CÁMARAS AÉREAS DIGITALES. SURGIMIENTO. DEFINICIÓN.En la última década del siglo XX se extendió el uso de las cámaras aéreas digitales (CAD). La sustitución de las cámaras fotográficas (basadas en el uso de film o película fotográfica) es un hecho innegable para ciertos fines (fotógrafos aficionados, periodistas, corresponsales, etc.), teniendo en cuenta las ventajas que ofrece el no tener que acudir al proceso de revelado y la posibilidad de enviar de inmediato las imágenes obtenidas (en tieMpxo real vía satélite o Internet). Esta competencia y/o sustitución tecnológica ha comenzado también en el campo de las cámaras aéreas desde fines de la década de 1990. Esto ha sido resultado de las innegables ventajas de las CAD sobre sus predecesoras fotográficas y la continua mejoría de la tecnología de las CAD. Veamos algunas diferencias entre ambas tecnologías TABLA 1. Diferencias entre cámaras aéreas fotográficas o analógicas y digitales Fuente: Mapping Interactivo (Febrero, 2008) Una cámara digital es en esencia un instrumento capaz de captar una imagen y de almacenarla en algún tipo de memoria magnética. A diferencia de la cámara fotográfica, donde la imagen se forma y se almacena en el film o película, en las cámaras digitales el “film” está constituido por semiconductores. En efecto, la radiación electromagnética que llega al lente o sistema óptico, es enviada al CCD (del inglés Charge Coupled Device: dispositivo de doble carga). Es una cámara óptico-electrónica que convierte la señal analógica a digital en su interior y la almacena en una memoria magnética Un CCD o detector es un microprocesador de silicio de tamaño inferior a una uña humana, con diodos fotosensibles en una de sus caras. El diodo es un dispositivo que deja pasar corriente eléctrica en una dirección y no en la contraria, de forma que si se ilumina dejará pasar corriente en ese sentido. Son, por tanto, rectificadores de corriente, pasan de corriente alterna a continua. Se llamará fotodiodo si es sensible al paso de una señal luminosa. El circuito lleva un amplificador de señal y un convertidor, para pasarla de analógica a digital. Por tanto el sensor o fotodiodo de una cámara digital será del tipo CCD de doble carga, será el responsable de formar la imagen (Mapping Interactivo, 2008) En realidad los principios en que se basan los CCD se conocen desde principios de la década del 30 del siglo XX, pero solo treinta años después es que se construye el primero y no fue hasta inicios de la década de 1990 en que la tecnología de los CCD avanzó lo suficiente como para obtener imágenes electrónicas de calidad aceptable. En efecto, en la década de 1990 comienza la experimentación para el desarrollo de las CAD; el principal problema era determinar el número de pixeles necesarios colocar en el plano focal para obtener imágenes del terreno con suficiente grado de detalle y cómo obtener imágenes de color (Lemmens, 2008) En 1999 dos compañías multinacionales, líderes en producción de cámaras aéreas, presentaron cámaras aéreas digitales: la firma Z/I (surgida a inicios de 1999, de la fusión de Intergraph Corporation de los EE.UU. y la división fotogramétrica de Carl Zeiss de la RFA) y LH Systems (Leica Geosystems AG de Suiza y BAE SYSTEMS Inc.). La primera cámara de LH Systems fue instalada para su uso en 2002, mientras que la venta e instalación de la primera de Z/I ocurrió en 2003 (Lemmens, 2004). MODO DE CAPTACIÓN DE LA IMAGEN DE LAS CÁMARAS AÉREAS DIGITALES: LINEAL Y MATRICIAL En las CAD los fotodetectores del tipo CCD se sitúan formado “arrays” (forma de colocación) en un número que determinará el tamaño final de la imagen. Los CCD se pueden colocar en forma lineal (y por tanto barren la zona sensible para formar la imagen) o en forma superficial (matricial o en dos dimensiones, fijos). Las cámaras pueden constar de nK x nK elementos sensoriales (píxeles), siendo K=1024 elementos y n puede oscilar entre 1 y 9. Están disponibles en pancromático, color ó falso color. Los prototipos de CAD mostrados en exposiciones especializadas, se basaban en concepciones diferentes en cuanto a la manera de colocar los CCD en el plano focal: el de la primera arriba mencionada, utilizaba el sistema de colocación matricial de sensores (se denomina en inglés con alguno de los términos siguientes: CCD matrix array matrix sensors, frame sensor, multi-head array, array camera, area sensor, area-array sensor, area-array camera) y el otro, que realizaba un barrido longitudinal utilizando una colocación lineal de sensores (en inglés: linear sensor, three line sensor, three line scanner, three line camera, line sacanner, CCD line). Según Baltsavias (2000) el sistema de sensores lineales (que fue el primero en aparecer) permite una mayor área de barrido (swath width) y una mayor resolución geométrica y espectral (más de tres canales) y esto con una óptica más simple y costos más bajos que el de sensores matriciales. El desarrollo de grandes CCD matriciales fue muy lento en la segunda mitad de la década de 1990, sin embargo los CCD de colocación lineal necesitan un procesamiento y software más complicados. Actualmente todas las cámaras aéreas digitales utilizan alguna de las arquitecturas de colocación de los CCD antes señaladas: lineal o matricial La arquitectura lineal de colocación de los CCD, llamada también de barrido (pushbroom scanner) usa un solo cono objetivo o lente. Las diferentes bandas (colores) son captadas al colocar tres o más linear arrays en el plano focal, sobre cada unos de los cuales se proyectan diferentes bandas (visible o infrarrojo) del espectro electromagnético, lo que se logra mediante separadores de rayos (beam splitters) Las cámaras aéreas digitales de colocación lineal de sensores, barren el terreno de forma simultánea al avance del avión con 3 líneas pancromáticas. Tienen una única lente y un plano focal. Exponente de estas cámaras es la Leica ADS-40 y sus sucesoras ADS-40 Segunda Generación y ADS-80. Figura 1. Esquema de la obtención de imagen del terreno mediante sensor con arquitectura de CCD lineal (tomado de Mapping Interactivo, 2008) Trabajan con una definida perspectiva central. 