Memoria practicas empresa

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Ejemplo de lo que se hace en el ICV de Alicante como georreferenciador.

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Memoria practicas empresa

  1. 1. Memoria de prácticas realizadas en el ICV Máster en planificación y gestión de riesgos naturales 2012/2013 Alejandro Ruiz Cabrera / William Hernández Ramos
  2. 2. 2 Indice: 1-Objetivos y metodología 1 1.1-Objetivos 1 1.2-Metodologia 4 2-Ruiz de Alda 4 3-Problemas y proceso de georreferenciado 6 3.1-Problemas Surgidos 6 3.1.1-Fallo de Java 6 3.1.2-Resolución del vuelo de referencia 6 3.1.3-RMS excesivo 7 3.1.4-Sistema de referencia 8 3.1.5-Problemas de red 8 3.2-Proceso de georreferenciado 8 3.2.1-El vuelo americano de 1956 8 3.2.2-Distribucion de los puntos 9 3.2.3-Añadir capa WMS 9 3.2.4-Añadir capa PostGIS 12 3.2.5-Elección del fotograma 12 3.2.6-Antes de georreferenciar 12 3.2.7-Durante la georreferenciación 14 3.2.8-Despues de la georreferenciación 15 4-Importancia de este trabajo con respecto a los riesgos naturales 16 5-Bibliografia 16
  3. 3. 3 1-Objetivos y metodología 1.1.- Objetivos El Instituto Cartográfico Valenciano (ICV) posee una vasta colección de varios cientos de ortofotografías del aviador Ruiz de Alda, cuyo valor documental, gráfico y geográfico es incuestionable. Sin embargo, estos fotogramas tienen un gran defecto: no tiene sistema de coordenadas asociadas; con este hándicap, este vuelo se hace complejo y casi de imposible tomar como referencia. Además cada fotograma no era liso, sino que las tomas tenían deformaciones de todo tipo debido a los obstáculos y problemas de volar a tan baja altitud. De esta forma las deformaciones suponen un problema añadido para poder tomar referencias. Así pues, dadas las características de la colección el objeto pasó a ser de forma clara, la ortoreferenciación y con ella, la ortorectificación de las mismas para corregir las deformaciones que llevan consigo. Deformaciones que nunca son las mismas ni son iguales. El objetivo inicial también se traduce en establecer un método de trabajo que resultara eficaz para poder realizar la correcta ortorectificación y que ello no supusiera una rémora temporal a la hora de llevarlo a cabo. No se trataba tanto de la destreza sino de la elección idónea de la función polinómica que cada programa nos pudiera proporcionar. En un principio se planteó la ‘Helmer gerectification’, sin embargo, esta transformación se hizo insuficiente para este trabajo ya que se suele utilizar para fotografías aéreas ya orientadas y con su correcta inclinación. Una mejor opción es la Función Polinomial de Grado 3, cuya transformación permite correcciones de imágenes con deformaciones en diferentes ángulos, con el cabeceo o rotación del avión, propicio para las pasadas del Ruiz de Alda. Según el manual de usuarios de Quantum GIS, las funciones polinomiales de grados 1, 2 y 3 “se encuentran entre los algoritmos más utilizados para la georeferenciación, y cada uno es diferente por el grado de distorsión presente para hacer que coincida los puntos de control de origen y de destino. El algoritmo más utilizado es el de polinomio de segundo orden, lo que permite cierta curvatura. En transformaciones de primer orden se conserva la colinealidad y permite solo la ampliación, traslación y rotación”. Dentro de la Función Polinomial de Grado 3 hay otro algoritmo llamado Thin Plate Splane. Se trata de otra función polinómica que actúa según la distribución geométrica de los puntos de control. Para el manual de usuario de Quantum GIS pasa por ser el más moderno “es capaz de introducir deformaciones locales en los datos. Este algoritmo es muy útil cuando es muy baja la calidad de los originales que se están georeferenciados”.
