Manual Ortorrectificacion Erdas

OOrrttoorrrreeccttiiffiiccaacciióónn ddee FFoottooggrraaffííaass AAéérreeaass AApplliiccaacciioonneess ddee SSIIGG yy TTeelleeddeetteecccciióónn eenn EEccoollooggííaa ddeell PPaaiissaajjee

SSeerrggiioo VVeelláássqquueezz MMaazzaarriieeggooss

CChhrriissttiiaann BBrreenneess PPéérreezz

© Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica

Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza

CATIE 7170-43

Turrialba, Costa Rica

Teléfono: (506) 2558 2330 • Fax: (506) 2558 2055

ORTORRECTIFICACION DE FOTOGRAFIAS AEREAS

Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje | 3

INTRODUCCIÓN

La rectificación es el proceso de proyectar los daos en un plano de acuerdo con un sistema de proyección cartográfica. La asignación de coordenadas de mapa a una imagen se conoce como georreferenciación. Debido a que todos los sistemas de proyección cartográfica están asociados con coordenadas de mapa, la rectificación incluye la georreferencación.

El proceso de ortorrectificación remueve la distorsión geométrica presente en las imágenes y que es ocasionada por la orientación de la cámara o el sensor, el desplazamiento debido al relieve y los errores sistemáticos asociados con la imagen. Las imágenes ortorrectificadas son imágenes planimétricamente correctas que representan objetos del terreno en sus verdaderas coordenadas X y Y del “mundo real”. Por estas razones, las imágenes ortorrectificadas han sido aceptadas como imágenes ideales de referencia necesarias para la creación y mantenimiento de los datos vectoriales almacenados en un SIG.

Mediante la técnica de resección espacial, se pueden remover los efectos de la orientación de la cámara/sensor. Utilizando un Modelo de Elevación Digital o Model Digital del Terreno, o definiendo un valor de elevación constante (ideal para usar en zonas muy planas), se pueden remover los efectos de los desplazamientos debidos al relieve.

Rectificación de una imagen fotográfica

A través de esta guía se rectificará una fotografía aérea del área de Turrialba, utililizando un foto en color del Proyecto TERRA (1998), un modelo de elevación digital y un archivo “shape” de ArcView que contiene los caminos del área de estudio.

Para la rectificación de la imagen fotográfica, se deben ejecutar los siguientes pasos:

Desplega la fotografía en un Viewer de ERDAS Imagine

Desplega el shape en otro Viewer de ERDAS Imagine

Entrar las propiedades del modelo de la cámara

Registrar los GCPs (Ground Control Points o Puntos de Control de Tierra)

Remuestrear o calibrar la imagen


1. Abra Erdas Imagine 9.1 escogiendo Inicio|Todos los programas|Leica Geosystems|Erdas Imagine 9.1|Erdas Imagine 9.1.

Se abrirá la barra de menú principal de Erdas Imagine 9.1 y el Viewer #1.

2. Seleccione File|Open|Raster Layer en la barra de menú del Viewer o haga click en

el ícono Open en la barra de herramientas del Viewer. La caja de diálogo Select Layer to Add se abre.

3. En la caja Select Layer to Add, en Filename, c:\curso_ecologia_paisaje\datos\ejercicios_ortho seleccione el Files of Type: JFIF y luego seleccione el archivo T07L33AF73.jpg.

4. Haga click con el botón derecho del mouse sobre el área de despliegue del viewer y escoja la opción Fit image to Window, para poder observar la imagen completa.

Ahora repetiremos los mismos pasos anteriores con unas ligeras modificaciones para desplegar el archivo shape que contiene las carreteras del área que abarca la fotografía aérea de Turrialba.



5. Haga click en el botón Viewer del menú principal para agregar un nuevo Viewer (Viewer #2)

6. Seleccione File|Open|Vector Layer en la barra de menú del Viewer #2. La caja de diálogo Select Layer to Add se abre.

7. En la caja Select Layer to Add, en Filename, c:\curso_ecologia_paisaje\datos\ejercicios_ortho seleccione el Files of Type: Shapefile (*.shp) y luego seleccione el archivo carreteras_turri.shp.

8. Acomode el Viewer #2 a la par del Viewer #1 para poder ver los dos simultáneamente.

Ahora procederemos a comenzar el proceso de corrección geométrica.