2008) Las imágenes obtenidas mediante las CAD son de excelente calidad geométrica. roja e IR) Las cámaras matriciales toman imágenes al modo de las cámaras convencionales. El principal inconveniente es la transferencia de los datos a suficiente velocidad y con suficiente precisión desde el sensor de estado sólido (CCD) hasta el medio de almacenamiento. la imagen no se obtiene de modo continuo. tienen varios objetivos que disparan simultáneamente. obtenida por el empleo integrado de tecnología INS (del inglés: Inertial Navigation System. Figura 2. de geometría conocida y que corrigen el movimiento hacia delante del avión (FMC). verde. Cuentan con varios planos focales y funden las imágenes en una única. o sistema de posicionamiento global diferenciado). verde y azul) y otros en infrarrojo. o sistema de navegación inercial) y DGPS (Diferential Global Positioning System. Las cámaras digitales aéreas tuvieron que establecer su mercado entre los usuarios de imágenes satelitales que buscan mayor resolución espacial y los usuarios de fotos aéreas . algunos de ellos son destinados para captar la imagen del terreno en banda pancromática y otros para captarla simultáneamente en otras bandas (azul. unos en pancromático (rojo. Son cámaras muy estables. sino mediante la unión posterior (posproceso) que se logra de las imágenes parciales que son captadas por los varios conos o lentes o módulos que conforman el sistema.Con una cámara con arquitectura de tipo matricial. Esquema de la obtención de imagen del terreno mediante sensor con arquitectura de CCD matricial (tomado de Mapping Interactivo. Obtención de imágenes pancromáticas y multiespectrales mediante el sensor ADS40 (Fricker and Walker. Figura 3. 2004) Pasemos ahora a ver algunas características generales de esos sensores o cámaras aéreas digitales. formando una pasada continua. una hacia atrás otra hacia abajo (nadiral) y la tercera hacia delante. 2000) La toma de la imagen se realiza por barrido simultáneo en tres posiciones de la línea de toma. de New York. por tanto ha de tomar cada línea de la imagen cada .. Posteriormente (en posproceso) se compondrán para formar una sola imagen (figura 3). Fue presentada por primera vez en julio de 2000. Este sensor o cámara aérea digital (Aerial Digital Sensor) fue desarrollada y fabricada por la firma LH Systems. los sensores de Wehrli & Associates. por lo que estos sistemas aéreos de barrido deben ofrecer capacidad estéreo y multiespectral (Ehler et al.que buscan información en formato digital y compatible con los SIG. cada uno de 12 000 células): uno de visión delantera. por lo que la frecuencia de la cámara se ha de ajustar a la velocidad y altitud del mismo. Comencemos por las CAD de barrido lineal. durante el XIX Congreso de ISPRS (International Society Photogrammetry and Remote Sensing) celebrado en Amsterdam. uno de visión trasera y el otro de visión nadiral. veremos las de la familia ADS de la firma Leica. La imagen se adquiere durante el movimiento de avance del avión sobre el terreno. Se basaba en un sistema de sensores lineales (threeline scanner). Colocados en el plano focal aparecen tres sensores pancromáticos de 465680 nm (cada sensor pancromático posee dos filas de CCD. USA y de la Jena Optronik CÁMARAS AÉREAS DIGITALES DE BARRIDO LINEAL ADS40. Después de procesar todos los datos de orientación. Estas se proyectan sobre un plano terrestre a una cota determinada. También en el plano focal tiene cuatro sensores multiespectrales (también de 12 000 células cada uno): banda azul (430-490nm). Este sistema estará formado por una Unidad de Medida Inercial (IMU). esos ficheros se utilizan para rectificar las imágenes. por lo que habrá que corregirla mediante el llamado posproceso. Para que sea eficiente el sensor. 2008). (Mapping Interactivo. por un receptor GPS bifrecuencia y por un ordenador (POS) que procese ON-line toda esa información. Figura 4. La imagen así obtenida posee deformaciones causadas por los movimientos del avión.0. Estructura de la imagen captada por la cámara aérea digital ADS40 (Fricker and Walker. ha de utilizar un Sistema de Navegación Inercia asistido por GPS que dé posición y orientación a cada línea en cada instante. verde (535-585 nm). como las de color real y de falso color. georreferenciada y preparada para el procesamiento en fotogrametría y teledetección. 2000) .00125 segundos. roja (610-660 nm) e infrarroja cercano (835-885 nm). obteniendo una imagen estándar. tan usadas en las últimas dos décadas. con los que se pueden obtener variadas imágenes de coMpxosición o síntesis. Esto permitió según sus fabricantes.5 mm). Los múltiples componentes de este lente (de distancia focal de 60. su contraparte analógica. El sistema lo componen además. En Mayo de 2004. combinar por primera vez la precisión de la fotogrametría y la variada información que requiere la teledetección. LH Systems anunciaba que alcanzaba una resolución espacial de 5 centímetros. de un novedoso diseño caracterizado por sus propiedades telecéntricas. 2004) en que usó unos de los sensores ADS40 y obtuvo imágenes y modelos digitales que cumplieron con las especificaciones del proyecto y las imágenes excedían los estándares de cualidades radiométricas de las obtenidas con cámaras analógicas (fotográficas). que controlan la posición y altitud además de procesar y almacenar la enorme cantidad de datos que se genera durante el levantamiento aéreo (hasta 100 GB por hora de vuelo). están colocados de modo tal que los rayos de luz que salen de él. instalados a bordo. Cámara aérea digital ADS40 . La unidad de medición inercial del sistema de posicionamiento y orientación (siglas en inglés POS) está rígidamente montada en el plano focal. una computadora en la unidad de control con GPS y una memoria masiva (Mass Memory). que incluye una pantalla de control táctil y el software correspondiente. También una interfase del operador. 