono definitivo de un punto, que puede ser geométricamente muy bueno, pero que se presente como de muy difícil o de alto riesgo. Por lo general, es buena práctica conocer a priori el a cualquiera de los G escogidos con ayuda de un mapa vial.

En zona montañosa uno de los factores más determinantes es conocer el tiempo que tomaría este tipo de trabajo de acuerdo al número de puntos. Podrá observarse también con el reconocimiento de campo, que la reflactancia de los ríos es tan clara, que pese a que estén cubiertos de vegetación, son perfectamente identificables en la imagen de radar. La capacidad de recepción de la señal de satélite de GPS para cada punto ubicado en campo puede ser evaluada con un trabajo preliminar de terreno, aunque ésta también depende del día de toma de datos de GPS. Es bueno llevar el software de procesamiento de imágenes al campo en caso de ser posible para probar el comportamiento de cada punto sobre el modelo de corrección geométrica XY. Otra recomendación es llevar todo el equipo y material necesario, arse con personal de la región, puesto que nadie mejor que sus habitantes conocen las condiciones y sitios de referencia. Además de llevar las imágenes impresas completamente impermeabilizadas, es deseable también llevar materiales auxiliares como fotografías aéreas, filmadoras, cámaras fotográficas y mapas a diferentes escalas. 1 G

(Ground Control Point) punto de control terrestre.

Corroborar la información En algunos casos los objetos representados en la imagen no corresponden a la realidad, pues se presentan variaciones producidas por influencia del medio ambiente, daños en equipos, errores humanos, etc.

ASPECTOS MORFOLÓGICOS Y DE DRENAJE El drenaje es uno de los aspectos fundamentales en la fotointerpretación, pues de acuerdo a las características de éstos se puede determinar algunos rasgos geológicos de zonas adyacentes.

PATRONES DE DRENAJE El drenaje se estudia de acuerdo a su tipo de patrón y a su textura o densidad. Es tal vez el más importante identificador simple de una forma de la tierra. El análisis del patrón de drenaje puede dar una gran cantidad de información concerniente a la roca y a los materiales del suelo. Los patrones de drenaje se clasifican como regionales o locales, dependiendo de la escala de la imagen observada.

Textura de un Patrón de Drenaje Los patrones de drenaje se clasifican por su densidad de disección o textura, y por el tipo de forma de su patrón. Textura Fina Son aquellos cuyo espaciamiento promedio entre tributarios y corrientes de primer orden es menos que ¼ de pulgada, este tipo de patrón indica altos niveles de escorrentía superficial, estratos de rocas impermeables y suelos de baja permeabilidad.

Textura Media Son aquellos que muestran un espaciamiento entre los canales en el cual la mayoría de las corrientes de primer orden están separadas desde ¼ a 2 pulgadas. La cantidad de escorrentía es media comparada a la que se asocia con texturas finas y gruesas. Textura Gruesa Los patrones de textura gruesa tienen corrientes de primer orden que están separadas más de 2 pulgadas y tienen relativamente escaso escurrimiento. Estas texturas también generalmente indican un lecho rocoso más resistente el cual es permeable y que al meteorizarse forma suelos permeables y gruesos.

Tipos de Patrones de Drenaje De acuerdo a su origen y su forma se diferencian los siguientes patrones de drenaje: Sistema Pinado Los tributarios de segundo orden están distribuidos en forma paralela lo cual muestra una pendiente aproximadamente uniforme. Los tributarios de primer orden espaciados uniformemente, intersectan los tributarios secundarios en ángulos casi rectos. La distribución del sistema es semejante al de un pino. Ejemplos: Loess, lutitas en clima árido. Sistema Artificial Este tipo de drenaje es producto de la actividad humana para la adecuación y protección de tierras inaptas por exceso o falta de agua. El sistema de drenaje tiene un aspecto geométrico, además de incluir estructuras como vertederos, presas y otros. Ejemplos: Depósitos lacustres, deltas y lechos de creciente. Sistema Reticular Este sistema es peculiar de las zonas costeras afectadas por mareas. Consiste en una red de canales. Este sistema de drenaje identifica inequívocamente los pisos de marea. Sistema Desordenado Esta caracterizado porque las aguas de escorrentía convergen hacia lagos, lagunas pantanos y los ríos corren en la región sin rumbo fijo. Los numerosos lagos y pantanos le dan la apariencia de falta de desarrollo a la red hidrográfica. Este sistema de drenaje ocurre principalmente en depósitos glaciales denominados “drift”. Sistema Subparalelo Los tributarios primarios son generalmente paralelos a los tributarios secundarios. Por la orientación del drenaje se considera como modificación del sistema paralelo. El drenaje subparalelo también es indicativo de pendiente uniforme y rocas con fallas y fracturas aproximadamente paralelas. Ejemplo: Arenisca inclinada, valles de relleno. Sistema Invertido Representa uno de los casos más significativos del control de la dirección del drenaje mediante la estructura de la roca. La dirección de los ríos puede invertirse bruscamente

cuando éstos encuentran roca resistente o una falla geológica. Este drenaje puede ocurrir en rocas sedimentarias y metamórficas. Sistema Subdendrítico Este sistema de drenaje presenta un control de pendiente en los cauces de segundo y tercer orden produciendo en las zonas correspondientes un cierto grado de paralelismo. Este sistema ocurre en zonas donde las aguas de escorrentía pasan de un material poco resistente a otro con un cierto grado de control estructural. Sistema Anastomático Es característico del drenaje en lechos de creciente en procesos de estabilización. Los meandros del cauce principal han dejado cicatrices en el valle como cauces abandonados. Sistema Colinear Es igualmente una modificación del patrón paralelo. Los cauces son alternativamente superficiales y subterráneos. Consiste en un sistema de cauces intermitentes que corren en línea recta dentro de un material poroso. Sistema Centrípetro Si la línea divisoria de una cuenca hidrográfica es en forma circular y la superficie es muy pendiente y uniforme entonces los tributarios de lados opuestos tienen tendencia a encontrar el río principal en el mismo punto. Sistema Distributario Este sistema se caracteriza por la ramificación de un cauce de agua en varios distributarios los cuales a su vez pueden dividirse. Este sistema es característico de las zonas de abanicos aluviales. Sistema Angular El paralelismo es similar al del patrón rectangular pero los tributarios interceptan los cauces principales en ángulos agudos u obtusos. Este patrón refleja el efecto del control estructural. Sistema Asimétrico Este sistema tiene más tributarios de un lado del cauce principal que del otro reflejándose en esta manera el grado de control impuesto por la topografía. Este sistema se puede observar principalmente en zonas montañosas. Sistema Entrelazado Común de los lechos de creciente antiguos donde el perfil del lecho del río es uniformemente inclinado. Una red entrelazada de canales forma una distribución compleja en el piso del valle. Sistema Escondido Este sistema se encuentra en zonas de intensa infiltración de las aguas de escorrentía. Se desarrolla en materiales sueltos de textura fina pero bien drenados sobrepuestos a subsuelos impermeables. Ejemplo de anomalías

Un camino rectilíneo de secciones de los cursos de agua puede revelar fallas, diaclasas, fracturas o cambios en la dureza de las rocas.

RELACIÓN DE LA MORFOLOGÍA CON EL DRENAJE La importación del estudio de los sistemas de drenaje radica en que el sistema de drenaje provee información sobre las características físicas de los materiales. El sistema de drenaje que se forma en un material es principalmente función de la relación entre la infiltración y el escurrimiento que caracterizan dicho material como es el tipo y densidad de la vegetación, la humedad natural del suelo, la composición mineral del suelo y rocas y efectos fisicoquímicos. Todos estos efectos están superpuestos a composición y granulometría del suelo o de la roca y estos son los que ejercen un efecto dominante en el desarrollo de la escorrentía o sistema de drenaje superficial. Debido que las características principales de los materiales pueden definirse por medio del análisis del drenaje superficial como son la granulometría, la permeabilidad y las propiedades debido a la relación infiltración escurrimiento, existen otras indicaciones sobre las condiciones del terreno como son: Extensión y localización de materiales con propiedades diferentes. Grado de uniformidad de los materiales. Localización y extensión de cambios identificados. Factores de controles localizados o generales. Existencia de la roca o estrato duro y su profundidad. Origen y características de la roca subterránea. La existencia, el grado de la repetición y otros detalles de angularidad del drenaje permiten determinar la presencia de condiciones y materiales heterogéneos, fallas escondidas, fracturas. La presencia de un drenaje desintegrado, es decir, discontinuidad en los cauces, es un elemento significativo que indica varios aspectos como son: La cuenca examinada es muy pequeña: Existe formaciones cuya superficie es demasiado pequeña para recolectar suficiente agua de escorrentía que permita desarrollar un sistema de drenaje como por ejemplo las dunas y los diques. Material granular: El drenaje superficial no se ha podido desarrollar debido a la alta permeabilidad de los materiales. Las aguas de escorrentía frecuentemente se interrumpen abruptamente al entrar en o con las formaciones o depósitos muy permeables donde se infiltran rápidamente convirtiéndose en aguas subterráneas. Las terrazas de grava, las cabeceras de los abanicos aluviales, los conos de deyección y otros son un ejemplo de esta categoría. Rocas porosas y fracturadas: Las aguas superficiales se infiltran rápidamente y profundamente hasta el nivel freático o a través de las cavidades y las fracturas existentes en la roca. Dentro de este grupo se pueden mencionar las areniscas masivas y fracturadas, el basalto y los flujos de lava recientes.

Rocas solubles: En zonas de calizas se forma generalmente cavernas o canales subterráneos. Esta situación hace que las aguas superficiales se escurran por estas cavernas o sumideros y continúen por los canales subterráneos. Otros: Los lechos de creciente, los lechos de lagos y las llanuras costeras son depósitos donde el nivel freático es alto, su topografía es plana y formaciones relativamente jóvenes. En un sistema de drenaje integrado en el cual existe interconexión de todos y cada uno de los canales o cauces de escorrentía para formar una red hidrográfica completa, se analiza lo que tiene que ver con su forma y su textura. Las formas y texturas del drenaje se estudian con base en los suelos y rocas sobre los cuales se han desarrollado. Al igual es importante tener en cuenta otros factores geológicos como la estructura, el grado de fracturación, la topografía y la estratificación. El grado de resistencia que presenta las rocas a la erosión producida por las corrientes y por el desgaste de masa afecta de diversas maneras a las propias corrientes. Cuando una corriente fluye sobre una capa de roca resistente, la inclinación de su perfil longitudinal se acentúa. La diversidad de rocas no solo afecta los perfiles de las corrientes, sino también a su forma. Sin embargo, las formas de los drenajes también se encuentran afectadas por la historia geológica de la zona. El drenaje dendrítico es aquel que se caracteriza por ramificaciones irregulares, e cual es común en las rocas macizas compactas y en los estratos casi planos. El drenaje rectangular, se distingue en que el curso de la corriente adopta vueltas en ángulos casi rectos debido a la presencia de fallas y juntas en las rocas macizas o por foliación en las rocas metamórficas. Patrones de drenaje De acuerdo al tipo de material y la morfología de la información geológica, el agua sigue diferentes lineamientos.

DETERMINACIÓN DE GEOFORMAS Y LITOLOGÍAS En una fotografía aérea se presentan variedades morfológicas que permiten identificar el tipo de roca o depósito presente en la zona observada. Se presentan tres grupos de rocas que son rocas sedimentarias, rocas ígneas y rocas metamórficas, clasificadas así por su origen, a continuación se identifica la fotogeología de estos tres grupos y de diferentes tipos de depósitos. Identificación directa La identificación directa de estructuras geológicas y afloramientos, por ejemplo terrazas aluviales, conos volcánicos, medulas, corrientes de lava. Identificación indirecta Por medio de elementos foráneos a la geología como por ejemplo los tonos gris, textura de los tonos, la red hidrográfica, la distribución de la vegetación y la morfología.

CARACTERÍSTICAS SEDIMENTARIA

FOTOGEOLÓGICAS

EN

ROCA

Las rocas sedimentarias son aquellas originadas por la consolidación y cementación de los sedimentos depositados por el agua. Las principales rocas sedimentarias cuyas características permiten su identificación sobre fotografías aéreas son: Caliza, lutita, arenisca y rocas sedimentarias interestratificadas horizontales e inclinadas. Éstas son las que se pueden estudiar por foto análisis con más facilidad. Las otras rocas sedimentarias como son los conglomerados y limonita son de difícil interpretación. Caliza Son formadas a partir de depósitos submarinos. La mayoría de las calizas han sido depositadas en aguas profundas suficientemente alejadas de zonas de deposición de impurezas. Estas calizas de deposición en aguas profundas son acumulaciones de residuos de calcio derivados de pescados y fuentes relacionadas. Sus características de foto – identificación son: Topografía Superficie levemente ondulada con depresiones topográficas de forma elíptica o circular (sumideros). Las depresiones o sumideros se encuentran aproximadamente a la misma elevación que la zona que los rodea. Los valles tienen un fondo plano y las faldas de las montañas son bastante inclinadas. Drenaje Hay pocos ríos en la región. Los existentes tienen numerosos tributarios cortos y con gradiente alto. En las depresiones circulares se encuentran generalmente charcos o pantanos. Erosión Puede ser intensa o no, según el tipo de clima y las características físicas y estructurales de la roca. Pueden existir algunos zanjones que convergen generalmente hacia los sumideros en forma radial. Se pueden hallar esparcidos por la zona zanjones poco profundos cortos y de tono blanco orientados hacia el valle del río. Tonos El tono general es gris claro con manchas circulares claras u oscuras, las cuales marcan la localización de los sumideros. Las cicatrices de erosión aparecen generalmente como líneas cortas de tono blanco, sobre un fondo grisoso claro de las laderas. Vegetación En regiones húmedas puede existir una agricultura intensa, excepto en las zonas aledañas a las depresiones.

