Interpretación de fotografías aéreas e imágenes satelitales

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

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

oblicua baja

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

oblicua alta

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

Las fotografías aéreas en blanco y negro se utilizan frecuentemente para elaborar mapas, como los mapas topográficos . ^{[ 5 ]} Los mapas topográficos son descripciones precisas y detalladas de las características del terreno que se encuentran en las áreas o regiones. ^{[ 7 ]} La fotografía aérea en blanco y negro es capaz de producir imágenes de buena calidad en condiciones climáticas adversas, como niebla y bruma. ^{[ 2 ]}

Las fotografías aéreas en color conservan y capturan los colores de los objetos originales a través de las numerosas capas dentro de la película. ^{[ 8 ]} Las fotografías en color se pueden usar para distinguir diferentes tipos de suelos, rocas y depósitos que se encuentran sobre las capas de roca, y algunas fuentes de agua contaminadas. ^{[ 5 ]} La degradación de los árboles causada por los insectos también se puede identificar usando fotografías aéreas en color. ^{[ 5 ]} Puede ayudar a localizar el almacenamiento de materiales en el medio ambiente natural, como árboles, animales salvajes y petróleo. ^{[ 4 ]}

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

Las fotografías aéreas de gran altitud se toman cuando el avión vuela a una altitud comprendida entre los 10 000 y los 25 000 pies. ^{[ 2 ]} La ventaja de la fotografía aérea de gran altitud es que permite registrar la información de un área mayor con una sola fotografía. ^{[ 5 ]} Sin embargo, las fotografías de gran altitud no muestran tantos detalles como las de baja altitud, ya que algunos objetos, como edificios, carreteras e infraestructuras, aparecen muy pequeños en la imagen. ^{[ 5 ]}

Las fotografías aéreas a baja altitud se toman cuando el avión vuela a una altitud inferior a 10 000 pies. ^{[ 2 ]} Los objetos en la fotografía son de mayor tamaño y contienen más detalles en comparación con los de las fotografías a gran altitud. ^{[ 5 ]} Debido a esta ventaja, desde 1985 se lleva a cabo una recopilación rutinaria de fotografías a baja altitud cada seis meses. ^{[ 2 ]}

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

Las fotografías aéreas a pequeña escala son aquellas tomadas a una escala de 1:5000 a 1:20000. ^{[ 9 ]} Son más adecuadas para la investigación provincial o de grandes áreas . ^{[ 9 ]}

El tamaño de un objeto es una de sus características más distintivas y uno de los elementos más importantes para su interpretación. Generalmente, se miden la longitud, el ancho y el perímetro. Para ello, es necesario conocer la escala de la fotografía. Medir el tamaño de un objeto desconocido permite al intérprete descartar posibles alternativas. Resulta útil medir el tamaño de algunos objetos conocidos para compararlos con el objeto desconocido. Por ejemplo, las dimensiones de los campos de deportes importantes como el fútbol, ​​el fútbol americano y el béisbol son estándar en todo el mundo. Si en la imagen se aprecian objetos de este tipo, es posible determinar el tamaño del objeto desconocido simplemente comparándolos.

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

Prácticamente todos los datos de teledetección se recopilan dentro de las dos horas posteriores al mediodía solar para evitar sombras prolongadas en la imagen o fotografía. Esto se debe a que las sombras pueden ocultar otros objetos que, de otro modo, podrían identificarse. Por otro lado, la sombra proyectada por un objeto actúa como clave para su identificación, ya que su longitud se utiliza para estimar la altura del objeto, lo cual es vital para su reconocimiento. Tomemos como ejemplo el Monumento a Washington en Washington D.C. Al observarlo desde arriba, puede ser difícil discernir la forma del monumento, pero con la sombra proyectada, este proceso se simplifica considerablemente. Es recomendable orientar las fotografías de manera que las sombras incidan hacia el observador. Se puede producir una ilusión pseudoscópica si la sombra se orienta en dirección opuesta al observador. Esto ocurre cuando los puntos bajos parecen altos y los puntos altos parecen bajos.

Los materiales del mundo real, como la vegetación, el agua y el suelo desnudo, reflejan diferentes proporciones de energía en las porciones azul, verde, roja e infrarroja del espectro electromagnético. Un intérprete puede documentar la cantidad de energía reflejada por cada uno en longitudes de onda específicas para crear una firma espectral . Estas firmas pueden ayudar a comprender por qué ciertos objetos se ven como se ven en imágenes en blanco y negro o en color. Estos tonos de gris se denominan tonos. Cuanto más oscuro se ve un objeto, menos luz refleja. A menudo se prefieren las imágenes en color porque, a diferencia de los tonos de gris, los humanos pueden detectar miles de colores diferentes. El color ayuda en el proceso de fotointerpretación.

Se define como la «ubicación y disposición características de las repeticiones de tono o color en una imagen». Los adjetivos que se suelen usar para describir la textura son suave (uniforme, homogénea), intermedia y áspera (gruesa, heterogénea). Es importante recordar que la textura depende de la escala. En una representación a gran escala, los objetos pueden parecer tener una textura intermedia. Sin embargo, a medida que la escala disminuye, la textura puede parecer más uniforme o suave. Algunos ejemplos de textura podrían ser la «suavidad» de una carretera asfaltada o la «aspereza» de un bosque de pinos.

El patrón es la disposición espacial de los objetos en el paisaje. Estos objetos pueden estar dispuestos de forma aleatoria o sistemática. Pueden ser naturales, como el sistema de drenaje de un río, o artificiales, como los cuadrados formados por el Sistema de Catastro de Tierras Públicas de los Estados Unidos . Algunos adjetivos típicos para describir un patrón son: aleatorio, sistemático, circular, ovalado, lineal, rectangular y curvilíneo, entre otros.

La altura y la profundidad, también conocidas como «elevación» y « batimetría », son elementos clave para la interpretación de imágenes. Esto se debe a que cualquier objeto, como un edificio o un poste eléctrico, que se eleve sobre el terreno, presentará algún tipo de relieve radial. Además, los objetos con este relieve proyectarán una sombra que también puede proporcionar información sobre su altura o elevación. Un buen ejemplo de esto serían los edificios de cualquier gran ciudad.

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

Existen dos métodos principales para obtener una ubicación precisa en forma de coordenadas: 1) realizar un levantamiento topográfico sobre el terreno utilizando técnicas de topografía tradicionales o instrumentos del sistema de posicionamiento global ( GPS).

2) Recopilar datos de teledetección del objeto, rectificar la imagen y extraer la información de coordenadas deseada. La mayoría de los científicos que eligen la opción 1 utilizan actualmente instrumentos GPS relativamente económicos en el campo para obtener la ubicación deseada del objeto. Si se elige la opción 2, la mayoría de las aeronaves utilizadas para recopilar los datos de teledetección cuentan con un receptor GPS.

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

La superposición de fotografías aéreas implica que aproximadamente el 60% del área cubierta por cada imagen aérea se superpone a la de la anterior. ^{[ 2 ]} Cada objeto a lo largo de la trayectoria de vuelo puede observarse al menos dos veces. ^{[ 2 ]} El propósito de superponer las fotografías aéreas es generar la topografía o el relieve 3D al utilizar un estereoscopio para su interpretación. ^{[ 2 ]} El estereoscopio es un instrumento utilizado para visualizar las imágenes aéreas superpuestas en 3D. ^{[ 2 ]}

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

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

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

Desplazamiento

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