2000).5) era bien diferente de la cámara fotográfica aérea RC-30. Su aspecto externo (Fig. El Centro de Investigaciones Conjuntas de la Comisión Europea realizó en 2004 trabajos (Spruyt y Kay. Figura 5. interceptan el plano focal en ángulo recto. asegurando así un desempeño óptimo de los filtros (Fricker y Walker. Bajo el plano focal aparece el lente del ADS40. La cámara ADS40 realizó demostraciones en USA en el primer semestre de 2002 y algunas compañías dedicadas a levantamientos aéreos adquirieron estos sensores. En 2006 aparece la Leica ADS40 Second Generation (Segunda generación) con algunas mejoras respecto de su antecesor.5 mm. 2008b) . la Leica ADS 80 (Figura 6). Ofrecía la posibilidad de escoger entre dos sensores: el SH51que ofrece imágenes multiespectrales y pancromáticas estéreo con 100% de solape longitudinal para obtención de ortofotos y el SH52 que produce imágenes estéreo en pancromático. considerada como tercera generación de la familia de cámaras digitales ADS. color e IR con 12 CCD por línea (contra 8 CCD del SH51). Figura 5. Cámara de gran formato ADS80 con SH82 instalada en su plataforma aérea (Lemmens. Se ofrece con dos variantes de sensores (sensor head: SH81 y SH82) Figura 6. Lente de 62.a Cámara ADS40 Second Generation con sensor SH52 En 2008 la firma lanza en la expo del XXI Congreso de la Sociedad Internacional de Fotogrametría y Teledetección (ISPRS) efectuado en Beijing. Figura 8. con unidad de control y monitor (Lemmens. diseñada para captar imágenes oblicuas y no verticales como esta última. Lente de 150 mm. 2008a) La firma Jena Optronik GmbH. Aplicaciones en fotogrametría y teledetección. . USA. pero sobre todo.A mediados de 2004 aparece en el mercado la cámara aérea digital 3-DAS-1. de Alemania. de New York. y con amplia experiencia en la producción de cámaras aéreas fotográficas. Con un peso de 42 kg y Posee tres sensores lineales. como menor peso. atrás y nadiral que usan lente de 110 mm Figura 7. A 4000 m de altura consigue resolución de 17. proveedora de instrumentos ópticoelectrónicos para la industria aeroespacial.3 cm y de 26 cm a una altura de vuelo de 6 000 m. Sensor 3-OC-1. Cámara aérea digital 3-DAS-1 En 2006 la firma lanza al mercado la CAD 3-OC-1. Basada en el bien conocido principio de barrido lineal (line-scan). producida por la firma Wehrli & Associates. con algunas diferencias respecto de la 3-DAS-1. como la MKF 6 y MSK 4. de visión adelante. lanzó al mercado en 2008 la JAS 150s (Jena Airborne Scanner). a una altura de vuelo de 1000 m. Utiliza barrido lineal con 9 líneas de CCD. con 12 000 pixeles por línea. capaz de obtener imágenes estéreos de 5 cm de tamaño de píxel. Este producto de Z/I Imaging es un sensor o cámara aérea digital que.Figura 9. Su instalación en el avión es casi idéntica a la de las cámaras aéreas de film. Aunque su estructura es bien diferente. Figura 10. Estructura modular de la cámara DMC de Intergraph (Lemmens. fabricada por Carl Zeiss. La DMC (de las siglas en inglés Digital Modular Camera) utiliza un sistema de cámaras modulares. 2008a) Sus dimensiones son similares a las de la cámara analógica RMK-TOP. Sensor JAS 150s (Vreman. se basa en sensores CCD colocados a modo de matriz (matrix sensors). DMC. cuya pionera en el mercado fue la cámara DMC. que operan simultáneamente. Consiste de los siguientes componentes: . 2008) CÁMARAS AÉREAS DIGITALES DE ARQUITECTURA MATRICIAL A diferencia de los sensores lineales antes analizados. encontramos las CAD basadas en la arquitectura matricial. a diferencia de las anteriormente vistas. y donde cada sensor está montado en su propio lente (ver Figura 10). 4 millones de USD y según sus fabricantes. 2008a) El precio de esta cámara en el año 2004 era de 1. Verde e Infrarrojo Caja de electrónica de la cámara. Verde e Infrarrojo) de resolución reducida. Cámara aérea digital DMC. Verde 1P Rojo. recolecta los datos de la imagen y se comunica con la unidad de control. Unidad de control. Su venta comenzó en Enero de 2003 con una producción estimada de 12 cámaras al año (Siteur. Azul. con lentes de 25 mm. Azul. Azul. diez de ellos ya instalados y . Figura 11. (Lemmens. Configura todo el sistema. Los cuatro módulos pancromáticos llevan lentes de 120 mm que captan imágenes de 7 000 x 4 000 píxeles. monitorea el flujo de datos y almacena los datos en los discos duros. Azul. Este puede llevar hasta ocho módulos: cuatro módulos pancromáticos de alta resolución y cuatro módulos multiespectrales (Rojo. Verde e Infrarrojo 2P + Rojo. roja e infrarrojo mediante CCD de 3 000 x 2000 píxeles Las combinaciones pueden ser: 4P + Rojo. Contiene la electrónica de la cámara que controla los módulos. comunica con los sistemas externos. captan las bandas azul. Ya en la segunda mitad de 2004 se habían vendido catorce de esos sensores. Las otras cuatro cámaras o módulos.Marco óptico (Optic Frame). 2002). Cada modulo utiliza propio lente y una rígida estructura óptica asegura el alineamiento de los ejes ópticos. verde. su construcción inicial tomaba nueve meses. pero con unas zonas comunes para unir todas en una imagen global. mediante los otros cuatro objetivos color. Es decir. La UltraCamD generaba imágenes en las bandas azul. Ilustración de los cuatro conos pancromáticos con sus 9 CCD de colocación matricial (existe un solo centro de perspectiva con cuatro conos ópticos diferentes). La formación de las imágenes se realiza formando un mosaico de las imágenes a partir de los citados módulos pancromáticos. cuatro de los cuales producen la imagen pancromática (ver Figura12). La cámara estaba compuesta por ocho conos ópticos. de forma que adquieren cuatro imágenes del terreno distintas. basada en el sistema en sensores CCD de colocación matricial (matrix sensors). a partir de ahí se forman las combinaciones a color natural o falso color. La primera en aparecer en el mercado en 2003 fue la UltraCamD. de la empresa Vexcel Corporation (CO. Los cuatro módulos pancromáticos se encuentran dispuestos formando haces convergentes. verde. son las de la familia UltraCam.operacionales. el ritmo de producción en 2004 era de una cámara cada seis semanas (Lemmens. como la DMC de la firma Z/I. 2004) Otras cámaras aéreas digitales actualmente en el mercado. rojo e infrarrojo con una resolución de 12 bits. se combinan las imágenes en color . también de colocación matricial de los CCD. Se trataba de una cámara de gran formato de 90 Mpxx. USA). Los otros cuatro se usan para formar la imagen de color verdadero y la imagen en Infrarrojo cercano Figura 12. creando cuatro áreas de solape. Posteriormente. Figura 13. 