CONCEPTOS DE GEO-REFERENCIACION y USO DE IMAGENES Taller Regional “Cartografía Censal con Miras a la Ronda de Censos 2010 en Latinoamérica” 24 al 27 de Noviembre de 2008 Santiago, Chile CONCEPTOS DE GEO-REFERENCIACION y USO DE IMAGENES Carlos Pattillo B. Carlos.Pattillo@cprsig.cl María Elena Pezoa Mony@cprsig.cl

S.I.G. Toma de Datos Percepción remota Necesidad de Información Acciones Mundo Real Análisis Interpretación Mapas e Informes Toma de Datos Percepción remota S.I.G. GPS Topografía Encuestas SIGREL Terrestre Aérea (Fotogrametría) Espacial (Espacio-Cartas Radargrametría) Actualización EL CICLO DE LA INFORMACION 1

Sistema de Referencia: que proyección y sus parámetros. Cuando se habla de calidad de los datos, se debe tomar en cuenta y relacionar cinco factores, estos son: Precisión: error asociado al instrumento utilizado y al almacenamiento del dato Exactitud: error asociado al método de medición, el que afecta a la localización del dato. Confiabilidad: la probabilidad de repetir la misma medición o el porcetanje de datos que deben caer dentro de un rango de valores determinado. Escala de Trabajo: conocer la generalización de la información a través de la unidad mínima de cartografía y la relación entre la precisión, exactitud y confiabilidad del dato original con respecto a los mismos parámetros entregados a un usuario final, a través de una cartografía en papel. Sistema de Referencia: que proyección y sus parámetros.

“United States National Map Accuracy Standars” Exactitud Horizontal: Exactitud del Dato: “United States National Map Accuracy Standars” Exactitud Horizontal: Para mapas publicados a escalas mayores que 1:20.000, no más del 10% de los puntos verificados, podrán tener un error mayor a 1/30 de pulgada, medido sobre una cartografía a esa escala. Para escalas 1:20.000 o menores, esten error debe ser menor a un 1/50 de pulgada. Estos límites de precisión son considerados para puntos bien definidos sobre la cartografía, es decir, elementos claramente identificados y que no cambien con el tiempo. Además, sobre esto también influye la precisión del instrumento utilizado al momento de realizar la medición sobre dichos elementos en el mapa, la cual debe tener una precisión de 1/100 de pulgada Exactitud Vertical: El estándar es igual para todas las escalas y corresponde a que no más de un 10% de las elevaciones verificadas, podrán exceder un error mayor a la mitad de un intervalo de curva de nivel o equidistancia

Escala de Trabajo

Datum Proyección Transformación de Coordenadas Sistema de Referencia Desde épocas remotas, el hombre ha tenido la necesidad de representar información de la Tierra (Geoide) en una superficie plana. Esto de por sí es un problema complejo y hasta la mejor solución es, al fin y al cabo, una aproximación. Sin embargo, dado que es absolutamente necesario generar estas representaciones, debemos conocer como se ha hecho y como se hace actualmente. Datum Proyección Transformación de Coordenadas

El lugar donde el ecuador y el meridiano principal se Sistema de Referencia Un sistema de coordenadas define la localización espacial de los datos así como la relación de los elementos en la superficie. Un Sistema de Coordenadas Geográficas es un sistema de coordenadas esféricas (ángulo vertical, horizontal y distancia al centro) mediante el cual se localizan objetos en la Tierra. El lugar donde el ecuador y el meridiano principal se intersectan define el origen 0,0. Longitud Latitud Greenwich Paralelos Meridianos

¿ Dónde se localiza el Elipsoide ? Sistema de Referencia La definición matemática de un sistema de coordenadas geográficas se realiza representando a la Tierra (Geoide) mediante una elipse de revolución o Elipsoide. ¿ Cuál Elipsoide (dimensiones)? ¿ Dónde se localiza el Elipsoide ? La respuesta no es única, se han definido decenas de elipsoides y también un mismo elipsoide se ha localizado en muchas posiciones. Por lo tanto, el “Sistema de Coordenadas Geográficas” NO ES ÚNICO, ya que depende de cómo se fije el elipsoide con respecto a la Tierra. Geoide Elipsoide 1 Elipsoide 2 Superficie Real

Sistema de Referencia DATUM: Punto de referencia que amarra el elipsoide utilizado a la Tierra.

