Qué es una ortofoto: diferencia con la foto aérea

Una ortofoto es una imagen aérea corregida geométricamente para que tenga la escala uniforme de un plano. A diferencia de una fotografía aérea normal, en una ortofoto se pueden medir distancias, superficies y coordenadas. Este artículo explica qué es una ortofoto, cómo se genera, qué es un ortomosaico y qué aporta una ortofoto con dron frente a las ortofotos públicas del PNOA.

Qué es una ortofoto: la definición corta

El nombre viene de orto, recto, y foto. Una ortofoto es una fotografía proyectada ortogonalmente sobre el terreno, es decir, como si cada punto se hubiera fotografiado exactamente desde su vertical.

En una foto normal, la cámara está en un único punto y todo lo que no está justo debajo se ve en perspectiva. En una ortofoto, esa perspectiva se ha eliminado. El resultado combina lo mejor de dos mundos: el detalle visual de una fotografía y la geometría de un mapa.

Técnicamente, una ortofoto es un ráster georreferenciado: cada píxel tiene coordenadas conocidas en un sistema de referencia (en España, ETRS89 UTM) y un tamaño real en el terreno, el GSD.

Por qué una foto aérea no sirve para medir

Una fotografía aérea convencional, aunque sea cenital, tiene dos deformaciones que la hacen inútil como plano.

Perspectiva central

El objetivo de la cámara concentra todos los rayos en un punto. Los objetos alejados del centro de la imagen se inclinan hacia fuera. En una foto de una ciudad tomada desde el aire se ven las fachadas de los edificios de los bordes, nunca las del centro. Esa inclinación crece con la distancia al centro y con la altura del objeto.

Desplazamiento por relieve

El terreno no es plano. Un punto situado en una loma está más cerca de la cámara que uno en el valle, y la escala de la foto cambia de un sitio a otro. Dos parcelas del mismo tamaño pueden ocupar superficies distintas en la imagen solo por su altura.

A esto se suman la inclinación de la cámara en el momento del disparo y la distorsión de la lente. Con todo junto, medir sobre una foto aérea sin corregir da errores de metros.

Fotografías georreferenciadas no es lo mismo que ortofoto

Es una confusión frecuente. Una fotografía georreferenciada es una imagen que guarda en sus metadatos la posición y la orientación de la cámara en el momento del disparo. Sirve para saber dónde se tomó y para alimentar el procesado fotogramétrico, pero sigue teniendo perspectiva y relieve sin corregir. La ortofoto es el producto final de ese procesado, no la foto de partida.

Cómo se genera una ortofoto con dron

La ortofoto es el resultado del proceso fotogramétrico. Los pasos son los mismos con avión o con dron; lo que cambia es la altura y, por tanto, el detalle.

1. Vuelo fotogramétrico: el dron recorre la zona en pasadas paralelas, con una cámara RGB métrica que dispara cada pocos metros. Las imágenes se solapan un 70-80 % en el sentido de la pasada y un 60-70 % entre pasadas. Cada imagen va con la posición GNSS RTK del dron.
2. Puntos de control: antes del vuelo se miden en campo dianas con GNSS RTK o estación total. Unos sirven para ajustar el bloque y otros, independientes, para comprobar la exactitud final.
3. Orientación de las imágenes: el software identifica puntos comunes entre fotos y calcula la posición y orientación exactas de cada una (aerotriangulación).
4. Nube de puntos densa y modelos de elevación: a partir de las imágenes orientadas se calcula la altura de cada píxel y se construye el modelo digital de superficie (MDS); filtrándolo se obtiene el modelo digital del terreno (MDT).
5. Ortorrectificación: cada imagen se proyecta sobre uno de esos modelos, el MDT o el MDS, como se explica más abajo, corrigiendo perspectiva y relieve píxel a píxel.
6. Mosaico: las imágenes rectificadas se unen, se eligen las líneas de corte en zonas sin objetos altos y se igualan colores y luminosidad.

El producto final es el ortomosaico: una única imagen continua de toda la zona. En la práctica, ortofoto y ortomosaico se usan como sinónimos; en rigor, el ortomosaico es el conjunto de muchas ortofotos unidas.

Ortofoto clásica y ortofoto verdadera

Hay un matiz técnico con consecuencias prácticas. Si la rectificación se hace sobre un modelo del terreno (MDT), el suelo queda perfecto pero los edificios siguen inclinados, porque el modelo no sabe que existen. Es la ortofoto clásica, suficiente en zonas rurales o de obra.

Si la rectificación se hace sobre un modelo digital de superficie (MDS) que incluye los edificios, las cubiertas quedan en su posición real y las fachadas desaparecen. Es la ortofoto verdadera o true ortho, la adecuada en zonas urbanas e industriales. Con dron, el solape alto de las imágenes permite generarla sin huecos.

GSD: el detalle de una ortofoto

El GSD (ground sample distance) es el tamaño que representa cada píxel en el terreno. Una ortofoto con GSD de 2 cm/px muestra una tapa de registro, una grieta o la línea de una marca vial. Depende de la altura de vuelo, de la cámara y del objetivo.

