UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO I NGENI E RARI A TOPOGARF POGARF I CA Y AGRI AGRI MENSURA MENSURA
ORIENTACIÓN DE FOTOGRAFÍAS AÉREAS BAJO UN ESTEREOSCOPIO DE ESPEJO
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AL A L UM N O:
CALCINA CHOQUE, EDISON MAICO
DOCENTE:
SAÚL SARDON FLORES
PUNO - PERU 2016
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DEDICATORIA A, los padres de cada cada uno de los integrantes integrantes el grupo, que es uno de los motivos de nuestra superación diaria enseñándonos los valores éticos y morales, brindándonos su apoyo incondicional y el motivo para encaminarnos a ser buenos profesionales.
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AGRADECIMIENTOS A, los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Topográfica y agrimensura, quienes con su empeño en transmitirnos su conocimiento y experiencia, inspiración de reto y superación mediante (docente – alumno). A la Escuela Profesional Ingeniería Topográfica y Agrimensura, por la oportunidad que nos brinda como institución, para la elaboración de este presente informe. A los compañeros y amigos que fue fundamental en este informe, que por medio de las discusiones y preguntas colaboraron y participaron con buenas ideas directas e indirectas, aportando conocimiento para la elaboración del mismo y así con seguridad y esfuerzo crecemos en conocimiento. A todos ellos un extensivo y sincero agradecimiento.
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INTRODUCCIÓN
En cualquier parte del mundo, la fotogrametría está presente, porque viene a ser arte, ciencia y técnica que permite obtener información sobre accidentes naturales y artificiales, a través de imágenes fotográficas. Es decir realizar mediciones (tamaño, forma y posición) de objetos por medio de fotografías aéreas. La fotogrametría, se da mayor énfasis al estudio de los aspectos métricos de la fotografía, puede ser ampliada a la fotointerpretación que da gran interés al aspecto temático. Donde la fotointerpretación utiliza las fotos con f ines analíticos. Uno de los equipos para la fotointerpretación es el estereoscopio de espejos (el cual utilizaremos en nuestras prácticas), facilitan la observación tridimensional de figuras o imágenes estereoscopias. La palabra fotogrametría se deriva del vocablo "fotograma" (de "phos", "photós", luz, y "gramma", trazado, dibujo), como algo listo, disponible (una foto), y "metrón", medir. Por lo que resulta que el concepto de fotogrametría es: "medir sobre fotos". Cuando nosotros vemos los objetos en relieve ello es debido a que tenemos dos ojos que nos proporcionan al mismo tiempo dos visuales del mismo objeto desde dos puntos de vista ligeramente distintos que intersecan. Estas dos imágenes son mezcladas en nuestro cerebro y como consecuencia podemos ver una tercera dimensión. Este principio de estereoscopía natural sirve también a la cartografía para poder extraer la tercera dimensión a partir de imágenes bidimensionales. En realidad, lo que se hace en un vuelo fotogramétrico es sustituir nuestros ojos por la cámara métrica que va en el avión, y la distancia interpupilar por la distancia entre disparos consecutivos.
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CAPITULO I OBJETIVOS 1.1. OBJETIVOS GENERALES a) Realizar la práctica numero 2 (ORIENTACIÓN DE FOTOGRAFÍAS AÉREAS BAJO UN ESTEREOSCOPIO DE ESPEJO )
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2.1.1.-Ubicar las marcas fieles de las fotografías, para una buena orientación de fotografías 2.2.2.-Buscar un punto concordante en las dos fotografías para haci ver las proyecciones en tres dimensiones (3D). 2.3.3.-analizar los resultados obtenidos, viendo las formas en (3D), para la interpretación de los detalles del terreno.
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MARCO TEORICO LA VISIÓN ESTEREOSCÓPICA La visión estereoscópica es una facultad físico - psicológica que posee el ser humano, que le permite ver en tercera dimensión aquellos objetos que contempla mediante su visión binocular. Sobre cada una de las retinas de ambos ojos, se forma una imagen perspectiva del mismo objeto, las cuales difieren entre sí, debido a la distinta posición de los puntos de vista, produciendo el efecto de relieve. La distancia entre estos dos puntos de vista, o sea, la separación entre los órganos receptores del ser humano, tiene un valor promedio de 65 mm y se la llama "distancia interpupilar".
