producto v estandarescartograficos_sunarp

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Producto V Establecimiento de

Estndares Cartogrficos

MAYO DEL 2009

Producto V Establecimiento de Estndares Cartogrficos

SUPERINTENDENCIA NACIONAL DE LOS REGISTROS PUBLICOS - SUNARP SISTEMA NACIONAL INTEGRADO DE INFORMACIN CATASTRAL PREDIAL SNCP

SECRETARA TECNICA DEL SNCP

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Este documento contiene informacin y material confidencial propiedad de la Superintendencia Nacional de los Registros Pblicos - SUNARP. Los materiales, ideas y conceptos contenidos en este documento se han desarrollado como parte del Proyecto de Consultora de Modernizacin Catastral 2011. El contenido del documento no debe ser divulgado. No est permitido su reproduccin total o parcial ni su uso con otras organizaciones para ningn otro propsito, sin autorizacin previa por escrito de la Superintendencia Nacional de los Registros Pblicos - SUNARP.




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ndice - Producto V Establecimiento de Estndares Cartogrficos

A. ACERCA DE ESTE DOCUMENTO ................................................................................... 5

B. BASE LEGAL ...................................................................................................................... 6

C. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 7

D. RECOMENDACIONES DE OBTENCIN DE CARTOGRAFA CATASTRAL ............ 8

E. GEODESIA ......................................................................................................................... 10

F. METODOLOGA DE OBTENCIN DE CARTOGRAFA Y ORTOFOTO A PARTIR DE VUELOS FOTOGRAMTRICOS ....................................................................................... 14

F.1 VUELO FOTOGRAMTRICO ................................................................................................ 14 F.2 APOYO TERRESTRE ............................................................................................................ 18 F.3 AEROTRIANGULACIN....................................................................................................... 19 F.4 CARTOGRAFA CATASTRAL ............................................................................................... 20 F.5 MODELO DIGITAL DE ELEVACIONES .................................................................................. 23 F.5.1 VUELO Y DATOS LIDAR ................................................................................................. 24 F.6 ORTOFOTO ......................................................................................................................... 28

G. METODOLOGA DE OBTENCIN DE ORTOIMGENES Y CARTOGRAFA A PARTIR DE IMGENES DE SATLITE ................................................................................. 30

G.1 OBJETIVOS ........................................................................................................................ 30 G.2 IMGENES DE SATLITE .................................................................................................... 31 G.2.1 ADQUISICIN DE IMGENES ........................................................................................... 33 G.3 RECOMENDACIONES PARA LA PRODUCCIN DE ORTOIMGENES DE SATLITE. ............... 37 G.4 INFORMACIN DE REFERENCIA ......................................................................................... 44 G.4.1 MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT)......................................................................... 45 G.4.1.1 Modelo digital STRM30 y STRM90 .......................................................................... 47 G.4.1.2 STRM25 (a partir de banda-X) ................................................................................... 49 G.4.1.3 GMTED2010 (Global Multi-resolution terrain elevation data 2010) ......................... 50 G.5 PRODUCCIN DE ORTOIMGENES ..................................................................................... 50 G.5.1 CONTROL DE CALIDAD DE LA ADQUISICIN DE IMGENES ............................................ 52 G.5.2 ORTORRECTIFICACIN ................................................................................................... 53 G.5.3 FUSIN DE IMGENES .................................................................................................... 58 G.5.4 MOSAICO ........................................................................................................................ 61 G.6 ESTNDARES CARTOGRFICOS ......................................................................................... 70 G.7 EXTRACCIN CARTOGRAFA BSICA ................................................................................ 72 G.8 GESTIN DEL TERRITORIO CON APOYO DE IMGENES DE SATLITE ................................. 76

H. USOS DE TOPOGRAFA CLSICA ............................................................................... 91

I. USO DE ORTOFOTOS EN TRABAJOS CATASTRALES .............................................. 96




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J. MODELO DE DATOS ........................................................................................................ 99

J.1 CATLOGO DE OBJETOS Y SMBOLOS................................................................................. 99

K. CONTROL DE CALIDAD DE LOS PRODUCTOS CARTOGRFICOS .................... 110

K.1 TOPOLOGA EN RESTITUCIN FOTOGRAMTRICA ........................................................... 112 K.2 PRECISIONES Y TOLERANCIAS ......................................................................................... 114 K.2.1 RESTITUCIN Y CARTOGRAFA .................................................................................... 115 K.2.2 ORTOFOTO .................................................................................................................... 115

L. APLICACIN DE LOS ESTNDARES INTERNACIONALES ................................... 117

M. PROPUESTA DE INTEROPERABILIDAD DE LA CARTOGRAFA CATASTRAL Y PUBLICACIN DE MAPAS EN WEB ................................................................................... 120

M.1 INFRAESTRUCTURA DE DATOS ESPACIALES (IDE) ........................................................ 120 M.1.1 NORMATIVAS VIGENTES EN PER ............................................................................... 121 M.1.1.1 Introduccin ............................................................................................................. 121 M.1.1.2 Marco Legal ............................................................................................................. 122 M.1.1.3 De los tipos de datos espaciales ............................................................................... 122 M.1.1.4 En relacin a los Servicios ....................................................................................... 122 M.1.1.5 Requerimientos de Calidad de Servicio ................................................................... 124 M.1.1.6 Disposiciones Finales ............................................................................................... 124 M.2 GIS CORPORATIVO ......................................................................................................... 125 M.3 GEODATABASE ............................................................................................................... 128 M.4 ARQUITECTURA Y TECNOLOGA DE SISTEMA ................................................................ 129 M.5 SERVIDOR GIS ................................................................................................................ 132 M.5.1 SERVICIOS OGC .......................................................................................................... 133 M.5.2 SERVICIOS DE MAPAS .................................................................................................. 135 M.6 CLIENTES ........................................................................................................................ 137 M.6.1 CLIENTE DESKTOP ....................................................................................................... 137 M.6.2 CLIENTES WEB ............................................................................................................ 139

N. GLOSARIO DE TRMINOS ........................................................................................... 142

O. ANEXO.- I. EJEMPLO DE MODELOS DE DATOS (NAVARRA, ESPAA Y DF, MXICO) .................................................................................................................................. 148

P. ANEXO.- II. GEODESIA .......................................................................................................




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A. ACERCA DE ESTE DOCUMENTO

La consultora sobre la Modernizacin Catastral en el Per contratada por la SUNARP y que est siendo elaborada entre los meses de septiembre y diciembre de 2011 compromete la realizacin de cinco productos.

Este documento corresponde al Producto V solicitado dentro del alcance de la consultora: Establecimiento de Estndares Cartogrficos.

La elaboracin del presente documento permitir a quien lo estudie:

o Conocer cules son los procesos y subprocesos necesarios para obtener ortofoto, ortoimagen satelital y diferentes escalas de cartografas digitales.

o Evaluar la posibilidad de su aplicacin a las diferentes realidades del Per.

o Evaluar las necesidades tcnicas y humanas para llevar a cabo cada uno de los productos tratados en el documento, necesarios para obtener una cartografa base necesaria para emprender un proyecto catastral.




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B. BASE LEGAL

Ley N 28294 (20-07-2004) Crea el Sistema Nacional Integrado de Catastro y su vinculacin con el Registro de Predios.

Decreto Supremo N 005-2006-JUS (10-02-2006) Aprueba el Reglamento de la Ley 28294.

Resolucin 03-2008-SNCP/CNC (28-08-2008) Aprueba la Directiva 01-2008-SNCP-CNC sobre Tolerancias Catastrales-Registrales.

Resolucin Jefatural N086-2011-IGN (03-05-2011) Considera concluido perodo de conversin, vigencia y uso de sistema geodsico PSAD 56.

Resolucin Jefatural N 086-2011-IGN/OAJ/DGC, que modifica la Resolucin Jefatural N 079-2006-IGN/OAJ/DGC. Constityase como Red Geodsica Horizontal Oficial a la Red Geodsica Geocntrica Nacional (REGGEN), la misma que tiene como base el Sistema de Referencia Geocntrica para las Amricas (SIRGAS) sustentado en el Marco Internacional de referencia Terrestre 2000 y el Elipsoide de referencia es el World Geodetic System 1984 (WGS84).

Resolucin Jefatural N 112-2006-IGN-OAJ-DGC/JUS Establece como Sistema de Proyeccin Cartogrfica, al Sistema Universal Transversa Mercator (UTM). Constituyen tambin el Sistema de Codificacin y Especificaciones de las Series de escalas de la Cartografa Bsica Oficial.

Resolucin N 01-2007, Directiva N 001-2007-SNCP/CNC Aprueban directiva formatos e instructivos de fichas catastrales.

Directiva N 002-2006-SNCP/CNC. Establecen las Series de Escalas Cartogrficas Catastrales, Nomenclatura, Contenido Mnimo y Formato de Impresin.

Fe de erratas Directiva N 002-2006-SNCP/CNC. Establecen las Series de Escalas Cartogrficas Catastrales, Nomenclatura, Contenido Mnimo y Formato de Impresin.




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C. OBJETIVOS

El objetivo general del Producto V: Establecimiento de Estndares Cartogrficos, es la generacin de un documento que exponga a los miembros del SNCP la metodologa para obtener ortofoto, ortoimagen va satelital y cartografa digital necesaria para llevar a cabo un levantamiento catastral.