En regiones semi – áridas la vegetación ocupa las depresiones, donde generalmente existe más humedad. Utilización de la tierra Pueden existir canteras de extracción. Puede existir una agricultura intensa, lo cual indica la existencia de un suelo y una topografía favorables. Arenisca La formación de esta roca se debe a la consolidación y cementación de depósitos de arena en grandes extensiones. La arenisca es frecuentemente la roca más porosa de las rocas sedimentarias. El material que forma las areniscas puede ser depositado en agua como en océanos. Aquellas areniscas que ocurren interestratificadas con lutitas son el resultado de una deposición costanera. Las características de foto identificación son: Topografía En regiones húmedas la topografía es de ondulada a quebrada con colinas masivas y laderas escarpadas. En regiones áridas la erosión a través de diaclasas y la formación de valles profundos generan una topografía muy quebrada. Son frecuentes los cerros aislados con lomos planos y bandas en las laderas. Drenaje El sistema de drenaje muestra tributarios bastante espaciados y angulares. Erosión Debido a la porosidad de la roca la erosión es generalmente baja. Hay pocos zanjones en las zonas formadas por areniscas. Tonos Por lo general se presentan tonos claros. En las regiones húmedas la presencia de manchas oscuras esparcidas por la zona, indican recubrimiento forestal. En regiones áridas las líneas cortas, oscuras y rectas indican la existencia de un sistema de diaclasas. Vegetación En las regiones húmedas los terrenos cultivados son escasos y por lo general la zona se encuentra cubierta por bosques. En las regiones áridas la vegetación es escasa. Utilización de la tierra Por lo general, existe solo bosque. Se utiliza esta roca para la construcción, lo que hace que existan canteras de explotación. Lutita

Se originan a partir de la consolidación de sedimentos de textura fina (arcillosa). Estas rocas están formadas principalmente por arcilla y limo, pero puede haber arena. Esta roca se genera en todas las formaciones de rocas sedimentarias interestratificadas. Debido a su constitución física, la roca se puede llamar lutita arcillosa, lutita limo arenosa o lutita limosa. Las características de foto identificación son: Topografía En regiones áridas la topografía es quebrada y las montañas y colinas tienen laderas que pueden llegar a teneruna pendiente casi vertical. En las regiones húmedas se presentan colinas suavemente redondeadas con laderas poco inclinadas. En general, la topografía depende en gran parte del porcentaje de arena o de limo que tenga la lutita. A mayor porcentaje de estos materiales la pendiente de la formación será mayor. Drenaje En clima húmedo el drenaje es generalmente denso, los tributarios se intersectan en ángulos agudos. En climas áridos los ríos se encuentran generalmente en los valles, el sistema de drenaje es dendrítico. Erosión La erosión puede llegar a estar bien desarrollada o ausente, dependiendo de la densidad de la vegetación. Cuando existen zanjones, su análisis es importante para determinar la composición de la lutita. Tono En las regiones húmedas se reconocen tonos moteados, zonas irregulares con tonos claros y oscuros. En las regiones áridas su tono es generalmente claro y en ocasiones pueden observarse bandas oscuras en la roca. Vegetación En las regiones húmedas se presentan cultivos intensos o zonas forestadas en un gran porcentaje. En las regiones áridas se presenta ausencia general de vegetación, excepto la que es típica de la región. Según su posición se puede clasificar las rocas sedimentarías en: Rocas sedimentarias inclinadas Estas rocas han sido inclinadas a partir de su posición horizontal por plegamientos tectónicos. Las areniscas más resistentes a la erosión, sobresalen como lomos bien definidos y escarpados, las lutitas fácilmente erosionadas aparecen como valles u ondonadas y las calizas generan una topografía con sumideros generalmente alineados de acuerdo con el rumbo del estrato. Las características de foto identificación son: Topografía Presenta una serie de crestas rectas y paralelas que forman por lo general una topografía escalonada.

Drenaje Se desarrolla el sistema de drenaje llamado rastrillo. Las quebradas o los ríos principales e la zona se forman en las rocas lutíticas. Erosión Esta se desarrolla en los estratos lutíticos, la erosión en la roca no es muy pronunciada. Tono Se observan bandas de tonos claros y oscuros Vegetación En las zonas húmedas la vegetación se encuentra por lo general en los valles o en las crestas. Las laderas no tienen vegetaciónse encuentran cubiertas de bosque. En las zonas áridas la vegetación es escasa y limitada donde se encuentran los cuerpos de agua. Rocas sedimentarias horizontales Esta formación se ha conservado, no ha sido afectada por movimientos geológicos. Las rocas se presentan como una sucesión de estratos de arenisca, lutita y caliza. Las características de foto identificación son: Topografía En los estratos gruesos la topografía es escalonada cuyos quiebres contornan las colinas o montañas y se encuentran demarcados por la vegetación local. En los estratos delgados las laderas tienen una pendiente uniforme. La topografía esta controlada generalmente por la roca que predomina. Drenaje En los estratos gruesos existe un drenaje dendrítico y es poco denso el drenaje superficial. En los estratos delgados el drenaje es dendrítico y el drenaje superficial es más denso. Predomina las características del drenaje en lutita produciendo mayor escorrentía. Erosión En los estratos gruesos se observan pocos zanjones de erosión, mientras que en los estratos delgados se presenta un gran númerode zanjones de erosión. Tonos Se observa bandas alternas de tonos claros y oscuros que contornan las montañas, éstas se producen por diferencias en el contenido de la vegetación y la humedad. Vegetación Se presenta bandas delgadas de vegetación como líneas paralelas de curvas de nivel. Entre más grande sea el espesor del estrato mejor se observan las bandas. Material A medida que el material se va acumulando se va efectuando un peso mayor sobre el material del fondo lo que hace que se vaya compactando y con el transcurrir de miles de años se consolide en una roca.

CARACTERÍSTICAS FOTOGEOLÓGICAS EN ROCA ÍGNEA Las rocas ígneas se dividen en tipos plutónicos o intrusitos y tipos volcánicos o extrusivos. Las rocas plutónicas se cristalizaron a profundidad en la tierra y se caracterizan por sus granos de tamaño relativamente grueso, baja porosidad y baja permeabilidad. Las rocas volcánicas, formadas en la superficie terrestre, están normalmente, pobremente agregadas y algunos tipos conocidos como tobas, pueden ser muy porosas. Las rocas volcánicas pueden contener apreciables cantidades de vidrio.

Rocas Ígneas Intrusivas: Forma Granítica En clima húmedo Topografía Colinas en forma de domos, escarpadas. El relieve se muestra redondeado con colinas semejantes a domos. Los detritos y grandes piedras meteorizadas en formas redondeadas se acumulan en los cursos de drenaje y en las depresiones. Drenaje En climas húmedos es común un patrón de drenaje dendrítico e indica la uniformidad de los materiales en los cuales se forma. Las colinas semejantes a domos causan el desarrollo de alineamientos curvilíneos. Las intersecciones de los tributarios se dan en ángulos rectos. Tono La composición uniforme del granito se refleja en su tono de suelo uniforme, el cual varía en color desde opaco a gris claro. Las zonas de fracturas pueden ser identificadas por áreas lineales de tono oscuro. Vegetación y uso de la tierra Las regiones no glaciales están caracterizadas por cultivos en las cimas suaves y bosques en las laderas empinadas. Ocurren asentamientos en las cimas o en los valles principales. En clima árido Topografía También ocurren en estas regiones colinas semejantes a domos, escarpadas y masivas. Gran cantidad de piedras redondeadas y afloramientos rocosos se puedan observar, pero no se concentran en las depresiones y cursos de drenaje, más bien tienden a formar grandes montículos cuando el suelo residual que los rodea, es removido por la erosión del viento. Aparecen áreas con colinas en forma de A y laderas empinadas. Drenaje El patrón de drenaje es dendrítico y de textura fina. Los materiales rocosos graníticos son masivos e impermeables. Alineamientos curvilíneos se forman por las colinas semejantes a domos y producen formas circulares en el sistema de drenaje. Las intersecciones de los tributarios ocurren en ángulos rectos o ligeramente agudos aguas arriba. Tono El tono por lo general en estas regiones es muy claro y brillante, debido a la delgada cobertura de suelo y a la roca desnuda. Las fracturas aparecen como líneas oscuras.

Vegetación y uso de la tierra Los paisajes graníticos desarrollan perfiles de suelo muy delgados perforados por muchas rocas expuestas y cantos residuales exfoliados. Se presenta poca vegetación debido al clima árido y al suelo delgado. El uso típico de la tierra es para pastoreo.

Diques

Topografía Los materiales ígneos inyectados en zonas de fallas son más resistentes que las rocas que se encuentran a los alrededores y por lo tanto forman crestas agudas o redondeadas. En ocasiones se encuentran cadenas de diques circulares, éstos son formados por la intrusión de materiales ígneos a lo largo de las caras de una falla circular. Drenaje Las formas son muy pequeñas para desarrollar algún tipo de drenaje perceptible. Las laderas empinadas facilitan la escorrentía hacia los terrenos que los rodean. Tono El tono varía pero es diferente que el tono de los materiales que los rodean. En algunas regiones los diques aparecen como tonos claros y en otras oscuro. Vegetación y uso de la tierra Los diques generalmente aparecen como una cima boscosa bisectando la región. En regiones áridas se encuentra poca vegetación, debido a las posiciones elevadas de esta forma y a la delgada cobertura del suelo.

Formas Volcánicas Topografía La presencia de conos volcánicos redondeados es un indicio de actividad volcánica reciente. Los conos disectados maduros y viejos tienen expuesta parte de su estructura interna, incluyendo el cuello volcánico y los diques radiales. Drenaje Como la formación es disectada, se desarrolla un patrón de drenaje radial alrededor del cono volcánico. Muchos tributarios aparecen a lo largo de las laderas en paralelo. Tono Son comunes los tonos grises oscuros, debido a los tonos oscuros de los materiales basálticos predominantes. Vegetación y uso de la tierra Las formas volcánicas jóvenes son potencialmente activas y tienen pendientes empinadas, lo que hacen que no sean atractivas para el uso de la tierra. Los conos disectados son más escarpados y generalmente también sin desarrollo.

Toba Fragmental

Topografía Las formaciones de tobas se erosionan rápidamente y forman crestas agudas, con bordes afilados en una topografía altamente disectada. Las laderas son muy empinadas y con pendientes uniformes, lo que indica la homogeneidad de los materiales.

Drenaje Se desarrolla un patrón de drenaje dendrítico extremadamente fino, indicando una composición uniforme. Las tobas que se encuentran endurecidas no muestran este patrón tan fino. Tono Si el patrón de tono se puede ver a través de la cobertura vegetal, aparecerá como un tono gris claro opaco y uniforme. Vegetación y uso de la tierra Las regiones de toba son altamente disectadas y escarpadas que permanecen en pastos o bosque natural.

Flujos Interestratificados Topografía La topografía disectada expone los lechos estratificados a lo largo de los lados de las colinas. En las áreas que no están altamente disectadas pueden aparecer líneas de flujos similares a las asociadas con basalto. Drenaje Estos depósitos interestratificados desarrollan patrones dendríticos con tributarios paralelos. Tono Bandas claras y oscuras a lo largo de las laderas indican interestratos. El color se encuentra relacionado con el tipo de material. Vegetación y uso de la tierra Las áreas para climas cálidos y húmedos se encuentran con cobertura vegetal. Los climas húmedos son cultivados dependiendo de lo escarpado de la topografía y el estado de desarrollo del suelo.

Lava Basaltica Es la más extensa de las formaciones ígneas extrusivas. Las lavas pueden encontrarse formando mesetas y llanuras planas, las lavas recientes tienen una topografía quebrada. Las características de foto identificación son: Topografía La topografía puede ser plana, quebrada u ondulada. Se peden observar depresiones circulares o alargadas además de formas arrugadas. En el borde de un terminal de flujo de lava existe una topografía escalonada. En la base de los escarpes se pueden observar depósitos de talud. Drenaje En las mesetas basálticas el drenaje superficial puede llegar a no existir. Puede ocurrir manantiales en las laderas. Erosión Por lo general, la erosión aluvial es escasa y se presenta con mayor frecuencia en los depósitos antiguos de lava.

Tono Se observan tonos oscuros y tonos claros cuando son lavas antiguas. Se pueden observar tonos moteados. Vegetación Cuando la roca ha sido profundamente meteorizada la agricultura puede llegar a ser muy intensa. Ausencia de vegetación en zonas de afloramiento de la roca.

CARACTERÍSTICAS METAMÓRFICA

FOTOGEOLÓGICAS

EN

ROCA

Entre más extenso sea el afloramiento de una roca metamórfica, más fácil puede identificarse foto geológicamente. En Colombia dichas formaciones extensas de roca metamórfica son poco frecuentes, excepto los esquistos. La existencia de neiss, pizarra y serpentina son escasos y sus afloramientos relativamente pequeños.

