Reconocimiento Aéreo de las Maldivas

Se resume un proyecto de levantamiento cartográfico para Maldivas a modo de ejemplo de cómo la fotogrametría aérea se aplica hoy en día para el trazado de grandes y complejas cartografías. Los autores proporcionan más detalles sobre el proyecto Maldivas, su mayor logro es el levantamiento por primera vez de mapas topográficos 1:25.000 de todo el país y mapas 1:1.000 de dieciséis islas.

La República de Maldivas es una cadena de islas en el Océano Índico, extendiéndose desde norte a sur con más de 868 kilómetros y que abarca 90.000 km2, el 99% de los cuales es agua. La superficie terrestre consta de 1.192 islas habitadas por 280.000 personas (2001). En el cambio de milenio surgieron ideas para la sustitución de los mapas 1:300.000 publicados en 1993 para cubrir la totalidad de Maldivas. Un proyecto que posteriormente fue preparado por el Organismo Nacional de Teleobservación (NRSA), Hyderabad, Departamento del Espacio (DOS) del Gobierno de la India encaminadas a:

  • se establece el WGS-84 como datum nacional

  • la preparación de mapas digitales a escala 1: 25.000 por medio de fotografías aéreas 1: 40.000 de todo Maldivas
  • la preparación de mapas digitales 1:1.000 utilizando fotografías aéreas 1:6.000 de dieciséis islas
  • el establecimiento de un centro de teledetección de Male, capital de Maldivas.

La mayoría de los datos fueron difíciles de reunir en una única red de sistema de coordenadas para todo el país.

WGS-84 Datum

World Geodetic System (WGS) -84 es un datum disponible en todo el mundo y capaz de soportar la densificación de las redes nacionales geodésicas para finalidades, entre ellas de cartografía y aplicaciones SIG, navegación, hidrografía, vigilancia de la variación del nivel del mar, modelización y análisis de la deformación del geoide. Trece estaciones GPS primarias se crearon en diferentes islas. Los criterios de selección de la localización de estas estaciones incluyen: (1) cielo abierto sin obstrucciones, para señales de satélite, (2) ángulos de inclinación superior a 10 grados, y (3) al menos una red estación situada en un grado geográfico. La estación de referencia pertenece a la Internacional GNSS Service (IGS), anteriormente Internacional GPS Service. Las trece estaciones de monolitos concretos se han marcado con placas de latón. Para determinar sus coordenadas exactas, cada estación se ha equipado con grados geodésicos, con receptores GPS de doble frecuencia, para medir por lo menos tres días a partir de 6 am a 6 pm a 30 segundos de intervalo. Al menos cuatro satélites simultáneamente deben ser visibles en cualquier momento, con la línea de ángulo de corte de 15 °. Inicialmente, sólo estática, multiestación, procesamiento diferencial GPS se pusieron en práctica.

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Figura 1, International GNSS Service (IGS) con red en torno a Maldivas
GPS

Los receptores GPS no sólo deben ser capaces de rastrear simultáneamente doce satélites, sino que también debería ser de doble frecuencia, como principales criterios de selección:

  • L1 pseudo-medidas de distancia, incertidumbre de <0.2m
  • L2 fase portadora de mediciones, incertidumbre de <0.1cm
  • L1 pseudo-medidas de distancia (codificada desde pcode), incertidumbre de 0.1cm
  • longitud de onda completa en L2
  • baja fase y código de ruido? de alta velocidad de muestreo de L1 y L2
  • alta capacidad de memoria con bajo consumo de energía.

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Figura 2, Flujo de trabajo para mapeo 2D

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Figura 3, Flujo de trabajo para mapeo 3D

Base de distancias entre las estaciones son altos, y en torno a las estaciones IGS Maldivas son hasta unos cuantos miles de kilómetros de distancia. Dado que el GPS comercial después que los programas de procesamiento de largo las líneas de base no están disponibles, el software de la Universidad de Berna se utilizó, para tener la capacidad de detectar las caídas del largo ciclo y manejar bases de referencia GPS en las sesiones teniendo hasta semanas. Por otra parte, el software Bernese ha mejorado modelos matemáticos para la estimación automática de los efectos de la troposfera, estrategias flexibles para la estimación de varias incógnitas, y anteriormente fue utilizado para establecer el Datum Geodésico del 2000 en Nueva Zelandia, y para apoyar el proyecto geoide en Malasia.

