Transformaciones geográficas (pre-procesamiento)
Agrupa los pre-procesos de transformación geométrica que implican la modificación del modelo geográfico de la capa temática seleccionada. Éstas se materializan mediante funciones matemáticas de ajuste que relacionan coordenadas de entrada y de salida. La función de transformación se calcula en base a los parámetros de conversión geodésica correspondientes o se estima mediante una regresión lineal sobre una serie de puntos de control[1]. La cadena de procesos típica abarca la selección de una capa temática en el árbol (ver Interfaz de usuario), el acceso al proceso de transformación, la configuración de parámetros específicos de éste, la selección espectral y el recorte espacial de entrada en el caso de imágenes, y la elección de opciones para el archivo de salida.
Como método de remuestreo en todas las transformaciones ráster, SoPI utiliza interpolación por vecino más cercano (NN, de nearest neighbor).
La selección espectral indica las bandas de la imagen de entrada a ser consideradas. La definición del recorte espacial puede realizarse mediante el ingreso de los pares de coordenadas correspondientes a los esquineros superior izquierdo e inferior derecho según el modelo ráster (línea/píxel) o el sistema de referencia geodésico seleccionado, sea geográfico (coordenadas geográficas decimales o sexagesimales) o proyectado (coordenadas planas), o bien por la extensión de la vista (haciendo doble clic con el puntero sobre el visualizador correspondiente) o de la capa temática elegida (haciendo doble clic sobre la misma en la lista de capas).
En el caso de tomar el recorte espacial de una capa, se recomienda que ésta posea el mismo sistema de referencia geodésico que la imagen a ser recortada.
Reproyectar ráster
Este pre-proceso reproyecta la capa ráster seleccionada desde el sistema referencia geodésico original hacia uno elegido en el selector desplegable o desde la respectiva biblioteca (ver Bibliotecas).

Reproyección de capas ráster en SoPI.
Puede definirse una función de transformación exacta o una ecuación polinómica de grado configurable, en base a los parámetros de conversión geodésica entre los respectivos sistemas.
Generalmente, una ecuación lineal es suficiente para aplicar transformaciones geográficas elementales sobre una capa ráster, correspondientes a la traslación de sus coordenadas, la rotación de sus ejes o un cambio de escala.
Reproyectar vector
Este pre-proceso reproyecta la capa vectorial seleccionada desde el sistema referencia geodésico original hacia uno elegido en el selector desplegable o desde la respectiva biblioteca (ver Bibliotecas). La función de transformación empleada es exacta, en base a los parámetros de conversión geodésica entre los sistemas correspondientes.
Georreferenciar con GCPs
La georreferenciación de una imagen se realiza mediante una función matemática de ajuste que relaciona las coordenadas según el modelo ráster (línea/píxel) con coordenadas en el sistema de referencia geodésico seleccionado, sea geográfico (coordenadas geográficas decimales o sexagesimales) o proyectado (coordenadas planas). La función de transformación geográfica se estima mediante una regresión lineal por el método de mínimos cuadrados sobre una serie de puntos de control en terreno (GCPs, de ground control points) con coordenadas conocidas. La calidad del ajuste se mide a partir de los valores residuales (los desvíos entre las coordenadas estimadas y las reales) de la regresión. Cada punto de control tiene asociado un error cuadrático medio, y la raíz cuadrada del promedio de los errores (RMSE, de root-mean-square error) para los puntos considerados proporciona una medida para evaluar la precisión de la transformación. Los pre-procesos de SoPI que permiten georreferenciar imágenes a partir de GCPs o editarlos interactivamente pueden accederse desde el selector de tareas en la barra de herramientas específica, o desde el menú Pre/pos-procesamiento en el menú principal.
