LA FOTOGRAFÍA AÉREA
G174: Fotointerpretación y Teledetección
Domingo F. Rasilla y Francisco Oria
2023-10-27
1 INTRODUCCIÓN
La fotografía aérea es un caso particular de la teledetección, aunque con características diferentes.
Mientras que las imágenes de satélite son recogidas normalmente por dispositivos de barrido, la fotografía aérea utiliza habitualmente como sensor remoto la cámara fotográfica con tecnología óptica.
El uso de plataformas a baja altura (normalmente aviones, si bien no de manera exclusiva) por lo que la resolución espacial de las imágenes, normalmente la banda visible o el infrarrojo, suele ser mayor.
Su soporte tradicional ha sido el papel si bien en los últimos años la incorporación de las cámaras digitales ha favorecido la fotografía aérea digital y el uso de otras bandas del espectro.
Teniendo en cuenta lo anteriormente indicado, es un sistema de reconocimiento pasivo.
La fotografía aérea presenta varias ventajas con relación a la observación directa por el ojo humano de la superficie del terreno como las siguientes:
Observación mejorada, obteniendo un amplio campo de visión que permite visualizar de golpe todo un contexto.
Registro de un espectro de radiación más amplio que el que aprecia el ojo humano (visible).
Una mejor resolución con respecto a la del ojo humano, ya que quedan registrados detalles que no se apreciarían si simplemente se mira por la ventanilla de un avión.
Permanencia. Una vez realizadas las fotos es una información que permanece registrada para trabajar cuando sea conveniente.
Este tema se centra en la utilización de la fotografía aérea tradicional y en la conveniencia de aprender su manejo en estudios de evolución del territorio.
2 HISTORIA DE LA FOTOGRAFÍA AÉREA
La fotografía aérea es la forma más temprana de teledetección y es plenamente dependiente de la propia historia de la fotografía. Los primeros objetos fotografíados, con cámara oscura, se remontan a 1827 (Niepce). A continuación vendrían diferentes tipos de cámaras y soportes, como el daguerrotipo (1838) o las primeras placas de cristal (1841), que redujeron el tiempo de exposición y aumentaron la calidad de las imágenes. Las “placas secas” (emulsiones de gelatinobromuro de plata) fueron preparadas por Maddox en 1871, y supusieran el aplazamiento del revelado de la imagen latente, mejoradas posteriormente por el rollo fotográfico de George Eastman (1888).
Este invento también facilitó la toma de fotografías desde el aire, ya que no era necesario el revelado inmediato de las imágenes y posibilitaba una disminución del peso y volumen de los equipos. Los globos aerostáticos fueron las plataformas elegidas para la toma de imágenes desde el aire, ya que eran los aparatos voladores más estables y seguros. Las primeras fotografías tomadas desde globos aerostáticos provienen de mediados del s XIX: Gaspard-Félix Tournachon, más conocido por su seudónimo Nadar, capturó la primera fotografía aérea (el pueblo francés Petit-Bicetre, cercano a París) en 1858, pero la mayoría no han sobrevivido. La fotografía aérea más antigua que se conserva fue tomada en Boston en 1860 por James Wallace Black, mientras que la imagen más antigua de Nadar que ha sobrevidido fue tomada en 1866.
Fig. 1. Vista aérea de Paris: el Arco del Triunfo
Dominio público: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nadar,_Aerial_view_of_Paris,_1868.jpg User:https://library.brown.edu/cds/catalog/catalog.php?verb=render&colid=6&id=1085058612280875.
Otras plataformas también fueron usadas para la toma de fotografías. Por ejemplo, a principios del siglo XX comenzaron a usarse cometas como soporte. Por ejemplo, en 1906, el fotógrafo George Lawrence usó una cadena de cometas para levantar una cámara de casi 25 kg a unos 300 meros de altura para captar la devastación del terremoto y los incendios posteriores en San Francisco. La activación del obturador se realizó mediante una corriente eléctrica que pasaba a través de la cadena.