Esquistos Roca metamórfica caracterizada por una estructura esquistosa fina, proveniente de una roca sedimentaria de grano fino la cual ha sufrido un metamorfismo regional. Las características de foto identificación son: Topografía La zona es bastante quebrada, as laderas tienen pendientes altas y los lomos de las montañas son en forma de A suavemente redondeados. Drenaje Los zanjones de erosión forman una distribución paralela. El sistema de drenaje es rectangular. Erosión La erosión es relativamente escasa, los zanjones de erosión son paralelos. Tonos Se presentan tonos oscuros, cuando el suelo es profundo y claro cuando es delgado. Vegetación Se presenta poca vegetación cuando el suelo es delgado, pueden existir algunos cultivos, donde la topografía lo permita.

Pizarra Topografía Se desarrolla una topografía muy rugosa con crestas agudas y laderas empinadas. Las pequeñas cimas y valles tienden a ser paralelos unos a otros. Drenaje El patrón de drenaje es un sistema dendrítico rectangular con textura fina. Las foliaciones de las pizarras producen planos de debilidad los cuales controlan el sistema de drenaje. Tono

En climas húmedos el tono es gris claro uniforme, indicando un material homogéneo. En climas áridos las cimas son más oscuras y los valles más claros. Vegetación y uso de la tierra En climas áridos el suelo es estéril y solo se presentan arbustos y pastos dispersos. En climas húmedos el uso de la tierra es muy poco debido al poco espesor del suelo y a la rugosidad de la topografía.

Neiss

Topografía Las formaciones de neiss desarrollan colinas de crestas agudas y paralelas con laderas empinadas. La topografía es el resultado de la meteorización diferencial de las foliaciones. Drenaje El sistema de drenaje es angular y dendrítico. En regiones donde se presentan crestas paralelas y valles, el sistema de drenaje es rectangular, con una textura entre fina y media. Tono Se desarrolla un tono claro uniforme si la superficie del terreno no esta ocultada por la vegetación. Vegetación y uso de la tierra En ambos climas la rugosidad de la topografía y el poco espesor del suelo no presentan ninguna atracción para ser cultivado. Los climas húmedos presentan bosques y los climas áridos presentan arbustos y pastos.

DEPÓSITOS Y SUELOS RESIDUALES Los depósitos de suelos naturales se clasifican de una manera amplia como suelos residuales o suelos transportados. Los suelos residuales se han formado completamente por meteorización in situ y han permanecido en su posición original. Esto ha ocurrido en su mayor parte en las regiones tropicales y en otros lugares que no han sido sometidos a las glaciaciones. Los suelos transportados, han sido desplazados de su posición original y depositados en otro sitio, los principales agentes de transporte son el agua, el hielo y el viento. Roca Las rocas que se encuentran en la superficie de la tierra, o cerca de ella están frecuentemente sometidas a fenómenos físicos y químicos que ocasionan una desintegración o descomposición, los materiales resultantes de este proceso forman depósitos, este material no consolidado o semiconsolidado puede tener un espesor de cientos de metros.

SUELOS DEPOSITADOS EN AGUA Los ríos son agentes de erosión, transporte y formación de depósitos extremadamente fuertes. El material que se deposita a lo largo del curso de los ríos se denomina aluvión, aunque se aplica también a los suelos más finos, tales como las arenas, limos y arcillas. La formación del depósito comienza en el curso medio del río, a que la velocidad del flujo y la capacidad del transporte disminuyen. Primero se forman

los depósitos de grava de río, seguido aguas abajo por las arenas de río y luego en el curso bajo del río por arenas finas aluviales y limos aluviales. Durante las crecientes, la velocidad del río disminuye repentinamente en toda el área excepto en el canal central del río y grandes cantidades de material se depositan, primero las partículas gruesas y después el material más fino. En el curso bajo del río las inundaciones repetidas combinadas con los meandros pueden llegar a producir extensas planicies de inundación aluvial con sucesiones de limo y arcilla aluvial. Cuando el río desemboca eventualmente en un sitio de aguas tranquilas, el material fino que todavía esta en suspensión se deposita. Los suelos formados de esta manera se denominan de acuerdo con el medio de formación del depósito. El transporte y la formación de depósitos debidos al agua producen partículas de suelo que tienen forma redondeada y depósitos de suelos que pueden ser homogéneos, es decir, que tienen todas las partículas del mismo tamaño aproximadamente o estratificados con una gradación que sigue un orden vertical. Las geoforrmas fluviales son:

Planicie de Inundación

Topografía Los planos de inundación están caracterizados por su topografía predominantemente plana. Los diques naturales ocupan posiciones ligeramente elevadas. Pueden encontrarse terrazas a lo largo de las paredes del valle. Drenaje La mayoría de los planos de inundación presentan un canal de drenaje principal el cual puede ser meándrico o trenzado. La existencia de estanques no drenados indica un patrón de drenaje desorganizado. En regiones áridas los patrones de drenaje no son tan evidentes. Tono El tono es muy complejo ya que pueden variar desde oscuros a claros y de opacos a brillantes, indicando las variaciones de suelos desde bien o mal drenados y texturas finas a gruesas. Vegetación y uso de la tierra La mayoría de los suelos de inundación son suelos agrícolas ricos ya que tienen un alto contenido de humedad con relación a la región circundante. Se presenta una cobertura natural de vegetación densa cuando la lámina de agua ocurre cerca o sobre la superficie.

Deltas Topografía La superficie de los deltas son generalmente planas con una ligera pendiente hacia el agua. Tienen formas planimétricas como arco, pata de pájaro, estuario. Drenaje Los deltas en arco tienen muchos drenajes radiales y algunos trenzados. Los deltas estuarios contienen canales interconectados los cuales llevan el drenaje

entre muchas islas. La forma pata de pájaro contiene dos o tres canales principales en forma ramificada. Tono En estas formaciones, los tonos son mezclados, lo que indica pequeñas diferencias en los materiales, en la humedad y tipos de vegetación. El borde de los deltas puede ser de color gris claro. Vegetación y uso de la tierra De acuerdo a los materiales presentes en el suelo y al nivel freático, los deltas se encuentran bien cubiertos con vegetación natural o son utilizados para recreación, agricultura y parques industriales.

Aluviones En forma de abanicos Topografía Los abanicos aluviales tienen un contorno en forma de abanico con límites distintivos. El abanico es convexo en sección trasversal y cóncavo en la sección longitudinal debido a la inclinación de hasta 10 grados hacia el ápice. Drenaje El drenaje es activo durante las tormentas severas y formas desde el ápice un patrón de drenaje radial de corrientes trenzadas. Tono Los suelos expuestos son generalmente claros, y os drenajes dependen de la vegetación. Vegetación y uso de la tierra En los abanicos se encuentra vegetación donde esta disponible la mayor humedad, es decir, a lo largo de los canales de drenaje o cerca del borde del abanico. En el borde del abanico se desarrolla la agricultura. Fondos de valles rellenos Topografía Parece plana, pero hay una pendiente gradual desde tierras altas. La planicie llana puede llegar a ser interrumpida por islas rocosas que son resistentes. Drenaje Están caracterizados por canales de drenaje trenzado, paralelo y seco. Son activos durante las tormentas severas. Tono Son de color gris claro uniforme, pero pueden ser interrumpidos con irregularidades. Vegetación uso de la tierra Si existe riego, los rellenos de valle pueden tener una agricultura intensa. Debido a bajas precipitaciones y a la alcalinidad del suelo no hacen favorable un desarrollo denso de la cubierta vegetal.

Continental Topografía Son llanuras amplias, las cuales son ocasionalmente rotas por depresiones circulares de fondo causadas por la erosión eólica. Drenaje El drenaje principalmente es interno. Debido a la baja precipitación, los rasgos de drenaje no son evidentes ni bien desarrollados. Los sistemas regionales pueden llegar a disectar estas formas o que hace que los materiales aluviales se eroden fácilmente. Tono Los tonos que se presentan son claros y uniformes con pequeñas irregularidades. Aparecen de color claro los depósitos ocasionales de arena. Vegetación y uso de la tierra Se presenta una cubierta vegetal natural. En zonas semiáridas se presentan cultivos de grano.

Playas Topografía Tienen una topografía muy plana la cual ocupa un gran espacio regional, lo que hace necesario fotografías de pequeña escala para determinar la extensión de la formación e identificar el límite transicional con el aluvión de relleno del valle. Drenaje Las zanjas provenientes de un agricultura intensa señalan más irrigación que un tipo de drenaje. No se desarrolla ningún tipo de drenaje debido a la topografía. Tono Las playas presentan tonos claros uniformes, y las diferencias de humedad se muestran por tonos barrosos claros y oscuros Vegetación y uso de la tierra Donde se ha implementado la irrigación, la agricultura cubre la superficie de la tierra con patrones reticulados. Puede ocurrir vegetación achaparrada dispersa.

DEPÓSITOS ORGÁNICOS Los depósitos de arcilla y limo derivados de la sedimentación en lagos, estuarios o en zonas de inundación de ríos, pueden tener contenidos apreciables de materia orgánica debido a cadáveres de animales o materia vegetal en descomposición. Cuando el contenido de materia orgánica es importante, estos depósitos pueden describirse como arcillas y limos orgánicos. La presencia de materia orgánica se identifica usualmente por el color que varía del gris oscuro al negro y un olor característico producido por la vegetación en descomposición.

Si la materia orgánica tiene un contenido mineral muy reducido, el material se denomina turba, estos depósitos se encuentran encima de limos y arcillas orgánicas. La estratigrafía varía con la profundidad, de acuerdo con los diferentes tipos de plantas que predominaron en las diferentes etapas del desarrollo del pantano. La turba de la base de los depósitos formada por juncos se denomina turba amorfa, y el contenido de materia mineral tiende a disminuir cuando la acumulación de turba se incrementa. Esta turba es de un color café oscuro, poco fibrosa y muy descompuesta, que a menudo parece una masa negra esponjosa y gelatinosa. En muchos países se encuentran extensos depósitos de turba, los cuales han podido aprovecharse mediante técnicas especiales de construcción conocidas como precarga, para levantar viviendas, edificaciones industriales y terraplenes de carreteras. Topografía Se caracteriza por superficies muy planas por ocupar depresiones en relación a la topografía circundante. Drenaje No se presenta un patrón de drenaje a no ser que exista una superficie de salida. Si es así se presenta un patrón de drenaje dendrítico que tiene tributarios cortos ramificados. Tono Los suelos expuestos son muy oscuros o negros. Los tonos que se muestran son indicadores de los tipos de vegetación y no de materiales de suelo. Vegetación y uso de la tierra Estos depósitos están cubiertos con una variedad de pastos y de vegetación. En regiones donde se presentan algunos drenajes, se utilizan para granjas de cerdos.

Planos Costeros Topografía Es suavemente ondulada, los pantanos y depósitos orgánicos ocupan las depresiones. Los límites de los terrenos altos pueden ser complicados de diferenciar, pero los bordes bajos se pueden diferenciar por los planos de marea. Drenaje Se desarrolla un patrón regional, paralelo, grueso. Al presentarse un patrón local dendrítico, con anchos canales y grueso, indican patrones de marea abandonados. Tono Los tonos claros y oscuros son los que se presentan en este depósito. Los tonos claros indican campos limpios y los oscuros indican niveles altos de humedad. Vegetación y uso de la tierra Las tierras bajas están cubiertas por bosques y las altas están cubiertas por cultivos, los cuales se practican sobre las pendientes más empinadas para combatir la erosión.

Bancos de Playa Topografía

Las barras de playa son paralelas, las cuales indican elevaciones de agua previa. Las arenas más gruesas o gravas exhiben crestas agudas y perfiles rizados. Drenaje Debido a que son de pequeña extensión y suelo poroso, no facilitan la formación de sistemas de drenaje. Los sistemas regionales de drenaje erodan y forman aberturas a las barras. Tono En tonos claros se muestra la posición elevada y los suelos porosos. La cubierta vegetativa puede revestir los tonos. Vegetación y uso de la tierra Los cordones litorales en su cubierta presentan vegetación achaparrada. Las barras amplias en climas húmedos son por lo general cultivadas y sirven como corredores naturales bien drenados.

Planos de Marea

Marisma Topografía Es plana y está limitada por agua y tierra. Drenaje Canales amplios, anchos, los cuales forman un patrón dendrítico. Canales pequeños se encierran entre si formando pequeñas islas irregulares. Tono Este determinado por la cubierta vegetativa, es de un tono claro variado. Vegetación y uso de la tierra Presenta una cubierta densa de varios pastos de ciénaga. Lodo Topografía Es plana y está limitada por tierra y agua. Drenaje Presenta canales anchos y amplios los cuales forman un patrón dendrítico. Tono Presentan una tonalidad de grises uniformes. Los cambios de tonalidad se deben a profundidades distintas. Vegetación y uso de la tierra No hay presencia de vegetación debido al alto nivel de inundación. Arena Topografía Es plana y está limitada por tierra y agua. Drenaje

Se encuentran algunos drenajes paralelos y sin tributarios. Se presentan pocos canales debido a que la arena es bien drenada. Tono Las arenas son claras o brillantes y los canales se presentan oscuros. Vegetación y uso de la tierra No hay presencia de vegetación, ni uso de la tierra debido a las inundaciones por parte de la marea.