Adems, el presente documento, trata de definir:

Las especificaciones tcnicas sobre la cartografa recomendada.

Las escalas de trabajo propuestas en funcin de la zona geogrfica y de la naturaleza de los predios a levantar.

El uso de la ortofoto en levantamientos catastrales.

Definicin de modelo de datos catastral.

Aplicacin de estndares internacionales.

Interoperabilidad de la cartografa catastral generada (y otras informaciones) y su publicacin de mapas en WEB.




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D. RECOMENDACIONES DE OBTENCIN DE CARTOGRAFA CATASTRAL

Desde la consultora no concebimos el manejo del territorio sin apoyo de algn tipo de imgenes. Consideramos que un proceso de levantamiento catastral debe estar apoyado en una cartografa de precisin acompaada de imgenes que aportan un valor aadido a dicha cartografa.

Es por ello, que todos los documentos generados en dicha consultora, entendemos que de acordes con la voluntad del SNCP y de los legisladores peruanos en materia catastral (Directiva N 02-2006-SNCP/CNC, donde se Establecen las Series de Escalas Cartogrficas Catastrales, Nomenclatura, Contenido Mnimo y Formato de Impresin), van orientados a una cartografa catastral, basada en la elaboracin de ortofoto y cartografa digital, a diferentes escalas, para los levantamientos de predios rurales y urbanos; y de obtencin de ortoimgenes satelitales para los trabajos catastrales en selva y eriazos, donde los predios, adems de muy grandes, son de propiedad gubernamental. Dejando los trabajos topogrficos para situaciones puntuales donde la informacin fotogramtrica no aporta la informacin necesaria para un correcto levantamiento catastral.

La Directiva 02-2006-SNCP/CNC establece las escalas:

Para urbana:

o Cartografa catastral y ortofoto a escala 1/10,000




o Cartografa catastral a escala 1/500

Para rural

o Cartografa catastral y ortoimagen a escala 1/25,000







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La recomendacin de su empleo es:

En ciudades consolidadas, reas metropolitanas, pueblos y villas: elaboracin de ortofotos y cartografa digital 1:1,000 y cartografa catastral 1:500.

En caseros y poblacin dispersa de cierta entidad (mayores de 500 .habitantes): elaboracin de ortofotos y cartografa digital 1:2,500.

El resto de pequeos ncleos urbanos o diseminados: la ortofoto y cartografa ser obtenida de la empleada en el medio rural.

En el medio rural donde exista un gran minifundio (inmensa mayora de predios menores a 5,000 m2), las tierras agrcolas sean productivas y existan infraestructuras valiosas asociados a ella (red de acequias de riego, red de desages, gran cantidad de instalaciones ganaderas, etc.): elaboracin de ortofotos y cartografa digital 1:2,500.

En el medio rural donde los predios tenga cierta entidad en cuanto a su tamao, no tengan infraestructuras de detalle o stas sean fcilmente identificables: elaboracin de ortofotos y cartografa digital 1:5,000.

En el medio rural donde exista gran latifundio, o la propiedad comunal o indgena hagan delimitar predios muy grandes, donde la ocupacin del suelo sean grandes bosques (no selva) o pastos naturales: elaboracin de ortofotos y cartografa digital 1:10,000.

En el resto del pas, selva y eriazos, donde el levantamiento catastral se limitar a la determinacin de los predios por accidentes naturales (ros, lagunas, etc.) o artificiales (vas de comunicacin, lmites administrativos, etc.): elaboracin de ortoimgenes y cartografa digital 1:25,000.




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E. GEODESIA

El Instituto Geogrfico Nacional (IGN) de Per es la institucin que se encarga de establecer, mantener e implementar la Red Geodsica Nacional Horizontal y la Red de Nivelacin Geodsica.

La Red Geodsica Nacional del IGN, es el marco de referencia del ordenamiento catastral pblico y privado que se realiza en Per.

El marco de referencia es la materializacin del sistema de referencia sobre la superficie terrestre, mediante un conjunto de hitos geodsicos implantados en una regin y a los que se han asignado unas coordenadas.

La Red Geodsica Horizontal Nacional Clsica, ha sido implementada en Per hasta el ao de 1980, mediante mediciones astronmicas y estructuradas en redes de triangulacin de primer, segundo, tercer y cuarto orden, sobre la base del sistema local geodsico, el Provisional Sudamericano 1956 (PSAD56), que tiene el punto de origen en La Canoa (Repblica de Venezuela).

En 1995 se implementa la Red Geodsica Geocntrica Nacional (REGGEN), con base en el Sistema de Referencia Geocntrico para las Amricas (SIRGAS) sustentado en el Marco Internacional de Referencia Terrestre 1994 - International Terrestrial Reference Frame 1994 (ITRF 94) del International Earth Rotation Service (IERS) para la poca 1995.4 y relacionado con el elipsoide del Sistema de Referencia Geodsico 1980 Geodetic Referente System 1980 (GRS80). La REGGEN permite al pas disponer de informacin confiable, acorde con los avances tecnolgicos, compatibles con otros sistemas regionales y del mundo; y que adems sirve de soporte para la informacin georreferenciada de sectores tan diversos como: Transporte, Interior, Agricultura, Energa y Minas, Vivienda, Ambiente, Turismo, Defensa, y en las actividades relacionadas con el Catastro entre otros.

El IGN interviene en los trabajos a nivel continental del Sistema de Referencia Geocntrico para las Amricas (SIRGAS). Dicho proyecto se origina para definir un Datum Geocntrico para las Amricas con los siguientes objetivos:

- Definir un sistema de referencia geocntrico tridimensional.

- Determinar los cambios del marco de referencia con respecto al tiempo (PSAD56WGS84).

- Definir y materializar el sistema de referencia vertical.

El SIRGAS recomienda que para mejorar los sistemas de referencia nacionales es necesario impulsar la instalacin de Estaciones de Sistema Global de Navegacin Satelital - GNSS de operacin contina, con el fin de mantener un control preciso y permanente de las deformaciones tectnicas y en relacin a los monumentos o marcas fsicas establecidas que constituyen la red pasiva, deben ser reemplazadas de ser el caso por estaciones de red activa y, cuando ello no sea posible, tales puntos




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deben ser re observados luego de un evento ssmico, a fin de actualizar el valor de sus coordenadas.

En los ltimos aos la incidencia de movimientos ssmicos de diversa magnitud a nivel nacional, como los acaecidos en los aos 2001 y 2007, ha deteriorado la precisin de las coordenadas de los puntos anteriormente establecidos, no pudindose actualizar sus coordenadas en el marco de referencia ITRF 1994 poca 1995.4 debido a la no existencia de estaciones GNSS de operacin continua, asociados a ese marco de referencia.

Dentro del proyecto SIRGAS, en Per se establecieron 10 puntos GPS de orden cero (Lima, Piura, Iquitos, Arequipa, Pucallpa, Puerto Maldonado, Talara, Matarani, La Punta Callao e IGN), los cuales constituyen la base de la Red Geodsica Geocntrica Nacional (REGGEN).

En la actualidad. la REGGEN ha sido densificada mediante el establecimiento de 4,955 puntos geodsicos y 45 estaciones GNSS de operacin continua a nivel nacional, como parte del Proyecto de Consolidacin de la Derechos de Propiedad Inmueble, en el Marco Internacional de Referencia Terrestre 2000 (ITRF2000), poca 2000.4.

En 2011 se constituye como Red Geodsica Horizontal Oficial a la Red Geodsica Geocntrica Nacional (REGGEN), la misma que tiene como base el Sistema de Referencia Geocntrico para las Amricas (SIRGAS) sustentado en el Marco Internacional de Referencia Terrestre 2000 International Terrestrial Reference Frame 2000 (ITRF2000) del International Earth Rotation Service (IERS) para la poca 2000.4 relacionado con el elipsoide del Sistema de Referencia Geodsico 1980 Geodetic Reference System 1980 (GRS80). La Red Geodsica Geocntrica Nacional est conformada por las estaciones de monitoreo continuo y los hitos o seales de orden 0, A, B y C, distribuidos dentro del mbito del Territorio Nacional, los mismos que constituyen bienes del Estado. Para efectos prcticos como elipsoide puede ser utilizado adems el World Geodetic System 1984 (WGS84).

Actualizacin del marco de referencia de la red geodsica

La vigencia y uso del sistema local geodsico Provisional Sudamericano 1956 (PSAD56), ya se ha dado por finiquitado. Por tanto, es necesaria la migracin de los antiguos datos al nuevo Marco Internacional de Referencia Terrestre 2000 International Terrestrial Reference Frame 2000 (ITRF2000) del International Earth Rotation Service (IERS) para la poca 2000.4 relacionado con el elipsoide del Sistema de Referencia Geodsico 1980 Geodetic Reference System 1980 (GRS80).

Como ya se ha dicho anteriormente, el Instituto Geogrfico Nacional (IGN) de Per es la institucin que se encarga de establecer, mantener e implementar la Red Geodsica Nacional Horizontal y la Red de Nivelacin Geodsica, y por tanto definir el mtodo de migracin de los datos ms adecuado. Dicho mtodo ser el aplicado para la transformacin de los datos catastrales existentes.