  4. 4. 4 1.2.- Metodología Aunque al hablar de algoritmos en cierta parte ya comenzamos a hablar de metodología, lo cierto es que el método utilizado consistió sobre todo en la elección del programa de tratamiento de la información. Escogimos el software libre GvSIG, con el que a priori podíamos trabajar mejor con la Función Polinomial de Grado 3 y sobre todo nos permitía cuantificar nuestro error gracias al RMS o “Error medio cuadrático”, cuyo valor no debía sobrepasar los cuatro metros. Logotipo del software libre GvSIG Sin embargo, debido a los problemas que nos planteó esta aplicación y que analizaremos en el Punto 4 de este trabajo, tuvimos que optar por trabajar definitivamente con el Quantum GIS que no nos daba el RMS pero que en el cambio entre Polinomial de Grado 3 y Thin Plate Splane podríamos sacar de alguna manera el mayor o menor error. Imagen de entrada al programa de software libre Quantum GIS 2-Ruiz de Alda La fotografía aérea, u ortofotografia, resulta útil para cualquier rama de la geografía, tanto la humana como la física. Por un lado, podemos obtener imágenes fidedignas de la morfología de las ciudades, y en sucesivos años, conocer el crecimiento que en estas se ha ido dando. Por otro, tener una visión
  5. 5. 5 cenital de territorio nos ayuda a conocer mejor cualquier modificación física que se pueda dar en él –por ejemplo, la desecación progresiva de un lago o la extensión de un deslizamiento de tierra-. La importancia de conocer cada rincón del territorio en el que nos asentamos ha existido desde siempre, ya fuera con intenciones militares de cara a permitir un mejor movimiento por el terreno, o sociales con la necesidad de hacer una buena planificación territorial. Esa idea fue la que tuvo la Confederación Hidrográfica del Segura a la hora de solicitar a la CETFA -Compañía Española de Trabajos Fotogramétricos Aéreos- los fotogramas de toda la cuenca. Se necesitaba tener un mayor conocimiento de esta zona de cara a las actuaciones que se harían en ella y se requería de este material. De hecho, los primeros vuelos aéreos realizados en España provienen de solicitudes de las propias Confederaciones Hidrográficas pero también del Catastro español, que fue el primero en interesarse en este sistema gracias a la observación de la forma de funcionar de sus homólogos franceses –los primeros trabajos fueron realizados por entes públicos-. La CETFA –ya entrando en la aportación de las empresas privadas a los inicios de la fotografía aérea española-, creada por Julio Ruiz de Alda, José María Ansaldo Vejarano y Fernando Rein Loring en abril de 1927, antes de trabajar para la CHS –Confederación Hidrográfica del Segura- lo hará para la del Ebro, además de algunos levantamientos de municipios buscando lograr la aprobación del Instituto Geográfico Nacional de cara a la realización del Catastro –que había tenido muchas dificultades tanto económicas como por parte de propietarios de la tierra que no querían que se conocieran con exactitud sus riquezas terrenales-. El trabajo que realizan en la cuenca del Rio Segura se traduce en unos 5463 fotogramas a una escala 1:10000 que poseen mucho detalle y se conservan con buena calidad en su práctica totalidad. El vuelo se realiza de forma desorganizada, con pasadas atendiendo a criterios que serían más próximos a los designados por las capacidades del aparato y las condiciones atmosféricas que a logísticos.
  6. 6. 6 Diferencias visibles en el orden de las pasadas del vuelo de Ruiz de Alda (1929-1930) y las que realizo sobre la misma zona el ejército estadounidense (1956-1957). Fuente: Fototeca IGN. Por parte de Ruiz de Alda, fue un pionero de la aviación en España, militar y también político, que vivió entre el 7 de octubre de 1897 y el 22 de agosto de 1936, y cuya figura da nombre popular a este vuelo que trabajamos. 3.- Problemas y proceso de georreferenciación 3.1.- Problemas surgidos 3.1.1.- Fallo de Java La consola Java dio un problema persistente en GvSIG que hacía que antes de introducir todos los puntos de referencia o incluso habiendo logrado situar en el fotograma todos los puntos de referencia, no se llevaba a cabo el procesamiento de los datos con la función Polinomial 3 o por cualquier otro algoritmo o función. Se barajó que fuera un problema de la versión del software escogido, sin embargo, se utilizaron versiones tanto posteriores como anteriores a la utilizada, la V.1.10, pero ninguna de ellas dio el resultado requerido. En algún caso ni tan siquiera dejaba comenzar la tarea ya que existían problemas al cargar las capas. Esto provocó que definitivamente, y al poco de comenzar nuestro proyecto, tuviéramos que cambiar de programa, el Quantum GIS, también de software libre, fue el elegido. 3.1.2.- Resolución del vuelo de referencia El vuelo americano de 1956 era demasiado grosero, tenía muy poca resolución en comparación con el vuelo de 1929. En este último se obtenían un gran número de detalles importantes para poder realizar la georreferenciación pero lo que muchas veces se veía en el fotograma de Ruiz de Alda, no se veía en el vuelo americano por la falta de resolución de este último. Este problema se