Figura 2. Ciudad de San Francisco tras el terremoto de 1906
A partir de este momento se sucedieron los ensayos encaminados a perfeccionar el procedimiento de obtención de las fotografías, primero en Francia y más tarde, en otros países (Inglaterra, España, Estados Unidos, Alemania, Rusia, Italia, Austria, etcétera) y comenzaron a plantearse las primeras aplicaciones de la fotografía, tanto en el campo militar como en el civil.
La utilidad militar de la navegación aérea hizo que los ejércitos de las naciones europeas fueran dotándose progresivamente de un servicio de aerostación (Francia en 1877, Inglaterra en 1879, Rusia, Alemania y España en 1884, e Italia en 1885), que utilizarían en sus campañas para la observación directa, el levantamiento de croquis o la obtención de fotografías. Las palomas mensajeras comenzaron a utilizarse también como soporte en Europa para su uso en las comunicaciones militares. Las aves portaban cámaras pequeñas y ligeras, que disponían de un método de sincronización para la captación automática de las imágenes.
Figura 3. Fotografías aéreas tomadas por palomas. Palomas cargando con las cámaras de Julius Neubronner (principios del s. XX en Alemania
Sin embargo, la aviación supuso un antes y un después en la historia de la fotografía aérea. Las primeras fotografías aéreas desde un avión fueron tomadas en 1909, por Wilbur Wright, y pronto la adquisión de este tipo de imágenes se difundió con finalidades muy diversas. Por ejemplo, existe un primer plano aerotopográfico de Venecia a escala 1:50.000 usando un dirigible como plataforma (Fernández, 2000). Por su parte los franceses, fueron los primeros en realizar estudios de paisaje a partir de fotografías aéreas, y los primeros en aplicar técnicas de fotointerpretación para levantamientos topográficos y catastrales a áreas devastadas tras la I Guerra Mundial (Fernández, 2000). En Canadá, en 1919, se realizaron los primeros inventarios forestales con fotos aéreas (Parry, J.D., 1973), y más tarde, tras los avances propiciados por la II guerra mundial, fueron apareciendo en distintos países estudios de fotointerpretación aplicados a la geografía, la botánica, la geología, la arqueología, el urbanismo.
No obstante, en la primera mitad del s. XX la principal función de la fotografía aérea fue la planificación militar, cambiando por completo algunos principios militares. Las primeras operaciones de reconocimiento visual con fotografía aérea se llevaron a cabo en 1913, dentro del conflicto entre España y Marruecos. Durante la Primera Guerra Mundial, las cámaras montadas en aviones resultaron indispensables para el reconocimiento militar, como en la batalla de Verdún (1916). En la Segunda Guerra Mundial la fotografía aérea se convirtió en uno de los procedimientos habituales para obtener inteligencia militar; de hecho, las fuerzas aliadas reclutaron expertos para revisar millones de imágenes aéreas estereoscópicas con el objetivo de detectar bases ocultas de cohetes nazis. Durante la Guerra Fría, el uso del reconocimiento aéreo se intensificó con aviones U-2, capaces de volar a gran altitud (> 20000 m). La fotografía aérea creció rápidamente después de la Primera Guerra Mundial, y pronto se empleó para una gran variedad de propósitos de carácter civil. Sus imágenes proporcionaron una visión realista del mundo nunca antes vista, y, por ejemplo, pasó a ser una forma más rápida y barata de elaborar mapas en comparación con los estudios terrestres tradicionales.
En las últimas décadas el progreso de la fotografía aérea no sólo ha radicado en los aspectos técnicos relacionados con la toma de imágenes, sino tmabién con la difusión. En el primer caso la tecnología LIDAR (del inglés Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging) facilita la creación de mapas topográficos de gran exactitud y modelos digitales del terreno con gran detalle, acompañados del auje de los drones o vehículos aéreos no tripulados (VANT). En el segundo caso el desarrollo de la informática y más tarde de Internet ha facilitado el acceso de la información geográfica (fotos aéreas, imágenes de satélite, mapas, sistemas de información geográfica…) al público general.