2008) Primeramente actúa el cono principal ó maestro con las cuatro matrices de imagen (figura 13). La imagen final está compuesta por nueve matrices de imagen superpuestas.G. con zonas de recubrimiento. 2008) . Los pasos que llevan a la formación de la imagen coMpxleta se presentan en la siguiente serie de ilustraciones. En esas zonas los puntos comunes sirven para crear en posproceso una imagen única en la que se combina información pancromática con color e infrarrojo (Mapping Interactivo. el segundo cono “esclavo” coloca otras dos imágenes en horizontal creando nuevas áreas de solape y por último el tercer cono “esclavo” coloca una nueva y última imagen uniendo y solapando todas las anteriores.(R.B) con las imágenes en B/N (pancromáticas) mediante puntos comunes. Todas las imágenes se producen en un “disparo simultáneo” tal y como se aprecia en la figura 12. Formación de la imagen única a partir de las imágenes parciales (Mapping Interactivo. En la segunda fase el primer cono “esclavo” introduce dos imágenes de forma vertical en el centro de las primeras. añadiendo una más de Infrarrojo. ambas de 196 Mpx (17 310 x 11 310 píxeles). la calidad de imagen y resolución . constituido por la Unidad del Sensor (a la izquierda de la figura) y la Unidad de Almacenamiento y Cómputo (a la derecha). La UltraCam-Xp Wide Angle mantiene el concepto. Muy similar a su antecesora la UltraCam-D. 2008) La siguiente figura muestra el aspecto externo de UltraCam-D. Figura 15. con altura de vuelo de 500 m. En 2008 aparecen en el mercado la UltraCam Xp y la UltraCam-Xp Wide Angle (Angulo Ancho) de gran formato. Mientras que las multiespectrales se forman con resolución de 4 008 x 2 672 píxeles. Figura 14. equivalente a una foto de formato 23 x15 cm. Imagen final formada por la fusión de las imágenes parciales (Mapping Interactivo.9 cm.La imagen pancromática resultante tiene un formato de 11 500 x 7 500 píxeles (figura 14). utilizada para levantamientos aéreos por eMpxresas privadas como la europea Slagboom & Peeters. Cámara aérea digital UltraCam-D En 2006 aparece la Vexcel UltraCam-X de 136 Mpxx. La Xp capaz de obtener imágenes de GSD o pixel de 2. pero incorporando un sistema de lente de ángulo ancho que la hace ideal a empresas que operan con aviones pequeños. roja e IR. aumentando su resolución (Kathofer. 2010) Figura 16. (Kathofer. gracias a la nueva electrónica y uso de CCD más pequeños.3 cm de GSD con altura de vuelo de 500 m. verde. permite obtener imágenes de 4. consigue imágenes de 4. y realiza sustanciales mejoras en el sistema óptico. 2010). pero con un mayor formato de 92 Mpx (11 704 x 7 920 píxeles). 4 de ellos equipados con 9 sensores CCD en sus cuatro planos focales que contribuyen a formar la imagen pancromática. Está disponible desde 2010. Ocho meses después aparece la cámara de formato grande-medio UltraCam-Lp. Cámara UltraCam-Xp (izquerda) con 8 módulos. 2008a) Otra CAD de la firma Vexcel recientemente aparecida es la UltraCam-L de 64 Mpx. con imagen pancromática de (9 735 x 6 588 pixeles) además de color e IR (5 320 x 3 6000 píxeles). de bajo techo de vuelo.3 cm de GSD con altura de vuelo de 500 m. Conserva y mejora todas las excelentes características de sus antecesoras. con las mismas características técnicas de la UltraCam-L. que a su vez sustituyó a la Vexcel UltraCam-D. La cámara Vexcel UltraCam-Xp es una mejora del modelo Vexcel UltraCam-X.espacial de la UltraCam-Xp. La cámara con la Unidad de Almacenamiento y Cómputo a la derecha (Lemmens. es una cámara de formato medio. . los 4 módulos restantes captan las imágenes en bandas azul. Una combinación simple puede consistir en el uso de una sola cámara. 80 mm y de 120 mm. Figura 17. radicado en Luxemburgo. o sensor.También en 2004 aparece la cámara modular DiMAC (Digital Modular Aerial Camera). de Dimac Systems. Puedes usar lentes de tres distancias focales diferentes: 55 mm. 2. que cubra la misma área de CM1. con lo que se puede obtener una imagen de 10 500 x 14 400 píxeles. para obtener hasta cuatro imágenes individuales simultáneas y lograr imágenes de color verdadero y de infrarrojo color.com) Su diseño modular permite combinar 1. 3 ó 4 cámaras. Cámara aérea digital DiMAC (www. para obtener una imagen RGB de algo menos del doble de 5412 (10 500) x 7 200 pixeles (figura 18 b). o colocando un modulo para IR con lente de 55 mm en CM3 que cubra igual área que CM1 y CM 3 juntas (figura 18 d) . También puedes usarse dos cámaras. Pueden colocarse dos cámaras adicionales en los espacios vacios disponibles (figura 18 c). Otra variante surge de colocar una cámara para captar la banda IR cercano en el espacio CM2. Esta cámara de 22 Mpx posee sistema de CCD de colocación matricial (matrix array) de 5440 x 4080 píxeles.dimacsystems. o módulo (figura 18 a). A principios de 2007 se anunció la aparición de la DIMAC 2. control y almacenamiento. compuesto de 2-5 computadoras) (www.Figura 18. que ofrece un producto más ligero y resistente. January 2006). con una estructura de fibra de carbono. envoltura cilíndrica de la cámara (de fibra de carbón) que puede contener de 1-4 módulos y el IT Rack (sistema de interfase. como el uso de discos flash internos. capaz de producir imágenes de 10 500 x 7 200 píxeles en bandas azul. GIM Internacional.com) En la siguiente figura se puede apreciar la DiMAC instalada en una plataforma aérea .dimacsystems. verde roja e infrarroja Figura 19. También incluye mejoras en partes digitales. Modulo de la cámara. Arquitectura variable de la DiMAC que permite el uso de hasta cuatro sensores (CM) en diferentes combinaciones (Lemmens. que le permite además ser mantenida a una temperatura operacional eficiente. 