  7. 7. 7 vio sobre todo en terreno geológico sin uso, es decir, sobre roca viva que provocaba que la georreferenciación fuera absolutamente imposible de llevar a cabo si no se tenían referencias de usos alrededor y que pudiera ser captado por el vuelo americano de 1956. La imagen completa del vuelo americano de 1956 en Elche y Sureste de Murcia. Fuente: CHS. 3.1.3.- RMS excesivo En el Q GIS uno de los errores más comunes y que hasta el final ocurrió fueron los llamados RMS en GvSIG. Al colocar un punto de referencia en el fotograma de 1929, sabiendo con total y racional exactitud que ese punto era el mismo que se veía en el vuelo americano de 1956, el punto se iba dibujando una trayectoria alejada del punto inicial donde ubicamos la referencia. En algunos casos pudimos resolver el problema moviendo el punto de referencia en la imagen del vuelo americano hasta que la proyección errática se anexaba y desaparecía con el punto. En otros casos el error proyectado era escaso y se resolvía moviendo el punto de referencia en la ortofoto de 1929 hasta que el punto se unía con el final de la proyección errática. En otras muchas ocasiones por más que se moviera el punto de referencia en el vuelo americano, no se hallaba solución.
  8. 8. 8 3.1.4.- Sistema de referencia Un problema puntual, vago pero importante era la elección del sistema de referencia en el vuelo de Ruiz de Alda. Puntualmente esto no se tuvo en cuenta y todo el trabajo que se llevaba a cabo con un fotograma no servía porque al no elegir el sistema de referencia adecuado, que era el ESPG 25830, al no tener una referencia válida, las referencias en el vuelo americano tampoco valían y no se podía procesar. 3.1.5.- Problemas de red Uno de los problemas ajenos a nosotros mismos y que fue recurrente durante alguna semana de los dos meses de prácticas fueron los servidores. Durante varios días el problema con el servidor provocó que el servicio World Map Service (WMS) no apareciera y que tampoco lo hiciera su base de datos. Esta cuestión no es baladí, ya que sin ese WMS no sabíamos el número de referencia de las ortofotos y por tanto no sabíamos en qué lugar nos encontrábamos 3.2.- Proceso de georreferenciación 3.2.1.- El vuelo americano de 1956 En el Punto 2 de este trabajo hablábamos del objetivo de estas prácticas que no eran sino la georreferenciación y georectificación de las ortofotos del vuelo de Ruiz de Alda de 1929. Ahora bien, toda georreferenciación necesita puntos de referencia con un adecuado sistema de coordenadas. En este caso escogimos el vuelo que realizó el ejército americano en 1956. En la ventana del Georreferenciador se ven los puntos de fuga que nos indica que la referencia no es válida o que el error es considerable.
  9. 9. 9 Según la Confederación Hidrográfica del Segura el origen del vuelo americano fue: “la necesidad de cartografía militar, el interés estratégico España-EEUU durante la Guerra Fría, el atraso tecnológico y económico del país, el Convenio de defensa de 23 de septiembre de 1953. A cambio Estados Unidos “consolidaba sus bases aéreas en Morón de la Frontera, Torrejón de Ardoz, Zaragoza y Rota, Obtenía derechos de tránsito y aterrizaje”. A su vez, “España obtendría: Material militar y armamento, Cartografía actualizada, Modernización de bases aéreas”. 3.2.2.- Distribución de los puntos Una de las premisas básicas para comenzar el trabajo era saber cuántos puntos debíamos colocar y de qué manera. Las sugerencias que nos emitieron nos decían que habría que añadir entre 30 y 40 puntos, aunque dependiendo del fotograma teníamos la libertad para poner puntos de referencia de más o de menos. Era imprescindible sobre todo realizar una distribución de los puntos lo más homogénea posible, algo que no siempre se cumplió pero que en la medida de cada uno sí se consiguió en la mayoría de las veces. Una imagen del vuelo de Ruiz de Alda con una distribución de puntos más o menos homogénea. Elaboración propia. 3.2.3.- Añadir capa WMS La siguiente misión es cargar la imagen World Map Service (WMS) del vuelo americano de 1956, pero Quantum GIS no lo hace automáticamente. Para realizar el proceso hay que picar en el icono “Añadir Capa WMS”.
