Carlos Pattillo B. Carlos.Pattillo@cprsig.cl María Elena Pezoa Mony@cprsig.cl

1. 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

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

3. 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.

4. Exactituddel 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 ExactitudVertical: 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

5. Escala de Trabajo

6. 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

7. 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 Geográficases 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. Greenwich Latitud Longitud Paralelos Meridianos

8. Sistema de Referencia Superficie Real Geoide Elipsoide 1 Elipsoide 2 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.

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

10. 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. Superficie Real Geoide Elipsoide WGS84 ¿ Como hacer calzar información con diferentes sistemas de referencia?

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

12. Sistema de Referencia Datun de entrada (usando los parámetros del datum A LATITUD LONGITUD ALTURA (Coord Geog. en datum A) Xa, Ya, Za (Coord. Geocentricas) 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 Datum de salida (usando los parámetros del datum B Xb, Yb, Zb LATITUD LONGITUD ALTURA ( Coord. Geográficas en datum B) Xb = X84 - DxB Yb = Y84 - DyB Zb = Z84 - DzB EL CAMBIO DE DATUM:

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

14. PROYECCIONES 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

15. PLANO DE PROYECCIÓN TANGENTE b c a FACTOR DE ESCALA a = 1.00198 b = 1.00000 c = 1.00198 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.

16. PLANO DE PROYECCIÓN SECANTE PLANO DE PROYECCIÓN b c a e d FACTOR DE ESCALA a = 1.0008 b = 0.9996 c = 1.0008 d y e = 1.000 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.

17. 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

18. 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

19. 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)

20. GEO-REFERENCIA de Carta Escaneada Puntos de CONTROL Escaneo Original Carta Geo-Referenciada Proyección: Mercator Datum: SAD69

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

22. 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.)

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

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

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

26. 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.

27. ORTORECTIFICACÓN DE IMÁGENES: Resultado Final

28. 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) 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.

29. 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

30. 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

31. TRUCOS, trucos y más trucos FIN