Veamos cual es el proceso desarrollado durante la observación de un punto P, situado en el espacio objeto (Fig. 1). Cada uno de los ejes ópticos de los cristalinos rotan en el interior de su órbita, hasta que sus direcciones intersectan el punto P en cuestión, proceso éste que llamaremos "convergencia", tal que las imágenes P' y P" se forman en una pequeña fosa existente en las retinas (mancha amarilla). Tal convergencia que puede ser realizada a ojo desnudo desde una distancia de 150mm en adelante.
(Fig. 1)
Las direcciones se dirigen siempre a un punto en el que se cortan los rayos visuales, es decir que éstos se encuentran siempre en un plano determinado por el centro de giro de los dos ojos y el objeto observado, que llamaremos "plano visual". Cuando se observa un objeto situado en el infinito los cristalinos están en reposo y los ejes ópticos paralelos. Conjuntamente con la convergencia, se produce otro proceso llamado "acomodación", en el cual los músculos ciliares ubicados en los extremos del
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cristalino, provocan un cambio en su radio de curvatura y con ello una mayor o menor convexidad, de tal manera que resultan nítidas las imágenes P' y P" sobre las manchas amarillas. La capacidad de acomodación para objetos cercanos determina la mínima distancia de aquellos, cuyo relieve podemos percibir con completa claridad. Para vista normal esta "distancia mínima de visión clara" es de 250 mm. El límite hasta el cual puede reconocerse que dos puntos del espacio objeto se hallan a distancias diferentes, viene determinado por el ángulo mínimo de agudeza visual, la cual constituye la facultad especial de apreciación del relieve estereoscópico.
CONDICIONES PARA LA PERCEPCIÓN DEL RELIEVE Una sola imagen fotográfica no puede suministrarnos la impresión de relieve o profundidad, por cuanto todos aquellos puntos que la constituyen, se encuentran proyectados sobre el mismo plano. Para obtener un efecto de relieve hay que llenar ciertas condiciones que corresponden a las de la visión binocular natural: 1) Cada ojo ha de observar una imagen desde el punto de vista o centro de proyección distinto del de la imagen observada por el otro. 2) Las imágenes han de presentarse a los ojos de tal manera que los "pares de rayos correspondientes " a puntos homólogos de las dos vistas, se corten. 3) La necesaria convergencia de los rayos luminosos no deberá exceder el límite de la convergencia natural de los ojos, que es de unos 20°.
Estereoscopio de espejos (Robert Wheasttone - 1838) El mismo consiste en dos espejos que reflejan las imágenes provenientes de un par de fotografías (coloreadas verticalmente) directamente hacia los ojos del observador.
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Una variante de este tipo de estereoscopio, lo constituye el construido por Helmhotz en 1857, cuyo diseño de cuatro espejos es similar a los actualmente en uso.
Estereoscopios de espejos y prismas Basado en el principio de Helmhotz, podemos encontrar otra variante, la cual consiste en reemplazar dos de los cuatro espejos por prismas (B - B'). El desplazamiento paralelo de los rayos de observación con respecto a los ojos del observador, obtenido mediante dos reflexiones tanto en B como en C, permite colocar debajo del estereoscopio, fotografías de tamaño mayor sin que éstas se superpongan entre sí. En este tipo de estereoscopio se obtienen las reflexiones por medio de espejos en C - C' y mediante prismas en B - B'. Además es posible intercalar otros prismas entre E (E) y A (A) para desviar el rayo de manera que permita la visión oblicua del par, lo cual permite adoptar una postura cómoda de observación (sentado).
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Un dispositivo de observación está constituido por dos oculares y un par de prismas, formando dos bloques que pueden ajustarse según una distancia variable entre sí como la distancia interpupilar del observador. Sus ventajas se manifiestan al poder separar completamente el par de fotografías sobre el tablero, examinar la totalidad del modelo estereoscópico formado por ellas bajo observación normal (sin binoculares), permiten el uso de copias opacas sobre papel, transparencias negativas o positivas.