  10. 10. 10 Imagen del Quantum GIS, se señala el icono para comenzar a cargar la capa WMS Sin embargo esto sólo es un paso. Luego nos aparecería una ventana en la que tendremos que ir donde dice “Nuevo” Imagen del QGIS en el proceso de carga del servicio WMS Esto a su vez nos abrirá una ventana. En la misma ya podremos poner la dirección del WMS, sacada del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. El nombre que le daremos a la capa será el que queramos pero será obvio que debe tener referencia a la capa que vamos a abrir, en este caso el vuelo americano de 1956. En la URL pondremos la dirección que hemos visto en la página del Ministerio donde se hace referencia del WMS: http://www.chsegura.es/chswmsserver/USAF56?
  11. 11. 11 Imagen del QGIS en el que se pone la URL donde se hospeda el WMS del vuelo americano Hecho esto, Quantum GIS nos pide que especifiquemos el sistema de referencia con el que vamos a abrir la capa WMS. En la búsqueda simplemente ponemos los dígitos de la ESPG, 25830, que es la proyección ETRS89. Una vez elegido, picamos en el botón “Ok” y al volver a la ventana antes de invocar al WMS. Ya con el sistema de referencia correcto picamos en el botón “Añadir”. Con esto ya tendremos cargada la capa WMS del vuelo americano de 1956 que es de donde procederán nuestros puntos de referencia que trasladaremos al fotograma de 1929, o para ser más exactos, tomaremos el punto de control de este último y lo vincularemos con un lugar concreto del vuelo de 1956. Imagen de QGIS donde nos pide el sistema de referencia con el que veremos la capa.
  12. 12. 12 3.2.4.- Añadir capa PostGis La capa PostGis es el conjunto de shapefiles que enmarcan las ortofotos que tendremos que georreferenciar. Está ubicada en un servidor interno del ICV, gisandchips.org. Para cargar dicha capa vamos al botón “Añadir capa PostGis”, donde nos saldrá una ventana parecida a cuando invocamos el servicio WMS. Al igual que entonces crearemos una “Nueva” conexión. Al clicar sobre este botón tendremos que poner todos los datos que nos pide: el nombre (el que queramos pero que nosotros hemos puesto intuitivamente ICV), el servicio, el servidor que será el servidor www.gisandchips.org, el puerto que es el 5437 y poco más. Clicamos primero a “Ok” y luego añadir. Se nos abrirán todas las capas de shapefile con una base de datos asociadas donde tendremos que marcar en la georreferenciación, quién lo hizo, el tiempo que tardó en hacerlo, si está o no hecho, si está o no revisado. 3.2.5.- Elección del fotograma Al tratarse de un proyecto en equipos, tendremos que evitar que el fotograma que haga uno, no lo haga el otro. Por esa razón decidimos abortar la misión desde diferentes puntos cardinales. Unos comenzamos por la costa, otros por la montaña, y otros por la franja costera superior. De esta forma consideramos que no íbamos a coincidir ni a solapar el trabajo personal con el de nuestro compañero. Establecido esto de partida, fuimos al servidor del ICV, a la carpeta Digitalización y elegimos el nombre de serie de un fotograma, por ejemplo, m295_025. 3.2.6.- Antes de georreferenciar Es muy normal que en la barra de herramientas del Quantum GIS, dentro del menú Raster, no esté el georreferenciador. Por eso, antes de nada tenemos que ir al menú Complementos, al Administrador de Complementos y marcar el Georreferenciador para que aparezca en el menú Raster.
  13. 13. 13 Tenemos que abrir el georrefenciador. Desde allí abrimos el TIFF que escogimos con la serie m295_025. Al igual que al abrir el WMS, nos pedirá el sistema de referencia en el que queremos ver la imagen. Para realizar una correcta georreferenciación elegimos la misma que antes, es decir, ESPG 25830, correspondiente a la ETRS89. El Georreferenciador del QGIS también nos pide con qué sistema de referencia ver la imagen de Ruiz de Alda. Imagen del Administrador de elementos de QGIS desde donde añadiremos el Georreferenciador.
