El ortomosaico

El ortomosaico es la imagen que resulta de unir muchas fotografías aéreas después de corregirlas, de modo que la escala sea uniforme en toda su extensión y cada elemento ocupe la posición que tiene en el terreno. Es el producto de un vuelo que más se asemeja a un mapa y el que con mayor frecuencia se emplea para medir y delimitar.

Fotografía aérea e imagen ortorrectificada

Una fotografía tiene perspectiva central: todos los rayos de luz convergen en el centro óptico de la cámara. En consecuencia, la escala varía con la distancia entre la cámara y cada objeto, y los elementos altos o los desniveles del terreno aparecen desplazados respecto de su posición real, tanto más cuanto más lejos del centro de la imagen se encuentren. Dos puntos separados por una distancia dada en el terreno pueden verse, en una misma fotografía, a separaciones distintas.

La ortorrectificación elimina esas distorsiones. A partir de la posición y la orientación de la cámara y de un modelo de elevación, por lo general el de superficie obtenido del mismo vuelo, proyecta cada píxel como si se observara desde la vertical. En la imagen resultante la escala es uniforme, de modo que las distancias, los perímetros y las áreas pueden medirse directamente, con la exactitud que permita la georreferenciación del producto.

La corrección es válida respecto de la superficie del modelo empleado. Los elementos que ese modelo representa mal, como los bordes de las copas, los postes o las construcciones, pueden aparecer inclinados o deformados en el mosaico.

Tamaño de píxel en suelo

El tamaño de píxel en suelo (en inglés ground sampling distance, GSD) es la distancia, medida en el terreno, entre los centros de dos píxeles contiguos. Es la resolución espacial del vuelo y depende de tres magnitudes: la altura de vuelo sobre el terreno, la distancia focal del objetivo y el tamaño físico de los píxeles del sensor de la cámara.

Tamaño en suelo = altura de vuelo sobre el terreno × (tamaño del píxel del sensor / distancia focal)

Con una cámara dada, el tamaño en suelo es proporcional a la altura de vuelo. A modo de ejemplo, si un vuelo produce píxeles de 2 cm, al duplicar la altura se obtienen píxeles de 4 cm, cada uno de los cuales cubre un área cuatro veces mayor. A mayor altura se cubre más superficie en menos tiempo, a cambio de menos detalle.

El tamaño de píxel de un ortomosaico entregado puede diferir del nominal del vuelo, porque el producto suele remuestrearse. Además, el detalle efectivo es menor que el que sugiere el píxel cuando hay desenfoque, movimiento de la cámara o compresión de la imagen.

Detalle que permite distinguir

Para distinguir un objeto con su forma, este debe ocupar varios píxeles. Como regla práctica, se requieren al menos dos píxeles a través de su dimensión menor para registrarlo y varios más para reconocerlo con seguridad. Un elemento lineal muy contrastado, como un canal, puede notarse aunque sea apenas más ancho que el píxel, pero en ese caso su borde y su ancho no se pueden medir. A modo de ejemplo, un canal de 30 cm de ancho queda representado por tres píxeles con un píxel de 10 cm, de los cuales los extremos se mezclan con el borde; con un píxel de 2 cm abarca quince y su trazado es nítido (valores ilustrativos).

Esa regla práctica se aplica al conteo de plantas, a la detección de fallas de siembra y a la identificación de malezas. El tamaño de píxel se escoge en función del elemento más pequeño que se desea distinguir, mientras que la extensión del lote determina el número de vuelos y el tiempo de procesamiento. La relación entre tamaño de píxel y extensión cubierta es un caso de las compensaciones descritas en Las cuatro resoluciones.

Vista cenital de una porción ficticia de cultivo con hileras de plantas y un canal, mostrada en cuatro pasos con píxeles cada vez mayores. Con el píxel más pequeño se distingue cada planta; con el siguiente, las plantas se funden y se reconocen las hileras; con el tercero, las hileras desaparecen y el canal, algo más ancho que el píxel, todavía se adivina como una franja de píxeles mezclados; con el mayor, el canal se confunde con el entorno y solo se distingue el lote como conjunto. Los tamaños son relativos e ilustrativos.

Artefactos frecuentes

Un ortomosaico es el resultado de un procesamiento automático y puede contener errores que no se advierten a primera vista. Los más frecuentes son los siguientes.

Costuras

Las costuras son las líneas de unión entre fotografías contiguas. Se hacen visibles cuando la iluminación cambió entre una toma y otra, por ejemplo por el paso de una nube, o cuando la geometría de los elementos altos no coincide en ambas imágenes. En un producto que se usará para comparar valores de brillo, una costura puede introducir diferencias que no existen en el cultivo.

Agua y superficies sin textura

La reconstrucción identifica el mismo punto en varias imágenes gracias a su textura local. El agua en calma, el concreto liso o una cubierta plástica uniforme carecen de ella, y el agua además refleja el cielo de manera distinta según la posición de la cámara. El resultado puede ser un hueco, una deformación o una superficie inventada, y las áreas vecinas pueden resultar afectadas.

Objetos en movimiento

Las hojas movidas por el viento, los vehículos, las personas y los animales no ocupan la misma posición en fotografías tomadas en instantes distintos. En el mosaico aparecen duplicados, fantasmas o contornos borrosos, y el movimiento del follaje degrada además la reconstrucción de la superficie del dosel.

Bordes del vuelo

Las franjas exteriores quedan cubiertas por menos fotografías que el interior y la geometría de la reconstrucción es allí más débil, lo que se traduce en mayor error y distorsión. Por esta razón se planea el vuelo sobre un área algo mayor que la de interés, y los bordes del producto se interpretan con cautela.

Sombras

Las sombras ocultan lo que cubren y cambian de forma y longitud con la hora del día. En un mosaico con información espectral, los píxeles sombreados presentan valores bajos que no corresponden al estado de la vegetación. Los vuelos hechos con el sol alto reducen el problema, que no desaparece en cultivos de dosel irregular.