DEPÓSITOS GLACIALES

La eventual retirada de los glaciales dejo una gran variedad de depósitos que se conocen con el término de residuos glaciales. El material que se depositaba directamente en el hielo se denomina tilita, o algunas veces arcilla con cantos rodados. Las tilitas de acumulación son las depositadas de manera directa en el fondo del glaciar y tienden a ser resistentes, relativamente densas e incomprensibles. Las tilitas de ablación y de fusión son materiales blandos, menos densos y más compresibles. Los frecuentes depósitos en forma de cuchilla constituidos por materiales formados en su mayor parte en los bordes del glaciar se denominan morrenas. Los residuos glaciales pueden presentarse también en horma de depósitos fluvioglaciales de arena y grava derivados de la formación de depósitos en torrentes de agua de deshielo. Estos tienen partículas redondeadas parcialmente. La naturaleza de los depósitos de residuos glaciales esta caracterizada por el hecho de que la era de los glaciales no fue de glaciaciones continuas. Los depósitos que tuvieron lugar durante el primer ciclo pudieron ser modificados y redistribuidos durante los siglos siguientes. En consecuencia, los sitios que estuvieron sometidos a procesos de glaciación requieren una investigación detallada y cuidadosa del subsuelo antes de construir una obra de ingeniería. Las geoforrmas glaciales son:

Till Espeso

Topografía Es muy plana y ondulada y presenta unas elevaciones de unos pocos pies. Drenaje Presenta un sistema de drenaje desorganizado. Se presentan pocos ríos con muchos pantanos y depresiones. Tono Presentan un tono moteado debido a la diferencia de humedades. Los tonos claros a oscuros muestran materiales finos y los cambios agudos muestran materiales gruesos.

Vegetación y uso de la tierra Se utilizan para la agricultura. En climas áridos se presenta una cobertura de pasto.

Till Degado Topografía Presenta una topografía variada. Esta se muestra según las características en su forma o drenaje de acuerdo a los estratos de roca subyacentes. Drenaje Se presentan alineaciones angulares u otras características del control litológico del drenaje, ya que éste esta relacionado con la roca. Tono La tonalidad de los materiales subyacentes no relacionados son tenues debido a la cobertura delgada del Hill. Vegetación y uso de la tierra La vegetación y el uso del suelo dependen específicamente de la topografía de la zona y del espesor del suelo.

Morrena Topografía Su topografía es una faja discontinua y lineal de colinas y depresiones las cuales su diferencia de elevación no sobrepasan los 500 pies. Las colinas suavemente redondeadas indican la presencia de suelos finos, las colinas escarpadas o afiladas indican suelos gruesos. Drenaje Presenta un drenaje desorganizado. Se encuentran estanques y pantanos en las depresiones a alturas variables. En suelos finos se muestra un desarrollo de drenaje más grande que en suelos gruesos. Tono Se muestran tonos claros en los materiales gruesos, y tonos grises opacos en los materiales finos y tonos oscuros en las depresiones. Vegetación y uso de la tierra La cubierta vegetal y la cantidad de cultivos dependen del clima, el relieve y la composición del suelo. Las morrenas de textura gruesa tienen cubierta forestal y pastos. Las morrenas onduladas presentan bosque, cultivo y pastos.

Drumlins Topografía Esta caracterizada por colinas en forma de cigarros y ovales cuyos ejes dan a conocer la dirección del flujo glacial. Drenaje

No presenta patrón de drenaje debido a que son formaciones pequeñas. Tono Presentan un tono gris caro, el cual indica la posición elevada y bien drenada de la geoforma. Vegetación y uso de la tierra En climas áridos se presenta una cobertura de pasto, y en climas húmedos estos pueden ser cultivados. Las pendientes más inclinadas presentan bosque o pasto.

Eskers Topografía Los eskers son identificados por las cimas en forma de serpiente, los cuales no presentan una elevación constante, tienen una longitud de ½ a 1 milla y no superan los 100 pies de elevación entre una y otra cima. Drenaje Debido a la escasa extensión no presentan patrones de drenaje. La lluvia escurre de las pendientes empinadas. Tono Presentan tono claro indicando suelos secos sino hay una presencia densa de cobertura de árboles. Vegetación y uso de la tierra Presenta unos climas húmedos una cubierta forestal, y en climas áridos una cubierta de pastos.

Kames

Topografía Los kames aparecen como colinas alongadas o cónicas. Sus dimensiones son de 400 pies en cualquier dirección. Muchos kames son irregulares y dan forma de gancho. Drenaje Debido a su pequeña extensión y a las pendientes tan elevadas que no desarrollan una divisoria de aguas, estos no presentan patrones de drenaje. Tono Muestra tonos claros en los suelos secos y tonos oscuros en las formas de tierra de los alrededores los cuales son más húmedos. Vegetación y uso de la tierra La cubierta es bosque en climas húmedos debido a los suelos secos y pendientes altas. En climas áridos, los kames tienen cubierta de pastos.

Lechos Lacustres Topografía Las arcillas y limos forman llanuras extensas y planas. Los limos gruesos y arenas finas causan un paisaje ligeramente ondulado.

Drenaje No existe un sistema de drenaje debido a la topografía plana y a la lámina de agua ya que la lluvia se encharca temporalmente y luego es absorbida por el suelo o se evapora. Tono El tono gris oscuro indica limos de textura fina, y tonos más claros moteados indican limos gruesos y arenas finas. Vegetación y uso de la tierra En áreas pantanosas se presenta una cubierta vegetativa. La mayor parte de la tierra esta cultivada.

DEPÓSITOS DE SUELO TRANSPORTADOS POR EL VIENTO Existen depósitos de arena transportada por el viento que cubren amplias extensiones de tierra en sitios de clima desértico en cuya superficie se aprecian dunas formadas por la acción del viento, las dunas tienden a estar formadas esencialmente por partículas del mismo tamaño y de forma redondeada. Estos suelos también se presentan en forma de loess, que es un material formado en su mayor parte por el depósito de partículas de limo. Aunque el loess se deposita en estado suelto y con baja densidad, normalmente presenta una estabilidad razonable y puede permanecer estable en taludes casi verticales. Las geoforrmas eolicas son:

Dunas de Arena Topografía Estas dunas presentan formas de corrientes longitudinales. Los tipos de duna incluyen dunas de playa, transversales, barjan, parabólicas, longitudinales y en forma de estrella. Drenaje No existen patrones de drenaje debido a su poca extensión, materiales porosos y pendientes hacia el exterior. Tono Es de tono gris la vegetación sobre las dunas y tonos blancos muy brillantes las arenas. Vegetación y uso de la tierra Las dunas más viejas pueden estar cubiertas con pasto y las dunas costeras no presentan vegetación tierra adentro.

Loess Topografía Presenta colinas convexas, redondeadas y suaves. La topografía de los depósitos de loess se encuentra controlada por el material subyacente. Drenaje En áreas disectadas se muestra un patrón de drenaje pinnado con tributarios de fondo plano. En las áreas no disectadas se muestra un patrón de drenaje dendrítico.

Tono Las formaciones no disectadas presentan tonos claros uniformes y las disectadas una tonalidad de claros a medios. Vegetación y uso de la tierra Los loess suavemente ondulados están cultivados y las formas altamente disectadas presentan una cobertura natural como los pastos. Transportados Estos depósitos se caracterizan por que las partículas que los componen han sido transportadas por diversos factores como el agua, el viento y el hielo. Residuales Este tipo de suelos es el resultado de la meteorización de la roca y no han sido transportados.

ANÁLISIS ESTRUCTURAL La corteza terrestre se ve afectada por movimientos tectónicos que dejan huella en ella, como resultado de estos movimientos se producen los pliegues y las fallas, de acuerdo a su morfología se identifican en una fotografía aérea, a continuación se establece la identificación de estas estructuras El análisis estructural realizado sobre una fotografía aérea, identifica estructuras geológicas, que son la mezcla de los diferentes de pliegues y fallas que influyen en la corteza terrestre produciendo varios tipos de estructuras visibles en la tierra, como las grandes cadenas de montañas y las cuencas sedimentarias. Cuando posteriormente a la consolidación de la roca se producen deformaciones por las fuerzas resultantes de los movimientos tectónicos aparecen las estructuras secundarias; son de este tipo los pliegues, fracturas, grietas, etc. Principales estructuras: Pliegues Fracturas

PLIEGUES Los pliegues varían desde ligeras flexiones de contorno simple, hasta intricados plegamientos formados por muchos pliegues menores. Su escala varía desde acanaladuras de algunas pulgadas hasta grades alteraciones de muchos kilómetros de ancho. Los tipos primarios de plegamientos son las elevaciones o anticlinales (Fig 3.4); las depresiones o sinclinales (Fig 3.3) y flexiones bruscas que se llaman monofelinales. Los anticlinales y sinclinales suelen ser complementarios. Si los pliegues son erosionados, aparecen capas más antiguas en las partes centrales de los anticlinales erosionados que en las partes laterales. En los sinclinales erosionados, las capas más modernas se encuentran en la parte central de la estructura.

Figura 3.3 Sinclinal

a. El centro es una eje de simetría b. Los dos lados del sinclinal muestran direcciones (de inclinación) diferentes (opuestos; 180º). c. Los estratos se inclinan siempre hacia el núcleo. d. En el centro el manteo es pequeño o cero (estratos horizontales) e. Del centro hacia los flancos el manteo se aumenta. f. En el centro (núcleo) afloran los estratos más jóvenes en los flancos los más antiguos.

Figura 3.4 Anticlinal

a. a. El centro es una eje de simetría. b. Los dos lados del anticlinal muestran direcciones (de inclinación) diferentes. c. Los estratos se inclinan siempre hacia los flancos. d. En el centro el manteo es pequeño o cero (estratos horizontales) e. Del centro hacia los flancos el manteo se aumenta. f. En el centro (núcleo) afloran los estratos más antiguos en los flancos los más jóvenes.

Partes Principales de los Pliegues Los costados o lados de los pliegues se llaman flancos. La naturaleza estructural de los flancos se expresa por el rumbo y el buzamiento. El rumbo es la dirección de la línea de intersección entre un plano horizontal y el plano considerado. El echado es el ángulo máximo de inclinación de la superficie considerada, medido con relación al plano horizontal. La dirección del echado está siempre en ángulo recto con el rumbo. La superficie axial llamada comúnmente plano axial, es la superficie que divide más aproximadamente al pliegue en forma simétrica a lo largo del mismo. Si el plano axial es

vertical el pliegue es simétrico. Si el plano axial está inclinado, el pliegue es recostado y asimétrico. La intersección del plano axial con la cresta o arista del pliegue se llama el eje. El eje puede ser inclinado u horizontal, su ángulo de inclinación con respecto a un plano horizontal se llama declive del pliegue. El declive es por tanto un caso especial de echado, medido sobre la cresta o arista de un pliegue. Los echados y los rumbos de los estratos plegados pueden variar rápidamente de un lugar a otro incluso en distancias muy cortas. Las características de los planos axiales, el rumbo y el declive de los ejes de los pliegues suelen permanecer paralelos o subparalelos en áreas de gran extensión.

Figura 3.5 Partes de un pliegue

Identificación de los Pliegues En muchos lugares donde las rocas se han plegado, la erosión ha truncado las estructuras. Si el pliegue es abierto puede bastar la inversión de los echados para identificar el pliegue. Si este es cerrado, si los flancos son esencialmente paralelos, es necesario realizar observaciones detalladas para determinar los sinclinales y anticlinales. Las estructuras que ayudan a hacer la inferencia, son los pliegues secundarios, el crucero y los detalles sedimentarios, que permiten decir que lado de una capa estaba originalmente hacia arriba y cuál estaba inicialmente hacia abajo. Se distinguen los pliegues autóctonos, aquellos que se forman en rocas que no han sido desplazadas; y pliegues alóctonos, aquellos que se forman en rocas que han sido desplazadas de su lugar original. a. Pliegues autóctonos Con respecto a la inclinación del plano axial, o vergencia, se puede distinguir entre pliegues simétricos o rectos los cuales tienen plano axial vertical y el buzamiento de ambos flancos es idéntico y asimétricos en los que el plano axial no es vertical y en uno de los flancos el buzamiento es mayor que en otro. (Fig. 3.6) Los pliegues asimétricos pueden ser: inclinados, con una vergencia leve (45º); acostados, con una vergencia acusada (45º); tumbados, con una vergencia casi horizontal 90º; volcados, con el plano axial girado más de 90º de tal manera que los estrados inferiores aparece encima; y de rodilla, el que tiene en uno de los flancos un buzamiento de 90º.

Figura 3.6 Pliegues asimétricos

Un tipo de pliegue es el domo: pliegue simétrico levantado en el que todos los estratos buzan hacia fuera desde el punto central. Se trata de una estructura anticlinal que se hunde en todas las direcciones. También se pueden clasificar los pliegues por la estructura de sus capas. Distinguimos entre: estriados, cuando las capas pierden potencia pero no se pierde la continuidad; y laminados, en los que se pierde la continuidad. Los pliegues se agrupan en sistemas de pliegues. Se llaman anticlinales a un conjunto de pliegues que forman parte de una amplia estructura convexa en la corteza terrestre; y sinclinales a un conjunto de pliegues que forman parte de una amplia estructura cóncava en la corteza terrestre. b. Pliegues alóctonos Se laman pliegues alóctonos a aquellos cuyos materiales han sido desplazados de su posición original. Se produce cuando el carácter comprensivo de una orogenia supera la capacidad de los materiales de deformarse, de tal manera que se rompen, por la zona de despegue, y se desplazan. Entre ellos distinguimos el: Pliegue falla, en el que el desplazamiento es muy leve y se superponen los flancos del mismo pliegue.