A modo de recomendacin se exponen los diferentes tipos de transformaciones y se estiman sus precisiones. Dentro de las transformaciones clsicas (5 y 7 parmetros, traslacin o polinomiales), los residuos pueden llegar ser elevados.




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El cambio terico de datum debera poder llevarse a cabo mediante traslacin, rotacin y cambio de escala. Las transformaciones citadas se basan en esta caracterstica. Sin embargo, la materializacin de la realidad terreno en cada caso provoca ligeros cambios de forma a lo largo de la red por el uso de mtodos de medida distintos, criterios de ajuste, errores de medida etc.; este hecho no puede ser por tanto modelado mediante una simple transformacin conforme.

Uno de los procedimientos ya ensayados por otros pases consiste en los siguientes pasos esenciales:

- Calcular la mejor transformacin conforme posible entre los dos datums, esto eliminara la diferencia entre los mismos debido nicamente al cambio de GRS, pero no tendra en cuenta el cambio de forma.

- Obtener las diferencias entre el valor en el datum de llegada y el calculado a partir de esta transformacin conforme. stas representan la distorsin.

- Modelar la distorsin.

- Obtener la transformacin conjunta conformidad+modelo de distorsin.

La posibilidad de modelar la distorsin se basa en la existencia de un patrn regular de comportamiento ya que aquella no presenta aleatoriedad sino una cierta correlacin espacial.

La forma de modelar esta distorsin puede ser llevada a cabo mediante tres tipos de tcnicas:

a) Superficies de mnima curvatura (MCS)

b) Colocacin mnimo cuadrtica (LSC)

c) Rubber-Sheeting (RS).

Dentro de todos ellos, el mtodo de Mnima Curvatura es el ms adecuado. De una parte se encuentra la posibilidad de extrapolar la transformacin ms all de la zona de datos en la que intervendra nicamente el juego de 7 parmetros, por otra parte, la suavidad de la superficie la hace suficientemente sensible a los errores, por lo que son fciles de detectar dado que la superficie no conseguira adaptarse al punto dato. En contrapartida, la introduccin de puntos nuevos o mejora de los existentes implicara un reclculo total de la superficie, lo cual no es problema hoy en da.

La transformacin de Superficies de Mnima Curvatura, cumple todos estos requisitos, es nica para el territorio en que es calculada, su distribucin se realiza de forma similar a los Modelos Digitales del Terreno (MDT) y existen dos formatos de amplia difusin a este respecto, el norteamericano NADCON y el canadiense y australiano NTv2.

El formato NTv2 canadiense est admitido en prcticamente todos los Sistemas de Informacin Geogrfica y permite introducir sub-rejillas ms densas, lo que sin duda es su gran ventaja sobre NADCON, aparte de que se ha utilizado en dos pases bien distintos, lo que redunda en la no-asociacin del formato de distribucin a un pas concreto, como sucede con el norteamericano. Por otra parte, la eficiencia y




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sencillez de la transformacin est garantizada con los algoritmos generales de interpolacin sobre un MDT. En el Anexo-I, al final de este documento, se incluye informacin ms detallada sobre el formato NTv2.

Estos mtodos de modelado de distorsin, incluyendo la solucin ms adecuada, Superficies de Mnima Curvatura, asumen por una parte la conversin terica entre sistemas al incluir los siete parmetros e imita los resultados de un reajuste al incluir un mtodo de modelado de distorsin que es capaz de eliminar la distorsin de la red clsica produciendo un resultado similar al que se conseguira reajustando el marco del GRS local sobre el GRS geocntrico.




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F. METODOLOGA DE OBTENCIN DE CARTOGRAFA Y ORTOFOTO A PARTIR DE VUELOS FOTOGRAMTRICOS

Diagrama de flujo de las fases de los trabajos necesarios para la obtencin de cartografa y ortofoto a partir de vuelos fotogramtricos:

VUELO

FOTOGRAMTRICO

APOYO TERRESTREMODELO DIGITAL

ELEVACIONES

CARTOGRAFA

CATASTRAL

AEROTRIANGULACIN ORTOFOTO

LEVANTAMIENTO

CATASTRAL

F.1 Vuelo fotogramtrico

El objetivo del vuelo fotogramtrico es cubrir estereoscpicamente las reas de trabajo para la restitucin de cartografa y/u obtencin de ortofoto a la escala requerida.

En la tabla siguiente se especifica la relacin que se emplea habitualmente entre las diferentes escalas de vuelo, cartografa y ortofoto. Ground Simple Distance(GSD) es el tamao del pxel en unidades de terreno y expresada en centmetros en esta tabla.




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GSD Vuelo

Escala Cartografa

GSD Ortofoto

6 1:500

9 1:1.000 10

14 1:2.500 16

22 1:5.000 25

45 1:10.000 50

Desde la aparicin de las cmaras digitales fotogramtricas de gran formato, el concepto del GSD sustituye al de escala de vuelo.

Cmaras digitales fotogramtricas

Las actuales cmaras areas digitales ofrecen dos diferentes soluciones, la matricial y la de barrido lineal.

Las cmaras de lnea barren el terreno de forma simultnea al avance del avin con 3 lneas pancromticas. Tienen una nica lente y un plano focal.

Las cmaras matriciales toman imgenes al modo de las cmaras convencionales, tienen varios objetivos que disparan simultneamente, unos en pancromtico (rojo, verde y azul) y otros en infrarrojo. Cuentan con varios planos focales y funden las imgenes en una nica.

Estas cmaras pueden constar en la actualidad de nK x nK elementos sensoriales (pxeles) siendo K 1024 elementos y n puede oscilar de 1 a 9. Los ms utilizados son los n = 3 4. (por lo tanto 3.000 x 3.000 pxeles que son 9x106 pxeles, es decir 9 Megapxels). Estn disponibles en pancromtico, color falso color.

Son cmaras muy estables, de geometra conocida y que corrigen el movimiento hacia delante del avin (FMC). Trabajan con una definida perspectiva central.

Cmara digital de barrido lineal.




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Aeronaves

El avin estar preparado para la captura con un sensor instalado en un orificio ventral, protegido por una ventana en el caso de aviones presurizados, que cumpla con todas las recomendaciones del fabricante del sensor en cuanto al espesor, acabado y material. Tendr un sistema amortiguador que atene las vibraciones del avin y no obstruya el campo de visin del sensor.

En los aviones no presurizados, a partir de los 12,500 pies es necesaria la utilizacin de oxgeno por parte de los tripulantes, mientras que un avin presurizado puede llegar a una altitud mxima de vuelo de 30,000 pies.

Se coordinar con los entes competentes que ejecutan vuelos en el pas, el establecimiento de las aeronaves ms apropiadas.

Caractersticas de un vuelo fotogramtrico

El vuelo fotogramtrico debe cumplir una serie de caractersticas para conseguir calidad y precisin en sus productos derivados, cartografa y ortofoto.

La determinacin de la direccin de vuelo se adecuar a la topografa y forma del rea a cubrir.

Los trabajos de captura de imagen se realizarn en el horario en el que se garantice

un ngulo de elevacin solar mayor de 40 . Las condiciones meteorolgicas sern las ptimas para la captura de imgenes fotogramtricas, es decir, tiempo claro, sin nubes o brumas, evitando las horas del da que puedan provocar los efectos de reflexiones especulares, hot spot y efectos producidos por la calima.

El vuelo se realizar manteniendo una altura constante, que garantice el GSD

nominal. En el caso de producirse variacin en el tamao del GSD ser de 10 %, no pudiendo haber lneas de vuelo con un 10% de imagen en las que haya un GSD mayor del nominal.

En zonas montaosas con fuertes pendientes, estos porcentajes se podrn variar, siempre previa aprobacin de la planificacin de vuelo con la Direccin Tcnica de cada proyecto.




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Las discrepancias entre lneas de vuelo consecutivas no sern mayores de 3 sexagesimales.

El recubrimiento longitudinal ser del 60% 3% en cmaras de formato matricial, pudiendo llegar hasta el 70% en zonas montaosas, mientras que en las de barrido el registro de imgenes simultneas darn un solape total entre ellas.

El recubrimiento transversal ser de un 30% 5% y en zonas montaosas se aumentar el nmero de lneas de vuelo o se realizarn lneas de vuelo intercaladas de forma que ningn punto del fotograma sea inferior al 20 %.

Cuando se produzcan cortes de lnea de vuelo el factor de seguridad entre lneas de vuelo consecutivas ser equivalente al ancho de la lnea de vuelo, para garantizar la conexin entre imgenes consecutivas.

La cobertura ser la correspondiente al mbito de trabajo, con un exceso longitudinal equivalente a un ancho de lnea de vuelo y un exceso transversal mnimo equivalente al recubrimiento transversal.

La discrepancia entre la lnea de vuelo planificada y la lnea volada no ser superior a 50 m. en ningn punto de la lnea de vuelo registrada.

La desviacin de la vertical de la cmara ser menor de 4 sexagesimales.

El valor de deriva no compensada no superar el valor de 3 sexagesimales,

mientras que el cambio de rumbo entre fotogramas consecutivos ser menor a 3 sexagesimales.