2008a) A fines de 2005 Dimac Systems sacó al mercado su cámara digital modular con un nuevo diseño. especialmente a elevadas altitudes de vuelo. actualización del software de manejo e interruptor para un panel de control portátil (DiMAC Systems.0. compuesta por la AICx1.com) A mediados de 2009 la serie de cámaras digitales de DiMAC estaba integrada por: DiMAC Wide 116 Mpx (13 000 x 8 900 pixeles) cámara de gran formato DiMAC Light de 60 Mpx (8900 x 6 700 pixeles) cámara de formato medio DiMAC Ultralight de 60 Mpx (8900 x 6 700 pixeles) cámara ultra compacta de formato medio Desde 2004. Figura 21. con lentes intercambiables de 35. verde. la firma RolleiMetric GmbH.dimacsystems. de 39 Mpx. La serie AIC x N (Aerial Industrial Camera). al centro la AICx2 y en la posición inferior la AICx4. Imagen superior. Presenta un sensor o cámara AIC Pro.Figura 20. AICx1 (AIC Pro). de Alemania produce varias cámaras aéreas digitales. Sistema DiMAC en plataforma aérea (www. la AICx2 y la AICx4 (ver figura 16). Obtiene imágenes en color: azul. Cámaras aéreas digitales de la familia RolleiMetric. 72 y 100 mm. 47. rojo y en banda IR. Apareció en 2004. de 39 Mpx (7 226 8 x 5 428 píxeles) . 60. La AICx1 (versión de cámara sencilla). Fue lanzada al mercado en 2008. con todo el rango de lentes intercambiables. El sensor o cámara pesa 7 kg lo que lo hace utilizable en plataformas pequeñas de bajo costo por lo que se presenta como un sistema alternativo al de las grandes CAD. verde. El sistema de formato medio DSS 322 (Digital Sensor System) de la firma canadiense Applanix. en bandas azul. Permite obtener imágenes de 22 Mpx (5436 x 4 092 píxeles) en modo color. (USGS). Es una combinación de dos AIC Procámaras. Puede usarse con lentes de de distancia focal 40 mm y de 60 mm.La AICx2 (versión de cámara dual) es la alternativa intermedia a las cámaras de gran formato. Aparece en 2007. rojo e IR. que ha sido desarrollado para fines de levantamientos aéreos y para teledetección y ha sido probado desde 2007 con eficiencia en labores de respuesta ante desastres naturales y en escenarios bélicos y ha sido certificado por el Servicio Geológico de los EE. Cámara AICx1 Pro (izquierda) y la AICx2 (derecha) (Lemmens. Logra imágenes de 79 Mpx Figura 22.UU. 2008a) La AICx4 (versión de cuatro cámaras) es una cámara de gran formato de hasta 135 Mpx (10 000 x13 500 pixeles). es un sistema de obtención de imágenes aéreas digitales mediante colocación matricial de los CCD. . 2008) se muestra una comparación entre ambas tecnologías: analógica y digital Figura 24. Flujos de trabajo ANALÓGICO (basado en uso de cámaras fotográficas) y ANALÍTICO o digital (basado en uso de CAD) (Mapping Ineractivo. según la película que porta (pancromática en blanco y negro. DIGITAL) La tecnología digital en el campo de la obtención de imágenes aéreas del terreno ha ocurrido a un ritmo más rápido de lo esperado y ello es consecuencia sin dudas de las ventajas de esta nueva tecnología sobre su antecesora. 2008) Como se puede apreciar en la figura anterior. mediante el flujo analógico el avión realiza el levantamiento aéreo y toma las fotos del área. Algunas basadas en el principio de colocación modular o matricial de los sensores (DMC. CÁMARAS FOTOGRÁFICAS VS. De aspecto similar. pero con formación de imagen de 39 Mpx (7 219 x 5 412 píxeles) Estas son las principales cámaras aéreas digitales en el mercado. UltraCam. Configuración del Sistema Sensor Digital (Digital Sensor System) de Applanix (Lemmens. basada en el uso de las películas fotográficas. CAD (ANALÓGICO VS.Figura 23. o color. 2008a) También producen el DSS 439. RolleiMetric. 3-DAS-1. Posteriormente esa película debe ser procesada (revelado) en el . o Infrarrojo). DiMAC. aunque en cada vuelo solo puede obtener un producto. DSS 322 y 439) otras utilizan la coloración en línea de los CCD (ADS40. ADS80. JAS 150s). En la siguiente figura (Mapping Interactivo. para que pasara un proceso de restitución digital. TABLA 2. se obtienen diferentes productos: imágenes pancromáticas y multiespectrales. E. las fotográficas tienen muchas ventajas y solo poco desventajas (Baltsavias. cuando recién aparecen las CAD en el mercado. mediante un mismo vuelo. mediante estéreoplotter (restitución analógica) o escanearla mediante un proceso complejo. A inicios del siglo XXI. Baltsavias quien consideraba que coMparadas con las cámaras digitales. tal como recoge la opinión del Dr.e. Sin embargo mediante el levantamiento usando las CAD. el balance era favorable a las cámaras fotográficas. Ventajas y desventajas de las cámaras aéreas fotográficas. Pero a esto habría que añadir cual será el futuro de toda la tecnología que se ha desarrollado en las últimas décadas alrededor de la producción fotogramétrica. La situación de predominio.P. scanners fotogramétricos. respecto de las CAD VENTAJAS DESVENTAJAS Más baratas Gran formato Menor tieMpo de vuelo y menor número de imágenes para cubrir un área El revelado de las películas y el proceso de digitalización de las fotos incrementan el costo y provocan una degradación en la calidad de la imagen . ha ido variando en los últimos años. o convertirlas en ortofotos. Unos 600 scanners fueron vendidos en el mundo entre 1992-2000 a un precio de entre 40 000 y 150 000 USD. que se almacenan en discos duros y tras un breve posproceso automatizado. plotters analógicos y digitales. i. laborioso y caro. ya pueden ser manipuladas en una estación de trabajo digital (Digital Photogrammetric Workstation o DPW) e impresas. o más bien la correlación de fuerzas entre ambas tecnologías..laboratorio y de ser necesario realizar su restitución. 