Puntos de control en terreno
Los GCPs definen la función de transformación geográfica, y la calidad final de la georreferenciación guarda estrecha relación con la cantidad, la localización y la distribución de éstos. La cantidad de puntos depende del tamaño y de la complejidad geométrica de la capa ráster a ser georreferenciada, y del margen de error aceptable. A mayor orden en la ecuación de ajuste, se requiere un mínimo mayor de puntos para resolverla: para un polinomio de primer grado se precisa un mínimo de 3 puntos, 6 puntos para uno de segundo grado y 10 puntos para uno de tercer grado. Es importante que la localización de los puntos de control sea inequívoca en la imagen, y las respectivas coordenadas deben conocerse con adecuada exactitud e ingresarse con la precisión mínima necesaria según el sistema de referencia geodésico considerado. Una distribución de puntos uniforme evita la ponderación desproporcionada de diferentes sectores y mejora la georreferenciación en general.
Registro de puntos de control en terreno
Permite registrar interactivamente los GCPs y sus correspondientes pares de coordenadas, y visualizar sus errores. Se pueden cargar archivos de puntos de control, o también generar nuevos. Esta tarea se compone de ocho botones en la barra de herramientas, y una ventana para edición y consulta de coordenadas.
Crear archivo de puntos de control - Genera un nuevo archivo con puntos de control en terreno.
Cargar archivo de puntos de control - Carga un archivo con puntos de control en terreno existente.
Georreferenciar con GCPs - Inicia el pre-proceso de georreferenciación a partir de puntos de control en terreno.
Iniciar - Inicia el registro de puntos de control en terreno.
Detener - Detiene el registro de puntos de control en terreno y guarda los cambios.
Seleccionar punto de control - Selecciona un punto de control en terreno.
Crear punto de control - Genera un nuevo punto de control en terreno.
Modificar punto de control - Permite modificar el punto de control en terreno seleccionado.
Un archivo con puntos de control (extensión .gcp) es un archivo de texto en formato ASCII con las coordenadas de los puntos separadas por espacios y los parámetros geodésicos correspondientes.
Una vez cargado o generado el archivo de GCPs, se inicia la tarea con el botón de inicio. Al iniciarla, se activan los botones para la edición de puntos y se despliega en el área de visualización la ventana de edición para las correspondientes coordenadas. Al detenerla, se oculta la ventana y se guardan los cambios.

Registro de puntos de control en terreno.
El registro de puntos de control se realiza interactuando con el puntero sobre la vista, y a partir de los botones de edición en la barra de herramientas. Con el botón izquierdo del puntero se generan puntos. El botón derecho los elimina. Doble clic selecciona un punto.
Se debe procurar que los puntos de control registrados sean claramente identificables en la imagen y correspondan a rasgos no demasiado dinámicos: intersecciones o bifurcaciones en la red vial o ferroviaria, puentes, edificaciones e infraestructura permanente o geoformas estables son localizaciones de fácil reconocimiento.
Registro de coordenadas en terreno
El registro y selección de pares de coordenadas se realiza interactuando con la ventana de edición correspondiente. Esta posee cuatro botones, un selector desplegable de sistemas de coordenadas geodésicas, un campo para elegir el orden del polinomio para la función de ajuste y un indicador de la raíz cuadrada del promedio de los errores cuadráticos medios (RMSE), calculado según los puntos y coordenadas registrados y el grado del polinomio elegido.
Eliminar registro - Elimina las coordenadas seleccionadas y el punto asociado.
Seleccionar todos los registros - Selecciona todos los registros desplegados en la ventana de edición.
Invertir selección de registros - Invierte la selección de registros.
Limpiar selección de registros - Limpia la selección de registros.
Los pares de coordenadas se ingresan en los dos primeros campos: E (de easting) y N (de northing), correspondientes a longitud y latitud. El sistema de referencia puede elegirse en el selector desplegable o desde la respectiva biblioteca (ver Bibliotecas). Los campos siguientes corresponden a las coordenadas estimadas por el modelo de transformación, los desvíos con respecto a las reales y el error cuadrático medio.
Generalmente, una ecuación lineal es suficiente para aplicar transformaciones geográficas elementales sobre una capa ráster, correspondientes a la traslación de sus coordenadas, la rotación de sus ejes o un cambio de escala. Salvo casos espaciales, suele ser necesario exceder la cantidad mínima de puntos de control requeridos por la función elegida. Para imágenes con gran diversidad topográfica, se aconseja emplear transformaciones más rigurosas mediante polinomios de mayor grado. El margen de RMSE aceptable depende de la resolución espacial de la imagen o de la escala de trabajo.