Fases de un vuelo fotogramtrico

Fase-I: Planificacin del vuelo y permisos

Planificacin de la misin de vuelo.

Solicitud de permisos.

Fase-II: Vuelo

Comprobacin de los instrumentos.

Ejecucin del vuelo.

Evaluacin del vuelo.

Fase-III: Post-proceso

Descarga de imgenes e informacin GNSS/INS.

Clculo y ajuste de la trayectoria GNSS/INS.

Clculo de los vectores de excentricidad Sensor/Antena.




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Orientacin directa de imgenes.

Fase-VI: Control de calidad

Control geomtrico.

Control de imagen.

F.2 Apoyo terrestre

Los trabajos de apoyo comprendern las operaciones de campo y gabinete necesarias para determinar la posicin planimtrica y altimtrica de los puntos de apoyo necesarios para el ajuste de los fotogramas del vuelo fotogramtrico, mediante el mtodo de aerotriangulacin.

Los puntos de apoyo se situarn en el contorno y en el interior de la zona a ortoproyectar y/o restituir. Para evitar extrapolaciones de la zona de trabajo, los puntos del contorno abarcarn una superficie que exceda a la zona de trabajo. Los puntos del interior servirn para el aseguramiento de la precisin altimtrica de los bloques de aerotriangulacin. Esta distribucin de puntos de apoyo garantizar los resultados de precisin requeridos, gracias a los datos GNSS/INS obtenidos en el vuelo con bases de referencia situadas en tierra.

Con el fin de conseguir la mxima precisin con el mnimo de puntos de apoyo, dada la dificultad de acceso a muchos lugares, se establece habitualmente una distancia entre las bases de referencia y el receptor mvil, montado en el avin, que no supere los 80 km. Con esta metodologa se puede garantizar la mxima precisin en la captura de la informacin por el sensor aerotransportado y por tanto una cantidad de puntos menor, en comparacin con los mtodos tradicionales, para el apoyo de los vuelos fotogramtricos.

Observacin de los puntos de apoyo

En la observacin de las coordenadas de los puntos de apoyo, se emplearn tcnicas GNSS de doble frecuencia, a partir de la Red Geodsica Bsica.

Los instrumentos a emplear en los trabajos de apoyo fotogramtrico sern receptores GNSS de doble frecuencia.

El mtodo de observacin de los puntos de apoyo ser el de posicionamiento esttico rpido. Las condiciones de observacin debern cumplir los siguientes requisitos:

Lneas base < 20 Km en 90% de los casos.

Nmero de satlites: 5.

Precisin en posicin PDOP < 4.

Mscara de elevacin > 15 sexagesimales.

Tiempo de observacin > 10 minutos.

Mnimo de 120 pocas registradas.




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Se deber alcanzar una precisin de las lneas-base de 5 mm 1 parte por milln (mm/Km).

Fases del apoyo terrestre

Diseo y preparacin del proyecto de apoyo.

Observacin de los puntos y trabajo de campo.

Proceso de datos, clculo y ajuste.

F.3 Aerotriangulacin

La aerotriangulacin puede definirse como la tcnica fotogramtrica que, a partir de un mnimo nmero de puntos de apoyo y mediante mediciones en las imgenes, determina las coordenadas de los puntos de enlace y los parmetros de orientacin exterior que permitir realizar la fase de orientacin exterior de cada una de las imgenes procedentes del vuelo fotogramtrico.

Fases de una aerotriangulacin

Generacin de imgenes piramidales.

Control previo del bloque de aerotriangulacin.




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Generacin de reas de Von Grber y de puntos de enlace automticos.

Control y edicin manual de los puntos de enlace.

Medicin de los puntos de apoyo.

Postproceso y ajuste simultneo.

La generacin de imgenes piramidales es necesaria para los procesos de correlacin, a la hora de generar los puntos de enlace automticos que unan todas las imgenes entre s.

Con los datos GNSS/INS de vuelo, ms la medicin de los puntos de apoyo en la imgenes y conociendo sus coordenadas de terreno, se consigue que todos los puntos de enlace con coordenadas imagen, pasen a tener tambin coordenadas de terreno. De esta manera las imgenes quedarn orientadas para ser utilizadas en procesos posteriores de restitucin fotogramtrica tridimensional, generacin por correlacin de imgenes de modelos digitales de elevaciones y obtencin de ortofotos digitales.

Existen dos modos de calcular el ajuste simultneo de una aerotriangulacin, por modelos independientes o por haces de rayos. El ajuste por haces de rayos es el utilizado habitualmente, ya que consigue una mayor precisin en los resultados obtenidos y una mayor homogeneidad del bloque aerotriangulado.

F.4 Cartografa catastral

La cartografa (topografa) ha sido la base sobre la que se ha confeccionado los distintos catastros a lo largo de la historia. La cartografa oficial catastral es la base geomtrica del catastro.

La cartografa catastral define, entre otras caractersticas, la forma, dimensiones y situacin de los diferentes bienes inmuebles susceptibles de inscripcin en el catastro inmobiliario, cualquiera que sea el uso o actividad a que estn dedicados.

Contenido de la cartografa catastral

Informacin catastral:

Linderos que afectan a las delimitaciones de lotes, manzanas y sectores.




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Definicin del nmero de pisos, sobre y bajo tejado, de cada lote y cualquier asignacin asociada a cada predio.

Referencia al nmero municipal de cada unidad catastral.

Cdigo de manzana.

Cdigo de lote.

Nombre de vas.

Nmero de cuadra.

Lmite de manzana.

Lmite de sector.

Delimitacin de los predios catastrales.

Base geogrfica:

Delimitaciones administrativas.

Puntos de referencia: Aquellos que formen parte de las redes geodsicas, redes locales catastrales urbanas, de nivelacin de precisin, mallas de poligonacin y puntos de apoyo.

Relieve: se representa mediante curvas de nivel y puntos acotados en todos los cruces de red viaria y cambios de pendiente, zonas llanas cumbres, collados, fondos de depresin, puentes, presas y cruces de caminos, calles, ferrocarriles y carreteras.

Hidrografa: Se incluye la lnea de costa y lmites de marismas y salinas. En la red fluvial se distinguen los cursos permanentes e intermitentes, se representan embalses, lagos y lagunas, redes de canales y acequias y manantiales.

Vas de comunicacin: carreteras, caminos, vas pecuarias, ferrocarriles, telefricos y elementos relacionados.

Infraestructura urbana:

Lmites de aceras.

Red de va pblica, delimitacin de mrgenes y medianas.

reas construidas de predios, reas construidas de retiro y componentes urbanos (postes, buzones, veredas, bermas, etc.).

Delimitacin de zonas de inters como urbanizaciones, zonas deportivas, militares, comerciales, etc.




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La informatizacin de la cartografa requiere de una estructura de datos y clasificacin de los distintos elementos, de modo que para cada objeto cartogrfico se determine:

El cdigo de clase o agrupacin de entidades con caractersticas comunes.

Un cdigo numrico que identifique biunvocamente el objeto.

Su descripcin geomtrica conforme a alguno de los tipos: puntual, lineal, superficial o texto.

Fases de la obtencin de la cartografa

Restitucin fotogramtrica.

Revisin de contenidos - Controles de calidad.

Edicin cartogrfica.

A partir de los datos de orientacin de las imgenes del vuelo fotogramtrico, obtenidos en la fase de aerotriangulacin, se podr conseguir la visualizacin estereoscpica en los restituidores digitales y dibujar tridimensionalmente los objetos a representar en la cartografa.

Restituidor digital tridimensional.

La restitucin fotogramtrica constituye la fuente principal de contenidos para la creacin de la cartografa. Sin embargo, existen elementos que son difcilmente detectables y/o distinguibles mediante las imgenes de vuelo y que es necesario tenerlos relacionados y ubicados. Por ello es necesaria una revisin de contenidos, tanto en campo como en la obtencin de informacin de otras fuentes.

Los trabajos de edicin cartogrfica estn definidos para dar el formato final a los ficheros de restitucin y sus principales objetivos son:




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Incorporacin de toponimia.

Incorporacin de la informacin obtenida por revisin de campo.

Depuracin y correccin grfica.

Formacin-generacin de la estructura de datos especificada.

Asignacin de atributos alfanumricos.

Formacin de la hoja como producto para su entrega.

F.5 Modelo digital de elevaciones

Los modelos digitales de elevaciones (MDE) pueden representar varios tipos de superficies.

El modelo digital del terreno (MDT) representa todos los puntos a nivel de suelo natural. Estos MDT son empleados para fines hidrolgicos (escorrentas, avenidas, etc.), estudios de erosin, anteproyectos de infraestructuras (redes de carreteras y ferrocarriles, canalizaciones, anlisis de regados, etc.).

El modelo digital de superficie (MDS) nos da la altura del terreno despejado ms la de todas las superficies colocadas que lo recubren, como por ejemplo edificaciones, arbolado, etc. Estos MDS se emplean para temas de propagacin de ondas electromagnticas, visibilidad, etc.

Existe un modelo digital de superficie especial para la generacin de ortofotos. Este modelo digital de superficie para ortofoto (MDO) se forma a partir del MDT, incluyendo lneas de ruptura del terreno que permitan obtener un modelo a partir del cual se obtengan ortofotos correctas geomtricamente, incluso en las carreteras, viaductos, presas, puentes, etc.

