RESTITUIDORES

EVOLUCION DE LOS EQUIPOS RESTITUIDORES

SEBASTIAN RODRIGUEZ MORALES COD: 214929

LUZ MERY VALENICA CARVAJAL INGENIERA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AGRÍCOLA BOGOTÁ, MAYO 12 DE 2011

INTRODUCCION En este trabajo esta explicado de una manera breve y practica la evolución de los equipos restituidores usados a lo largo de la historia. Estos equipos han sido muy útiles con el fin de reproducir y hacer posible la elaboración de mapas y demás elementos cartográficos que han hecho posible llevarlo desde el papel hasta un formato digital, además de progresar a medida que diferentes descubrimientos en el campo de la fotogrametría aplicada ya se teórica o interpretativamente. OBJETIVO GENERAL: Interpretar los cambios tecnológicos que los equipos restituidores han tenido en el transcurso de la historia. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Conocer los primeros métodos de restitución y sus instrumentos. Diferenciar el uso de los diferentes instrumentos ya sea de fotogrametría análoga o digital. JUSTIFICACION: A pesar de que en el siglo XXI, la mayoría de todas las cosas que involucran el uso de óptica, matemática de cálculos iterativos y extensos e impresión de imágenes están totalmente dominados por el campo de la informática, debemos conocer cuales son los métodos que no nos hacían totalmente dependientes de la electrónica, sino de la destreza manual y visual para realizar trabajos de cartografía y que a la final enriquece nuestra cultura general acerca de estos instrumentos.

1. EVOLUCION DE LOS EQUIPOS RESTITUIDORES 1.1 Restitución análoga La historia de la restitución comienza hacia finales del siglo XIX, cuando F. Stolze descubriera el principio de la marca flotante, y con esta, el nacimiento de la fotogrametría estereoscópica, uno de los elementos que mas se usa en la fotogrametría es el estereoscopio, y para dicha época la estereoscopia empezó a ser usada como tal en la fotogrametría, a pesar de que este elemento había sido inventado hace tres cuartos de siglo atrás por el ingles Charles Wheatstone en 1832, cuando la fotografía aun no había sido inventada. A pesar que es una herramienta muy importante, el estereoscopio empezó a ser reemplazado por un invento de Carl Pulfrich, que posteriormente se llamaría Carl Zeiss hacia 1901 invento el estereocomparador.

Figura n° 1 estereocomparador fabricado por Carl Pulfrich en 1901 Este instrumento facilita la medición de coordenadas entre una imagen y la otra, con el fin que en ambas coincida una sola marca flotante, haciendo coincidir los puntos homólogos en dos fotografías. Esta compuesto por una plataforma que sostiene dos portaplacas en la que se colocan el par de fotografías y las cuales pueden ser trabajadas por un sistema de observación y desplazándolas a través de un sistema de máquinas y manivelas que permiten hacer los movimientos ínfimamente necesarios de un lado del estereocomparador u otro para hacer coincidir las fotografías. Este instrumento también había sido diseñado y fabricado por el surafricano H.G. Fourcade hacia 1902. Este instrumento a pesar de ser muy funcional, no realiza un trabajo automático, con el fin de hacer un instrumento que además hiciera el contorno en proyección ortogonal fue inventado el estereoautografo, hacia comienzos del siglo XX en 1909 por los austriacos von Orel y Hulb, que permitía hacer dicho trabajo sobre un análisis de estereoscopia terrestre. Posterior a este

estereoautografo, han sido construidos una serie de estos mismos denominados Wild que van desde Wild A1 construida en 1922 hasta la A9, que fue mostrada en 1956. Dichos modelos van desde aquellos que son operados por métodos completamente mecánicos hasta llegar a manejar las primeras impresoras electrónicas o plotters. En Colombia, los primeros equipos restituidores fueron importados en la década de 1930 para el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, cuyo primer trabajo fotogramétrico fue la construcción de un plano de Bogotá y posteriormente la construcción de un mapa de todo el territorio nacional a escala 1:100000.

Figura n°2 sistema mecánico del estereoautografo elaborado por von Orel

Figura n°3 estereoautografo Autograph Wild A9

Además de equipos que realizaran planos cartográficos, en la primera mitad del siglo XX fueron ideadas maquinas para realizar diferentes productos de fotogrametría directamente de las fotos, dichos aparatos fueron inventados hacia los entre los años de 1910 y los años treinta y entrarían en uso masivo para tareas de inteligencia realizadas en la primera y segunda guerra mundial. El estereoproyector fue inventado en 1915 que mas tarde se llamó “Multiplex” que permitía la elaboración anáglifos, en 1923 W. Bauersfeld diseño el estereoplanígrafo para elaborar mapas y que funcionaba con los mismos principios que el Multiplex, con la diferencia de que usa sistemas de observación mas complejos que el Multiplex y usa el principio denominado óptica subjetiva, y en los años treinta el restituidor Gallus-Ferber para elaborar otrofotos, precedido por el ortofotoscopio inventado por el estadounidense Rusell Bean en 1953, que realizaba la misma función que su antecesor solo que cada vez fue perfeccionándose con fines geológicos .