  14. 14. 14 Configuramos la vista como nos sea más cómodo para establecer los puntos de control. Como vemos en la siguiente imagen, se puede conseguir que ambos fotogramas se vean al unísono prácticamente. Hecho todos los pasos hasta aquí, podemos iniciar la colocación de los primeros puntos. 3.2.7.- Durante la georreferenciación Al tomar los primeros diez puntos de referencia, podemos ir al icono Herramientas para cambiar el algoritmo a Polinomial de Grado 3. Esto nos permitirá, de una forma grosera, ver el posible error en el que estaremos incurriendo. Imagen donde se aprecia la ventana general de QGIS (superior) y la ventana del Georrefenciador (inferior)
  15. 15. 15 Debajo de la ventana del Georreferenciador y con la función Polinomial 3 podremos ir viendo el error. 3.2.8.- Después de la georreferenciación Corregimos los fallos cometidos y que sabremos gracias a la “fuga” con respecto al punto que nos marcará el georreferenciador si apuntamos la función Polinomial 3. La corrección del fallo debe alcanzar valores iguales o inferiores a cuatro como vimos en la imagen anterior. En la imagen, con el cursor realizamos la corrección del punto tomado como referencia. Tras esto volvemos a abrir las herramientas, en este caso para aplicar definitivamente el algoritmo Thin Plate Splane, con el nombre que le vamos a dar al archivo de salida, que será el mismo pero con el cambio de letra inicial, de tal manera que ahora el archivo georreferenciado se llamará “o295_025”. Asimismo creamos un informe en PDF en la misma carpeta con el nombre “i295_025”. Antes de finalizar guardamos los puntos de referencia que hemos creado. Es esto realmente lo importante de todo el trabajo que hemos hecho, ya que tendrán unas coordenadas específicas que podremos leer en un bloc de notas o con una extensión .csv. Comprobado que todo está correctamente, clicamos al botón de “Comenzar la georreferenciación” del georreferenciador. Este proceso tardará poco más de dos ó tres minutos.
  16. 16. 16 4- Importancia de este trabajo con respecto a los riesgos naturales La importancia que se le puede dar a esta clase de trabajo con los fotogramas antiguos de cara a los riesgos naturales se encuentra en la posibilidad de observar, haciendo comparaciones entre las imágenes obtenidas en este vuelo y las de sus sucesores –vuelo americano del 56, vuelo IRYDA del 78, vuelo de la CECAF del 86, vuelo del IGN del 2002, etc.-, distintos fenómenos naturales que son propensos a generar riesgo. Por poner algunos casos –no incluimos imágenes ya que, con tal cantidad de fotogramas procesados, no recordamos exactamente a la hora de generar esta memoria en cuales se hallaban estos procesos- es posible ver ejemplos de deslizamientos en una zona, atendiendo a que en ella se pudo dar una lluvia de gran intensidad en fechas recientes a la del vuelo o que es más antiguo, y compararlo con fechas posteriores para ver si ha desaparecido o si la masa ha aumentado su tamaño; podemos observar acumulaciones de material transportado por acción del agua, que se ha depositado en un punto aguas abajo y que tenderá a ir en aumento en años sucesivos, por lo que de tal forma podremos hacer una estimación de cuál es su crecimiento en el pasado; también podemos visualizar los efectos de la erosión marina, que en esta zona es capaz de sedimentar un espacio y excavar en otro; podemos observar el cambio en el cauce de una rambla, visible en las tonalidades que presenta la propia fotografía –como ya hemos dicho, la escala de detalle con la que está realizada permite una calidad de las imágenes excelente-, etc. En definitiva, es un trabajo que sirve de retrospectiva para bastantes elementos dentro de los riesgos naturales, comentando nosotros solamente algunos de los que hemos avistado, pero estando abierto a muchos otros que pueden o no darse en esta zona, o no haber sido visto por nosotros –ya sea porque se nos pasaron por alto o porque no trabajamos con ese fotograma en concreto-. 5-Bibliografia FERNANDEZ GARCIA, F. (1998): Las primeras aplicaciones civiles de la fotografía aérea en España. Revista Ería, nº46, pp.117-130 Manual QGIS 1.6 (único disponible en castellano). https://www.chsegura.es/export/descargas/cuenca/resumendedatosbasicos/la minasymapas/docdescarga/OrtoUSAF1956CHS_AlbaceteAlicante.pdf http://www.chsegura.es/chs/cuenca/resumendedatosbasicos/laminasymapas/ wms/usaf56.html http://download.osgeo.org/qgis/doc/manual/qgis-1.6.0_user_guide_es.pdf

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