El modelo digital de superficie para ortofoto (MDO) puede ser obtenido de manera eficaz de tres fuentes diferentes:

Cartografa.

Correlacin de imgenes.

Datos LiDAR.




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En el caso de la cartografa se tendrn en cuenta los elementos de altimetra y los elementos de planimetra digitalizados a nivel de suelo.

En la correlacin de imgenes se partir de las imgenes orientadas en la fase de aerotriangulacin y se definirn estrategias de correlacin diferentes para cada tipo de terreno.

Los datos LiDAR precisan de un vuelo y se detalla a continuacin.

Cualquiera que sea la fuente de procedencia de los datos de los modelos digitales, ser siempre necesaria la validacin y edicin de los datos no correctos de forma manual.

F.5.1 Vuelo y datos LiDAR

El LiDAR (Light Detection And Ranging) es un sistema que permite obtener una nube de puntos del terreno tomndolos mediante un escner lser aerotransportado (ALS). Para realizar este escaneado se combinan dos movimientos. Uno longitudinal dado por la trayectoria del avin y otro transversal mediante un espejo mvil que desva el haz de luz lser emitido por el escner.

El vuelo LiDAR es similar en sus fases al vuelo fotogramtrico: planificacin, ejecucin y post-proceso. La diferencia est en el sensor aerotransportado en cada caso.

Existe tambin la posibilidad de realizar vuelos combinados, utilizando para ello aviones con dos orificios ventrales y capturando datos con los dos sensores simultneamente, cmara fotogramtrica y sensor LiDAR.

Los sensores LiDAR son capaces de detectar y registrar hasta 4 retornos, siendo capaces de registrar informacin debajo de superficies no slidas, permitiendo capturar informacin que mediante otras tcnicas sera imposible.




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Sensor LiDAR ALS60 de Leica.

Caractersticas de un vuelo LiDAR

El objetivo del vuelo es la captura de datos LiDAR con una densidad de puntos por metro cuadrado fijada para cada tipo de proyecto.

El vuelo se planificar a una velocidad y altura de vuelo adecuada que garantizar un mnimo distanciamiento entre lneas de barrido para obtener una densidad de puntos homognea en todo el rea. Esta densidad se obtendr despreciando el 2 % del ancho de barrido en cada extremo de la lnea de vuelo, y teniendo en cuenta todos los puntos del primer retorno incluidos en la huella de la lnea de vuelo en tramos de 2 km de la longitud de la lnea de vuelo. El Field of View (FOV) no superar los 50 efectivos. El sensor LiDAR empleado garantizar la frecuencia mnima de pulso de 45 kHz y la frecuencia mnima de escaneado de 70 Hz, alcanzando un mnimo de 40 Hz con un FOV de 50, adems de un alcance mximo de hasta 3,000 m. Se adaptar a la orografa especfica del terreno para garantizar la mxima cobertura con la mxima densidad posible.

El vuelo LiDAR se realizar bajo condiciones meteorolgicas que no afecten a la operatividad del sistema y que no degraden su alcance y precisin. No se ejecutar el vuelo en condiciones de niebla, nieve, humo, polvo, zonas inundadas o factores medioambientales que degraden la precisin del sensor. Operar de acuerdo con las normas de seguridad ocular vigentes, siguiendo las instrucciones y recomendaciones previstas por el fabricante del sensor. Se ajustar adecuadamente la potencia del lser a la altura de vuelo planificada segn las especificaciones del equipo.

En zonas montaosas con fuertes pendientes, estos porcentajes se podrn variar, siempre previa aprobacin de la planificacin de vuelo con la Direccin Tcnica de cada proyecto.

El recubrimiento transversal ser de un 15% mnimo, mientras que en zonas montaosas se aumentar el nmero de lneas de vuelo o se realizarn lneas de vuelo intercaladas de forma que en ningn punto del fotograma sea inferior al




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demandado. El margen de recubrimiento mnimo en el extremo Norte y Sur de la zona de trabajo, por lo que el margen de seguridad a travs de la lnea de vuelo ser de un 15%.

Las lneas de vuelo se distribuirn en toda la zona a volar de forma que se garantizar la cobertura total de puntos LiDAR. La cobertura ser la correspondiente al mbito de trabajo, con un exceso longitudinal equivalente a un ancho de lnea de vuelo y un exceso transversal mnimo equivalente al recubrimiento transversal.

Cuando se produzcan cortes de lnea de vuelo el factor de seguridad entre lneas de vuelo consecutivas ser equivalente al ancho de la lnea de vuelo, para garantizar la continuidad de la informacin capturada y una zona amplia de recubrimiento comn.

La discrepancia entre la lnea de vuelo planificada y la lnea volada no ser superior a 20 m. en ningn punto de la lnea de vuelo registrada.

La desviacin de la vertical de la cmara ser menor de 5 sexagesimales.

Se deber analizar las zonas en las que sea necesaria la instalacin de equipos GNSS, para tener una mayor precisin en la obtencin de los parmetros de orientacin directa.

Ajuste y clasificacin de los datos LiDAR

Este proceso es de gran importancia para la obtencin de datos LiDAR de calidad. El objetivo del ajuste de los datos es el de conformar las lneas de vuelo de manera relativa entre ellas, ajustarlas al terreno y corregir los datos de los posibles errores que se hayan podido producir durante la captura de los datos, tanto groseros como desviaciones producidas en la captura o en sistemas auxiliares, como el GNSS o INS.

Una vez completado el ajuste, para validar la precisin de la nube de puntos, se medirn puntos de control en superficies planas, en zonas bien distribuidas de la zona de trabajo, para comprobar as las diferencias.

El siguiente paso es la clasificacin de forma automtica de los puntos ajustados por lneas de vuelo. Las clases que se definen para clasificar los puntos son las siguientes:

Low Points.

Suelo.

Vegetacin Baja.

Vegetacin Media.

Vegetacin Alta.

Edificios.

Solape.




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Una vez realizada la clasificacin automtica de la nube de puntos, se realiza una edicin manual de esta clasificacin, es decir, se comprueba que la nube de puntos se ha clasificado correctamente y se reclasifican aquellos puntos clasificados de forma errnea o poco precisa.

Para esta edicin manual, es de gran ayuda la utilizacin de imgenes, ortofotos y ortoimgenes de fecha prxima a la captura de los datos LiDAR.

Productos derivados de los datos LiDAR

Adems de la obtencin de modelos digitales de elevaciones, los datos LiDAR pueden tener aplicaciones en los siguientes campos:

Cartografa.

Curva de nivel.

Planimetra, vectorizacin de carreteras.

Volumen de edificios.

Perfiles del terreno.

Urbanismo.

Movimiento de tierras.

Inventarios.

Mapas de ocupacin.

Hidrologa.

Mapas de ruidos.

Medicin masas forestales. Altura de rboles notables, biomasa.




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F.6 Ortofoto

La ortofoto, tambin llamada como ortofotomapa u ortofotografa, es una presentacin fotogrfica de una zona de la superficie terrestre, en la que todos los elementos presentan la misma escala, libre de errores y deformaciones, con la misma validez de un plano cartogrfico.

Para la obtencin de la ortofoto, se parte de dos tipos de datos:

Las imgenes digitales orientadas.

Modelo digital de superficie para ortofoto.

Fases de la generacin de la ortofoto

Orientacin de las imgenes

Ortoproyeccin

Equilibrado radiomtrico

Creacin del mosaico

Corte por hojas

La orientacin de las imgenes vendr dada por los datos de ajuste obtenidos en el proceso de aerotriangulacin.

La ortoproyeccin se realizar utilizando la zona central de cada imagen. El resultado de la ortoproyeccin tendr un tamao de pxel igual al GSD nominal de la ortofoto y en ningn caso se deber realizar un remuestreo que no sea el propio del proceso de ortorrectificacin.

El objetivo del equilibrado radiomtrico es la correccin radiomtrica de forma que se eviten los saltos cromticos y el efecto hot spot, garantizando as la continuidad cromtica entre todas las ortofotos de la zona de trabajo.




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En la creacin del mosaico se deber comprobar el correcto casado de cada una de las ortofotos con sus adyacentes por las lneas de unin del mosaico. Pueden darse conflictos entre entidades con perspectivas diferentes en los cases entre ortofotos contiguas, como por ejemplo en edificios, puentes o carreteras.




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G. METODOLOGA DE OBTENCIN DE ORTOIMGENES Y CARTOGRAFA A PARTIR DE IMGENES DE SATLITE

G.1 Objetivos

El objetivo de esta fase del proyecto es la presentacin de las recomendaciones referentes a la produccin de ortoimgenes, a escala 1:25.000, que sirvan de base para la extraccin de cartografa bsica catastral en la zona de la selva o grandes eriazos del Per.

El uso de imgenes de satlite para generar cartografa en la zona de la selva, tiene como objetivo responder especficamente a la realidad geogrfica y cobertura de uso de suelo presente en ella. Se recomienda realizar el levantamiento catastral a partir de datos captados con tecnologas acordes a la realidad presente en el terreno, contemplando dos aproximaciones. De esta manera en zonas con ncleos urbanos y ciudades y en zonas agrcolas del entorno de selva, se utilizar un vuelo fotogramtrico, mientras que para el resto de la zona de selva se trabajar con imgenes de satlite de alta resolucin, por entender que esta zona no requiere tanto detalle, y la realizacin de un vuelo sera inviable.