Al eliminar un registro, el punto respectivo es eliminado automáticamente, y viceversa.
Georreferenciación
Una vez finalizado el registro de puntos y coordenadas con un margen de error tolerable de acuerdo la función de ajuste elegida, puede iniciarse el pre-proceso de georreferenciación a partir de puntos de control. Alternativamente, si ya se dispone del archivo con puntos de control en terreno, la georreferenciación puede llamarse desde el menú principal. En ese caso, el pre-proceso solicita el archivo de puntos de control y el orden del polinomio de ajuste.
La imagen de salida queda georreferenciada con coordenadas en el mismo sistema de referencia geodésico que las ingresadas.
Corregistrar
El registro entre imágenes se realiza mediante una función matemática de ajuste que relaciona entre sí las coordenadas según los modelos ráster (línea/píxel) de ambas. La función de transformación geográfica se estima mediante una regresión lineal por el método de mínimos cuadrados sobre una serie de puntos de control imagen-a-imagen. La calidad del ajuste se mide a partir de los valores residuales (los desvíos entre las coordenadas estimadas y las reales) de la regresión. Cada punto de control tiene asociado un error cuadrático medio, y la raíz cuadrada del promedio de los errores (RMSE, de root-mean-square error) para los puntos considerados proporciona una medida para evaluar la precisión de la transformación. Los pre-procesos de SoPI que permiten corregistrar imágenes a partir de puntos de control o editarlos interactivamente pueden accederse desde el selector de tareas en la barra de herramientas específica, o desde el menú Pre/pos-procesamiento en el menú principal.
Antes de iniciar la tarea es necesario desplegar al menos dos visualizadores.
Puntos de control imagen-a-imagen
Los puntos de control imagen-a-imagen definen la función de transformación geográfica, y la calidad final de corregistro guarda estrecha relación con la cantidad, la localización y la distribución de éstos. La cantidad de puntos depende del tamaño y de la complejidad geométrica de la capa ráster a ser registrada, y del margen de error aceptable. A mayor orden en la ecuación de ajuste, se requiere un mínimo mayor de puntos para resolverla: para un polinomio de primer grado se precisa un mínimo de 3 puntos, 6 puntos para uno de segundo grado y 10 puntos para uno de tercer grado. Es importante que la localización de los puntos de control sea inequívoca en las imágenes. Una distribución de puntos uniforme evita la ponderación desproporcionada de diferentes sectores y mejora el corregistro en general.
Registro de puntos de control imagen-a-imagen
Permite registrar interactivamente los puntos de control imagen-a-imagen, y visualizar sus errores. Se pueden cargar archivos de puntos de control, o también generar nuevos en forma manual o automática. Esta tarea se compone de nueve botones en la barra de herramientas, y una ventana para edición y consulta de coordenadas.
Crear archivo de puntos de control - Genera un nuevo archivo con puntos de control imagen-a-imagen.
Cargar archivo de puntos de control - Carga un archivo con puntos de control imagen-a-imagen existente.
Registrar automáticamente puntos de control - Genera automáticamente nuevos puntos de control imagen-a-imagen.
Corregistrar - Inicia el pre-proceso de corregistro a partir de puntos de control imagen-a-imagen.
Iniciar - Inicia el registro de puntos de control imagen-a-imagen.
Detener - Detiene el registro de puntos de control imagen-a-imagen y guarda los cambios.
Seleccionar punto de control - Selecciona un punto de control imagen-a-imagen desde el visualizador activo.
Crear punto de control - Genera un nuevo punto de control imagen-a-imagen en el visualizador activo.
Modificar punto de control - Permite modificar el punto de control imagen-a-imagen seleccionado en el visualizador activo.
Un archivo con puntos de control (extensión .gcp) es un archivo de texto en formato ASCII con las coordenadas de los puntos separadas por espacios y los parámetros geodésicos correspondientes.
Una vez cargado o generado el archivo de GCPs, se inicia la tarea con el botón de inicio. Al iniciarla, deben indicarse los visualizadores que despliegan las capas ráster base y registrable (warp). Una vez iniciada, se activan los botones para la edición de puntos y se despliega en el área de visualización la ventana de edición para las correspondientes coordenadas. Al detenerla, se oculta la ventana y se guardan los cambios.