Las desventajas respecto a los estereoscopios de lentes son su precio más elevado, pérdida relativa de iluminación debido al número de superficies ópticas que incluye y a las distancias que los rayos de luz deben seguir, es menos portátil y requiere mayor mantenimiento (especialmente en lo que concierne a los espejos) proclives a rotura durante el manejo excesivo.
Orientación de fotografías debajo del estereoscopio: En un principio se ajustará la distancia interocular del estereoscopio en correspondencia con la distancia interpupilar del observador. 1- Se determina el punto principal. de cada fotografía, con ayuda de las marcas fiduciales, se lo marca con dos pequeñas líneas en lápiz. 2- El punto principal de la fotografía izquierda es identificado y marcado en la fotografía derecha en lápiz, se repite la operación para determinar el punto homólogo del centro de la fotografía derecha sobre la izquierda. 3- Los dos puntos principales que aparecen sobre cada una de las fotos (propio y homólogo de la otra) son alineados con el auxilio de una regla, y la línea correspondiente que pasa por ellos es marcada con lápiz, solo en los bordes externos de cada fotografía.
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4- Sobre la mesa que servirá de base, se traza una línea recta, digamos de 40 cm sobre la cual se fijarán las fotografías de manera tal que los cuatro puntos homólogos aa" (o bb') sea igual a la distancia interocular de un estereoscopio de refracción (65 mm) o bien aa' la distancia interocular ampliada, como es el caso en los estereoscopios a espejos (210 mm Zeiss N2, 253 mm Wild ST 3).
5- Control de la alineación ab' y a'b, así como el caso de la distancia aa' se realiza con una regla milimetrada después de fijar la fotografía izquierda y antes de fijar la derecha. Las fotografías deben colocarse bien planas, a fin de evitar que se produzca una deformación general del relieve del terreno. 6- Para proceder al examen del par, el estereoscopio debe ser colocado de manera que la recta que une el centro de los dos oculares sea paralela a la línea recta auxiliar trazada sobre la mesa que sirve de base y que se utilizó para la unión de los puntos homólogos ab. 7- Para examinar en su totalidad la superficie del terreno común a dos fotografías, se desplazará al estereoscopio por translación.
Hiperestereoscopía y Pseudoscopía Hiperestereoscopía: Se dice que existe hiperestereoscopía, cuando se aumenta artificialmente la impresión natural del relieve. Para ello es necesario aumentar las paralajes estereoscópicas. Se puede lograr esto recurriendo a dos factores diferentes: a) Utilizando perspectivas fotográficas. Donde la distancia entre puntos de vista o exposición, es mucho mayor que la distancia interpupilar. O
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sea aumentando la base de observación "b" por un factor "n", tal que b.n = B, donde la razón n = B / b se denomina "efecto plástico específico" b) Utilizando un aumento óptico "C" en el sistema de observación. mediante esta solución el observador multiplica por cierto factor de agrandamiento el ángulo bajo el cual ven sus ojos cualquier punto del espacio objeto. Si se emplean los dos modos de aumento, las paralajes estereoscópicas quedan multiplicadas por un factor "C . n" que se denomina "efecto plástico total".
Pseudoscopía: La perfecta orientación de los pares de fotografías se pone de manifiesto cuando las sombras caen hacia el observador, en el caso inverso, se produce un efecto de bajo- relieve, denominado Pseudoscopía, el mismo se produce cuando el terreno observado es a la inversa del relieve natural, o sea los puntos más alejados aparecen como los más próximos. Este efecto puede lograrse cuando las fotografías están permutadas (el ojo izquierdo ve la perspectiva derecha y recíprocamente) o bien cuando sin permutar las perspectivas fotográficas, las mismas han recibido simultáneamente una rotación de 180° en su plano.
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2. EQUIPOS Y MATERIALES 2.1. Estereoscopio de espejos. 2.2. Par de fotografías aéreas. 2.3. Cinta adhesiva. 2.4. Regla graduada. 2.5. Láminas de acetato. 2.6. Marcadores para acetato. 2.7. Alcohol y algodón.