Figura 3.7 Pliegue falla

Pliegues cabalgantes, cuando el plano axial de un pliegue se superpone sobre el plano axial de otro, no superan el área de la cuenca geosinclinal.

Figura 3.8 Pliegues Cabalgantes

Mantos de corrimiento, que afecta a grandes cantidades de pliegues que se desplazan hasta decenas de kilómetros. Es posible que el lugar de deposición esté alejado de las zonas “raíz”. Presenta ondulaciones secundarias. Movimiento orogénico Movimientos causados por actividad tectónica y volcánica, causa esfuerzos de compresión horizontal de desplazamiento considerable.

FRACTURAS Las rocas suelen romperse bajo compresión, o no resistir a la tensión. Si no hay un movimiento significativo paralelo a la superficie de rotura se da a está última el nombre de grieta. Si las masas de roca en los lados opuestos de la rotura sufren un desplazamiento relativo, se dice que la rotura es una falla.

Grietas Las grietas primarias de los sedimentos, formadas durante la consolidación, compactación y desecación estaban caracterizadas por ser cortas, discontinuas y de forma irregular. La intemperización de las rocas consolidadas produce grietas que son igualmente cortas, discontinuas e irregulares. En cambio, las grietas que se forman como respuesta a una gran presión suelen ser de forma muy regular, frecuentemente largas. Entre las capas o estratos de rocas de diferente tipo, se encuentra frecuentemente planos de rotura fácil paralelos a los planos de sedimentación. Durante el plegamiento, las rocas más masivas o más compactas suelen sufrir fracturas mientras que los tipos menos compactados sufren deformaciones plásticas. A lo largo de las crestas de los anticlinales, suelen observarse grietas de tensión paralelas al eje del pliegue. Las grietas de todos los tipos sirven de paso para la percolación del agua subterránea. En las rocas solubles, las grietas se ensanchan por solución. Es probable que la mayor parte de las cavernas y agujeros que se ven en las calizas sean el resultado de soluciones que se iniciaron a lo largo de grietas.

Fallas Las fracturas en que hay un cierto movimiento a lo largo de las superficies de rotura se llaman fallas. Algunas son roturas con corte limpio, muchas no obstante, son un complejo de fallas suparalelas entre las cuales se ha distribuido el total de los desplazamientos.

Algunas fallas aun siendo grandes, son como el corte de una navaja. Otras fallas, a causa de los efectos de fricción de las masas de roca al deslizarse una sobre otra, rompen o agrietan la superficie de la roca en ambas caras de la rotura. En otras ocasiones, las fallas pulverizan la roca en la zona de la falla dando lugar a un polvo parecido a la arcilla que se llama salbanda. Por convención se le da el nombre de planos de falla a las superficies de ruptura a lo largo de las cuales han tenido lugar movimientos relativos. El movimiento a lo largo del plano de falla o sobre éste, puede tener lugar en cualquier dirección y el desplazamiento total en muchas fallas, es el resultado acumulado de dislocaciones intermitentes. Se considera que una falla es viva cuando los desplazamientos correspondientes han tenido lugar dentro de períodos históricos, mientras que una falla en la que no ha habido movimientos o desplazamientos recientes, se considera muerta. a. Indicadores indirectos de fallas En regiones con pocos afloramientos los indicadores indirectos son muchas veces la única posibilidad para definir fallas. Especialmente en regiones con alta cantidad de vegetación se puede aprovechar estos fenómenos. Los indicadores indirectos nunca llegan a conclusiones tan confiables como los indicadores directos. Morfología Zonas de fallas normalmente son sectores con rocas blandas. Por eso en la naturaleza las fallas están cubiertas bajo algunos metros de rocas blandas cuaternarias, como relleno de un valle o una quebrada. Además la dirección de valles o quebradas puede ser conforme con las direcciones de fallas. No todos las quebradas o valles corresponden con fallas tectónicas (Fig. 3.9)

3.9 Morfología

Vegetación Distintos tipos de rocas producen el crecimiento de diferentes tipos de plantas. Arriba de una zona de falla la cantidad del agua normalmente es más alta como en rocas normales (Fi 310).

Manantiales Las zonas de fallas tienen normalmente una porosidad diferente como las que tienen las rocas a los alrededores. Este cambio de la porosidad provoca en algunos casos el nacimiento de un río. En varias ocasiones se puede observar una cadena de manantiales en línea. También estratos permeables/impermeables pueden provocar el mismo fenómeno.

Figura 3.11 Manantiales

b. Indicadores directos de falla Los indicadores directos definen una falla cien por ciento, es decir, sin dudas. Estos tipos de indicadores se puede observar directamente a la falla. Desplazamiento El desplazamiento de una unidad geológica o una otra estructura geológica indica la actividad tectónica. Desplazamientos tectónicos en el terreno marcan siempre una falla. Muchas veces puede confundirse con la estratificación normal, si las capas tienen una inclinación o se equivoca con accidentes morfológicos (Fg 3.12.)

Figura 3.12 Desplazamiento

Estrias Líneas finas arriba de un plano de falla. Estas líneas indican además la orientación del desplazamiento y posiblemente el sentido. Se encuentra en casi todos los lugares y el reconocimiento es fácil. Las estrías presentan un problema debido a que solo marcan el último movimiento que posiblemente no coincide con el movimiento general. Para sentir con el dedo el sentido del movimiento cuesta y se puede equivocar (Fig 3.13).

Figura 3.13. Estrías

Diaclasas plumosas de cizalle Durante un movimiento tectónico se pueden abrir pequeñas fracturas, que se rellenan con calcita, yeso o cuarzo. La forma es siempre como un "S" y en dimensiones entre milímetros hasta metros. No es tan frecuente en la naturaleza (Fig. 314).

Figura 3.14 Diaclasas plumosas de cizalle

Arrastres Cerca de una falla las rocas pueden deformarse plásticamente. Se puede observar un leve monoclinal hacia el plano de la falla. Las dimensiones son entre centímetros y metros. Normalmente fallas grandes muestran este fenómeno. En ocasiones se presenta alguna equivocación con estructuras sedimentarias como son los derrumbes (Fig 3.15).

Figura 3.15 Arrastres

Brechas de falla Por la energía del movimiento algunas veces las rocas en la zona de falla se rompen y se quiebran, para formar una brecha tectónica o brecha de falla. Brechas de fallas normalmente muestran una dureza menor como las rocas no afectadas. Por eso morfológicamente una brecha de falla se ve como depresión Se puede confundir brechas de falla con otros tipos de brechas, como son la brecha volcánica o la brecha sedimentaria (Fig 316).

Figura 3.16 Brechas de falla Grietas Fisura en la corteza terrestre causada por movimientos tectónicos o en las rocas a causa de las aguas filtradas. Fallas Cuando se presenta un movimiento apreciable en una grieta o una junta se denomina falla.

CRITERIOS PARA LA FOTOINTERPRETACIÓN FOTOGRAFÍA AÉREA ORTOFOTOS E IMÁGENES PANCROMÁTICAS La interpretación de fotografías cenitales u ortofotos (fotografías rectificadas digitalmente con propiedades de escala cartográfica) presenta en principio ciertas dificultades debido al inusual punto de vista cenital. La consideración de los siguientes criterios puede facilitar el reconocimiento de las imágenes:

Determinación de la Orientación

Se trata de identificar los puntos cardinales de la imagen. Si las series fotogramétricas se realizan siguiendo la dirección E-W (como es habitual), el norte geográfico solo puede estar en las parte superior o inferior de las fotos, dependiendo del sentido de la aeronave. Se trata sencillamente de resolver esta duda. Si conocemos la correspondencia de la foto con un mapa la respuesta es sencilla, pero con frecuencia esta es la cuestión que debemos responder mediante fotointerpretación (si no sabemos donde está el N de la foto suele ser difícil identificar el área en un mapa). Se recomienda fijarse en las sombras fotografiadas y en la hora en que se realizó. Asumiendo que se trata de un espacio geográfico del hemisferio N, éste es un criterio infalible. Cualquier relieve apropiado producirá una sombra entre el NO y NE (salvo que la hora de la foto nos sugiera otra orientación). Si no tenemos esa suerte habrá que considerar otros aspectos más "falibles". Si se trata de una llanura de aspecto regular podemos tener muchas dudas, pero generalmente la topografía es más o menos contrastada y sólo tenemos que recordar que las laderas expuestas a la umbría tienen un cromatismo/tono más oscuro o -lo que es lo mismo en muchas ocasiones- tienen más vegetación.

Otro indicador suele ser el hecho de que los pueblos, cultivos de montaña,… se sitúan aprovechando la exposición solana.

Texturas (Tramas-Patrones) Las cubiertas vegetales y las infraestructuras urbanizadas suelen presentar una textura-patrón singular ("inconfundible"). Por ejemplo, el tramado de edificaciones, el bosque de frondosas, las repoblaciones en terrazas, las viñas… Se trata de algo así como una "firma espectral" de gran ayuda. No obstante, la falta de patrones es igualmente valiosa. Por ejemplo, el césped, los prados, el matorral bajo (según escala aproximada de la foto), las aguas tranquilas… son tipos de superficies que proporcionan cromatismos homogéneos (tonos "planos").

Tonos o Cromatismo Sea fotos en color o B&N el nivel de claro-oscuro (tono) depende de la capacidad de absorción lumínica de la superficie. Un tejado o la pista de un aeropuerto, sea cual sea el color en que estén pintados ofrecerán una gran reflexión lumínica (elevado albedo) y por tanto se presentarán de tonos claros o blanco (lo mismo ocurre con el suelo desnudo, rocoso o erosionado). Por el contrario, los bosques, las aguas, arbustos, cultivos leñosos, calles estrechas… presentarán tonalidades oscuras o incluso negras.

Bordes y Geometrías Rectilíneas (Regulares o Predecibles) En el ámbito natural las formas son generalmente irregulares y de límites difusos (un bosque, montaña, playa arenosa…). Por el contrario, la gestión antrópica o las construcciones artificiales poseen límites rígidos y geometrías regulares. Por tanto, este criterio sólo sirve para identificar lo que corresponde al medio natural o al hombre (recuerda: siempre existen excepciones. Ej. Fallas topográficas, afloramientos estratigráficos, prados de montaña o incluso bancales de ladera). Ortofotografía Hoja 15-03 (Gobierno de la Comunidad Autónoma de La Rioja). V Valgañon y Ezcaray en la Sierra de la Demanda (valle del Oja)

Imagen satelital de Sudamérica, panorama general. Imagen Sudamerica, www.fraguglia.com.ar/ pagina_superior2.htmAsignatura CARTOGRAFÍA Y REPRESENTACIÓN GRÁFICA EN CIENCIAS HUMANAS Y SOCIALES. Universidad de La Rioja Curso 2003 2004 Tomada de: http://www.unirioja.es

UNIDAD 4 Procesos y aplicaciones varias GPS (Global PositioningSystem) Un sistema que, mediante la utilización de una constelación de satélites, permite determinar la posición de cualquier punto sobre la tierra con gran precisión. SIG Sistema de Información Geográfica. Sistema formado por hardware, software y procedimientos diseñados para la captura, manejo, análisis, modelado y muestra de datos georreferenciados para resolver problemas de planeamiento, dirección y conducción.

INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN FOTOGRAMETRÍA Los siguientes son algunos instrumentos utilizados en la fotogrametría que se emplean para la realización de las fotografías aéreas como son: a. Instrumentos de observación Se refiere a los estereoscopios y sus distintas clases como son el de bolsillo, de espejos, de prismas, de puentes, etc. b. Instrumentos de transferencia de información Utilizados con mucha frecuencia en operaciones de fotointerpretación, para pasar la información marcada en las fotografías a mapas, para su presentación final (ROA, 1976). Algunos de estos instrumentos son: El stereosketch. Permite la observación estereoscópica del modelo a través de un estereoscopio y monocular del mapa que se está dibujando. Sus partes principales son el estereoscopio y una mesa de dibujo provista de movimiento vertical y rotaciones alrededor de X e Y. Proyector óptico. La imagen fotográfica se proyecta a través de una lente sobre una mesa de dibujo. La fotografía puede rotar sobre los ejes X e Y; la escala se ajusta graduando las distancias de la foto y el mapa a la lente. El transferoscopio zoom. Trabaja con los mismos principios de los otros instrumentos con la ventaja de poseer una lente zoom que permite un ajuste de escala entre la foto y el mapa bastante rápido. Además permite girar la imagen óptica 360º. c. Instrumentos aproximados Se denominan así los instrumentos de transferencia de información que corrigen al desplazamiento por relieve o tanto el relieve como la inclinación pero cuya solución óptica o mecánica no es exacta. Se utilizan para trabajos de baja precisión. Entre estos instrumentos están: El estereotopo. Es un instrumento que corrige tanto el desplazamiento por relieve con la inclinación de la fotografía pero en una forma mecánica aproximada. Consta de un estereoscopio de espejos, un portafotos, una barra de paralaje con mecanismo de guía, sistema de iluminación y un pantógrafo.