Registro de puntos de control imagen-a-imagen.
El registro de puntos de control se realiza interactuando con el puntero sobre la vista, y a partir de los botones de edición en la barra de herramientas. Con el botón izquierdo del puntero se generan puntos. El botón derecho los elimina. Doble clic selecciona un punto.
Se debe procurar que los puntos de control registrados sean claramente identificables en ambas imágenes y correspondan a rasgos no demasiado dinámicos: intersecciones o bifurcaciones en la red vial o ferroviaria, puentes, edificaciones e infraestructura permanente o geoformas estables son localizaciones de fácil reconocimiento.
Registro automático de puntos imagen-a-imagen
SoPI permite la generación de puntos de control imagen-a-imagen a partir de la detección automática de características comunes entre una banda de ambas imágenes. Deben elegirse un archivo de puntos de control de salida e indicarse en los selectores desplegables los visualizadores que despliegan las capas ráster base y registrable, y el par de bandas a ser comparadas entre sí. Además, es necesario cargar un archivo de puntos de control con algunos puntos semilla, que sirven para orientar y restringir la zona de búsqueda de similitudes. La agresividad del algoritmo[2] puede seleccionarse con un deslizador (entre 0 y 10).

Registro automático de puntos de control..
A mayor agresividad, mejor es la detección de características, pero aumenta la complejidad computacional del método.
Registro de coordenadas imagen-a-imagen
El registro y selección de pares de coordenadas se realiza interactuando con la ventana de edición correspondiente. Esta posee cuatro botones, un campo para elegir el orden del polinomio para la función de ajuste y un indicador de la raíz cuadrada del promedio de los errores cuadráticos medios (RMSE), calculado según los puntos y coordenadas registrados y el grado del polinomio elegido.
Eliminar registro - Elimina las coordenadas seleccionadas y el punto asociado.
Seleccionar todos los registros - Selecciona todos los registros desplegados en la ventana de edición.
Invertir selección de registros - Invierte la selección de registros.
Limpiar selección de registros - Limpia la selección de registros.
Los primeros cuatro campos son editables y corresponden a los pares de coordenadas de los puntos según los modelos ráster (línea/píxel) de la imagen base y la registrable. A continuación se despliegan las coordenadas estimadas por el modelo de transformación para la imagen registrable, los desvíos con respecto a las reales y el error cuadrático medio.
Generalmente, una ecuación lineal es suficiente para aplicar transformaciones geográficas elementales sobre una capa ráster, correspondientes a la traslación de sus coordenadas, la rotación de sus ejes o un cambio de escala. Salvo casos espaciales, suele ser necesario exceder la cantidad mínima de puntos de control requeridos por la función elegida. Para imágenes con gran diversidad topográfica, se aconseja emplear transformaciones más rigurosas mediante polinomios de mayor grado. El margen de RMSE aceptable depende de la resolución espacial de las imágenes o de la escala de trabajo.
Al eliminar un registro, el punto respectivo es eliminado automáticamente, y viceversa.
Corregistro
Una vez finalizado el registro entre imágenes con un margen de error tolerable de acuerdo la función de ajuste elegida, puede iniciarse el pre-proceso de registro imagen-a-imagen. Alternativamente, si ya se dispone de archivos de puntos de control imagen-a-imagen, el corregistro puede llamarse desde el menú principal. En ese caso, el pre-proceso solicita el archivo de puntos de control y el orden del polinomio de ajuste.
La imagen de salida queda registrada con respecto a la base, y adopta coordenadas en el mismo sistema de referencia geodésico.
Referencias
[1] Bowring, B. R. 1976.
Transformation from spatial to geographical coordinates.
Survey Review, vol. 23 (issue 181): pp. 323-327; June 1976. www.tandfonline.com/doi/abs/10.1179/sre.1976.23.181.323
[2] Urien, Javier Eduardo. 2006.
Algoritmo para el co-registro de imágenes satelitales.
Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires (FIUBA), tesis de grado: 97 pp.; Diciembre de 2006.
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