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

1. Memoria de prácticas
realizadas en el ICV
Máster en planificación y gestión de
riesgos naturales 2012/2013
Alejandro Ruiz Cabrera / William Hernández Ramos

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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

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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”.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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”.

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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?

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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.

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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.

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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.

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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)

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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.

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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