Estudio y análisis geométrico de la cámara barredora ads40 en los procesos fotogramétricos

Abstract

[ES] La reciente incorporación de los sensores de barrido de gran formato junto con su creciente uso en los proyectos fotogramétricos, debido al su elevado número de aplicaciones, ha fomentado el interés de la comunidad científica internacional por lograr un conocimiento profundo de este tipo de sensores. Las herramientas de los software fotogramétricos clásicos, utilizadas para las cámaras matriciales, deben adaptarse a la nueva y totalmente diferente filosofía de las cámaras de barrido, las cuales heredan el planteamiento de los sensores de barrido de teledetección con lo que este tipo de sensores supone una convergencia entre las disciplinas de teledetección y fotogrametría. Con el objetivo de contribuir al progreso de esta línea, esta Tesis recoge el funcionamiento de este tipo de sensores desde su calibración en laboratorio hasta la necesidad de autocalibración, así como los sistemas de coordenadas y modelos matemáticos inherentes a su funcionamiento, concretando en el funcionamiento de la segunda generación de Leica Geosystems, ADS40 SH52. Por otro lado se presentan los resultados obtenidos en el análisis geométrico de dicha cámara para diagnosticar su rendimiento en entornos reales, resultados provenientes de los procesos de aerotriangulación y autocalibración. Este análisis empírico se ha basado en el diseño de un campo de pruebas sobre la ciudad de Ávila, España, realizando dos vuelos a distinta altura y estableciendo una amplia red de puntos de apoyo y chequeo distribuidos homogéneamente sobre la superficie de vuelo. Estos puntos fueron medidos mediante técnicas topográficas para determinar la exactitud y fiabilidad de la cámara tras la aerotriangulación, resuelta a través de varios modelos matemáticos, y tras la autocalibración, utilizando los parámetros internos de la cámara: focal, punto principal, punto de mejor simetría y parámetros de distorsión radial. A través de estos test empíricos se aporta coherencia y estabilidad a la metodología establecida para actuar con este tipo de cámaras a fin de obtener mejoras en los tiempos y costes de producción, obteniendo la máxima precisión, tanto interna como externa, en el ajuste de haces.

[EN]The recent development of the large format pushbroom sensors and its increasing role in the photogrammetric projects has opened a whole range of new applications and therefore, has fostered the international community concern to achieve a sound knowledge of these devices. The classic software tools, implemented for the frame cameras, need to be adapted to the new and different pushbroom approach, largely inherited from the remote sensing community. Consequently, a convergence between both disciplines is growing. With the aim of contributing to the progress of this trend, this document analyzes the working principles of these sensors, from the classical laboratory calibration approach up to the need of calibration in situ. To do so, the coordinate systems and the mathematical models are revised and specially, the second generation from Leica Geosystems, ADS40 SH52 is thoroughly explored. Besides this, the results from several procedures of aerial triangulation and self calibration to test the performance of these cameras in real environments are presented. This empirical analysis has relied on the design and development of a field test, close to the city of Avila, with a large and evenly distributed network of control and check points and on the execution of a two height flight with a cross strip configuration. The points were measured by means of geodetic techniques and have provided the necessary framework to assess the accuracy and reliability of several ways of computing the bundle adjustment. Aerial Triangulation was performed through a variety of functional models and the interior parameters – focal length, principal point, point of best symmetry and radial distortion parameters – were added to the best results achieved. By means of these empirical tests a coherent and stable insight of the pros and cons of the processing methodology concerning this type of sensors is acquired and thus, the understanding of the most profitable combination of performance and accuracy is improved