GEORREFERENCIACIÓN DE IMÁGENES SATELITALES CON ARCGIS

Iniciamos la publicación de los "Cuadernos de SIG", manuales cortos de temas SIG, resultados de más de una década de docencia universitaria en temas relacionados con las Tecnologías de la Información Geográfica. Mas que un manual exhaustivo,  los mismos son cuadernos de apoyo para la aplicación de funciones clásicas de los Sistemas de Información Geográfica con el propósito, tal como se lo he expresado  a mis estudiantes todos estos años, sirvan de bitácora para el uso de los SIG.

La colección completa posee mas de 25 manuales cortos, iniciamos hoy con el  proceso de georreferenciación.

Espero les sea útil.

saludos REM.

Tema I: Georreferenciar con ArcGis, una imagen de satélite en base a información cartográfica disponible
                                                                                                                                 Por Raúl E. Martínez.

En un SIG, la georreferenciación es el posicionamiento geográfico que se le da a un objeto espacial, representado mediante punto, líneas, polígonos o imágenes raster basado en un sistema de coordenadas y datum determinado. Es por medio de este proceso que las coberturas o bases de datos digitales de un SIG ocupan la posición que le corresponde en la superficie terrestre.

Para georreferenciar una imagen (jpeg, bmp, tiff, png, etc) es necesaria tener una cartografía digital de la zona en cuestión, para el caso de Panamá, ´preferiblemente hojas topográficas a escala 1:50,000 del IGN. A partir de estos mapas (impresos) o capas georeferenciadas (mapas o coberturas digitales), que coinciden en ubicación con la imagen, se establecen unos puntos de control para poder georeferenciar la imagen.

A continuación se va a realizar una explicación detallada del procedimiento:

Paso 1. Visualizar en ARCGIS la imagen IKONOS sin georreferenciar mendoza_nogeo.img correspondiente a un sector de la Subcuenca de Caño Quebrado localizada en el corregimiento de las Mendoza en el Distrito de la Chorrera.

Cargar en el ArcGis las capas georreferenciadas de la zona en cuestión (4243nad_iii , 4242nad_iv). En este caso se usarán mapas topográficos digitales previamente georreferenciados.

Paso 2. Añadir el módulo para  georeferenciar, “Georreferencing” localizados en las opciones de extensión.

Al visualizar ambas imágenes aplicando el botón de zoom Full Extent (la bola del mundo) observamos que las mismas se localizan en diferentes planos ya que una de ellas (la imagen IKONO) no se encuentra georreferenciada.

Para colocarlas en un mismo plano visual situación que nos permitirá una mejor visualización de ambas como requisito para la obtención de puntos de control, aplicamos la herramienta Fit to display, localizada en el menú de georreferencing.

Esta herramienta nos permite aproximar la imagen IKONOS no georreferenciada al plano del mapa topográfico el cual ocupa una posición cartográfica correcta. 

Al aplicar el Fit to display, es necesario que la imagen no georreferenciada, en este caso mendoza _nogeo.img. se encuentre seleccionada en el layer del módulo georeferencing.

El resultado es una aproximación visual de la imagen no georreferenciada con respecto al mapa topográfico de manera que nos facilite la obtención de los puntos de control necesario para la georreferenciación de la imagen.

Paso 3. Puntos de control

Para georreferrferenciar una imagen, es necesario establecer los puntos de control “necesarios” los cuales deberán hasta donde sea posible estar esparcidos a través de toda la imagen. La cantidad mínima de puntos es  4  para que funcione el algoritmo matemático correspondiente y el máxima número de puntos serian “los que sean necesarios”  manteniendo el criterio que los mismos deberán estar lo mas esparcidos en la imagen.

Los puntos de control deberán ser objetos claramente visibles a los cuales se les pueda establecer  un par de coordenadas (X , Y). Estos puntos deberán ser claramente diferenciables, tanto en la imagen a ser georreferenciada como en las fuentes cartográficas (mapas topográficos o base de datos geográficas digitales). Generalmente utilizamos cruces de caminos y corrientes de aguas (ríos), puntas de costas, edificaciones de ciertos tamaños, bosques de galerías, etc.

Previo a la obtención de los puntos de control, siempre es necesario determinar a priori los puntos potenciales con la finalidad de determinar si los mismos son visibles en ambas imágenes.

Para agregar los puntos de control utilizaremos la función  Add Control Points:  Una ves actividad la función, procedemos a darle un click del ratón en el punto de control (A1) establecido en la imagen no georeferenciada (mendoza_nogeo) y un segundo clic en el mismo puntos(A2)   pero esta ves en la cobertura correspondiente al mapa topográfico georreferenciado. Para colocar el segundo es necesario trasladarnos a la imagen georreferenciada por medio de las herramientas de Zoom y Pan con que cuenta el sistema, esto es posible realizarlo sin perder la localización del punto (A1).

Se repetirá el proceso para cada uno de los puntos de control previamente seleccionados  en la imagen.

Para establecer el error medio cuadrático RMS que se está teniendo se pulsa el botón View Link Table   donde  se abrirá una interfaz gráfica que permite observar  el error residual de cada punto y el error medio cuadrático total que se está cometiendo. En este caso es RMS  10.60 metros. El margen de error aceptado guarda relación con el tamaño del pixel de la imagen que estamos utilizando.

Si alguno de los puntos muestran errores residuales por encima de los esperado, se podrá eliminar en la tabla y se procederá al establecimiento de un nuevo punto o la mejora en la captura del punto antes establecido. 

Captura de coordenadas de manera manual

Otra manera de capturar los puntos de control es introduciéndole directamente al sistema las coordenadas X y Y  establecidos para cada uno de los puntos de control previamente determinados. Para ello será necesario poder determinar las coordenadas para cada punto, como paso previo al proceso en ARCGIS. Generalmente se utilizan de igual manera mapas topográficos en papel o en mejor de los casos estos mismos mapas pero digitalizados y georreferenciados, de manera que las coordenadas se obtengas al posesionarnos sobre los puntos definidos para que nos sirvan como puntos de control. 

 Para agregar las coordenadas, le damos un click al punto de control establecido con la  función  Add Control Points , con esta acción tomamos el punto e inmediatamente apretamos el botón derecho del Mouse donde escogeremos la opción Input X and Y  y le agregaremos las coordenadas respectivas. Esta acción la repetiremos para cada uno de los puntos de control seleccionados. Una ves establecidos los mismos podemos de igual manera proceder a ver las estadísticas con los errores RMS obtenidos.

 Paso 4. Generar la imagen georreferenciada

Una ves establecidos los puntos de control, procedemos a realizar la función de rectificación por medio de la función Rectify  localizada en el menu  Georeferencing / Rectify. 

Con esto se abrirá el siguiente menú:

En el mismo se podrá editar el tamaño del pixel de la imagen resultante. El tipo de método usado para ajustar el tamaño de los pixeles, en este caso es el vecino más cercano. El lugar donde se guardará la nueva imagen georeferenciada (Output Location) y el nombre y formato de la misma (Name).

Con esto se ha generado una nueva imagen georeferenciada a partir de la imagen original en formato img.