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Figura 4, Los Siete Bloques geográficos para la planificación, gestión y ejecución de proyectos
Plan de Vuelo

Figuras 2 y 3 muestran el flujo de trabajo digital para la creación de mapas a escalas 1:25.000 (pequeña escala) y 1:1.000 (a gran escala). La pequeña escala ha de describir con precisión la forma y el tamaño de la superficie terrestre, es evidente que la demarcación de la tierra y el agua fronteriza, atolones, zonas edificadas, carreteras y vegetación, todo esto establecido en la red del país. Dado que el 99% del territorio está cubierto por agua y nubes, la buena planificación de los vuelos es crucial. Fuentes, entre ellas satélites Indios de teleobservación (IRS 1C/1D), mapas y atlas antiguos se utilizaron para preparar los planes de vuelo, optimizando en términos de dinero, tiempo y uso de películas aéreos con la ayuda del software World Wide de Planificación de Misiones (WWMP). Para la planificación, gestión y ejecución de proyectos a pequeña escala de mapeo, el país se dividió en subbloques, la forma para determinar si cada vuelo pasará por las principales carreras se llevo a cabo de norte a sur o de este a oeste. Fueron seleccionados de tal manera que el mayor número posible de islas están situadas en la intersección con las principales líneas de vuelo. El plan de vuelo a gran escala de las dieciséis islas seleccionadas fue construido de manera similar y se usaron fotografías a escalas de preferencia 1:6.000.

Reconocimiento Aéreo

Puntos de control terrestre (BPC) de pequeña escala se establecieron en 42 zonas bien distribuidas, objetivos preinstalados, con tamaño 5 por 5 metros, ocupando una geodetic-grade, receptor GPS de doble frecuencia que mide más de un período de tres horas. A gran escala cartográfica, mediciones GPS se realizaron más de una hora en terreno con los puntos identificados en fotografías aéreas. Estas mediciones GPS, llevaron a cabo en conjunto con al menos dos estaciones de referencia primarias, fueron procesados mediante el uso de GPS SKIPRO, programa de procesamiento con referencia a la primaria más cercana. Se determinaron líneas de preobjetivo de control de datos GPS.

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Figura 5, Pre-instalación de objetivos para la identificación de puntos de control en terreno

En el 2004, durante el mes de febrero, temporada ideal libre de nubes en la región, fotos análogas blanco y negro fueron tomadas con una cámara Zeiss RMK15/23 integrada con el INS y Cinemática GPS, a bordo de un Beech Super King Air B-200 guiado durante el vuelo por un ordenador controlando el sistema de navegación. El uso de los aeropuertos internacionales como base, 25 rollos de película (240 mm), cada uno con una capacidad de 275 cuadros, se exponen más de 95 horas. Las fotos análogas fueron digitalizadas con un escáner fotogramétrico, fotos 1:40.000 a 21 micras y fotos 1:6.000 a la 7 micras de tamaño del píxel. Se llevo a cabo una aerotriangulación para determinar los seis parámetros de orientación externa de cada cuadro mediante GCPs. El sistema cinemática INS a bordo con la cámara hacen posible determinar directamente estos parámetros, de ahora en adelante el número de GPC puede reducirse a un mínimo. Sin embargo, dado que sólo el 1% del país es tierra, el número de GCPs era demasiado pequeño, por lo que el GPS determino las posiciones a bordo que fueron utilizados como control inicial y dado más peso. Puntos Tie pueden ser determinados de forma automática en las imágenes digitales usando técnicas apropiadas. El bloque de ajuste se realizó simultáneamente con las dos líneas principales. Otros insumos, como archivo de calibración de cámara, índice de planificación de vuelo, superposiciones, escala de imagen e imágenes también son necesarias. El promedio de precisión de las mediciones de imagen es de 0,5 a 1 píxel.

Hoja para el Norte del Ecuador

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Hoja para el Sur del Ecuador

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Figura 6, Hoja de numeración para las cartas 1:25.000

Base de Datos SIG

Por tanto mapas 1:25.000 y 1:1.000, bases de datos SIG de 82 capas fueron creados usando orientación de objetos con la tecnología SIG en un entorno de ArcGIS. Para mantener la compatibilidad con la base existente de mapas en formato AutoCAD, los datos SIG utilizan el mismo sistema de referencia, incluyendo datum, proyección y extensión espacial. Las bases de datos son sin fisuras, para facilitar las solicitudes, como censos y servicios públicos. Una red de referencia Universal Transversal Mercator (UTM) fue creada para cubrir la totalidad de Maldivas con mapas a escala 1:25.000.

Block N°
N° de Imagenes
N° de GCPs
RMSE de GCPs (cm)
X
Y
Z
1
824
13
16.6
14.6
11.4
2
262
6
21.8
12.0
14.4
3
458
9
25.2
8.5
3.5
4
238
7
12.8
11.4
25.9
5
260
4
5.6
1.6
4.3
7
32
3
2.6
2.0
1.0

Cuadro 1, Precisión del bloque de ajuste de la cartografía 1:25.000 en términos de raíz error cuadrado medio (RMSE)

Las grandes redes tienen un intervalo de 10.000 m y se dibujan líneas de cuadrícula de 1 grado, 15 minutos y 7 ½ segundos. El esquema de numeración corresponde con el Mapa Internacional del Mundo. Como parte del país está por debajo del ecuador, se obtuvieron coordenadas pasivitas de todo el mundo al llevar el origen hasta el hemisferio sur. El datum vertical es WGS-84.

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Figura 7, Fragmento del mapa base

Fuente:

Gim-International

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