9. En la barra de menú del Viewer #1 seleccione Raster|Geometric correction…

10. En la caja de diálogo Set Geometric Model seleccione la opción Camera y luego haga click en OK.

11. Escoja la lengüeta General de la caja de diálogo Camera Model Properties y llénela con los datos que a continuación se muestran:



El modelo de elevación digital está en el directorio de trabajo y se llama dem_turri.img. Es una imagen en formato de ERDAS y con valores enteros (16 bits unsigned). Los datos de coordenadas del punto principal (Principal Point) y la distancia focal (Focal Length) deben ser proveídos por la empresa encargada de la toma de las fotografías y vienen en el reporte de calibración de la cámara.

12. Haga click en Apply.

Ahora se introducirán los datos que corresponden a la proyección que tendrá la fotografía aérea una vez que sea georreferenciada. En el caso de Costa Rica la proyección es Transversal de Mercator.

13. Haga click en la lengüeta Projection.

14. Haga click en el botón Add/Change Projection.

15. En la caja de diálogo Projection Chooser y luego escoja la lengüeta Custom. Llene la caja de diálogo con los datos siguientes:



16. Haga click en OK.

17. Haga click en la lengüeta Fiducials.

Esta lengüeta corresponde a la caja de diálogo en donde se registrarán las coordenadas de los puntos fiduciales de la fotografía aérea, lo que permitirá hacer la orientación interna de la fotografía.

18. Haga click en el botón para indicar que la fotografía tiene cuatro puntos fiduciales (hay otras fotografías que tienen 8 o bien 4 pero en una disposición en forma de rombo).

19. Haga click en el ícono del Viewer Fiducial Locator para empezar con el proceso de orientación.

20. Cuando aparezca la siguiente caja de diálogo:



Haga click dentro del Viewer que contiene la fotografía aérea. Se abre un Viewer adicional que está ligado a un cursor dentro de la fotografía aérea. Este viewer actuará como una especie de lupa para ayudar a ubicar los puntos fiduciales con la mayor precisión.

Del reporte de calibración de la cámara se tiene que las coordenadas de los puntos fiduciales son las siguientes:

No. de punto Ubicación Coordenada X Coordenada Y

1 Inferior derecha 105.999 -105.999

2 Inferior izquierda -106.001 -105.999

3 Superior izquierda -106.002 106.002

4 Superior derecha 105.998 105.995

21. Ingrese las coordenadas de los puntos fiduciales en la tabla de la caja de diálogo Camera Model Properties|Fiducials, como se muestra a continuación:



22. En el Viewer #1 haga un zoom hacia la parte inferior derecha de la fotografía donde se encuentra ubicado el punto fiducial No. 1.

23. Centre el cursor con un rectángulo sobre el área donde se encuentra el punto fiducial No. 1 (reduzca su tamaño de ser necesario para hacer mayor el aumento de la lupa).

24. Haga click en el ícono en el Viewer Fiducial Locator para recolectar las coordenadas de ese punto de control. El cursor cambia a una cruz.

25. Lleve el cursor al centro del círculo rojo del punto fiducial y luego haga click con el botón izquierdo el mouse.

26. Las coordenadas del punto fiducial No. 1 aparecerán en la caja de diálogo Camera Model Properties.



27. En el Viewer #1, muévase ahora al área donde se encuentra el punto fiducial No. 2 (parte inferior izquierda).

28. Vuelva a hacer click en el ícono .

29. Lleve el cursor al centro del círculo rojo del punto fiducial y luego haga click con el botón izquierdo el mouse.

30. Las coordenadas del punto fiducial No. 2 aparecerán en la caja de diálogo Camera Model Properties.

31. Repita la misma operación para los puntos fiduciales No. 3 (superior izquierdo) y No. 4. (superior derecho). El error de posicionamiento de los puntos no debe ser mayor a 1.



32. Una vez que termine de introducir las coordenadas de los puntos fiduciales, haga click en el botón Apply.

ve As y guarde el modelo en el directorio de trabajo con el nombre Turrialba.

ecolección de puntos de control para la orientación externa (georreferenciación) de la fotografía aérea.

ntalla la caja de diálogo Geo Correction Tools

33. Haga click en el botón Sa

Ahora se procederá a la r

34. Localice en la parte superior de la pa

y haga click en el ícono .

35. En la siguiente caja de diálogo escoja la opción Existing Viewer para indicar que recolectará los puntos de referencia de una imagen ya existente y que se encuentra

.

parece la caja de diálogo con las instrucciones, haga click dentro del área del Viewer #2 donde se encuentran las carreteras del área de Turrialba.

ntos de control. Así mismo, se abre la caja de diálogo GCP Tool que permitirá recolectar los putnos de control

cargada en un Viewer (en este caso las carreteras de Turrialba que se encuentran en el Viewer #2).