La diferencia de altura se determina por el principio de la barra de paralaje. El instrumento incluye unos computadores para corrección mecánica de los desplazamientos por inclinación y relieve. El esteromicrómetro. Permite el dibujo altimétrico y planimétrico del modelo en forma aproximada. Sus elementos fundamentales son una mesa con portaplacas, el sistema óptico, una mesa de dibujo, un pantógrafo y los correctores para elevación y planimetría. El sistema óptico consiste en un estereoscopio de espejos de cuatro aumentos el cual se desplaza en dirección X e Y en todo el modelo estereoscópico. El stereoflex. Instrumento para diseño de mapas de escala pequeña y media. Sus elementos principales son el soporte metálico, los portafotos, los mecanismos de guía, el sistema óptico, la mesa de dibujo, la mesilla trazadora, el pantógrafo y el sistema de iluminación. d. Instrumentos topográficos Son instrumentos de mayor precisión, utilizados para la restitución de mapas de escala media (1:10.000 – 1:5.000). En algunos de ellos puede hacerse aerotriangulación por modelos independientes o semi-analítica. Estos instrumentos forman el modelo estereoscópico del terreno mediante proyección óptica o mecánica de las imágenes fotográficas, haciendo una reconstrucción de los rayos ópticos. Algunos de estos instrumentos son: El El El El El

Múltiplex Restituidor Kelsh Restituidor Balplex Estéreo restituidor Kern PG-2 Autógrafo Wild B-8

e. Instrumentos de precisión Tienen básicamente los mismos elementos fundamentales de los instrumentos topográficos, pero su construcción es de un mayor refinamiento y sus diferentes sistemas ópticos, mecánicos y de medición, son de una mayor precisión. Estos instrumentos se utilizan para mapas a escala grande (1:5000 – 1:2000 – 1:1000), con curvas de nivel cuyo intervalo puede ir hasta lo que permita la vegetación del terreno. f. Instrumentos universales Son instrumentos fotogramétricos que además de su alta precisión para mapas a gran escala permiten múltiples operaciones fotogramétricas tales como: Aerotriangulación semianalítica. Aerotriangulación análoga. Aerotriangulación analítica utilizándolos como comparadores. Restitución para fotogrametría terrestre. Al servicio de la fotogrametría existen otros sistemas y aparatos que le ayudan a tener una mejor precisión y abarcan mucha más área que las fotografías aéreas como son los GPS, las imágenes satelitales y los sistemas de información geográfica (SIG).

Instrumentos de observación Dentro de los instrumentos de observación se encuentra: el estetoscopio

Instrumentos de transferencia de información: Dentro de los Instrumentos de transferencia de información se encuentran: el stereosktch, proyector óptico, el transferoscopio zoom.

Instrumentos aproximados Dentro de los Instrumentos aproximados se encuentran: el estereotopo, el esteromicrómetro, el stereoflex.

Instrumentos topográficos Se encuentran: el multiplex, el restituidor kelsh, el restituidor Balplex, el estéreo restituidor Kern PG-2, el autógrafo Wild B-8.

Instrumentos de precisión Se fundamentan en los instrumentos topográficos, pero se diferencian por tener mayor precisión en sus sistemas ópticos, mecánicos y de medición.

Instrumentos universales Se encuentran: Aerotriangulación semianalitica, Aerotriangulación análoga, Aerotriangulación analítica utilizando los como comparadores, Restituidor para fotogrametría terrestre.

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG)

Un SIG es un conjunto de métodos, herramientas y datos que están diseñados para actuar coordinada y lógicamente para capturar, almacenar, analizar, transformar y presentar toda la información geográfica y de sus atributos con el fin de satisfacer múltiples propósitos. Los SIG son una nueva tecnología que permite gestionar y analizar la información espacial y que surgió como resultado de la necesidad de disponer rápidamente de información para resolver problemas y contestar a preguntas de modo inmediato. (www.humboldt.org.co)

Historia En las décadas de los 60s y 70s emergieron nuevas tendencias en la forma de utilizar los mapas para la valoración de recursos y planificación. Al encontrar que las diferentes coberturas sobre la superficie de la tierra no eran independientes entre sí, si no que guardaban alguna relación, surgió la necesidad de evaluarlos de una forma integrada y multidisciplinaria. La manera más sencilla de hacerlo era superponiendo copias transparentes de mapas de coberturas sobre mesas iluminadas y encontrar puntos de coincidencia en los distintos mapas de los diferentes datos descriptivos. Más tarde, esta técnica se aplicó a la informática con el procedimiento de trazar mapas sencillos sobre una cuadrícula de papel ordinario, superponiendo los valores de esa cuadrícula y utilizando la sobreimpresión de los caracteres de la impresora por renglones para producir tonalidades de grises adecuadas a la representación de valores estadísticos, en lo que se conocía como sistema de cuadrícula (trama). A finales de los años 70`s la tecnología del uso de ordenadores progresó rápidamente en el manejo de información cartográfica, y se afinaron muchos de sistemas informáticos para distintas aplicaciones cartográficas. A principios de los años 80`s, los SIG se habían convertido en un sistema plenamente operativo, a medida que la tecnología de los ordenadores se perfeccionaba, se hacía menos costosa y gozaba de una mayor aceptación. Actualmente se están instalando rápidamente estos sistemas en los organismos públicos, los laboratorios de investigación, las instituciones académicas, la industria privada y las instalaciones militares y públicas.

Importancia del SIG Las soluciones para muchos problemas frecuentemente requieren a varios tipos de información que sólo pueden ser relacionadas por geografía o distribución espacial. Sólo la tecnología SIG permite almacenar y manipular información usando geografía y para analizar patrones, relaciones, y tendencias en la información, todo tendiente a contribuir a tomar mejores decisiones.

Funcionamiento del SIG La información geográfica contiene una referencia geográfica explicita como latitud y longitud o una referencia implícita como domicilio o código postal. Las referencias implícitas pueden ser derivadas de referencias explícitas mediante geocodificación. Los SIG funcionan con dos tipos diferentes de información geográfica: el modelo vector y el modelo raster.

El modelo raster ha evolucionado para modelar tales características continuas. Una imagen raster comprende una colección de celdas (píxel) de una grilla más como un mapa o una figura escaneada. Ambos modelos para almacenar datos geográficos tienen ventajas y desventajas únicas y los SIG modernos pueden manejar varios tipos. En el modelo vector, la información sobre puntos, líneas y polígonos se almacena como una colección de coordenadas x, y. La ubicación de una característica puntual, pueden describirse con un sólo punto x, y. Las características lineales, pueden almacenarse como un conjunto de puntos de coordenadas x, y. Las características poligonales, pueden almacenarse como un circuito cerrado de coordenadas. El modelo vector es extremadamente útil para describir características discretas, pero menos útil para describir características de variación continua. En la estructura vector, un objeto tipo punto como una alcantarilla o un poste de energía, se almacena como un punto definido por sus coordenadas. Un objeto tipo línea como un río o una curva de nivel, se almacena usando la geometría vectorial en la cual las líneas se definen por una magnitud, dirección y sentido. Un objeto tipo polígono como un lago, es almacenado como una cadena de segmentos.

Figura 4.1 Modelo Raster y Vector

Los SIG permiten Realizar un gran número de manipulaciones, sobresaliendo las superposiciones de mapas, transformaciones de escala, la representación gráfica y la gestión de bases de datos. Consultar rápidamente las bases de datos, tanto espacial como alfanumérica, almacenadas en el sistema. Realizar pruebas analíticas rápidas y repetir modelos conceptuales en despliegue espacial. Efectuar algunos análisis, de forma rápida que hechos manualmente resultarían largos y molestos.

Integrar en el futuro, otro tipo de información complementaria que se considere relevante y que este relacionada con la base de datos nativa u original.

Figura 4.2 Tipos de manipulaciones que permite hacer el SIG

Aplicaciones del SIG En la mayoría de los sectores los SIG pueden ser utilizados como una herramienta de ayuda a la gestión y toma de decisiones, algunos de ellos son: Cartografía automatizada. Las entidades públicas han implementado este componente de los SIG en la construcción y mantenimiento de planos digitales de cartografía. Dichos planos son luego puestos a disposición de las empresas a las que puedan resultar de utilidad estos productos. Las propias entidades se encargan posteriormente de proveer versiones actualizadas periódicamente. En infraestructuras. Algunos de los primeros sistemas SIG fueron utilizados por las empresas encargadas del desarrollo, mantenimiento y gestión de redes de electricidad, gas, agua, teléfonos, alcantarillados, etc., en estas los sistemas SIG almacenan información alfanumérica de servicios, que se encuentra relacionada en las distintas representaciones gráficas de los mismos. Estos sistemas almacenan información relativa a la conectividad de los elementos representados gráficamente, con el fin de permitir realizar análisis de redes. Gestión territorial. Son aplicaciones SIG dirigidas a la gestión de entidades territoriales. Estas aplicaciones permiten un rápido a la información gráfica y alfanumérica, y suministran herramientas para el análisis espacial de la información. Facilitan labores de mantenimiento de infraestructuras, mobiliario urbano, etc., y permiten realizar una optimización en los trabajos de mantenimiento de empresas de servicios. Tienen la facilidad de generar, documentos con información gráfica y alfanumérica. Medio ambiente. Son aplicaciones implementadas por instituciones de medioambiente, que facilitan la evaluación del impacto medioambiental en la ejecución de proyectos integrados con sistemas de adquisición de datos, permiten el análisis en tiempo real de la concentración de contaminantes, a fin de tomar las precauciones y medidas del caso. Dan una ayuda fundamental en trabajos tales como repoblaciones forestales, planificación de

explotaciones agrícolas, estudios de representatividad, caracterización de ecosistemas, estudios de fragmentación, etc. Equipamiento social. Son implementación de aplicaciones SIG dirigidas a la gestión de servicios de impacto social, tales como servicios sanitarios, centros escolares, hospitales, etc., suministran información sobre los centros ya existentes en una determinada zona y ayudan en la planificación en cuanto a la localización de nuevos centros. Un buen diseño y una buena implementación de estos SIG aumentan la productividad al optimizar recursos, ya que permiten asignar de forma adecuada y precisa los centros a los s y cubrir de forma eficiente la totalidad de la zona de influencia. Recursos mineros. El diseño de estos SIG facilitan el manejo de un gran volumen de información generado de varios años de explotación intensiva, suministrando funciones para la realización de análisis de elementos puntuales (sondeos o puntos topográficos), lineales (perfiles, tendido de electricidad), superficies (áreas de explotación) y volúmenes (capas geológicas). Tráfico. SIG utilizados para modelar la conducta del tráfico determinando modelos de circulación por una vía en función de las condiciones de tráfico y longitud. Asignando un coste a los nodos (o puntos) en los que puede existir un semáforo, se puede obtener información muy útil relacionada con análisis de redes. Demografía. Se evidencian en este tipo de SIG un conjunto diverso de aplicaciones cuyo vínculo es la utilización de las variadas características demográficas, y en concreto su distribución espacial, para la toma de decisiones. Algunas de estas aplicaciones pueden ser: el análisis para la implantación de negocios o servicios públicos, zonificación electoral, etc.

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG) Otras definiciones de sistemas de información geográfica, son: "... un sistema de hardware, software y procedimientos diseñados para facilitar la obtención, gestión, manipulación, análisis, modelado y salida de datos espacialmente referenciados, para resolver problemas complejos de planificación y gestión" (NCGIA Core Curiculum). "Un sistema de ordenadores para obtener, almacenar, integrar, manipular, analizar y representar datos relativos a la superficie terrestre" (diccionario de la Association for Geographic Information (AGI)). Geográficamente referenciados Objetos con una ubicación definida sobre la superficie terrestre bajo un sistema convencional de coordenadas. SIG El SIG es una herramienta efectiva en campos como: - Cartografia automatizada - Infraestructura - Gestión territorial - Medio ambiente - Equipamiento social

-

Recursos mineros Trafico Demografía

GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) El sistema de "GPS" nace en 1973 y queda oficialmente declarado como funcional en 1995. Es un sistema que inicialmente se desarrolló con enfoque de estrategia bélica pero a través de los años el gobierno de Estados Unidos decidió permitir el uso al público en general con ciertas limitaciones de exactitud. Este sistema es utilizado en la actualidad por muchos otros sistemas e inclusive ya es una herramienta de trabajo, por ejemplo es utilizado en aeronaves, para guiarse en el espacio, por los geólogos para la medición de movimientos telúricos, por ingenieros y guardia civil para monitoreo de monumentos o estructuras como puentes colgantes y evidentemente por la fuerza militar y secreta de los Estados Unidos de América. (www.hipermarketing.com).

Aplicaciones del Sistema GPS El GPS, sistema de localización global por satélites surgió con fines bélicos. Algunos de los satélites que rodean la Tierra pueden detectar con precisión la presencia de ejércitos o de armamento en diferentes regiones del globo. De la misma manera como esos sistemas son capaces de detectar movimientos con fines bélicos, también es posible utilizarlos para la supervisión de movimientos naturales de la tierra, levantamientos de terrenos cuando la precisión no es muy rigurosa, estudios de rutas, el tránsito en una ciudad o las oscilaciones de estructuras arquitectónicas como puentes colgantes y estatuas. La tecnología del sistema global por satélites nos permite esos y muchos otros tipos de actividades relacionados con la vigilancia. Entre ellas esta la detección de la dilatación de magma de un volcán, la observación de los movimientos de un iceberg, determinar las finas vibraciones terrestres y, en fin, cualquier fenómeno natural o creado por el hombre que presente algún movimiento, por más imperceptible que parezca. Es empleado en la navegación marítima, terrestre y aérea.