2000). o en su lugar pueden ser objeto de procesamiento digital de imágenes o ser usadas en un SIG ¿Cámaras aéreas analógicas (fotográficas) o digitales? La anterior pregunta surge como resultado de la aparición en los últimos años de la tecnología digital en al campo de las cámaras aéreas. Cuando se analiza la literatura sobre el tema de la última década se aprecia el rápido avance de la tecnología digital en el campo de las cámaras aéreas y el cambio de pensamiento en cuanto a su aceptación por parte de los especialistas. especialmente en áreas de sombra. él había asegurado que “las fotografías aún eran la mejor forma de registrar las imágenes aéreas con fines topográficos porque las fotos tenían las siguientes propiedades: Elevada resolución espacial. . Lemmens. que permite la observación e identificación de un alto detalle espacial. porque es captada en plataformas espaciales. Fuente: Baltsavias. 2000 M. El mismo autor añadía que el registro directo en formato digital solo es útil en los siguientes casos: La imagen tiene que ser transportada por telecomunicación. 2001) que ocho años antes. escala de la imagen y ángulo variable de intersección estero (estéreo base variable) que puede ser alterada según el relieve la cobertura vegetal del territorio (con los CCD lineales el ángulo de intersección es fijo. escribía en Noviembre de 2001 (Lemmens. Plano focal intercambiable (películas de diferente resolución y propiedades espectrales) Co-registro más fácil y preciso de los canales espectrales Mayor amplitud de altura de vuelo. La obtención simultánea de más de tres canales espectrales no es posible (?) La calidad radiométrica es algo inferior. editor de GIM International. Fácil almacenamiento. mientras que los CCD matriciales o modulares no son tan flexibles de cambiar como el caso de las cámaras fotográficas o de film) Más fáciles de calibrar Más robustas (debido a tener menos coMponentes y ser estos menos sensibles) Cuentan con un buen apoyo en cuanto a software y sistemas analíticos y digitales El revelado de las películas y el proceso de digitalización de las fotos causa retrasos (la rapidez del proceso de entrega del producto es un argumento principalmente asociado a aplicaciones tales como el uso militar y la evaluación y monitoreo de desastres. Alta precisión geométrica. pero no con la mayoría de las aplicaciones fotogramétricas). en 2008. Se necesita captar bandas espectrales muy estrechas (teledetección hiperespectral). Añade que el uso total de las cámaras digitales significará el desechar todos los plotters analógicos y analíticos. Sin embargo. 2000). nunca hubo una transición abrupta entre los sistemas fotogramétricos analógicos. las fotografías no tiene una elevada resolución espectral. su eliminación de un día para otro es poco realista. Según Lemmens. Todos estos han sido adquiridos a un alto precio. que siempre hay un período de retraso entre la etapa inicial de cualquier desarrollo y su implementación y puesta en operación. ya la situación favorecía la posición de las CAD. los países desarrollados continuarán por ahora usando principalmente cámaras fotográficas y sistemas digital/analíticos e integrarán de manera creciente las cámaras digitales y el procesamiento totalmente digital. editor de la revista de la revista Journal of Photogrammetry and Remote Sensing (Baltsavias. esos criterios elaborados ocho años antes eran aún vigentes en el 2001. con un período de transición que durará una o dos décadas. Muchos potenciales usuarios (organizaciones cartográficas nacionales) están encarando recortes presupuestarios y procesos de privatización. Se necesitan obtener imágenes de bandas espectrales que están fuera del espectro fotográfico (300-900 nm). A esto habría que añadir que el uso de tecnologías digitales lleva a un incremento de los costos anuales de mantenimiento y a más altos y frecuentes costos de inversión relacionados con la actualización de la rápida obsoleta tecnología de computadoras. Lo mismo será válido para las cámaras aéreas digitales. lo que reducirá sus posibilidades para saltar a una nueva y más costosa tecnología. antes de que pasen a ser totalmente operacionales. para propósitos de cartografía temática. así como las cámaras fotográficas. como se aprecia en las ideas de este autor presentadas más adelante. Añadía que las cámaras aéreas digitales no se habían incorporado al proceso de trabajo fotogramétrico como se había pronosticado años atrás. analíticos y digitales. . en su mayoría son equipos robustos y han sido usados por décadas. Baltsavias. Mientras que los países subdesarrollados continuarán dependiendo principalmente del revelado de películas y de los sistemas analógicos. pero que eso no significaba que no lo harían. Como escribiera el Dr. E. P. pocos años después. Disponibilidad de imágenes pancromáticas y multiespectrales de alta resolución. Precisión geométrica tan buena o mejor que las películas. las ventajas de las cámaras digitales sobre las fotográficas incluyen: Rango dinámico de 12 bits en imágenes pancromáticas y multiespectrales. debido a que las cámaras fotográficas aéreas habían alcanzado niveles extremadamente altos en términos de imagen y calidad geométrica (Trinder. usando criterios similares a los argüidos años antes por Trinder. por lo que los levantamientos aéreos pueden efectuarse en condiciones de iluminación más bajas de las requeridas por las cámaras fotográficas. Según este profesor australiano. 