La produccin de ortoimgenes de satlite incluye la adquisicin de las imgenes, el propio proceso de ortorrectificacin y la realizacin de un mosaico continuo de toda la zona de trabajo.

La zona de estudio incluye la zona de la selva y aquellas regiones de la cordillera con alturas superiores a 5,000 m, lmite a partir del cual no se pueden realizar vuelos fotogramtricos.

La superficie total del Per es de 1285,215 km2 y la superficie de la zona de estudio es de 639,451 km2, del orden de la mitad del pas.

Per: zonas naturales




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G.2 Imgenes de satlite

El criterio ms habitual para categorizar las imgenes de satlite suele ser el basado en la resolucin espacial, es decir, en el tamao de pixel, segn el cual se distinguen las siguientes categoras de imgenes:

Muy alta resolucin VHR (Very High Resolution) tamao de pixel < 3m

Alta resolucin HR (High Resolution) tamao de pixel 3 a 8m

Media resolucin MR (Medium Resolution) tamao de pixel 10 a 20m

Baja resolucin LR (Low Resolution) tamao de pixel > 20 m

En la siguiente tabla se muestra la escala de trabajo ms adecuada de acuerdo al tamao de pxel proporcionado por la imagen. Esto ayuda a seleccionar el satlite que se debe utilizar para satisfacer la escala requerida por el proyecto. En la tabla adems de indicar la escala ideal, es decir, la ms acorde con esa resolucin, se orienta respecto a las escalas mximas y mnimas en las que se podra trabajar.

Satlites Resolucin de la imagen

Escala Ideal Escala Mxima Escala Mnima

Geoeye, IKONOS; Quickbird, Worldview2

1 m 1:4,000 1:2,000 1:20,000

SPOT5, FORMOSAT 2.5 m 1:10,000 1:5,000 1:50,000

SPOT5, IRP6, RapidEye

5 m 1:20,000 1:10,000 1:100,000

SPOT5,SPOT4 10 m 1:40,000 1:20,000 1:200,000

LANDSAT ETM+ 15 m 1:60,000 1:30,000 1:300,000

Escala ideal de trabajo acorde al tamao de pixel de la imagen

La escala ideal esta deducida siguiendo las directrices cartogrficas de la American Society for Photogrammetry, Remote Sensing(ASPRS), que fija que el grosor mnimo legible de los elementos grficos de un mapa est comprendido entre 0.2-0.3 mm. Specifications Standards Committee (1990) ASPRS Accuracy Standrads for Large-Scale Maps Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 56 (7):1068-1070).

La mxima escala aceptable se estima considerando que a cada pxel le corresponde una dimensin de 0.5 mm. A escalas superiores, es decir, de mayor detalle, el mapa resultara muy pixelado. Respecto a la escala mnima, sta se fija como el lmite de densidad de pxeles que puede contener el mapa para preservar su legibilidad.

Atendiendo a que el objetivo del proyecto es la produccin de ortoimgenes para trabajar en zonas rurales, a una escala 1:25,000, resulta imprescindible adquirir




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imgenes en torno a los 5 m. Los satlites operativos con sensores de esta resolucin espacial se presentan en la siguiente tabla.

SATLITE PAIS Fecha de

lanzamiento Sensores Tipos

Nmero de bandas

Resolucin

IRS-P6 India 2003

LISS IV LISS III

AWIFS

PAN

XS

XS

1

4

4

5.8 m

23.5 m

56 m

RAPIDEYE

German Space Agency (DLR)

2008 REIS XS 5 6.5

SPOT5 Francia 2002 HRG XS

PAN

4

1

20 10 m

5 2.5 m

Satlites operativos en 2011 de resolucin espacial entorno a 5 m.

Los satlites que mejor responden a la escala de trabajo requerida son SPOT5, Rapideye e IRSP6.

Spot 5 tiene la posibilidad de adquirir simultneamente una banda pancromtica de 2.5 o 5 m y 4 bandas multiespectrales de 10 m abarcando la misma cobertura sobre el terreno (60 km x 60 km). Utilizando tcnicas de fusin se generan imgenes multiespectrales de resolucin 5 m.

El satlite IRSP6 tiene la capacidad de adquirir imgenes multiespectrales de 23.5 m conjuntamente con una imagen pancromtica de 5.8 m. En este caso, la cobertura espacial de la imagen pancromtica sobre el terreno es de la que cubre la multiespectral. Por tanto, las imgenes conjuntas pancromticas y mutiespectrales se debern adquirir teniendo como referencia la captura realizada para la imagen pancromtica (70km x 70 km). Otra alternativa de captura de imagen IRSP6 consiste en la adquisicin de imgenes multiespectrales directamente a 5.8 m con una cobertura espacial de 23 km x 23 km.

El satlite Rapideye REIS (RapidEye Earth Imaging System), adquiere directamente imgenes multiespectrales a 6.5 m. que suelen suministrarse remuestreadas a 5 m.

A continuacin se presenta una tabla detallando las caractersticas de cada uno.

SSPPOOTT55 IIRRSSPP66

ResourceSat-1

RRaappiiddEEyyee

Fecha de lanzamientos

03/05/2002 17/10/2003 29/08/2008

Altitud 822 km 817 km 630 km

Inclinacin 98.7

Tipo de rbita Sincrnica con el sol Sincrnica con el sol Sincrnica con el sol




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Bandas PAN + 4 XS PAN + 4 XS 5 XS

Rango espectral Pancromtico

.48 .71 m

Multiespectral

Verde:.50 .59 m

Rojo: .61 .68 m

NIR: .78 .89 m

SWIR: 1.58 1.75 m

Pancromtico

Multiespectral

Verde: .52 .59 m

Rojo: .62 .68 m

NIR: .76 .86 m

SWIR: 1.55 1.77 m

Multiespectral

Azul: .44.510 m

Verde: .52.59 m

Rojo: .63.685 m

Red edge:.69.73 m

NIR:.76.85 m

Resolucin Espacial Modo Pancromtico

2.5m o 5 m

Modo Multiespectral

10 m (Verde, Rojo, NIR)

20 m (SWIR)

Modo Pancromtico

5.8 m

Modo Multiespectral

5 m (Verde, Rojo, NIR)

23.5 m (Verde, Rojo, NIR, SWIR)

6.5 m,

Remuestreado a 5m

Anchura de Barrido 60 km 24 km LISS-IV XS

70 km LISS-IV PAN

140 kmLISS-III

77 km

Periodo de revisita 2 a 3 das 5 das (AWIFS) Latitudes medias; nadir (Europa and Amrica del

Norte) 5.5 das

diario off-nadir.

Maxma Cobertura Nubosa




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Distribucin de imgenes IRSP6

Asimismo, se presenta una distribucin de imgenes SPOT5, pancromtica y multiespectral, en base a las huellas de las mismas, a partir informacin de archivo. Cabe destacar que gran parte de la zona de inters no presenta cobertura SPOT, debido a que no se han realizado programaciones en el pasado reciente, no obstante se puede adquirir mediante programacin.




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Distribucin de imgenes SPOT5 (izda), imgenes de archivo SPOT5 sobre Google earth (dcha)

Se recomienda el uso de imgenes SPOT5 por las siguientes ventajas:

- Adquisicin de imgenes mediante programacin.

- Ajustada a los requerimientos del usuario.

- Misma cobertura de la escena pancromtica y multiespectral.

- Ratio adecuado entre la resolucin espacial de la imagen pancromtica y multiespectra.l

Todas estas ventajas pueden observarse en la siguiente tabla comparativa. Sobre RapidEye no se dispone de informacin relevante al respecto.

SSPPOOTT55 IIRRSSPP66

ResourceSat-1

RRaappiiddEEyyee

ADQUISICION Programacin Archivo

TAMAO ESCENAS 60 km x 60 km 70 km x 70 km PAN y XS

23.5 km x 23.5 km XS

RATIO ESPACIAL 10m XS/ 5m PAN 1

23.5 m XS/ 5.8 m PAN

Tabla comparativa del tamao de escenas de los satlites segn la resolucin espacial de los productos requeridos.

El Procedimiento operativo de programacin de imgenes SPOT5 consiste en los siguientes pasos:




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1. Solicitud de pedido. Anlisis de limitaciones de adquisicin, compatibilidad con el servicio elegido y parmetros de programacin deseados.

2. Estudio de Factibilidad. Spot Image determina los recursos que necesita para satisfacer el pedido en funcin de:

La situacin climtica.

El ngulo de captura de imgenes deseado.

El periodo de programacin.

La realimentacin de experiencias adquiridas en programaciones realizadas en el rea considerada.

El estado de planificacin de los satlites SPOT.

Este anlisis permite a Spot Image estimar las posibilidades de xito en la adquisicin de imgenes solicitadas. Incluso se puede sugerir la adaptacin de los parmetros del pedido de programacin a fin de mejorar las posibilidades de xito, respetando las necesidades vinculadas al tema de estudio.