2.1. ESTEREOSCOPIOS DE ESPEJOS Los términos estereoscopio, estereoscópico, imagen tridimensional, de 3D se refieren a cualquier técnica de grabación de la información visual tridimensional o a la creación de la ilusión de profundidad en una imagen. La ilusión de profundidad en una fotografía, película, u otra
imagen bidimensional son creados presentando una imagen ligeramente diferente a cada ojo. Muchas demostraciones de 3D usan este método de transportar imágenes. El estereoscopio, es decir, el aparato que presenta una doble imagen que se mezcla en nuestro cerebro como una sola imagen estereoscópica, fue inventado por Sir Charles Wheatstone en 1840. (Vea la figura)
Figura
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2.2 PAR DE FOTOGRAFÍAS AÉREAS La fotografía aérea es la representación fiel del terreno en el momento de la exposición, contiene información útil para las diversas áreas relacionadas con las ciencias de la Tierra, además es un elemento básico para generar modelos y productos para el conocimiento del territorio; constituye uno de los insumos fundamentales para iniciar el proceso de elaboración de cartografía topográfica, catastral, de riesgos, de ordenamiento territorial y de otros temas relacionados con la disposición de información básica para el análisis del entorno geográfico. 2.3 CINTA ADHESIVA La cinta adhesiva se utiliza para unir objetos de manera temporal, o a veces también permanente. La cinta adhesiva contiene una emulsión adhesiva por una cara, aunque existen variedades adhesivas por ambas caras. Se elabora con caucho sin tratar. 2.5 REGLA GRADUADA La regla graduada es un instrumento de medición con forma de plancha delgada y rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud, por ejemplo centímetros o pulgadas; es un instrumento útil para trazar segmentos rectilíneos con la ayuda de un bolígrafo o lápiz, y puede ser rígido, semirrígido o muy flexible, construido de madera, metal, material plástico, entre otras.
PROCEDIMIENTO . Procedimiento La orientación de fotografías aéreas tiene una serie de pasos básicos: 1. Preparación de las fotografías. Consiste en colocar una lámina de acetato sobre cada una de las fotografías con la cinta adhesiva. 2. Determinación de los puntos centrales en cada fotografía (Figura 10).
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• Tome una fotografía, ubique dos marcas fiduciales opuestas y trace una
pequeña línea en el centro de la fotografía, las marcas fiduciales están impresas en el punto medio de cada lado o en las esquinas de las fotografías aéreas. • Repita el mismo procedimiento con las otras dos marcas fiduciales; la
intersección de las líneas trazadas desde las marcas fiduciales opuestas determinará el centro de la fotografía. • Repitiendo el procedimiento determine el centro de la otra fotografía.
3. Determinación del área común. • El área común fotografiada es la porción del terreno que aparece en dos
fotografías aéreas que fueron tomadas consecutivamente, esto se debe al recubrimiento longitudinal ó solape obtenido durante el vuelo (Figura 11). • Para determinar el área común se coloca una fotografía sobre la otra
haciendo coincidir aproximadamente la zona común de recubrimiento, modelo estéreo (Figura 12). 4. Orientación de las sombras (Figura 13). Las sombras de los objetos fotografiados deben quedar siempre hacia el observador o hacia su derecha, de lo contrario, se observará el efecto seudoscópico. 5. Transferencia de los puntos centrales de fotografía a fotografía (puntos homólogos) (Figura 14).