3 HISTORIA Y FUENTES DE LA FOTOGRAFÍA AÉREA EN ESPAÑA
El nacimiento y primer desarrollo de la fotografía aérea en España están asociados a la creación del Servicio de Aerostación Militar en 1884, seguido en 1913 de la creación del Servicio de Aeronaútica Militar. La labor de recopilación de imágenes fue más intensa en la zona central, por estar ubicado en Guadalajara el polígono desde el que comenzaban la mayoría de los vuelos. Sin embargo, también se obtuvieron imágenes de otros lugares del país durante la realización de las Escuelas Prácticas, así como de diversas zonas de Marruecos en las campañas de 1909, 1911 y 1913 (Quirós y Fernández García, 1996). En 1915, se toma la primera fotografía aérea desde un aeroplano en España, concretamente sobre Toledo (Fernández, 2000) y comienzan a realizarse las primeras fotografías aéreas (verticales y oblicuas) del Ejército del Aire.
Un personaje clave en este desarrollo inicial de la fotografía aérea fue Ruiz de Alda, un militar que, tras percibir la importancia de la fotografía aérea durante la Guerra de África, fundó en 1927 Cetfa (Compañía Española de Trabajos Fotogramétricos Aéreos), junto con Augusto Aguirre Vila, José María Ansaldo Bejarano y Jorge Lóring Martínez. La principal actividad de esta empresa fue la fotografía aérea aplicada a la generación de cartografía y, entre otros, realizaron trabajos para los catastros de Navarra y Álava y las confederaciones del Ebro y Segura.Por otra parte, un año más tarde, en 1928 se crea el Servicio Fotogramétrico dependiente de la Sección Geográfica del Depósito de la Guerra, y en 1931 se establece el Servicio de Fotogrametría Aérea.
Figura 5. La bahía de Portman: izquierda vuelo de Ruiz de Alda, derecha ortofotograma 2006
Como continuación de lo ocurrido en la “Gran Guerra” y anticipo de la 2ª Guerra Mundial, ambos bandos usaron la fotografía aérea durante la Guerra Civil (1936-1939) para ayudarse en la toma de decisiones, seleccionar objetivos y controlar bombardeos. El primer vuelo fotográfico que intentó abarcar toda la España peninsular es el realizado en los años 1945-46 por el Army Map Service de EE.UU., también llamado vuelo Americano Serie A o vuelo “Casey Jones”, si bien su precisión métrica es menor que la de los vuelos posteriores. El vuelo surgió de la necesidad que tenían los Aliados, tras desembarcar en Normandía en junio de 1944, de contar con una cartografía adecuada del territorio europeo. El proyecto se propuso en el mes de octubre de ese mismo año, pero no se pudo llevar a cabo hasta la derrota final de Alemania, por el elevado número de aeronaves requerido. El proyecto fue diseñado por las fuerzas aéreas de EEUU (USAF) y Reino Unido (RAF), y fue calificado en su momento como de Alto Secreto. Gracias a los grandes avances llevados a cabo en la tecnología para el reconocimiento aéreo durante la guerra, EEUU disponía de la logística necesaria para realizar un vuelo estereoscópico de precisión. En el caso de España, EEUU veía un territorio clave por su situación geoestratégica (comienzo de la Guerra Fría), por lo que trataron de llegar a acuerdos ofreciendo mejoras en aeropuertos y más tarde el propio vuelo fotogramétrico “Serie A”, a cambio de bases. Se estima que los EE.UU. realizaron más de 171 millones de fotografías aéreas durante este periodo. El vuelo Serie A empezó entre febrero y marzo de 1945, al principio sin contar con el permiso de las autoridades españolas, desviando los aviones estadounidenses de las rutas autorizadas acordadas en 1943 para el transporte militar entre Gibraltar e Istres en Francia; y posteriormente en una segunda fase desde febrero a septiembre de 1946, tras llegar a acuerdos con España, cuando ya conocían el proyecto, a cambio de ceder este material gratuito y permitir el control de los vuelos mediante cazas españoles. Los trabajos se realizaron bajo condiciones poco idóneas, lejos de los equinoccios, con un sistema de navegación doppler que requería de un vuelo inicial en el que tras un largo proceso de cálculos se planificaban para los sucesivos días varias pasadas seguidas que debían de solaparse para crear los estéreos (visión en tres dimensiones).