• Ortofoto con dron: GSD habitual de 2 a 5 cm/px, a alturas de 60-120 m.
• Ortofotos del PNOA (avión): GSD de 25 cm/px en buena parte del territorio, de 50 cm en otras zonas y de mayor resolución en algunas.

El GSD es la resolución de la imagen, no su exactitud. Una ortofoto de 2 cm/px mal apoyada puede estar desplazada medio metro. En un vuelo con dron bien controlado, la exactitud planimétrica típica es de 2 a 5 cm, expresada como error medio cuadrático (RMSE) sobre superficies bien definidas, en el sistema de referencia del proyecto (ETRS89 / UTM, salvo que se pida otra referencia). Se comprueba sobre puntos de comprobación independientes que no entran en el ajuste. Depende del sensor, del GSD, del apoyo en campo y de la vegetación. La exactitud de cada proyecto se acuerda en la propuesta y se documenta en el informe de control.

Ortofotos PNOA frente a ortofoto con dron

El Plan Nacional de Ortofotografía Aérea publica ortofotos de toda España, gratuitas, descargables desde el Centro de Descargas del CNIG y consultables en visores y comparadores de ortofotos antiguas. Son un recurso excelente para situar un proyecto, hacer un estudio previo o ver la evolución de una zona.

Dejan de ser suficientes en tres situaciones.

• Fecha: el IGN actualiza la ortofoto con un período fijo, actualmente de tres años, y la fecha del vuelo cambia de una zona a otra. Una obra, una tala o un nuevo vial no aparecen hasta la siguiente cobertura.
• Detalle: con 25 cm/px no se identifican elementos pequeños ni se delimitan bordes con precisión.
• Exactitud: la exactitud planimétrica especificada para la ortofoto de 25 cm es de 0,50 a 0,70 m (RMSE) según el vuelo, suficiente para planeamiento, no para proyectar a escala 1:500.

Para cada emplazamiento conviene comparar la fecha, la resolución, la exactitud y el detalle de la ortofoto disponible con lo que pide el proyecto. Cuando no basta, una ortofoto con dron de 2 a 5 cm/px, volada cuando el proyecto la necesita y apoyada en puntos de control propios, es el producto adecuado.

Para qué sirve una ortofoto

• Base de proyecto: delineación de parcelas, viales, edificaciones y servicios sobre una imagen a escala.
• Seguimiento de obra: una ortofoto por visita documenta el avance y permite comparar fechas.
• Agricultura: ortofotos para declaraciones de superficie, planificación de riego y recuento de árboles; con cámara multiespectral, índices de vigor.
• Urbanismo y catastro: comprobación de alineaciones, ocupaciones y discrepancias con el parcelario.
• Inventario de infraestructuras: situación de apoyos, arquetas, señalización y mobiliario.
• Plataformas GIS: publicada como capa de fondo, cualquier técnico del cliente la consulta desde el navegador sin software especializado.

Formatos de entrega

• GeoTIFF con georreferencia incluida, en teselas o en un único fichero según el tamaño.
• ECW o JPEG2000 cuando el peso importa y el software del cliente los admite.
• Teselas para web (XYZ, WMTS) si se publica en una plataforma GIS.
• Sistema de referencia: coordenadas oficiales ETRS89 (UTM, en el huso que corresponda), o el que pida el proyecto.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre ortofoto y ortomosaico?

Una ortofoto es una imagen rectificada; un ortomosaico es la unión de muchas ortofotos en una sola imagen continua. En un vuelo con dron se procesan cientos de imágenes y el entregable es siempre un ortomosaico, aunque en el lenguaje habitual se le llame ortofoto.

¿Se puede medir sobre una ortofoto?

Sí: distancias, superficies y coordenadas en planimetría, con la exactitud que tenga la ortofoto. Lo que no da una ortofoto son alturas; para eso hace falta el MDT o el MDS que se generan en el mismo procesado.

¿Qué resolución tiene una ortofoto con dron?

Lo habitual es un GSD de 2 a 5 cm/px, que es la resolución de la imagen y no su exactitud. Se puede bajar a 1 cm volando más bajo, a costa de más tiempo de vuelo y ficheros más pesados. La resolución se elige según el uso: 5 cm basta para una parcela agrícola; 2 cm es razonable en obra o en inventario urbano.

¿Cuánto tarda una ortofoto con dron?

La superficie que se cubre por jornada depende del terreno, del sensor, de la resolución pedida, del espacio aéreo y de la planificación; la fijamos en el plan de vuelo de cada proyecto, junto con la medida de los puntos de control. El procesado y el control de calidad suelen llevar entre uno y varios días según la superficie y la resolución.

Para una ortofoto con dron en Valencia, Alicante, Castellón o cualquier punto de España, la ficha de producto de la ortofoto detalla resoluciones y formatos, y el servicio de fotogrametría con drones explica el vuelo y el procesado completos.

Escrito por el equipo de fita, cartografía y topografía con dron en Xàtiva (Valencia).