3.Propuesta comercial. En la propuesta comercial se detallan la cantidad de escenas a adquirir, los parmetros de programacin y validacin de imgenes. La programacin se activa a partir del acuerdo por escrito, donde el cliente se compromete a comprar las imgenes adquiridas conforme a los criterios convenidos.

En principio, los parmetros bsicos de programacin que se deben contemplar son los siguientes:

Programacin estndar.

Imgenes multiespectrales a 10 m de resolucin y pancromticas a 5 m.

Parmetros de programacin: Angulo de incidencia, Nubosidad, fechas de adquisicin.

Derecho de uso.

Nivel de correccin radiomtrico: 1 A. Con correccin de los errores originados por las diferencias de sensibilidad entre los detectores elementales del instrumento de captura de imagen (igualacin radiomtrica).

Ninguna correccin geomtrica. Precisin de localizacin en el suelo:

inferior a 50 m en zonas llanas gracias al sensor estelar de SPOT5 que ofrece un mejor conocimiento de la actitud del satlite

Utilidad: El producto descrito, con los niveles de correccin seleccionados, es el recomendable para la realizacin de ortorrectificaciones destinadas a aplicaciones cartogrficas.

Debido a que la zona de trabajo es muy amplia, sera interesante valorar la conveniencia de realizar la programacin de imgenes distribuida en zonas geogrficas y escalonadas en diferentes aos. As, antes de realizar la programacin, se deber analizar:




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Seleccin de fechas ms adecuadas

Posible dificultad de captura de la zona de trabajo

Posibilidad de gestionar la adquisicin en diferentes aos de trabajo.

Limitacin de los ngulos adecuados de adquisicin

Nubosidad mxima aceptable

Todo este planteamiento podra suponer modificar la ventana temporal de adquisicin de las imgenes buscando una mejor calidad de las mismas, es decir, mejor radiometra y estados vegetativos ms apropiados para aplicaciones posteriores.

Somos conscientes de que esta zona geogrfica del Per presenta una probabilidad alta de cobertura nubosa a lo largo del ao. No obstante se considera que es posible adquirir imgenes mediante una programacin especfica, aunque el periodo de tiempo requerido sea alto.

Tambin existe la opcin de utilizar para el levantamiento catastral imgenes de sensores radar, que no se ven alteradas por la presencia de nubosidad, en regiones del pas donde exista gran dificultad de obtener imgenes pticas por las condiciones climticas. Estas imgenes radar son de ms compleja interpretacin por lo que se recomienda su utilizacin como segunda alternativa.

G.3 Recomendaciones para la produccin de ortoimgenes de satlite.

Antes de describir la metodologa correspondiente a la produccin de ortoimgenes, se incluyen las recomendaciones elaboradas por la Comisin Europea que establecen una serie de directrices para el proceso de correccin geomtrica de imgenes de satlite por puntos de control, as como para con el fin de obtener unos productos (ortoimgenes) de alta precisin. En el presente apartado se incluye la informacin ms relevante extrada del documento Guidelines for Best Practice and Quality Checking of Ortho Imagery v3.0, que marca las directrices y recomendaciones a seguir en la produccin de ortoimgenes de satlite para la obtencin de resultados de calidad. Estas ortoimgenes constituyen la base de trabajo para aplicaciones cartogrficas a la escala en la que se elaboran.

Las indicaciones que se exponen se refieren a mtodos estables, definitivos y robustos para asegurar una calidad en la geometra de las ortoimgenes producidas. El alcance de estas directrices incluye los procesos, principalmente radiomtricos y de ortorrectificacin y el tipo de imagen digital de partida.

Las recomendaciones incluyen tareas de control de calidad que es aconsejable recoger en un registro de control de calidad (QCR) para asegurar la calidad y trazabilidad en el proceso de ortorrectificacin de la ortoimagen resultante.

Los requisitos asociados al proceso de ortorrectificacin para imgenes de muy alta VHR y alta resolucin HR, son muy semejantes a los de la fotografa area en cuanto a la informacin de referencia ( MDTs , puntos de control ...)




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Realizaremos una revisin de los siguientes aspectos:

Requisitos de las imgenes de satlite.

Requisitos del MDT.

Requisitos de los Datos de referencia.

Requerimientos de los puntos de control (GCPs ) y Chequeo (CPs).

Proceso de ortorrectificacin.

Proceso de fusin.

Proceso de mosaico.

Requisitos de las imgenes de satlite: Las condiciones que precisan tener las imgenes de satlite, para que el proceso de ortorrectificacin sea de calidad, son los siguientes:

Los formatos de imgenes en bruto son los ms apropiados para la ortorrectificacin ya que no han sido sometidos a ningn preproceso geomtrico.

Deben ser suministradas con informacin adicional acerca de las condiciones de adquisicin de la imagen, en concreto: coeficientes RPC, ngulo de observacin, modelo orbital.

Deben tener la calidad visual suficiente para permitir la localizacin precisa de los puntos de control.

En la siguiente tabla se resume los requerimientos respecto al registro de control de calidad de las imgenes de partida.

Entidad Procedimiento operativo Controles internos de QCR/QA

Chequeo de la imagen La imagen deben ser legible y con una calidad visual suficiente para localizar y ubicar GCPs

Aspectos referentes a la calidad radiomtrica, incluyen:

Histogramas que aseguren la utilizacin del rango dinmico de las imgenes.

Saturacin que no debe exceder en cada cola el 0.5% del histograma. Para imgenes mutiespectrales la valoracin se debe hacer para la luminosidad y para cada banda.

Cobertura nubosa, segn satlites (inferior al 20%)

Aseguramiento de cooregistro en las distintas bandas

Confirmacin de que la imagen se puede leer y visualizar en pantalla. Se debe registrar cualquier otra incidencia referente al formato, cuantificacin, niebla, calima, cobertura nubosa

Registrar la informacin referente a los controles radiomtricos que incluye la evaluacin de histogramas, saturacin, cobertura nubosa, cooregistro de bandas.




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Informacin para la orientacin y metadatos

Junto con la imagen se debe suministrar informacin adicional que permita la ortorectificacn de las imgenes (coeficientes RPC, ngulo de visin, modelo orbital..)

Anotar el nivel de producto solicitado. Generalmente es necesario que se adquiera sin proceso geomtrico previo.

Confirmar compatibilidad con el software de correccin

MDT Se debe tener en cuenta que la precisin del MDT se ve afectada por el ngulo de visin Off-nadir.

El MDT debe tener suficiente detalle, ser completo, continuo y no tener anomalas importantes.

El control de calidad debera confirmar que el MDT est correctamente georeferenciado y que las elevaciones no estn corruptas o no han sido reescaladas accidentalmente durante la conversin de formatos y/o preparacin de datos

Se debe tener presente las referencias de DATUM (o por ejemplo nivel del mar versus alturas elipsoidales)

Chequeo de la precisin vertical del MDT comparndolo con informacin de control independiente.

Visualizar en pantalla (p.e. lneas de nivel, sombreado..)

Posibilidad de visualizar histogramas en 3D para detectar picos y agujeros.

Verificar completitud en la zona y continuidad en los bordes

Superponer al MDT otra informacin geogrfica para verificar que su correcta georeferenciacin.

Contrastar los valores de los pixeles de las esquinas y centrales de la zona de trabajo, contra alturas de mapas publicados.

Requerimientos del registro del control de calidad de las imgenes de partida.

Requisitos del MDT: Los sensores a bordo de satlites tienen un campo de visn (FOV:Field of view) muy pequeo comparado con el de las cmaras a bordo de aviones, por lo que el efecto de los errores del MDT puede verse muy reducido cuando las imgenes se captan prximas al nadir. Sin embargo, como cada vez stas se captan con mayor ngulo off-nadir, es importante asegurase de que el MDT usado en el proceso tenga precisin suficiente.

El MDT debe tener suficiente detalle, ser completo y continuo y estar georeferenciado.

Los errores en altura (RMSEz) admitidos para los MDTs de alta precisin varan en funcin de la resolucin de la imagen y del ngulo de observacin con el que fu tomada la imagen. Para imgenes de alta resolucin se admiten errores en la coordenada z de entre 10 y 20m mientras que para imgenes de muy alta resolucin los errores admitidos son de menos de 5m, si el ngulo de observacin es menor de 15 y de menos de 2m, si el ngulo es mayor de 15.

Requisitos de los Datos de referencia: Los datos de referencia se utilizan para dar las coordenadas reales a los puntos de control, y como alternativa o complemento a la toma de medidas sobre el terreno. En general, los datos de referencia utilizados deben tener una resolucin espacial tres veces mayor (e incluso hasta 5) a la resolucin de la imagen que se va a georreferenciar (escala final de trabajo). Para imgenes de muy alta resolucin espacial, donde el error RSME admitido es menor a 2.5 m, la informacin de referencia que se emplea no tendr, en ningn caso, un error RSME mayor a 0.8m.