Figura 6. Imagen de la ciudad de Santander tomada durante el vuelo Americano Serie A. Pueden observarse los efectos del incendio del año 1941
El Vuelo General de España de 1956, también llamado Vuelo Americano Serie B, o simplemente Vuelo Americano, fue un proyecto cartográfico de fotografía aérea realizado entre marzo de 1956 y septiembre de 1957 por un convenio entre el gobierno franquista y los EEUU. Por este convenio, firmado el 23 de septiembre de 1953, y conocido como los Pactos de Madrid, el gobierno de Washington obtenía derechos de tránsito y aterrizaje en las bases aéreas de Morón de la Frontera, Torrejón de Ardoz, Zaragoza y en la base naval de Rota, mientras que España obtuvo material militar y armamento, la modernización de sus bases aéreas y una cartografía actualizada. El Army Map Service fotografió la mayor parte del territorio español a una escala 1:33000 y a una altura de 5000 metros. El fruto de unas 4533 horas de vuelo fue unos 60000 fotogramas almacenados en 600 bobinas. Este material fue depositado en el Centro Geográfico del Ejército de Tierra, donde permaneció hasta que en 2011 se entregó al Instituto Geográfico Nacional, donde se ha efectuado la reproducción digital de todas las imágenes, como puede consultarse actualmente en su web (http://fototeca.cnig.es/). Los vuelos tuvieron su base en el aeródromo de Getafe, aunque también trabajaron con otras ocho localidades como apoyo, si bien fueron numerosos los problemas debido a la pobre infraestructura aeronáutica de España en aquel momento. Por su antigüedad y amplia cobertura, es el vuelo aerofotográfico de mayor interés histórico disponible en España. Sus imágenes suponen un importantísimo registro de lo que era nuestro territorio previo a la gran ola migratoria que vació España y al desarrollo económico, y permite estudiar cómo ha evolucionado el paisaje, los usos del suelo, y la estructura del territorio.
Figura 7. Imagen de Campoó de Yuso (Cantabria) en 1956 y 2019
Comparador de fotografías (https://www.geamap.com/es/ortofoto-comparador-espana#16/43.2753/-4.0834)
Entre 1967 y 1968 se realiza el vuelo Nacional (serie C) a escala 1:45000, en el que sólo participaron organismos españoles. Trs el cambio de régimen, no sólo el gobierno central de España realizó vuelos fotogramétricos, sino también las comunidades autónomas, además de algunos gobiernos locales y empresas privadas (Trabajos Aéreos Fotográficos, Paisajes Españoles etc…). Por ejemplo, en 1977 se realizó un nuevo Vuelo Nacional a cargo del Instituto Geográfico Nacional (IGN), mientras que, entre 1973 y 1983 se llevó a cabo el llamado Vuelo Agrícola o Vuelo interministerial (en el que participaron varios ministerios) en blanco y negro, y a escala 1:18.000. Después, entre 1981 y 1984, el IGN desarrolló un nuevo Vuelo Nacional a escala 1:30.000, también en blanco y negro. Por su parte, entre 1981 y 1991 se efectuaron una serie de Vuelos Parciales a diferentes escalas y sobre diferentes territorios, algunos de ellos ya en color. Las imágenes aéreas más modernas y actuales en España corresponden al proyecto PNOA (Plan de Ortofotografía Aérea) que se lleva elaborando con regularidad desde 2004, a color, a escalas 1:30.000 y 1:15.000, teniendo en cuenta el Sistema Geodésico de Referencia ETRS89 y apoyado (en los últimos años) por el sistema LIDAR.