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Enfoque y ajuste los binoculares de acuerdo a su distancia interpupilar, observe el punto principal de la fotografía izquierda manteniendo el ojo derecho cerrado, posteriormente visualice el sector homólogo en la derecha cerrando el ojo izquierdo, luego observe simultáneamente con los dos ojos y si la imagen está girada gire cualquiera de las dos fotografías hasta observar una sola imagen de manera tridimensional, después marque en la fotografía derecha el
centro del punto principal de la fotografía izquierda. Repita el mismo procedimiento anterior para transferir el punto principal de la fotografía derecha. 6. Ubicación de la línea de vuelo en ambas fotografías (Figura15). En cada fotografía dibuje una recta uniendo el punto central y el punto central transferido (homólogo) y obtendrá la dirección correcta de las líneas de vuelo. 7. Ubicar las líneas de vuelo sobre una misma recta y dos homólogos a una distancia igual a la base instrumental del aparato (Figura 16). • Tome la fotografía derecha y colóquela de manera tal que la dirección
aproximada de la línea de vuelo se encuentre sobre
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la prolongación de la correspondiente a la fotografía izquierda, es decir, sobre una misma recta. • Desplace la fotografía derecha a lo largo de la línea de vuelo hasta que el
punto central y su homólogo se encuentren a una distancia igual a la base instrumental. Compruebe que la dirección aproximada de las líneas de vuelo se mantenga sobre una misma recta. • Coloque las fotografías aéreas para que la dirección del vuelo quede
paralela al borde de la mesa de trabajo y fíjelas con cinta adhesiva a la mesa (Figura 17). • Coloque el estereoscopio sobr e las fotografías de manera que la base se
encuentre paralela a la línea de vuelo.
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CONCLUCION 1. Las fotografias deben de estar muy nitidas a lo mas identificable posible, para una Buena identificacion de terreno. 2. La distancia de base del estereoscopio es la que corresponde a la distancia entre las intersecciones de los caminos ópticos de los pares de espejos con la superficie de observación. 3. Se aprendió a usar el estereoscopio de espejos de una manera sencilla y rápida con el manual proporcionado por el docente, con la ayuda del docente de área, y hací ver el terreno mediante fotografias. 4. Se determinó el ángulo de la visual con el estereoscopio, para cada integrante se determinó que es diferente, en algunos casos de unos se les aproxima, pero en algunos casos nos muestra una amplia diferencia. 5. Las fotografías se colocaron, Como ya se ha dicho, alineadas según la dirección de vuelo, separando las imágenes homólogas una distancia igual a la llamada "distancia de base" Del estereoscopio, colocándose éste alineado según la línea de vuelo y las imágenes a observar en el centro de los campos de visión.
6. Algunos estereoscopios de espejos permiten variar la distancia entre los espejos, de forma tal que permiten la observación de fotografías con cierta diferencia de escalas, o separándolos en forma uniforme, el uso de ampliaciones de fotografías de formato normal
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RECOMEDACIONES 1. Tener un buen conservado de las fotografias, forrando esta con lamina de acetate o otro material que nos ayude a protejerlo . 2. Los espejos se mantendrán protegidos cuando el instrumento no está en uso y, de ser necesario, podrán limpiarse con algodón limpio y alcohol. El algodón deberá estar libre de cualquier partícula que pueda rayar el espejo y la superficie azogada se limpiará sólo bajo la presión necesaria para remover la suciedad. Las huellas de dedos deberán ser limpiadas inmediatamente, en razón de que sus residuos corroen la superficie azogada. 3. Hacer el marcado correspondien en las fotografias, para una Buena identificacion de dichas fotografias. 4. Para una correcta observación, como ya se ha dicho, es necesario que las imágenes homólogas se encuentren dispuestas a distancia de base del estereoscopio, lo cual ya fue definido.No es correcta la observación cerca de los bordes del campo visual. Cuando el operador tiene ya cierta experiencia, la necesidad de ajuste de la posición del estereoscopio, estará dada por la sensación de cansancio de la vista o de estar "forzando la vista".
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ANEXOS -
MARCADO DE LAS FOTOGRAFÍAS (MARCAS FIDUCIALES). (foto n° 1,2)
(foto n°1)
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(foto n°2)
DETERMINADO LOS PUNTOS EN COMÚN (foto n°3 )
(foto n°3 )
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BIBLIOGRAFÍA
American Society of Photogrammetry-Manual of PhotographicInterpretation Aguila, M y Pérez, A.- Percepción Remota. Depto. de Fotogrametría,Inst. de Agrimensura, Fac. de Ingeniería
Gray, Richard G. -Aerial Photographs in Geologic Interpretation andMapping
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