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Plano de la ciudad / Palacio de gobierno / El rayo láser en la Geografía  

 



Lic. María del Pilar Legarrea Molina
Pilar.Legarrea@inegi.gob.mx
Subdirectora de Investigación para Producción Cartográfica
INEGI
Mayo, 2005.

La palabra láser está formada con las siglas de Light Amplificación by Stimulated Emission of Radiation, o sea, amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación.

La luz emitida por el Sol o por una linterna está constituida por radiaciones electromagnéticas de diferente tamaño (longitudes de onda), cuyas ondas luminosas suelen estar desfasadas entre sí (las crestas y los valles no coinciden en el mismo punto) y hacen que la luz sea difusa o dispersa.


Un láser emite luz coherente, lo cual significa que la radiación tiene la misma longitud de onda y, por ello, sus ondas están en fase. Los rayos láser no se dispersan y, por ende, su luz es muy intensa.

El láser tuvo su origen en los estudios realizados por Albert Einstein en 1916 acerca de cómo estimular a los electrones de un átomo para producir luz, pero fue hasta 1960, que el primer láser pudo ser proyectado por el americano T.H. Maiman.

El láser tiene varias aplicaciones. En este artículo hablaremos de su uso en la elaboración de mapas, aprovechando las posibilidades que ofrece para medir distancias con precisión (telemetría).

Un sistema conocido como LIDAR (Light Detection and Ranging), que significa detección y medición a través de la luz (es un sistema láser), permite registrar las diferentes altitudes que hay en un terreno, de tal manera que éstas puedan reproducirse en un mapa.

El sistema LIDAR se instala en un avión o helicóptero y está integrado por:

Distanciómetro láser
• Emisor y receptor
Sistema de barrido
Sistema inercial
Receptor GPS (Sistema de Posicionamiento Global)

Mediante el proceso conocido como cálculo de trayectoria, se combina la información del receptor GPS instalado en el sistema LIDAR aerotransportado con estaciones base GPS ubicadas en tierra, las cuales trabajan simultáneamente y sirven de referencia; a éstas se les conoce en su conjunto como la Red Geodésica Nacional Activa (RGNA).


Estación base GPS trabajando simultáneamente en la zona del levantamiento lídar.

En la etapa de planeación de cada misión LIDAR, se analiza con detenimiento la ubicación que habrán de tener esas estaciones base, según la superficie sobre la que se realizará el levantamiento de datos.

Adicionalmente, con el propósito de llevar a cabo el ajuste de datos al terreno y la generación de la nube de puntos con coordenadas X, Y, Z (datos de latitud, longitud y altura del terreno y los objetos sobre el mismo), también se establece la ubicación y determina el tipo y cantidad de los denominados campos de control.


Puntos de Control. Base Cartográfica.
Proyecto Volcán de Fuego - Colima.

Los campos de control para trabajos LIDAR son áreas planas, de forma regular, preferentemente rectangulares (del tamaño de una cancha de fútbol o baloncesto) donde se miden puntos GPS geodésicos distribuidos de manera equidistante.

La cantidad y separación entre esos puntos está en función de la altura de vuelo y condicionada por la geometría misma del patrón de barrido (zig-zag).

Si el vuelo es alto (6 000 metros sobre el terreno), los campos de control están compuestos por 20 puntos distanciados entre sí en torno a 8 metros; si el vuelo es bajo (1 000 metros sobre el terreno), los puntos son 40 y la separación es de 5 metros.

En gabinete se identifican áreas donde hubo coincidencia y con los datos de coordenadas se establece y aplica un factor de corrección, con la finalidad de obtener datos precisos.

Estos datos constituyen una auténtica nube de puntos de valores de altitud con coordenadas X, Y, Z; con software y equipo de cómputo especializados se lleva a cabo la reconstrucción visual de los objetos y una recreación matemática de lo que sería el terreno.


Despliegue de las pasadas de la aeronave y perfil que permite revisar la cohesión de los datos y vislumbrar la forma del terreno y sus objetos.


Nube de puntos LIDAR: arriba, vista en planta por pasada de la aeronave; abajo, vista en perfil. Nótese cómo es posible vislumbrar los distintos pisos de vegetación.

La nube de puntos LIDAR representa la etapa de generación de modelos digitales de superficie y del terreno de la que hablaremos posteriormente; por ahora, baste apuntar que todo este avance tecnológico persigue ofrecer, en comparación con tecnologías y técnicas anteriores, una información más exacta, detallada y oportuna, en la que la resolución marca la diferencia.

Ejemplo de modelo digital de elevación

Para lograr este objetivo, el INEGI adquirió, en el 2004, un ALS40 (Airborne Laser Scanner: escáner láser aerotransportado, modelo 40).

Fundamentalmente, la elección obedeció al reto de brindar un servicio de generación de información geográfica con tecnología de vanguardia, conforme a las diferentes características del territorio nacional y necesidades de aplicación.


Airborne Laser Scanner, modelo 40.

El ALS40 es un sistema versátil, capaz de responder a múltiples propósitos en el levantamiento de información sobre:

  • Grandes llanuras interiores y costeras (6 mil metros).
  • Sistemas montañosos (6 mil metros).
  • Masas forestales (3 mil metros).
  • Franja costera (3 mil metros).
  • Corredores urbanos (alrededor de mil metros).
  • Infraestructura de suministro eléctrico (aproximadamente mil metros).
  • Redes de comunicación (sobre mil metros).
  • Áreas de riesgo de inundación (desde mil metros hasta 750 metros).

Y, como valor agregado, ofrece la alternativa de toma aerofotogramétrica simultánea (el sistema LIDAR puede trabajar de noche).

A partir de la nube de puntos con coordenadas X, Y, Z, convertida ya en una malla regular de valores de altitud, es posible, según los objetivos de aplicación del usuario, presentar la información del territorio completa o rasurar, por ejemplo, la vegetación para mostrar, exclusivamente, el terreno y, a partir de ello, generar curvas de nivel o perfiles topográficos.


Superficie

Terreno limpio

Curvas de nivel (cada 5 m)

En conclusión, en este nuevo servicio para la generación de información geográfica, la resolución marca la diferencia.


Ejemplos de uso

   

   
 
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