Figura n°4 estereoplanigrafo C5 Estos instrumentos de restitución se clasifican acorde a la exactitud y la magnitud de la aplicación en que se usan, esta clasificación está dividida en tres órdenes de la siguiente manera: Primer orden: Usados en la impresión de trabajos fotogramétricos aéreos y terrestres y disponen de instrumentos de alta precisión y métodos de reconstrucción por un haz de rayos.

Segundo orden: Son similares a los de primer orden, pero no poseen la misma exactitud. Tercer orden: Estos instrumentos poseen sistemas mecánicos que no son tan exactos como los equipos de mayor magnitud. En realidad estos equipos son usados para trabajos de pequeña y mediana escala y de fotointerpretación, no usa la reproducción por haz de rayos. Además de los instrumentos óptico-mecánicos usados en la reproducción automática, existen restituidores que corrigen el desplazamiento debido al relieve, y que son usados en tareas de tercer orden, y son los siguientes: Restituidor radial lineal: este instrumento esta basado en reconstruir la imagen a partir de la intersección de dos direcciones radiales de los puntos principales de la foto, dicho instrumento cuenta con un estereoscopio, dos portafotos que soportan las fotos sujetándolas a una plataforma transparente y un mecanismo de medición y pantógrafo, que es una estructura compuesta de brazos conectados que permite realizar trazos de igual o mayor escala, a medida que el operario va desplazando los sistemas de palancas. Restituidor radial planimetrico: es igual al lineal, con diferencias en el diseño de los mecanismos ópticos y mecánicos.

a

b

Figura n°5 restituidor radial a) lineal y b) planimetrico Estereotopo: es un equipo de restitución de tercer orden que reproduce a través de pantografía, una imagen con precisión aceptable, la imagen corregida con respecto a diferencias de alturas, este dispositivo dispone de estereoscopio de espejos, barra de paralaje, una guía de medida, portafotos y accesorios auxiliarles. Estereomicrometro: este equipo restituye la foto, corrigiendo los errores que se deben a la inclinación de la cámara.

Figura n°6 Estereotopo Zeiss-Oberkochen

Figura n°7 Estereomicrometro Santoni 1.2 Restitución analítica: Este proceso de restitución consiste en tomar cada fotografía como un modelo matemático y dar mas precisión en el sistema de coordenadas usadas en fotografías, consiste en si en convertir una imagen en algoritmos que pueden ser interpretados a través de un medio informático. Sus orígenes van desde la invención de la computadora electrónica hecha en los años cuarenta por Konrad Zuse, no obstante el primer restituidor analítico fue inventado por el finlandés Uki Helava en 1956.

Figura n°8 Restituidor analítico de Helava

Estos dispositivos a pesar de que no poseía limitaciones ópticas y mecánicas o de formación de datos matemáticos que permitían hacer lo que cada uno de los elementos analógicos hacia en una sola consola como corregir distorsiones y errores sistemáticos, eran costosos y no tenían mucha diferencia en el diseño de los restituidores analógicos, razón por la cual, la era del uso de fotogrametría analítica fue hacia la década de los ochenta. No obstante, existían varias casas matrices de instrumentos fotogramétricos que comenzaron a comercializar este tipo de restituidores como:    

Zeiss, en Alemania. O.M.I (Nistri), en Italia Hilger and Watts, en Inglaterra Wild, en Suiza.

El modo de usar estos instrumentos era a través de la digitación de coordenadas a través de una terna que la memoria de la computadora almacenaba en un programa computacional, a través de un proceso de triangulación aérea. El software usado en aquellos entonces era muy anticuado para la cantidad de operaciones que debía procesar una computadora, que debía manejar varias ecuaciones para cada fotografía. Hacia los años 60, habían dos métodos compensatorios de restitución analítica, uno era por mínimos cuadrados, por polinomios y por haces de rayos. Con el progreso de las computadoras, también fueron evolucionando los métodos numéricos usados en la programación. Hacia la década de lo años 70, la Universidad de Stuttgart creo el método de compensación por modelos independientes y así el programa PATM. Cabe mencionar que dichos procedimientos se basaban en la cantidad de incógnitas que las operaciones matemáticas manejaban, en los métodos anteriores se manejaban 6 incógnitas por cada fotografía y que implicaba una mayor velocidad por parte de los sistemas operativos, cosa que para aquel entonces era proporcional al tamaño y el espacio que una computadora pudiese ocupar. Con la llegada de la compensación por modelos independientes el número de incógnitas se incremento a siete, pero se repartían 4 incógnitas para planimetría y 3 para altimetría, además dichas mediciones podían realizarse desde instrumentos análogos. A medida que las computadoras fueron disminuyendo tanto de tamaño como de precio, debido a invenciones como el microprocesador o las

