Teledetección y Fotogrametría Aérea: Conceptos, Resoluciones y Aplicaciones en Agricultura
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Resoluciones en Teledetección
Resolución Espacial (GSD – Ground Sample Distance)
- Tamaño de píxel → superficie real que representa cada píxel.
- Ejemplo: 10 m/píxel = cada píxel representa 10x10 m en el terreno.
- Determinada por la altura de vuelo, el sensor y la óptica.
- Cuanto menor sea el GSD → mayor detalle (mejor resolución).
Resolución Temporal
- Tiempo que tarda un satélite en volver a captar el mismo punto de la Tierra.
- Se expresa en días (tiempo de revisita).
Resolución Espectral
- Capacidad del sensor para discriminar entre longitudes de onda cercanas.
- Determinada por el número y tipo de bandas.
Resolución Radiométrica
- Número de niveles de intensidad (bits).
- Ejemplo: 8 bits = 256 niveles; 12 bits = 4096 niveles.
- A mayor número de bits, mejor capacidad para distinguir diferencias de energía.
📸 Aerofotogrametría
Concepto
Obtención de información métrica del terreno mediante fotografías aéreas. Permite calcular coordenadas y modelos 3D.
Elevación
Medida de referencia en metros sobre el nivel del mar (m s.n.m.).
Fotogrametría Tradicional
- Cámaras calibradas.
- Posiciones conocidas (GPS/INS).
- Geometría estricta de vuelos.
📊 Comparativa de Satélites (Valores Clave)
| Satélite | Resolución Espacial | Re-visita | Bandas | Bits |
|---|---|---|---|---|
| Landsat 8/9 | 15 m (Pan) | 16 días | 11 (Visible, NIR, SWIR, TIR) | 12 |
| Sentinel-2A/B | 10 m | 5 días | 13 (Visible, NIR, SWIR) | 12 |
| WorldView-3 | 0.31 m Pan / 1.24 m MS / 3.7 m SWIR | 1 día | 31 bandas | 11 |
| SPOT 6/7 | 1.5 m Pan | 1–3 días | 4 (Visible, NIR) | 12 |
| RapidEye | 5 m | 1 día | 5 (Visible, Red Edge, NIR) | 12 |
| Terra/Aqua (MODIS) | 250–1000 m | 1–2 días | 36 bandas | 12 |
| GeoEye-1 | 0.41 m Pan | 2–3 días | 4 (Visible, NIR) | 11 |
| IKONOS | 0.82 m Pan | 3–5 días | 4 (Visible, NIR) | 11 |
| QuickBird | 0.61 m Pan | 1–3.5 días | 4 (Visible, NIR) | 11 |
| PlanetScope | 3 m | Diario | 8 (Visible, Red Edge, NIR, Coastal) | 12 |
| EnMAP | 30 m | 27 días | 242 (Visible, NIR, SWIR) | 14 |
| PRISMA | 30 m | 7 días | 239 (Visible, NIR, SWIR) | 12 |
| Hyperion (EO-1) | 30 m | 16 días | 220 (Visible, NIR, SWIR) | 12 |
🔹 Fotogrametría SfM (Structure from Motion)
- Desde 2006 (“Bundler” – Universidad de Washington).
- No requiere posición de cámara conocida.
- Usa cámaras no métricas (comunes).
- Identifica puntos comunes automáticamente.
- Reconstruye en 3D con menor rigor geométrico si no hay puntos de control.
- Software: Photoscan (Agisoft Metashape), Pix4D, DJI Terra.
- Fases: Planificación → Ejecución → Procesamiento → Postprocesamiento.
Principio Geométrico
- Intersección espacial: las coordenadas XYZ se determinan al cruzar rayos homólogos de dos fotos consecutivas.
🧭 Parámetros de Vuelo y GSD
Altura de vuelo (AGL): principal variable que puede modificarse.
Solape Recomendado
- 75% longitudinal (frontal).
- 75% transversal (lateral).
Margen: zona extra de vuelo para asegurar cobertura total.
Cálculos Importantes
L = GSD × 35
T = GSD × 3
GSD (Ground Sample Distance)
- Porción de terreno representada por un píxel.
- Herramienta: Pix4D GSD Calculator
🧱 Puntos de Control y Ajuste
| Tipo de punto | Función |
|---|---|
| Puntos de enlace (Tie Points) | Vinculan fotos consecutivas. Calculados en el ajuste. |
| Puntos de control/apoyo (GCP) | Coordenadas conocidas. Usados para orientación. |
| Puntos de chequeo (Check Points) | Coordenadas conocidas para verificar la precisión del ajuste. |
⚠️ Se necesitan receptores GNSS (GPS diferencial o RTK) para levantar los puntos de control.
🧩 Procesamiento SfM
Etapas Básicas
- Importar imágenes (mínimo 60–80 fotos con solape).
- Detección automática de puntos homólogos.
- Cálculo de posiciones relativas de cámara.
- Nube de puntos dispersa → densificación → nube de puntos densa.
- Generación de malla 3D (modelo digital).
- Creación de ortomosaico (RGB, térmico o multiespectral).
- Exportación georreferenciada.
🌈 Productos Generados
Con Cámara RGB
- Ortomosaico “True Color”.
- Modelo Digital de Superficie (DSM).
- Modelo Digital del Terreno (DTM).
- Nubes de puntos 3D.
Con Cámara Multiespectral
- Mapas de vegetación (NDVI, NDRE, etc.).
- Mapas de vigor o estrés hídrico.
- Análisis multibanda.
Con Cámara Termográfica
- Ortomosaico térmico.
- Mapas de temperatura superficial.
- Evaluación de estrés hídrico o deficiencias de riego.
🌡️ Emisividad y Reflectividad
Emisividad: energía emitida por un cuerpo (> 0 K).
Reflectividad: proporción de energía reflejada.
👉 Ambos conceptos son muy importantes (evaluados en control).
- Relación: cuerpos con mayor emisividad emiten más energía térmica.
- Usado en sensores térmicos y mapas de reflectividad.
🚁 Equipos Comunes en Agricultura de Precisión
DJI Mavic 3M
- Cámara multiespectral + RGB.
- GPS RTK integrado.
- Planificación automática de vuelos (app DJI SmartFarm).
Resultados procesados en software como Pix4D, DJI Terra, Agisoft.
DJI Phantom 4 RTK
- Alta precisión centimétrica.
- Compatible con Pix4Dmapper o DJI Terra.
- Ideal para levantamientos fotogramétricos agrícolas.
💻 Flujo de Trabajo General (SfM + SIG)
- Planificación: definir GSD, altura, solapes, márgenes.
- Ejecución: captura de imágenes con UAS.
- Procesamiento: alineación, generación de nube de puntos.
- Postprocesamiento: ortomosaico, curvas de nivel, exportación SIG.
- Análisis en SIG (QGIS, ArcGIS): clasificación, NDVI, mapas temáticos.