Imágenes de satélite y su escala de producción ( precisión vs escala )
RELACIÓN: RESOLUCION ESPACIAL Y ESCALA
Escala es un término usado frecuentemente en fotogrametría para definir los elementos y características que pueden presentarse sobre un mapa cartográfico o topográfico; este mapa es en la mayoría de los casos generado a partir de imágenes que deben tener la capacidad de generar dichos productos a esta escala. Es decir, por ejemplo, no es posible generar mapas a una escala de 1:5,000 si nuestras imágenes de manera visual están a una escala de 1:10,000.
Actualmente las imágenes de satélite son un insumo necesario en muchas aplicaciones que tienen que ver con el ambiente del desarrollo rural y conforme mejora la resolución espacial en ellos cada vez se adentran más en el ámbito de solucionar problemas de carácter urbano y por lo tanto catastral, es por ello que de manera reciente se han generado debates relaciones con las capacidad de las imágenes satelitales para generar productos cartográficos y topográficos a escalas que antes solo podían lograrse mediante la fotografía aérea.
Satélites como WorldView-2 con una resolución espacial de 50 centímetros (cm) por pixel de imágenes proporcionan coberturas homogéneas de terreno en donde la escala visual es de aproximadamente de 1:1,800; esto permite a los cartógrafos y usuarios la capacidad de detectar elementos y características en el terreno en dicha escala.
La escala antes mencionada no siempre es la misma ya que los satélites como WorldView-2 que pueden girar su cámara en diversos ángulos pueden captar áreas de la tierra con distinta resolución. Esto implica que con grandes ángulos de incidencia durante la toma (off-nadir) puede reducir la capacidad de tomar con la mejor resolución las imágenes satelitales. Es por ello que usualmente durante las tomas se tienen ángulos máximos en los que se le asegura al usuario final que obtendrá la mejor resolución posible de su área.
La siguiente tabla es un extracto mostrado en ESRI Mapping Center, quienes son una autoridad en lo que se refiere a la producción de cartografía ofrece las siguientes escalas basada en la regla siguiente:
Escala del mapa = Resolución de imagen (en metros) * 2 * 1000
|
Escala del mapa |
Resolución espacial (en metros) |
| 1:1,000 | 0.5 |
| 1:5,000 | 2.5 |
| 1:10,000 | 2.0 |
| 1:50,000 | 25.0 |
Aplicaremos pues la misma regla pero para una resolución detectable de dos veces la resolución espacial:La tabla anterior sin embargo considera el hecho de que podemos detectar elementos a 0.5m, y por supuesto que a nivel imagen, o más específicamente a pixel, por si solo no representa mucha información o en la mayoría de los casos es nulo. Hacen falta dos pixeles para poder ver algo de contexto y por lo tanto interpretar, en este caso nuestra resolución detectable es dos veces la resolución espacial, recordemos que en la elaboración de mapas la interpretación de los elementos es crucial.
Resolución detectable = 2 * (0.5 m resolución espacial) = 1.0 m
Escala del mapa = Resolución detectable * 2 * 1000
| Escala de mapa | Resolución detectable |
| 1:2,000 | 1.0 m |
RELACION: PRECISION Y ESCALA
Así pues se demuestra que en términos generalas las imágenes de satélite que comerciablemente se divulguen a una resolución espacial de 0.5 m o 50 cm pueden utilizarse para la producción cartográfica o topográfica de mapas a una escala de 1:2,000.
Otro elemento clave que resuena en el ámbito reciente de producción de imágenes satelitales es la precisión de escala basada en la calidad geométrica o precisión de estas, que debe ser congruente con la capacidad de identificar características en el terreno sobre las mismas imágenes.
La precisión es un dato que se mejora durante el proceso de rectificación de imágenes conforme al terreno o también llamado Ortorectificación, el indicador principal es el RMSE (Root Mean Square Error) y en español puede ser traducido como Error Medio Cuadrático. Este proceso de ortorectificación da como resultado una imagen que considera las deformaciones del terreno y que de esta forma sea fielmente representado asistido por la ayuda importante y esencial de colección de puntos de control del terreno (GCP por sus siglas en ingles). Sobre este producto o imagen ortorectificada se pueden llevar a cabo mediciones más precisas que si lo hiciéramos sobre imágenes no rectificadas o crudas.
El proceso de ortorectificación como ya se ha mencionado considera las deformación o relieve del terreno, mientras más accidentado sea este más error puede inducirnos o provocarnos en el RMSE final, por lo tanto más incertidumbre en nuestras mediciones, y mientras más plano sea el terreno mejor será el resultado y por lo tanto un RMSE menor, esto conlleva a mediciones aun más precisas. Este dato importante, el RMSE, es la clave que nos da la pauta para saber a qué escala geométrica van a poder ser generados los productos cartográficos o topográficos que se deseen derivar a partir de imágenes ortorectificadas.
El Federal Geographic Data Committee (FGDC) es un organismo importante a nivel internacional que nos ayuda a definir estándares en cuanto a producción cartográfica o topográfica se refiere, esto incluye por supuesto una tabla que relaciona el RMSE con su equivalencia en escala de mapa. A continuación presentamos esta tabla para RMSE en metros:
Estándar de precisión de la ASPRS para Mapas a gran escala Clase 1
|
Clase 1. Precisión planimétrica RMSE (metros) |
Escala de mapa |
|
0.0125 |
1:50 |
|
0.025 |
1:100 |
|
0.050 |
1:200 |
|
0.125 |
1:500 |
|
0.25 |
1:1,000 |
|
0.50 |
1:2,000 |
|
1.00 |
1:4,000 |
|
1.25 |
1:5,000 |
|
2.50 |
1:10,000 |
|
5.00 |
1:20,000 |
La tabla anterior es presentada en el documento de la FGDC nombre “Geospatial Positioning Accuracy Standard: Part 3: National Standard for Spatial Data Accuracy” con identificador “FGDC-STD-007.3-1998”, pag. 3-24, sección 3.2 tabla 4.
Tomando en consideración lo anterior y experiencia durante la ortorectificación de imágenes satelitales de alta resolución como lo es WorldView-2, hemos catalogado este proceso dependiendo del tipo de zona y la precisión o escala que se puede obtener:
| Tipo de terreno | Escala de producto |
| Zonas planas | 1:2,000 |
| Zonas serranas | 1:7,000 |
CONCLUSIÓN
Las imágenes de satélite de alta resolución son un insumo excelente para la producción cartográfica y topográfica así como la actualización de cartografía a escalas que compiten con la fotografía aérea. Sin embargo para poder aprovechar el mayor en cuanto a resolución espacial y precisión es necesario llevar a cabo una buena planeación de colección de puntos de control del terreno (GCP’s) y considerar el relieve de la zona para obtener el mejor resultado posible.
En todo caso, y con un buen procesamiento es posible llegar a escalas 1:2,000 tanto de manera visual como geométrica, lo cual equivaldría a un producto consistente en todos sus aspectos.