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Los mapas topogrficos y las ortofotos de gran escala son una alternativa rentable para corregir imgenes de alta resolucin siempre y cuando los errores sean aceptables. Cuando los GCPS se obtienen a partir de mapas topogrficos, se puede aceptar un error de digitalizacin de (0.02 mm. sobre la escala del mapa). Por tanto se debe considerar un factor de mejora de al menos 5, lo que significa que si la especificacin es de 2.5 m 1-D RSME (equivalente a una escala 1:10,000) el GCP derivado del mapa debe ser 0.5m 1-D RSME, es decir, no se debe recoger de mapas menores que 1:2,000- Para control vertical, la precisin debera ser mejor que 2 m RSME.

Requerimientos de los puntos de control/apoyo (GCPs) y Chequeo (CPs)

Los GCPs, idealmente, deben medirse mediante trabajo de campo usando DGPs (Differential Global Positioning System) o redes de estaciones GPS de referencia. Para ortofotos se recomienda la toma de medida de puntos de apoyo en campo. Cuando se trabaja con imgenes de satlite, y en el caso de no poder realizar medidas directas como es el caso que nos ocupa, los GCPs se pueden extraer a partir de mapas con suficiente precisin.

Es importante que los puntos de control seleccionados, cumplan los siguientes requisitos:

Que estn bien definidos en la imagen.

Que sean fcilmente identificables y accesibles sobre el terreno

Que estn bien definidos en mapas independientes, en caso de que el punto no se pueda medir sobre el terreno

El tipo de puntos de control puede diferir segn la escala de trabajo de las imgenes a ortorrectificar. Para ortoimagenes del orden de 1 m. de pixel se suelen utilizar matorrales o arbustos aislados, interseccin de carreteras etc.

No se deben elegir puntos de control que no est nivel de suelo, por ejemplo pasos elevados de carreteras, tejados de casa etc.

Los mismos requisitos se deben aplicar tanto para puntos de control como para chequeo.

Documentacin asociada a los GCPS

Los datos de referencia tomados en campo (puntos de control GCPS y de chequeo) deben estar bien documentados para proporcionar su trazabilidad. La documentacin asociada debe ser: Identificador del punto, coordenada XYZ, coordenada del punto en la imagen/es, fuente de medida (GPS), calidad planimtrica de la medida en m (RMSEx, RMSEy), calidad de la medida en vertical en m ( RMSEz), croquis y fotos la ubicacin sobre el terreno, observaciones y sistema de referencia de las medidas.

En la siguiente ilustracin se muestra un ejemplo de resea:




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Resea del Punto medido sobre el terreno

Proceso de ortorrectificacin

Los mtodos de correccin geomtrica aplicados a las imgenes de alta resolucin espacial son dos: la ortocorreccin y la correccin polinmica. El primero se emplea cuando la resolucin de la imagen es menor o igual a 10 m. y la variacin de cotas del terreno supera los 250 m. Tambin se puede utilizar para imgenes de menor resolucin y en terrenos de relieve siempre que el ngulo de observacin en el centro de la imagen sea menor a 15 con respecto al nadir. Para el resto de imgenes se aceptara el mtodo de correccin polinmica.

Sin embargo, las imgenes de muy alta resolucin espacial requieren siempre ortocorreccin, salvo muy raras excepciones como es el caso de que la imagen corresponda a un terreno completamente llano y el ngulo de observacin con que fue tomada la imagen sea totalmente vertical.




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Estadio Procedimiento operativo Tolerancia aceptable

Modelo orbital No se requiere su chequeo Presente en la informacin de cabecera

Seleccin de GCPs

Resoluciones tipo HR, MR.LR p.e. SPOT,IRS,LANDSAT

GCPs bien distribuidos (malla), con puntos lo ms cerca posible de la esquinas.

Transformacin polinomial > 15 Gcps por escena

Modelo fsico de ortorrectificacin al menos 9 Gcps por escena

Seleccin de GCPs, (VHR) utilizando RPC (Rational polinomial coefficients) en el proceso.

Recomendable utilizar el RPC suministrado y 4 GCPs ubicados en las equinas de las imgenes

Para escenas en franja se deben usar GCPS adicionales (p.e Quickbird, Ikonos...)

Mnimo 2-4 por escena. Se debern utilizar GCPs adicionales conforme a la longitud de la franja y la linealidad del sistema (p.e. aadir 2 GCPS adicionales por cada 100 km2 de franja de escena

Para proceso en bloque de escenas VHR el n de GCPs puede reducirse hasta 1 por escena si existen suficientes y buenos puntos de paso entre imgenes

Seleccin de GCPs, (VHR) utilizando modelo fsico del sensor

Generacin de RPC(Rational polinomial coefficients a partir de GCPs.

La ortorrectificacin utilizando el modelo fsico del sensor generalmente requiere ms GCPs ( que cuando se usa RPC). No obstante, depende del sensor especfico

Este mtodo no es recomendable (no es fiable y requiere intensificar los GCPs)

Ms de 4 GCPs (depende de las incgnitas) por escena

La distribucin de GCPS debe cubrir toda la escena

Chequeo de errores de los GCPs Los residuales deben calcularse con aquellos GCPS que resulten redundantes. No obstante, la opcin ms lgica es utilizar puntos de chequeo independientes.

El mximo residual no debe exceder en 3 veces el RMSE establecido

Transformacin polinmica (exclusiva)

Usar solo polinomios de grado 1 o 2; el grado 3 no debe usarse.

Registrar el orden del polinomio empleado en los metadatos QCR (Registro control de calidad)

Resultados de la ortorrectificacin

Calcular la discrepancia, si es posible, en 10 ptos de chequeo por imagen

O

Registrar la Prediccin de la suma de cuadrados (PRESS), si est disponible

Registrar los residuales y el MMSE para cada GCP comparado con el del ajuste del modelo.

El RSME de los puntos de chequeo debe ser inferior a la tolerancia de la precisin geomtrica.

La raz cuadrada del PRESS debe ser inferior a la tolerancia de la precisin geomtrica.

RMSE, si se calcula sobre residuales deber ser < 0.5 x la tolerancia de la precisin geomtrica. lLos residuales de los GCPs se deben salvar en un fichero.

Registrar los resultados en los metadatos.




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Remuestreo El ms apropiado es Interpolacin bilinear o bicbica, salvo para anlisis cuantitativo/clasificacin; con un tamao de pixel de salida igual al de entrada

Vecino ms prximo, se utilizara en el caso de clasificacin con un de tamao de pixel de salida igual a la mitad del de entrada

Registro de mtodo de muestreo y tamao de pxel de salida

Chequeo de la precisin visual Superposicin de un mapa digital e inspeccin sistemtica

Chequeo independiente realizado por un supervisor.

Listado de aprobaciones y fallos, fecha de inspeccin de la ortoimagen y registro del control de calidad.

Precisin de la imagen master Medida de la precisin de la imagen master usando puntos de chequeo donde no se hayan utilizado GCPs durante la correccin geomtrica.

Mnimo 20 puntos de chequeo distribuidos sobre una malla regular.

Precisin 3 x tolerancia RMSE

Fichero con registro de resultados

Resultados recogidos en los metadatos e identificados como imagen master.

Especificaciones para la Rectificacin de imgenes de satlite

Proceso de fusin

Tcnica muy empleada en imgenes de satlite para combinar imgenes de alta resolucin espacial con imgenes de alta resolucin espectral en una nica imagen fusionada. Los aspectos ms relevantes, en cuanto a la estandarizacin de calidad de la fusin de imgenes, hacen referencia a:

Requisitos de los sensores utilizados.

Requisitos de los mtodos y calidad del co-registro de las imgenes pancromtica y multiesprectrales.

Requisitos de la calidad espacial de la imagen fusionada: el criterio de calidad es el de preservar la resolucin espacial de la imagen pancromtica en la imagen fusionada. Se puede evaluar mediante la funcin de dispersin puntual (PSF) sobre diversas estructuras.

Requisitos de la calidad radiomtrica y color de la imagen fusionada: el criterio de calidad es el de preservar la alta resolucin multiespectral de la imagen. Se puede evaluar comparando la distribucin de los niveles digitales de la imagen multiespectral inicial y la fusionada.

Proceso de mosaico

El proceso del mosaico consiste en producir una imagen continua de todo el territorio. Para poder realizar este proceso las imgenes originales deben tener consistencia geomtrica y radiomtrica para que la unin entre imgenes resulte lo menos visible posible en la imagen mosaico resultante.




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Las principales tareas incluidas en el proceso del mosaico y los chequeos de calidad correspondientes se presentan en la siguiente tabla:

Operacin Mejor prctica Chequeo de calidad

Pre-proceso radiomtrico Las imgenes de entrada deben ser radiomtricamente homogneas

Mosaicar siempre que sea posible imgenes captadas en la misma adquisicin (mismas condiciones)

Las imgenes deben equilibrarse en contraste, color e intensidad.

Mismo tipo de objetos: los valores medios de sus ND (niveles digitales) no deben variar ms del 10%

Seleccin de la imagen preferente

Las imgenes ms nadirales tienen prioridad en las reas de solape para reducir efectos de distorsin

Chequear las lneas de costura con respecto a las imgenes (puntos nadirales, huellas de imgenes)

Lneas de costura

Ejecucin de procesos batch para la generacin automtica. Revisin y edicin de las lneas por parte del usuario.

Chequeo visual

Las lneas de costura no deben dividir objetos bien definidos (por ejemplo, edificios)

Chequeo visual a lo largo de la lnea de costura para revisar

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