2004). En 2004 J. El flujo de trabajo se mejora al no requerirse del proceso de revelado de las películas. destacando que las CAD poseen Superiores propiedades radiométricas (12 bits /pixel) lo que les proporciona mayor sensibilidad a la luz y con el procesamiento digital de imágenes se pueden hacer visibles objetos situados en áreas muy brillantes por reflexión o en áreas oscurecidas por . Graham. En 2008 Lemmens acepta la superioridad de las CAD sobre sus antecesoras fotográficas.En opinión de L. 2002). Flujo de trabajo mejorado No costos de operación adicionales La resolución radiométrica de 12 bits ofrece mejor capacidad para ver detalles en las partes muy oscuras o muy brillantes de la imagen. pero que la eliminación del proceso de revelado y de digitalización mediante el escaneo de las fotos aéreas era un paso inevitable en la cadena fotogramétrica. Trinder consideraba que el desarrollo de las cámaras aéreas digitales con una adecuada resolución y grado de cobertura había tomado un tiempo considerable. la data digital puede ser procesada en cuanto el avión aterrice y los instrumentos de almacemaniento de datos sean removidos del avión. alto ejecutivo de Z/I Imaging. La adopción de las cámaras digitales será lenta (Siteur. al menos hasta el año 2007 se seguirían vendiendo nuevas cámaras aéreas fotográficas RMK y RC30. de longitudes de onda que oscilan entre 400-900 nm. 2004). El beneficio es una más rápida obtención de los productos cartográficos (Trinder. que resulta en una superior calidad de la imagen. declaraba meses después. La eliminación del los procesos de revelado y de digitalización o escaneo para la conversión de fotos en imágenes digitales El contar con imágenes en formato digital permite contar con un flujo de trabajo altamente automatizado. Sept. Estas mejoras tecnológicas ponen ya a estos sensores digitales aéreos de gran formato. en igualdad frente a las cámaras fotográficas aéreas. LH Systems declaraba que sus cámaras digitales brindaban una resolución entre 20 cm y 1 m. Esto fue claramente establecido tanto por LH Systems. Z/I Imaging. de indudable valor en el caso de respuesta ante desastres naturales. que con la incorporación de chips de 7k x 4k (28 millones de pixeles). ya en Mayo de 2004 LH Systems anunciaba en la reunión anual de la Asociación Americana de Fotogrametría y Teledetección (ASPRS) celebrada en Denver. Volviendo al tema de la prevalencia de las cámaras aéreas fotográficas sobre las digitales y a manera de resumen se puede considerar que a comienzos de 2004 las cámaras aéreas digitales no podían reemplazar totalmente a las cámaras aéreas fotográficas. en lo que a resolución espacial se refiere. su sensor DMC podría capturar imágenes con una resolución espacial de 4 cm (GIM International. como las ventajas de ambos sistemas.sombras o nubes. transporte y catastro. elaboración de mapas topográficos. 2004). Colorado. Otro aspecto de interés en el campo de los sensores digitales es el relativo a la comparación entre los sensores digitales aéreos y los espaciales y así puede surgir la siguiente pregunta: A modo de resumen podemos mostrar lo que recogía en el año 2008 la revista Mapping Interactivo. Sin embargo. como por Z/I Imaging. mosaicos) con poca diferencia de tiempo entre el momento de captura y de obtención del producto final. . con la consiguiente obtención de productos fotogramétricos (ortofotos. Esto permite ampliar el horario de vuelos para la toma de imágenes y además extenderlo a otras estaciones del año. mientras que con las cámaras fotográficas se alcanzaban resoluciones por debajo de los 20 cm en aplicaciones tales como planificación. que su sensor digital aéreo ADS40 podía captar imágenes 5 cm de resolución espacial (superando la resolución anterior de 10-15 cm). los dos principales fabricantes de cámaras aéreas comerciales fotográficas y digitales. Su principal competidor. ..La geometría de la imagen digital es muy estable...1 píxel.. antes era mecánico. por tanto tiene una gran precisión espacial. ahora electrónico. no se deforma por ningún factor externo..Tamaños de píxel terreno pequeños (desde 5cm). por tanto capturan información multiespectral. b.. 2. con precisión menores que 0. 3. a escala 1:5.Calidad 1. 6.Al tener mayor rango dinámico ofrece una elevada resolución radiométrica. 3.El sensor tiene una gran precisión geométrica y permite el control de calidad de las imágenes en vuelo.Registran información espectral dentro y fuera del rango visible. no se degrada la calidad por el escaneo al no introducir esos ruidos por no existir ese proceso 5.. a.000 de vuelo resolvería objetos de 25 mm.. sobre el terreno. 2. Una de las consecuencias de este ítem es la gran cantidad de información que se puede diferenciar en las zonas de sombras.Se puede considerar una desventaja frente a la película la resolución geométrica.Mejora la relación señal/ruido. ya que ésta es un medio de almacenamiento masivo que da resoluciones > 100 líneas/mm.CoMpensación FMC electrónica sin limitaciones mecánicas. Esto quiere decir que tiene una gran facilidad para captar los diferentes matices de color de la realidad.. 4..Al no existir procesos químicos de revelado. reproduce muy fielmente el color. Como vimos este dispositivo permite eliminar movimiento en las tomas.Precisión 1. Lo que equivale a 5 – 7 micras (es decir distingue en imagen objetos de ese tamaño.Ventajas de las cámaras digitales. mayor cantidad de niveles de gris o de colores diferentes.. Mejor aptitud para procesos de correlación automática: 2.. Mientras que las cámaras analógicas ofrecen 6 bits en B/N. el tieMpo de proceso es muy 2.- Rápida 3.3.No hay que digitalizar (escanear) las fotografías.. 3. fijado.5 veces mejor que fotograma escaneado.- pequeño adquisición Control Agiliza Las de y el de imágenes calidad los flujo de de en procesos imágenes están trabajo gran formato tiempo de puede y ser visionado casi-real en correlación disponibles continuo.5.Versatilidad 1..- Posibilidad de obtener múltiples productos en un mismo - vuelo: Pancromático - Color natural (RGB) - Color Infrarrojo (CIR) - Cuatro bandas multiespectrales 2. .. en minutos 6.En todas las bandas se ofrecen 12-bit de radiometría... vuelo. “on-line”. automáticos..Conexión directa al receptor GPS mediante sistema de navegación “Trackair” junto con sistema inercial “Aplanix” que suministran X.Y.4. c. 5.Z del punto de disparo así como los 3 giros para la orientación (kapa. La correlación es el sistema que permite identificar puntos homólogos y por tanto cuando esté perfeccionado restituir ciertos elementos sin intervención humana. secado y copiado.Mejor visión en tres dimensiones en sistemas estereoscópicos. Ahorro enorme de tiempo y eliminación de fuentes de errores.Al no necesitar procesos de revelado. 