36. Haga clik en OK

37. De nuevo cuando a

Se abren otros dos Viewers que servirán como una lupa para poder ubicar mejor los pu



38. Cierre el Viewer que sirvió de la lupa que sirvió para recolectar los puntos fiduciales.


Ahora se comenzará el proceso de recolección de puntos de control para la

39. Identifique en la fotografía y en el viewer que contiene los caminos un área en

ea al norte de la ciudad de Turrialba, como se muestra en la figura. Haga el mismo zoom en el área correspondiente a los

georreferenciación de la fotografía aérea.

donde crea que puede identificar fácilmente un punto común a ambas vistas. Se hará entonces un zoom en un ár

caminos.




Aplicaciones de SIG y Teledetección en Ecología del Paisaje |

40. Una vez que haya hecho el acercamiento, haga clic en la herramienta Create GCP

que se encuentra en la caja de diálogo del GCP Tool.

41. Haga clic en los recuadros debajo de las columnas Color, para cambiar el color con los que se mostrarán los puntos de control en ambos viewers. Escoja el color rojo como se muestra.

13



42. Haga click con el botón izquierdo del mouse en el punto que se muestra en el viewer que contiene la fotografía aérea. Luego haga clic de nuevo en la herramienta

y luego haga clic en el punto correspondiente en el viewer que contiene los caminos.



43. Verá que en las columnas X Input, Y Input, X Ref. y Y Ref, aparecen las coordenadas X y Y de la fotografía aérea y de los caminos respectivamente. En los viewer se observará en color rojo los puntos de control correspondientes (GCP).

44. Ahora volveremos ambos Viewers a su tamaño normal haciendo clic derecho en el área de los Viewers y escogiendo la opción Fit Image to Window.

45. Escogeremos ahora el punto de la entrada principal del CATIE. Haga Zoom en el área que se muestra en la foto y en su equivalente en el mapa de carreteras.


46. Haga clic de nuevo en la herramienta Create GCP para recolectar el segundo punto de control.


47.

48. Recolecte otros dos puntos de control que se encuentren en la parte superior izquierd y derecha de la fotografía.

Recolecte los puntos de control tanto en la fotografía como en los caminos.


49. Una vez que termine digitando el punto #4, haga clic en el botón Solve Geometric

Model with Control Points para calcular el modelo de ajuste geométrico. Observe que se llenana las columnas X Residual, Y Residual, RMS Error y Contrib. Esas columnas nos muestran los residuales (desviaciones) de los puntos escogidos




en relación al modelo, así como el error medio cuadrático de cada punto, la contribución de ese punto al error total. En la parte superior de la tabla se muestra el error total en la dirección X y Y, así como el error RMS (Root Mean Square) total, que debemos evitar que sea mayor a 1 pixel, aunque dependiendo de la calidad de los datos que usamos para el proceso, puede ser difícil de cumplir.

50. Active también el botón Set Automatic Z Value Updating para que los valores de elevación de cada puntos se actualicen automáticamente.

51. Recolecte otros 6 puntos bien distribuidos en la imagen (parte superior derecha, parte inferior izquierda, inferior derecha e inferior centro, asi como media derecha y media izquierda.

Notará que cuando recolecte el punto No. 5, ya no tendrá necesidad de localizar el punto en el viewer de caminos, pues el programa lo hace automáticamente por Ud. Lo único que necesitará es mover el punto que el programa sugiere al lugar que considere correcto, ya que el punto propuesto podría estar ligeramente desviado.

52. Cuando termine de recolectar los puntos su fotografía deberá lucir más o menos así:


Verá que el error RMS puede ser bastante grande debido a la calidad de los datos, pero no se preocupe y déjelo como está.

53. Guarde los puntos de entrada y de referencia haciendo clic en File|Save Input As y en File|Save Reference As en la barra de menú de la caja de diálogo GCP Tool. Póngale a los archivos Turrialba_input.gcc y Turrialba_ouput.gcc, respectivamente.

Ahora se procederá a hacer el proceso de corrección.




54. En la caja de diálogo Geo Correction Tools haga clic en el ícono Display

Resample Image Dialog .

55. Escoja las siguientes opciones en la caja de diálogo Resample.

Navegue al directorio de trabajo y póngale de nombre al archivo de salida t07l33f73_ortho.jpg. Escoja Cubic Convolution como el método de remuestreo y deje las demás opciones por omisión, incluyendo el tamaño del pixel a 3 x 3 metros.

56. Haga clic en OK.



imagen recién creada con la capa de vectores encima para ver cómo se registran 57. Cuando termine el proceso de corrección, abra un nuevo Viewer y despliegue la

ambas imágenes.



TICA

FIN DE LA PRAC

Documents

Manual Ortorrectificacion Erdas