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Georeferenciación de
mapas
En muchos casos las imágenes no vienen georeferenciadas, por lo cual es
necesario utilizar un procedimiento especial de "remuestreo" ("resampling"
en inglés). El procedimiento consiste en
efectuar una transformación de una imagen desde un sistema de coordenadas a otro, utilizando
métodos matemáticos geodésicos que están automatizados en los softwares de
SIG. Los interesados en los detalles
técnicos geodésicos pueden encontrarlos en la Referencia
1, en el capítulo
titulado "Georeferenciamiento" y en las lecturas complementarias
indicadas en ese capítulo. Una exposición detallada de este tema se puede
encontrar en http://fcf.unse.edu.ar/pdf/lpr/p10.PDF,
de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Nacional de Santiago del
Estero, Argentina.
El siguiente grupo de imágenes resume el sistema de georeferenciación. La
Figura GR-1 es una imagen del satélite Aster sin georeferenciar y la Figura GR-2
es un
mosaico de LandSat georeferenciado. En este caso la imagen Aster viene en un
sistema de coordenadas relativo en el cual
los valores de las coordenadas coinciden con los píxeles de la imagen. La imagen
LandSat georeferenciada que nos sirve de base en este caso está en un sistema
UTM basado en el Datum universal WGS84.
El primer paso es ubicar puntos comunes saltantes entre las dos imágenes y
marcarlos ("digitalizarlos") en ambas imágenes (Figuras GR-1 y GR-2).
Estos puntos de control deben estar bien
distribuidos en las imágenes y deben ser un mínimo de 4 si la transformación
es lineal, pero se recomienda unos 20 o más para tener un adecuado nivel de
precisión en el mapa final.
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| FIGURA GR-1:
Imagen
Aster en coordenadas planas |
FIGURA GR-2:
Mosaico LandSat en coordenadas UTM |
Para
mayor precisión en la digitalización de estos puntos es necesario usar las
herramientas de "zoom" que proporcionan los distintos softwares SIG,
como se ilustra en las figuras GR-3 y GR-4.
Es
necesario señalar que la imagen de la izquierda no está orientada
perfectamente de Sur a Norte como sí lo está la imagen de la derecha. La
georeferenciación no sólo corrige la orientación, sino también corrige las
distorsiones de distancias entre puntos que son producto de que la imagen es
captada a un ángulo distinto a la vertical. Un trabajo más complejo efectuado
con métodos avanzados es el de orto-rectificación, necesario en los casos de
paisajes montañosos. Este método no sólamente reorienta las imágenes y
reajusta distancias sino corrige pixel por pixel la distorsión de las formas de
los cerros, pero requiere de software especial, y no es descrito aquí.
Los
valores de las coordenadas de los puntos de correspondencia en ambas se
registran directamente en una matriz de datos según la figura siguiente
adaptada del popular software IDRISI:
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FIGURA GR-5: Sistema
automatizado de georeferenciación |
Las
19 filas de cuatro columnas (Input X, Input Y, Output X y Output Y) de los pares
de datos de correspondencia son procesados automáticamente por el programa que
calcula los parámetros de regresión múltiple, los errores residuales y el cuadrado medio
de errores (RMS) de un par de ecuaciones de la forma
siguiente (asumiendo una función de transformación lineal, o "Mapping
function" según la opción indicada en la parte alta de la última columna
de la Figura GR-5).
| Output
X = a0 + a1(Input X) + a2(Input Y) |
Output
Y = b0 + b1(Input X) + b2(Input Y)
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Antes
de continuar el programa requiere que uno especifique el sistema de referencia del
nuevo mapa (UTM en este caso) y el tamaño de la imagen en términos de columnas y filas y de
coordenadas geográficas. Los distintos softwares implementan
esto de diversa manera, pero en este ejemplo se hace a través del botón "Output reference parameters" de la figura
GR-5, que muestra la pantalla siguiente:
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FIGURA GR-6:
Parámetros para el mapa final |
En el siguiente paso este sistema asigna cada uno de los píxeles del mapa no
georeferenciado a una grilla de nuevos píxeles que están en el sistema de
coordenadas elegido, ya que debe reajustarse las posiciones indicadas por las
ecuaciones de regresión. Este procedimiento tiene varias opciones, dos de las
cuales son indicadas en la Figura GR-5: "Nearest neighbor" y "Bilinear".
Para el mapa final que presentamos aquí (Figura GR-7) hemos elegido "Nearest Neighbor".
Para verificar si la georeferenciación ha sido bien hecha se puede añadir la capa de
ríos de las Cartas Nacionales (Figura GR-8) y determinar si corresponde
correctamente con los cauces de los ríos que se ven en la imagen de satélite
(Figura GR-7). Para esto conviene hacer zoom y ver en detalle la correspondencia
entre capas.
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| FIGURA GR-7: Mapa final
georeferenciado |
FIGURA GR-8: Mapa final
con capa de ríos |
Por
último, debemos señalar que este método de "resampling" funciona
para cualquier mapa, sea de satélite o no, que se desea georeferenciar. Por
ejemplo, uno puede tomar un mapa de un libro, escanearlo, importarlo a un
software SIG y usar el mismo método descrito aquí. Asimismo, si uno desea
contraer o aumentar el tamaño de una imagen ya georeferenciada, uno puede usar este método para
hallar la nueva imagen también georeferenciada. En este caso sólo se requieren cuatro puntos de
control. Todo esto requiere cierta práctica para realizarlo eficazmente pero
los programas actuales reducen significativamente la curva de aprendizaje.