4.Todas las bandas cuentan con alta resolución espacial d.Ahorro de tiempo 1. fi y omega)... . plataforma giroestabilizadora. Nota: El precio de las cámaras fotográficas como la Leica RC30 o la Zeiss RMK Top era de unos 300 000 euros en 2006. Si se considera solo el sensor (unidad del sensor. sistema inercial IMU. ya que aumenta el número de horas/día de vuelo.) el precio ronda los 1. Ventajas de las cámaras analógicas. etc. software de planificación posproceso de imágenes. . sistema de control y sistema de almacenamiento en vuelo) sus precios eran en 2004: UltraCam D= 500 000-600 0000 euros UltraCam X= 700 000-800 0000 euros DMC= 700 000-800 0000 euros ADS40= más de 800 0000 euros Modelos más recientes costaban en 2006: UltraCam X=600 0000 euros UltraCam L= 200 000 euros Si se añade al precio del sensor. Sus contrapartes digitales eran mucho más caras. ahora todo es digital) 3. el de los sistemas auxiliares (sistema GPS.. 1.- Por el contrario los costes del sistema de adquisición de datos (cámara+software+periféricos) son mucho más altos.Costes 1.Su precio hoy por hoy es inferior al de las cámaras digitales.2 Millones de euros de vuelo..- Desaparecen los costes del material fotográfico (película+revelado) 2.Eliminación de gastos por escaneo (paso de formato analógico a digital.e. productos de la cámaras fotográficas o analógicas. rojo e infrarrojo. 8. 7. las CAD permiten obtener imágenes en varias bandas del espectro electromagnético: pancromático. que es la obtención de mapas topograficos. azul. Hoy en día aún no la han igualado las cámaras digitales..).Son bastante más robustas.Tienen un alto rango de escalas y cubren más superficie para la misma escala ya que tienen un FOV (Field Of View) alto. 3.. Mediante esas imágenes se pueden obtener documentos de ocupación de suelo.2. es decir gran ancho de banda. Lo cual permite usarlas.. APLICACIONES DE LAS IMÁGENS DE LAS CAD Las imágenes obtenidas mediante las CAD permiten ser usadas con el mismo fin que durante décadas se usaron las fotos aéreas. investigación y control de plagas en las cubiertas vegetales. 5.. identificación de cambios en la vegetación debido a sequías. 4. verde. Tienen una geometría estándar y perfectamente conocida..Los costes de almacenamiento de los materiales sensibles son muy bajos y el sistema de almacenamiento más duradero que el digital.. tienen pocos componentes y son menos sensibles. 6. hallarle aplicación en diversas investigaciones ambientales. puesto que los productos de las CAD superan a las fotos aéreas tradicionales en cuanto a resolución espectral y radiométrica. localización de capas de hielo y arqueología entre otras aplicaciones.Las películas tienen una larga durabilidad. tipo de cultivo (catastro). entre otras ventajas ya analizadas Como ya se mencionó antes. análisis de tormentas.Sus chasis (receptáculo para la película) son intercambiables y por tanto se pueden llevar en el avión filmes de diferentes sensibilidades. Pero se han diversificado los campos de aplicación. además de para su principal fin.Poseen una elevada resolución geométrica (40-60 líneas/mm. ..Es posible volar mucho más bajo que con una cámara digital debido a que con estas últimas se necesita un tieMpo para cada exposición que no lo permite por la velocidad a la que “pasa” el terreno. La combinación de bandas roja e infrarroja cercano permite realizar clasificación de la vegetación para la planificación agraria. Análisis temporales de estas imágenes tomadas con intervalos de tiempos regulares permiten conocer acerca de los impactos sobre la biosfera de los cambios climáticos. verde y azul sobre todo esta última banda que penetra en la estructura de estas acumulaciones de vapor de agua. La elevada resolución espacial y radiométrica de las imágenes de las CAD las han hecho muy útiles en las labores del catastro urbano. Esto constituye una ventaja respecto de las cámaras fotográficas que tienen dificultades para distinguir detalles en las aéreas de sombra. También permiten calcular índices de vegetación y parámetros de biomasa para estimar mediante modelos el rendimiento de las cosechas y el índice de dióxido de carbono en la atmósfera que sirve para estudiar la variabilidad climática por medio de la evaluación de la evapotranspiración (Sandau. por ejemplo: La imagen de banda azul es muy útil para conocer la dispersión de las partículas en la atmósfera.Las distintas imágenes multiespectrales ofrecen información que otra banda no posee. 2000). También la banda azul y además la verde permiten estudio de cuerpos de agua. . teniendo en cuenta la protección de los ecosistemas y la biodiversidad. Las bandas verde. roja e infrarroja son usadas para estudios de control de la vegetación y para la obtención de índices de vegetación. ya que permiten detector pequeños objetos e interpretar las áreas de sombra proyectadas por edificios altos en las ciudades. en especial acerca de sobre la proliferación de la biodiversidad en lagos y embalses en los que aparece contaminación orgánica por eutrofización Las imágenes de síntesis de varias bandas son útiles para obtener mapas de uso del suelo y desarrollo urbano y sirven para planificar el tráfico en ciudades y para proteger la naturaleza. esto permite que el sensor reciba información de las zonas en sombra de la imagen. Estas imágenes son también útiles para se pueden estudio de desastres naturales y para análisis de abrasión de costas. Para la investigación de nubes se usan los canales rojo. lo que con un espectro de uso mayor.En resumen. teniendo en cuenta la oferta de varias bandas espectrales que se suman a las imagenes de banda pancromática. las imágenes de las CAD han continuado usándose en las tareas en que tradicionalmente se usaban las fotos aéreas. .