Sistema de Referencia Dos aspectos importantes que no se deben olvidar: En la definición de los Datum se usaron diferentes tamaños de elipsoides y también, un mismo elipsoide pero puesto en diferentes posiciones. B) El GPS mide altitudes sobre el elipsoide WGS84 y no sobre el Geoide, por lo tanto, es necesario conocer las diferencias de alturas entre geoide y elipsoide. Geoide Elipsoide WGS84 Superficie Real ¿ Como hacer calzar información con diferentes sistemas de referencia?

Aquí se realiza el cambio de Datum Sistema de Referencia SOLUCIÓN: CAMBIO DE DATUM Cartografía UTM DATUM PSAD56 Cartografía Sin Proyección Coordenadas Geográficas a Coordenadas Geocéntricas DATUM WGS84 DATUM SAD69 Desproyectar Proyectar Aquí se realiza el cambio de Datum PUNTO: X, Y, Z ECUADOR MERIDIANO PRINCIPAL: Greenwich Coordenadas Geocéntricas

EL CAMBIO DE DATUM: Sistema de Referencia LATITUD LONGITUD ALTURA (Coord Geog. en datum A) Xa, Ya, Za (Coord. Geocentricas) Xb, Yb, Zb ( Coord. Geográficas en datum B) Datun de entrada (usando los parámetros del datum A Datum de salida (usando los parámetros del datum B Cambio al Datum B usando como referencia los delta X,Y,Z con respecto al Datum WGS84. X84 = Xa + DxA Y84 = Ya + DyA Z84 = Za + DzA Xb = X84 - DxB Yb = Y84 - DyB Zb = Z84 - DzB

Sistema de Referencia 97° 44’ 25,19’’ LONGITUD OESTE WGS84 CAPE 30° 16’ 28,82’’ LATITUD NORTE WGS84 CAPE ARC 1950 DATUM EUROPEO 1950 PSAD56 PULKOVO 1952 ADINDAN SAD69 WGS72 NAD27 AUSTRALIANO 1984 INDIAN TOKYO ORDNANCE SURVEY 1936 97° 44’ 25,19’’ LONGITUD OESTE WGS84

PROYECCIONES CILÍNDRICAS Puesto que los mapas son superficies planas, algunas proyecciones simples se desarrollan sobre formas geométricas que pueden ser puestas en superficies planas sin comprimir su superficie. Un ejemplo común son los Conos, Cilindros y Planos. PROYECCIONES CÓNICAS PROYECCIONES CILÍNDRICAS PROYECCIONES PLANAS

Centro de Percepción Remota y SIG PROYECCIONES: proyección Tangente El Factor de Escala es el grado de estrechamiento o alargamiento necesario para ajustar la curvatura de la superficie sobre una superficie plana. a b c PLANO DE PROYECCIÓN TANGENTE FACTOR DE ESCALA a = 1.00198 b = 1.00000 c = 1.00198 Centro de Percepción Remota y SIG

Centro de Percepción Remota y SIG PROYECCIONES: proyección Secante Representar la superficie de la Tierra en dos dimensiones causa distorsiones de las formas, distancias, ángulos y escala. a b c PLANO DE PROYECCIÓN SECANTE FACTOR DE ESCALA a = 1.0008 b = 0.9996 c = 1.0008 d y e = 1.000 PLANO DE PROYECCIÓN d e Centro de Percepción Remota y SIG

PROYECCIONES: ejemplos MERCATOR TRANSVERSA MERCATOR o Gauss Krugger Tangente Factor de Escala: 1.0 Franjas de 3° de Ancho UNIVERSAL TRANSVERSAL DE MERCATOR (UTM) Secante Factor de Escala: 0.9996 Husos: 6° de Ancho Falso Este: 500.000 m Falso Norte (H. Sur): 10.000.000 m