Descripción del Sistema GPS El GPS funciona mediante unas señales de satélite codificadas que pueden ser procesadas en un receptor de GPS permitiéndole calcular su posición, velocidad y tiempo. Se utilizan cuatro señales para el cálculo de posiciones en tres dimensiones y del ajuste del reloj del receptor en el bloque receptor. (http://personal.redestb.es/jatienza/gps/gps_sa.htm)

Figura 4.3 Sistema GPS

Segmento Espacial El segmento del espacio del sistema está formado por los satélites GPS que mandan señales de radio desde el espacio.

Figura 4.4 Constelación GPS

La constelación GPS (24 satélites en 6 planos orbítales; 4 satélites en cada plano; 20.180 Km de altura; 60 grados de inclinación) (Figura 4.4). Estos satélites se desplazan a una velocidad de 14.500 Km/ h. Las órbitas son casi circulares y se repite el mismo recorrido sobre la superficie terrestre (mientras la tierra rota a su vez sobre si El segmento de lo forman los receptores y la comunidad de s. Los receptores convierten las señales recibidas de los satélites en posición, velocidad y tiempo estimados. Se requieren cuatro satélites para el cálculo de la posición en cuatro dimensiones X, Y, Z y tiempo.

Los receptores son utilizados para navegación, posicionamiento, estimaciones y otras investigaciones. La navegación en tres dimensiones es la función principal del GPS. Se construyen receptores GPS para aeroplanos, embarcaciones, vehículos terrestres y equipos portátiles de pequeño tamaño (Figura 4.7) . El posicionamiento preciso es posible usando receptores en posiciones de referencia proporcionando datos de corrección y posicionamiento relativo a receptores remotos. Vigilancia, control geodésico y estudios de las placas tectónicas son ejemplos. Las aplicaciones de tiempo y estabilización de frecuencia se basan en la precisión de los relojes que incorporan los satélites y que son monitorizados continuamente por las estaciones de control. Coordenadas Los n valores que determinan la posición de un punto en un espacio n dimensional. El valor de las componentes de un vector.

IMÁGENES SATELITALES A las imágenes de satélite se les conoce común y erróneamente, como “sensores remotos”, pero en realidad, las imágenes de satélite son uno de los muchos productos que se obtienen de la utilización de los sensores remotos. Como su nombre lo indica, un sensor remoto es un aparato que puede percibir a distancia una determinada característica de un elemento. (http://wave.prohosting.com)

Figura 4.8 Procedimiento para fotografía aérea Fuente: http://search.corbis.com/av.asp?i=10534491

La técnica que permite obtener imágenes de la superficie de la tierra o del espacio, desde sensores instalados en plataformas espaciales se conoce como teledetección espacial. La teledetección es la técnica de utilizar sensores remotos. En la interpretación de imágenes de satélite (teledetección espacial), se pueden diferenciar dos formas de análisis: Interpretación directa: ocurre cuando el objeto a analizar es visible (aunque esto no significa que el objeto sea reconocible o identificable). Interpretación indirecta o correlativa: se hace cuando el objeto no es visible, en este caso, el resultado debe ser inferido. Esto sucede por ejemplo, en el caso de un análisis de suelo que puede ser determinado según las formaciones vegetales que se observen, en éste caso, la formación vegetal se determina por observación directa, y el tipo de suelo se

infiere, debido a que esa vegetación crece sobre un tipo particular de suelo; así mismo, podría analizarse el clima.

Figura 4.9 Topografía satelital Fuente: http://eso8eso8.k12.ne.us/rues...linfo.html

Historia de la Teledetección Espacial A finales de los años 50's, y paralelamente, se inició por parte de los dos grandes potencias mundiales, de aquel entonces, Rusia y Estados Unidos de América, el desarrollo de la tecnología espacial, con un objetivo único, ser cada uno mejor que el otro, y todo por una razón, la guerra fría y su guerra de espionaje. El lanzamiento del satélite ruso Sputnik, en 1957, dio inicio a la famosa “carrera espacial”. En 1960, la NASA, por su parte, lanzó el primer satélite de la serie Tiros, de observación meteorológica; pero fue sólo hasta 1965, con la misión norteamericana “Gemini-Titán”, que se hicieron los primeros experimentos formales de toma de fotografías espaciales. Luego, las misiones Apollo 6 y Apollo 7, consiguieron las primeras fotografías verticales de la tierra y la luna. En 1969, la misión Apollo 9, consiguió la primera imagen multiespectral (de varias bandas). Las misiones Apollo, tuvieron tanto éxito y acogida por parte del gobierno estadounidense, que la NASA, en 1972, lanzó un nuevo proyecto dedicado a la cartografía y el estudio de los recursos naturales, que contaba con una serie de satélites llamada ERTS (Earth Resources Technology Satellite), el proyecto fue bautizado LANDSAT y ha sido, hasta hoy, el proyecto más exitoso y rentable de toda la historia, de la utilización de imágenes de satélite, en cuanto a aplicaciones civiles y militares se refiere. No es difícil adivinar, que al gran éxito que tuvo el proyecto LANDSAT, lo siguieran muchos otros proyectos procedentes de otras naciones, incluso de algunas que no son, ni fueron en los años 70's, grandes potencias mundiales, la serie de satélites SPOT, de Francia, que además contó con el apoyo de Bélgica y Suecia; el proyecto Japonés MOS; el Hindú, IRS; de nuevo Estados Unidos con el proyecto NOAA; el CBERS de China y Brasil; y recientemente, y de nuevo, Estados Unidos con el proyecto IKONOS, que produce imágenes con resolución hasta de 1 metro, entre muchos otros.

Funcionamiento Básico de los Sistemas de Teledetección Para que la teledetección sea espacial, o no, pueda darse, es necesario que se cuente con los siguientes elementos: Fuente de energía. Los sensores detectan la energía absorbida, transmitida o reflejada por los objetos; esta energía tiene que provenir de alguna fuente, esta fuente puede ser activa, si es el mismo sensor quien emite el haz de energía, algo así como el flash en una cámara que toma fotografías en la noche; o puede ser pasiva, cuando se trata de una fuente externa, el sol, por ejemplo. Cobertura. Son todos los elementos que constituyen el terreno, que reflejan la energía proveniente de la fuente de acuerdo con sus características físicas. Por ejemplo, los bosques, las construcciones, el agua y los suelos.· Sistema sensor. El sensor, es quien en última instancia capta la energía reflejada por la cobertura, la codifica y la envía al sistema de recepción. Como componentes del sistema sensor, se consideran el sensor en sí, y la plataforma que les sostiene, si es del caso. Sistema de recepción – comercialización. Este sistema es, por lo general,propiedad de quien posea el sistema sensor. El sistema de recepción, recibe la información desde el sensor, la clasifica (no siempre), y la almacena en un formato apropiado, para ser comercializada. Intérprete. Es la persona, o grupo, que analiza la imagen, la clasifica en capas temáticas y la utiliza para un fin determinado. Los intérpretes son personas expertas con conocimientos en el área de geodesia, geografía y en general ciencias de la tierra. La interpretación de imágenes de satélite es un estudio completo, que requiere de gran experiencia, ya que es relativamente fácil, cometer errores en la interpretación. final. Sin llegar a la calidad de intérprete, el final debe tener conocimientos en las ciencias de la tierra, y debe estar en la capacidad de comprender, analizar y evaluar los resultados y asimilar las consecuencias que pueden derivarse en el estudio. Por lo general el final, es un profesional de la ciencia para la que el proyecto se esté desarrollando, como ingenieros civiles, para el caso de obras de infraestructura, ambientales, si es un análisis medioambiental o un arqueólogo, si se buscan vestigios antiguos etc.

La Resolución en las Imágenes de Satélite Conocer las resoluciones es fundamental, porque la adquisición o no, de una imagen para un proyecto en particular, depende, en gran parte de sus resoluciones, por lo tanto, es bueno recordar someramente, en que consisten los cuatro tipos de resoluciones: Figura 4.10, Foto Satelital Fuente: www.mosp.gba.gov.ar/.../ fotogrametria/fotos.htm

Resolución Espacial. Determina que rasgos del terreno pueden cartografiarse sin que se pierdan sus atributos. La resolución espacial depende del número de píxeles. Las imágenes multiespectrales del satélite LANDSAT, tienen resoluciones de 30m; SPOT, satélite francés, tiene resolución multiespectral de 20m; algunas de las imágenes IKONOS, tienen resoluciones de 4m, e y incluso, de 1 m.

Resolución Espectral. Está determinada por el número de bandas espectrales del sensor y por el intervalo de longitud de onda que cubra la banda espectral. A mayor número de bandas y menor longitud de intervalos se obtiene, mayor resolución espectral. El fundamento para determinar la resolución espectral es la firma espectral, que es la forma particular como los objetos reaccionan al estimulo de la energía, es decir, la cantidad de energía que reflejan, absorben o transmiten. Resolución Radiométrica. Está dada por el número de niveles digitales que el sensor pueda detectar en cada banda espectral; un nivel digital (ND), es el valor numérico al que se traduce el valor medio del píxel. A mayor número de niveles digitales, mayor es la resolución radiométrica. Una imagen NOAA (sensor meteorológico) tiene un rango de 0 64 el cual es considerado una resolución baja, la mayoría de las imágenes (SPOT, LANDSAT, etc.) usan un rango de 0 - 255 (8 bits), las imágenes pancromáticas de IKONOS usan 11 bits y las imágenes radar usan 16 bits (alta resolución radiométrica). Resolución Temporal. Se refiere a la periodicidad con que el sensor obtiene imágenes de una misma porción de superficie terrestre, es decir, se refiere al tiempo que transcurre entre dos observaciones consecutivas realizadas por el mismo satélite; a menor tiempo transcurrido, mayor resolución temporal. Cuando se selecciona una imagen de satélite para un proyecto en particular debe tenerse en cuenta la escala del proyecto y el nivel de detalle, para determinar qué resolución espacial se requiere; se debe conocer el tipo de análisis que se realizará para determinar si la imagen debe ser pancromática, multiespectral o cual será su resolución espectral.

Usos de las Imágenes de Satélite Son muchos los usos que tienen las imágenes de satélite en el estudio de la Tierra, dentro de las aplicaciones básicas, están: Estudios de erosión de playas y arenales. Inventarios regionales del medio ambiente para preparar estudios de impacto ambiental. Cartografía geológica para exploración minera y petrolera. Cartografía de nuevos depósitos volcánicos. Control de los cambios previsibles en la disponibilidad de energía hidroeléctrica. Control de movimiento de icebergs en zonas polares. Estimación de modelos de escorrentía y erosión. Inventario de agua superficial. Análisis en tiempo real de masas rugosas de escala media y pequeña. Medidas de agua superficiales y humedales para evaluar la situación del hábitat de aves acuáticas. Verificación de contenidos de salinidad en las principales corrientes de agua. Cartografía térmica de la superficie del mar. Verificación y control de calidad física del agua (turbiedad y contenido de algas). Control de movimiento de la corriente de golfos y de otras corrientes. Cartografía de la cobertura vegetal del suelo. Evaluación rápida de impacto en la vegetación por efectos de sequías o deforestación. Cartografía de inventarios del uso y la cobertura del suelo. Selección de rutas óptimas para nuevas vías de comunicación.