Figura 8. Principales fotografías aéreas históricas de España
Imágenes con fotogramas aéreos pueden descargarse hoy de los siguientes enlaces:
- Página web del Centro Nacional de Información Geográfica de España (CNIG; http://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/index.jsp). existe un visualizador con cartografía impresa y digital, y fotografía aérea con imágenes del llamado vuelo agrícola (1977/83), el vuelo nacional (1984/85), vuelo de la costa a color (1989/90), vuelo quinquenal (1999/2003). Además, cuenta con
FOTOTECA DIGITAL https://fototeca.cnig.es/fototeca/
COMPARADORES https://www.geamap.com/es/ortofoto-comparador-espana#15/42.9903/-4.1749 https://www.ign.es/web/comparador_pnoa/index.html
Las ortofotos del IGN https://pnoa.ign.es/enlaces-relacionados
El Instituto Geográfico Nacional (IGN) posee un visor geográfico llamado IBERPIX (https://www.ign.es/iberpix/visor/), que incluye imágenes de satélite (SPOT y LANDSAT), mapas topográficos (a escala 1:1.000.000, 1:200.000; 1:50.000; 1:25.000) y mapas de ocupación del suelo (SIOSE, CORINE), y fotografía aérea histórica y del proyecto PNOA.
El Ministerio de Medioambiente, Medio Rural y Marino realiza el visor del Sistema de Información Geográfica de Parcelas Agrícolas (SIGPAC), en el que se muestra el mapa topográfico nacional (a escala 1:2.000.000, 1:200.000 y 1:25.000), la división parcelaria agraria, los LIC (lugares de importancia comunitaria), las ZEPAS (zonas de especial propteción para aves), e imágentes áreas de gran calidad.
Además, de acuerdo con la directiva INSPIRE (INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe) de la CE las comunidades autónomas deben poner a disposición pública imágenes a través de las IDEEs (Infraestructura de Datos Espaciales de España) y de sus organismos cartográficos. La página web que coordina las IDEs es la web de la IDEE de España: http://idee.es/. En el siguiente enlace se pueden consultar las páginas web con los principales servicios cartográficos de las comunidades autónomas.
Por último, es importante señalar que en los últimos años las técnicas de fotointerpretación están evolucionando muy rápidamente. Actualmente no sólo es posible hacer fotografías aéreas, sino también videos aéreos (en proyección plana y en perspectiva), y no sólo desde grandes aviones, sino también desde pequeños aparatos aéreos como los dron. El desarrollo de estos drones ha favorecido el crecimiento de empresas privadas dedicadas a la realización de vuelos fotogramétricos y grabaciones aéreas de vídeo.
Actualmente, existen otras plataformas que ofrecen fotografías aéreas de todo el planeta, siendo las más conocidas:
Google maps (y Google Earth): son las aplicaciones más conocidas, aunque la mayoría de las imágenes que ofrece no son fotografías aéreas, sino imágenes de satélite (de Geoeye y Landsat, principalmente): http://maps.google.es/ y earth.google.com/.
Live Search Maps (o Bing maps): es el competidor directo de Google maps. Ofrece mapas de todo el mundo (de gran calidad), y unas imágenes aéreas, en perspectiva y en vertical, muy espectaculares: http://www.bing.com/maps/
4 BIBLIOGRAFÍA
Quirós Linares, F. y Fernández García, F. (1996). Los orígenes de la fotografía aérea en España. El Servicio de Aerostación Militar (1896-1913). Ería, (41), 173–188. https://doi.org/10.17811/er.0.1996.173-188 Pérez Álvarez JA, Bascón Arroyo FM.; Francisco Javier Crespo Pérez; Maria Cristina Charro Lobato (2013). Project Casey Jones, 1945-46: el vuelo histórico «fotogramétrico» de la serie A en España y sus aplicaciones cartográficas. Revista Mapping 22(159) Mayo-Junio 2013 ISSN: 1131-9100.