Las coordenadas Geográficas no son únicas NUNCA OLVIDAR Las coordenadas geográficas no corresponden a ningún tipo de proyección. La importancia del WGS84 es que por fin se cuenta con un sistema de referencia en coordenadas geográficas que es único para todo el mundo. Las coordenadas Geográficas no son únicas - 33º20’05’’S , 72º10’34’’W, Elipsoide Internacional de 1909 (1924), Datum PSAD56 - 33º20’05’’S , 72º10’34’’W, Elipsoide Internacional de 1969, Datum SAD69, representan puntos diferentes sobre la Tierra Un datum tiene asociado uno y sólo un elipsoide y por el contrario, un elipsoide puede ser usado en la definición de muchos datums

DIGITALIZACION DE MAPAS: Puntos de Control sobre Cartografía en Proyección Cónica de Lambert Coordenadas Geográficas Grilla de Referencia -20 -25 Puntos de Control a usar -33 -40 -55 -45 -75 -69 Proyección de las Coordenadas leídas a Cónica de Lambert (se deben conocer los parámetros de la proyección)

GEO-REFERENCIA de Carta Escaneada Puntos de CONTROL Escaneo Original LATITUD LONGITUD X_mercator Y_mercator -47.5000000 -75.0000000 275618.827278 5973702.736431 -74.5000000 313015.689398 -48.3333333 5880982.826999 Carta Geo-Referenciada Proyección: Mercator Datum: SAD69

CAMBIO de PROYECCIÓN IMAGEN en GEOGRÁFICA IMAGEN en UTM Formato IMG: Peso: 69.7 Mb Formato MRSID: 2Mb  PDA

ORTORECTIFICACÓN DE IMAGENES La orto-rectificación consiste en eliminar las distorsiones de localización producidas por el relieve. CARACTERISTICAS: Utiliza el modelo geométrico del sensor Requiere de un modelo digital de elevación Corrige sólo la posición planimétrica de la base de los objetos Requiere de puntos de control X,Y,Z para orientar el sensor de manera absoluta (cabeceo, balanceo, deriva, altura) y dar la geo-referencia absoluta (UTM, WGS84, Huso xx). Corrige los datos pixel a pixel Requiere de pocos puntos de control (10 – 15, 9 como mín.)

ORTORECTIFICACÓN DE IMAGENES La orto-rectificación depende de: Geometría de la imagen Topografía del área Sistemas Fotográficos Sistemas de Barrido Sistemas RADAR

ORTORECTIFICACÓN: Distorsión producida por el relieve f = dist. focal Plano de imagen Desplazamiento debido al relieve. Altura de Vuelo (H) Localización real u ortogonal

ORTORECTIFICACÓN DE IMAGENES La proyección en central produce un cambio de escala y posición de los objetos. H’ H f = dist. focal Proyección Ortogonal Proyección Central

ORTORECTIFICACÓN DE IMAGENES La Topografía de representa a través de un Modelo Digital de Elevación (MDE) Se utilizan 9 a 11 puntos de control para fijar la geometría del sensor al MDE, cada punto tiene coordenadas X,Y,Z.

ORTORECTIFICACÓN DE IMÁGENES: Resultado Final

GEO-REFERENCIA DE IMÁGENES Muchas veces se cuenta con una imagen orto-rectificada, pero que fue grabada en un formato que no guarda la georreferencia (jpg, png, etc.). En estos casos, se les agrega un archivo de texto que incluye esta información y la mayoría de los software la leerán correctamente. Este archivo debe tener una extensión terminada en W, por ejemplo, jgw, sdw, pgw, tfw, etc. y su contenido es: X (tamaño del pixel en X) 0.00 (no se usa) -Y (tamaño del pixel en Y, con signo negativo) Georref X (valor de coordenada en X, superior izquierda) Georref Y (valor de coordenada en Y, superior izquierda) Este archivo se escribe con cualquier procesador de Texto y debe tener el mismo nombre del archivo que acompaña.

USANDO IMÁGENES DE GOOGLE EARTH Si se hace una copia de pantalla de una imagen de Google, se debe tener en cuenta lo siguiente: Proyección utilizada: MERCATOR Mundial Datum: WGS84 Error: Vectores UTM sobre imagen Google

USANDO IMÁGENES DE GOOGLE EARTH Para dar geo-referencia a estas copias: Pasar la cartografía a MERCATOR Mundial Tomar puntos de Control Generar archivo de Geo-referencia Proyectar la imagen a UTM Correcto: Vectores Mercator sobre imagen Google

TRUCOS, trucos y más trucos FIN