Disponibilidad de las Imágenes de Satélite

Un problema frecuente en la utilización de imágenes de satélite es determinar cuándo las imágenes están disponibles, o no y cómo comprarlas. Existen tres categorías generales de disponibilidad de imágenes: Imágenes de dominio público. En los Estados Unidos, aerofotografías de uso civil, imágenes de satélite y otros datos digitales son de dominio público. Esto significa que los ciudadanos pueden comprarlas a costos bajos que cubren únicamente los procesos de reproducción y manejo; por ejemplo el NCIC (National Cartographic Information Center) distribuye fotografías aéreas, imágenes LANDSAT, información topográfica, usos de la tierra, pendientes y datos geodésicos, geología, información de censos poblacionales, manejo de tierras, información oceánica y atmosférica, vías, datos de agricultura y conservación entre mucha otra información. Infortunadamente en Colombia, no existe mucha información de ésta índole que sea de dominio público, sólo alguna información proveniente de digitalizaciones o topografía convencional digital, puede obtenerse a bajo costo desde las entidades gubernamentales, pero las fotografías aéreas y las imágenes de satélite, por lo general,no son información de dominio público. Imágenes comercialmente disponibles. La adquisición de fotografías de gran escala no es tan complicada en Colombia, incluso en Medellín existen compañías como AEROESTUDIOS, FAL o SADEC, que se encargan de la consecución de esta información, al arlos, se les indica las condiciones de análisis de la foto, y por lo general, los productos son de muy buena calidad. En cuanto a imágenes de satélite, infortunadamente, en Colombia, no existen empresas privadas o gubernamentales que se encarguen directamente de realizar la toma de dicha información. En este caso, puede recurrirse a empresas privadas que son concesionarias de las grandes casas matrices de toma y distribución de imágenes, en Medellín, existen algunas de ellas, como PROSIS S.A. Para hacer la solicitud de la imagen, debe buscarse en las páginas Web de las empresas que las distribuyen y luego ingresar las coordenadas inferior izquierda y superior derecha del área buscada, el tipo de imagen que se busca, pancromática, multiespectral o térmica y el porcentaje de cobertura de nubes permitida. Con estos datos, se obtienen pequeñas muestras de las imágenes disponibles. Una vez se encuentra una imagen apropiada, debe dársele a la casa concesionaria el código de la imagen seleccionada para proceder a la compra. Por lo general la compra no puede hacerse directamente con las casas productoras porque su distribución para América Latina es limitada. Imágenes de uso restrictivo. Las imágenes recolectadas por instrumentos clasificados de uso militar, obviamente no están para la venta a civiles, pero mucha de esta información es dada al público una vez el instrumento de toma se vuelve de uso civil o cuando la fecha de la imagen es relativamente antigua, y en general, cuando la información no representa un riesgo potencial de amenaza. En algunos países, como en Colombia, la restricción de mapeo de áreas aplica también para las fotografías aéreas e incluso para la topografía convencional, algunos ejemplos de estas áreas restringidas son las bases militares y navales y algunas guarniciones policiales. La determinación de posiciones de estaciones terrestres a partir de observaciones geodésicas satelitales requiere que haya consistencia entre el sistema de referencia satelital y el terrestre. Las estaciones en la superficie de la Tierra (sistema terrestre) se están moviendo debido a los movimientos recientes de la corteza terrestre, en consecuencia las coordenadas de las estaciones terrestres no son válidas para una época diferente a la calculada. Adicionalmente, es importante tener en cuenta que las órbitas de los satélites no están afectadas por los movimientos de la corteza terrestre, es decir el

marco de referencia terrestre está diferenciándose del marco de referencia satelital; mediante la determinación de las componentes de velocidad para cada estación en el tiempo a partir de las coordenadas obtenidas del posicionamiento satelital (GPS), se puede establecer o cuantificar el movimiento de la corteza sobre la estación y de una zona a partir de una red de estaciones (DREWES 1998). El determinar la posición de puntos sobre la superficie terrestre ha generado una serie de técnicas para su cálculo; el último avance en ese sentido es la tecnología GPS (Sistema de Posicionamiento Global). Navigation Satellite Time and Ranging – Global Positioning System (NAVSTAR GPS) es un sistema de posición basado en el espacio -exteriordesarrollado por las fuerzas militares de Estados Unidos y National Aeronautics and Space istration (NASA). Este sistema sustituye y mejora esencialmente, entre otros, al anterior Navy Navigation Satellite System (NNSS TRANSIT) que permitió desde 1967 ejecutar mediciones de red por métodos Doppler sobre todo el planeta, el establecimiento de modernos datum geocéntricos y la conexión de redes nacionales a un sistema único (Leick, 1995). GPS ha sido diseñado, en principio, para satisfacer las necesidades de navegación y medición de tiempo en forma precisa, continua, bajo todo clima y en una malla común para uso militar mundial del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD). La calidad de los resultados en un levantamiento con GPS obedece a la satisfacción de las condiciones de redundancia en las observaciones y al cumplimiento de las etapas de planeación, trabajo de campo y procesamiento de la información. Es importante tener en cuenta que las coordenadas obtenidas serán utilizadas en múltiples aplicaciones y, por tanto, su calidad debe ser la mejor posible.

CARACTERÍSTICAS DE SATÉLITES Y SENSORES Sensores Remotos

Un sensor remoto es un instrumento capaz de detectar, caracterizar y cuantificar la energía que proviene de objetos situados a la distancia. Así logra obtener información de ciertas características de esos objetos.

Vehículos o plataformas

De acuerdo a la plataforma donde se ubique el sensor, se distinguen tres grandes tipos de sistemas de teledetección: terrestre, aéreo y espacial.

Terrestres

En este caso la plataforma es un trípode, una torre de observación, etc., sobre la cual se instala el sensor. Se logran datos muy precisos, pero su costo es altísimo. Lógicamente este sistema es muy limitado en cuanto al campo de visión instantánea, verticalidad y tipo

de sensor utilizado. Por ello, se emplea normalmente para obtener muestras de control y datos de terreno en pequeñas zonas, con el fin de calibrar o determinar patrones de interpretación. Dentro de la metodología de la percepción remota se habla de “trabajo de campo”, para referirse a las labores de recolección de datos en terreno mediante espectro radiómetros, cámaras fotográficas comunes, apreciaciones visuales, toma de muestras, etc. Es de destacar que los trabajos de terreno son un complemento fundamental en toda metodología de teledetección de recursos naturales, y su magnitud debe ser estadísticamente significativa, tanto en los procesos de toma de datos como en los de verificación de resultados.

Aéreos En estos casos las plataformas utilizadas pueden ser helicópteros, avionetas y aviones. Su característica más importante es su alta resolución espacial, sin embargo, tienen una resolución temporal muy variable y un alto costo por hectárea. Existen dos tipos de sensores, los ópticos y los electrónicos, en los primeros, los objetos quedan plasmados en un papel fotosensible (película), luego mediante la técnica del revelado se logran los productos fotográficos que todos conocemos (fotos). En los sensores electrónicos la información es almacenada en un formato digital conocido como RASTER. Este consiste en una matriz de filas y columnas, cada celda constituye el píxel (el mínimo tamaño que puede detectar el sensor) que está definido por un valor X (columnas), un valor Y (filas) y un valor Z o Nº digital, que es el que contiene la información de ese píxel. Los productos provenientes de los sensores electrónicos se conocen como imágenes (no son fotos). Cuando se utiliza una plataforma estable (aviones), sensores analógicos con alta precisión geométrica (cámara métrica) y además se toma información de un mismo objeto desde dos puntos de vista (visión estereoscópica), se pueden realizar mediciones precisas de coordenadas X, Y, Z (en este caso representa la altitud), con los datos obtenidos. A estas técnicas de medición se les denomina “fotogrametría”. El resto de los productos fotográficos sirven sólo para extraer información cualitativa, mediante la “fotointerpretación” o interpretación visual (ej.: fotografías aéreas). También pueden ser digitalizados

(escaneados), e incorporados a un SIG para extraer otros tipos de información. Cuando los sensores utilizados son electro-ópticos o electrónicos, la imagen tomada es almacenada en formato digital (RASTER) en un medio magnético (cinta o disco digital), y puede ser ingresada a un SIG directamente, o bien ser impresa en papel para realizar la interpretación visual de la misma. Si el precisa tener información de bandas del espectro que no son visibles al ojo humano (infrarrojo), para los productos analógicos se pueden utilizar películas sensibles al infrarrojo; y para los electrónicos se debería disponer de un sensor para esa banda o dividir las respuestas espectrales mediante juegos de filtros colocados delante del sensor. Para un mismo sensor, la resolución espacial se puede variar modificando la altura de vuelo o cambiando la distancia focal de la cámara. Esto lleva implícito un cambio en el campo de visión instantánea del detector (varía el tamaño de la foto o imagen tomada).

Espaciales Las plataformas que se utilizan en estos sistemas son naves espaciales, estaciones orbitales o satélites autónomos que giran alrededor dela Tierra, estos últimos son los mayoritariamente utilizados. Poseen la ventaja del bajo costo por hectárea relevada de sus datos. Normalmente, las naves espaciales y estaciones orbitales tripuladas se han utilizado para hacer pruebas de nuevos sensores o para adquirir datos con sensores foto-ópticos. Los satélites autónomos varían de acuerdo a los tipos de órbitas que utilizan. Los satélites de órbita polar vuelan a una altura de unos 700 - 800 km.. o menos; van siguiendo un recorrido que generalmente no es estrictamente polar sino que se encuentra levemente inclinado (unos 7,5 – 8,5º) con respecto al eje de rotación de la tierra. Esto último, junto con la sincronía existente entre la velocidad de rotación de la tierra y la velocidad con la que el satélite recorre su órbita, hacen que el rango horario de toma de cada imagen sea siempre el mismo, independientemente de la latitud o de la estación del año. Esto se denomina heliosincronía (sincronía con el sol). El hecho de que el horario de toma de las imágenes sea aproximadamente el mismo está dirigido a que el ángulo de inclinación solar sea similar entre imágenes tomadas en igual fecha de diferentes años, a los fines de caracterizar y estandarizar las sombras de los objetos. Son los mayoritariamente utilizados para el monitoreo y relevamiento de recursos naturales (aplicaciones agrícolas, forestales y geológicas), oceanografía y meteorología.

Los satélites de órbita geoestacionaria (o de órbita ecuatorial), se encuentran en una posición fija con respecto al eje de rotación terrestre. Generalmente se sitúan a gran altitud (~ 36.000 km.). Poseen una velocidad angular igual a la de la rotación del planeta por lo que permanentemente “miran” una de las dos caras del mismo. Son ampliamente utilizados para telecomunicaciones y también para meteorología.

Sistemas de Obtención de Datos Se distinguen tres esquemas típicos de obtención de datos, los que se diferencian de principalmente en la fuente que da origen a la energía que se está captando.

Sistema Pasivo de Energía Reflejada Este sistema tiene gran similitud con la visión normal del ser humano; también es el sistema que adopta la fotografía convencional. Se tiene separada la fuente de energía (ej. sol), el objeto en estudio y el sensor. En este caso la característica más importante es que el sensor mide la energía REFLEJADA por el objeto. Los sensores de este tipo miden energía en la porción reflectiva del espectro (visible e infrarrojo cercano y medio). Es el más común.

Sistema Pasivo de Energía Emitida En este caso la fuente y el objeto son uno solo, luego el sensor solo está midiendo la energía emitida por un objeto (fuente). Los elementos de la superficie terrestre “absorben” parte de la energía proveniente del sol y la transforman en calor, esa energía en forma de calor es re-irradiada hacia el espacio, es así como bajo este sistema, los elementos de la superficie terrestre son objeto y fuente de energía a la vez. Como ejemplo se pueden citar los sensores meteorológicos que miden la temperatura de las nubes, corrientes marinas, vientos, etc.

Sistema Activo de Energía Reflejada En este sistema el sensor tiene su propia fuente de energía, generalmente se trata de una antena radar que emite energía en el rango de las microondas hacia la superficie terrestre y mide la proporción de la energía REFLEJADA por el objeto. Debido a características particulares de este tipo de ondas, estos sistemas poseen la ventaja de poder realizar mediciones en horarios nocturnos (debido a que no necesitan de la luz solar), o con cobertura nubosa (la onda es capaz de penetrar las nubes sin ser

interferida). Estos sistemas se denominan “radar” y tienen mayor aplicación en países o regiones con una alta frecuencia de días nublados o para estudios oceanográficos.

Clasificación de Sensores según la Forma en que es Registrada la Información Sensores Fotográficos La información captada en registrada en una emulsión fotográfica al ser recibida (ej.: fotografía aérea pancromática, satélites fotográficos de baja altura). Sensores Digitales (o no fotográficos) La información captada es registrada en formato digital (RASTER o matricial), y almacenada en cintas o discos magnéticos. Luego esa información es transmitida a la Tierra (Estaciones Terrenas) por medio de ondas de radio o microondas. Propiedades Comunes a todos los Sistemas de Sensores Remotos (incluyen características propias del sensor y del vehículo que lo transporta) Resolución Espacial Es el mínimo tamaño del píxel. Constituye la menor dimensión que el sensor es capaz de individualizar en la superficie terrestre. Esta propiedad, a su vez, está íntimamente relacionada con la dimensión terrestre del ancho de faja barrido por el sensor. En la siguiente figura se puede observar la diferencia entre una imagen proveniente de un sensor con una resolución espacial de 1.000m y otra de 30m de tamaño de píxel, en cuanto al detalle de los elementos que se pueden observar y a la superficie abarcada por cada una de ellas: Resolución Radiométrica Es la sensibilidad del sensor para cuantificar la información que recibe. También se la identifica con la cantidad de tonos de grises que el sensor es capaz de captar. La mayoría de los sensores tienen una resolución radiométrica de 256 niveles de grises u 8 bits. (2 8 = 256). Es decir que la respuesta será cuantificada entre 0 (negro: ausencia de respuesta o de energía recibida) a 255 (blanco: máxima respuesta o energía recibida): Resolución Espectral Es la cantidad de bandas del espectro en las que el sensor es capaz de obtener información. Esto se

logra con sensores independientes para cada banda o con filtros que dejan pasar solo la información de bandas predeterminadas. Estos filtros son los encargados de descomponer la radiación policromática que llega al sensor en ondas monocromáticas, es decir que poseen características longitud de onda y frecuencia de similar magnitud, a los fines de poder aprovechas sus características distintivas para aplicaciones diversas. A continuación se muestra un diagrama con el espectro electromagnético y los sectores del mismo en donde algunos sensores remotos registran información:

Resolución Temporal Es el tiempo que media entre dos pasadas sucesivas del satélite sobre un punto de la superficie terrestre, en similares condiciones geométricas de toma de la imagen. También se conoce como revisita o Periodicidad. Ejemplo de un mapa obtenido a partir de imágenes satelitales. Mapa satelital www.c21tamarindo.com/ planosatelital.htm Tomada de: http://www.fcagr.unr.edu.ar