supercomputadoras en la década de los setenta, posteriormente disminuyo los costos de adquisición de restituidores y volvió a los procesos fotogramétricos como tareas que una misma maquina operadora puede realizar por si sola sin necesidad de un operario o extenuantes trabajos ópticos-mecánicos y que hoy día, aun siguen usándose.

Figura n°9 Restituidor analítico Matra Transter de los años 80 Los restituidores analíticos, al igual que los análogos si hablamos de precisión, se subdividen en dos tipos:  Restituidores analíticos universales: estos equipos son usados en tareas de grandes dimensiones y suministran la información a la computadora a través de movimientos hechos a los periféricos acorde al trabajo hecho por un operario, a pesar de tener el mismo principio que un restituidor análogo, este permite hacer todo tipo de corrección en el mismo equipo una vez realizado el trabajo.

Figura n° 10, restituidor analítico universal Leica SD3000

 Restituidor analítico simplificado: de igual modo que los equipos análogos de tercer orden, estos son usados con el propósito de realizar tareas más puntuales y de pequeñas proporciones, además no dispone de un sistema óptico-mecánico tal amplio como el universal.

Figura n° 11, restituidor analítico portátil ADAM PDS-2 1.3 Restitución digital: El comienzo de la restitución digital comienza a partir de la invención de las cámaras digitales y los procesos de copiado por escáner. Si hablamos de fechas, la restitución digital comienza en la década de 1980, de esta época en adelante empiezan a usarse tanto cámaras digitales que de una vez permiten el paso de información a los restituidores como los escáneres que almacenan a la imagen en grupos pequeños de elementos graficas llamados pixeles o celdas que acorde a su densidad es mas claro u oscuro; cuando una cámara es capaz de almacenar dicha información sin tener contacto directo con la superficie que estudia, a este principio se denomina teledetección, cuyo uso inició en la década de los años setenta.

Figura n°12 Las estaciones fotogrameticas digitales son cada vez menos complejas

Al igual como lo hicieron los restituidores analíticos, los digitales hicieron aun mas agiles los procesos de variación de escala, desplazamiento debido al relieve, creando ortofotos, que ha hecho posible crear los Sistemas de Información Geográfica, y con este, la elaboración de ortofotomapas. Ya que los restituidores digitales no disponen de las complejas y un tanto proporcionadas manivelas y demás partes de manejo de las fotos, todas estas acciones pueden ser realizadas a través de una computadora personal con determinadas aplicaciones y periféricos. Vale agregar que el término restituidor, si nos referimos a una tarea de contenido digital le denominamos una Estación Fotogramétrica Digital. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: PEREZ ALVAREZ, Juan Antonio. Apuntes de fotogrametría II, Mérida, España, Universidad de Extremadura En: base de datos de publicaciones. [Base de datos en línea] [Consultado 11 mayo 2011]. Disponible en:< http://es.scribd.com/doc/36263964/128/Estereocomparador-unidad-opticamecanica> HALLERT, Bertil. Photogrametry. Estocolmo, Suecia. Royal Institute of Technology. Editorial Mc Graw Hill, 1960. 340 p. DEAGOSTINI, Daniel. Introducción a la fotogrametría. Bogotá, Colombia. Royal Centro Interamericano de Fotointerpretación. Editorial Presencia Ltda., 1984. 268 p. TORRES, Álvaro. VILLARTE, Eduardo. Topografía. Bogotá, Colombia. Escuela Colombiana de Ingeniería. Editorial Pearson Education de Colombia, 4ª edicion 2001. 472 p. LERMA GRACIA, José Luis. Fotogrametría moderna: analítica y digital. Valencia, España. Editorial de la UPV, 2002. 555 p. JULIÁ, José. Las transiciones de la fotogrametría. En: base de datos de publicaciones. Madrid, España, Universidad Politécnica de Madrid [base de datos en línea] [consultado 12 de mayo 2011]. Disponible en < http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:UOf _dsJdQK8J:redgeomatica.rediris.es/julia/Julia.doc+restituidores+analiticos&hl= es&gl=co&pid=bl&srcid=ADGEESg4J5PLhKEHlOn1WfJnpvo2y5-optZ09CImzjDfAKE7iycJE7d2VqELq9k2gpwhbjCgoy2AiCtQ0dEd8t1tgcJOVEvv3HnK17d0RzW_z

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