Potencial de las imágenes aéreas históricas y la fotogrametría automatizada para elaborar modelos 3D de cauces efímeros mediterráneos y cuantificar cambios morfológicos

Cuade nos de Geog a ía • 107 • 243-268 • València 2021
Depósi o Legal: V-2.147 – 1960 ISSN: 0210-086X DOI: 10.7203/CGUV.107.21119
ÁLVARO GÓMEZ-GUTIÉRREZa
CARMELO CONESA-GARCÍAb
ASKOA IBISATE GONZÁLEZ DE MATAUCOc
PEDRO PÉREZ-CUTILLASd
DANIEL PORTILLO-GRAUe
FRANCISCO JOSÉ SEGURA-MÉNDEZ
POTENCIAL DE LAS IMÁGENES AÉREAS HISTÓRICAS
Y LA FOTOGRAMETRÍA AUTOMATIZADA PARA ELABORAR
MODELOS 3D DE CAUCES EFÍMEROS MEDITERRÁNEOS
Y CUANTIFICAR CAMBIOS MORFOLÓGICOS
Resumen
El es udio de la dinámica de los cauces e íme os medi e áneos (CEM) esul a de g an in e és, al
a a se de sis emas geomo ológicos expues os a impo an es luc uaciones ecien es en los ac o es ex-
ínsecos e in ínsecos que los gobie nan. Pa a ob ene una ap oximación a su modelo dinámico y com-
p ende su adap ación a di e en es pe u baciones, esul a i al el desa ollo de es udios a una escala
empo al adecuada (décadas). En es e abajo, se analiza el po encial de los o og amas aé eos his ó icos
a Ins i u o Uni e si a io de In es igación pa a el Desa ollo Te i o ial Sos enible, INTERRA, Uni e sidad de
Ex emadu a. A enida de las Le as. 10003 Cáce es. [email p o ec ed]. h p://o cid.o g/0000-0002-2337-2638.
b Depa amen o de Geog a ía, Uni e sidad de Mu cia, Facul ad de Le as. Campus de la Me ced. 30001 Mu cia.
[email p o ec ed]. h p://o cid.o g/0000-0002-3818-5421.
c Depa amen o de Geog a ía, P ehis o ia y A queología, Uni e sidad del País Vasco. C/ Tomás y Valien e, s/n.
01006 Vi o ia-Gas eiz. [email p o ec ed]. h p://o cid.o g/0000-0002-9396-476X.
d Habi a Es udios Ambien ales S. L. A enida Don Juan de Bo bón, 98. 30007 Mu cia. [email p o ec ed]. h p://
o cid.o g/0000-0003-1271-3895.
e Habi a Es udios Ambien ales S. L. A enida Don Juan de Bo bón 98. 30007 Mu cia. [email p o ec ed]
Habi a Es udios Ambien ales S. L. A enida Don Juan de Bo bón 98. 30007 Mu cia. [email p o ec ed]
Fecha de ecepción: 18-06-2021. Fecha de acep ación: 20-07-2021.
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y la o og ame ía au oma izada pa a gene a modelos 3D y o o o og a ías de CEM en di e en es echas
y a a de analiza cambios mo ológicos a pa i de ellos. Se selecciona on, a modo de ejemplo, a ios
amos de dos amblas en la cuenca del Segu a ( ambla de Algeci as y ambla de Valdelen isco) y o os
es en un cu so e íme o de la cuenca del Eb o (ba anco de Tudela). Se emplea on o og amas de los
denominados uelo ame icano B (1956) y uelo in e minis e ial (1973-1986), jun o con pun os de
apoyo na u ales egis ados con un sis ema de posicionamien o global (GNSS) pa a alimen a écnicas
de o og ame ía au oma izada (S uc u e- om-Mo ion & Mul i-View S e eo) y p oduci nubes de pun-
os, modelos digi ales de supe icie y o o o og a ías. Fue necesa io lle a a cabo algunas adap aciones
del lujo de abajo o og amé ico con encional a las ca ac e ís icas de los o og amas (inclusión de
ma cas iduciales, u ilización de másca as, uso de pun os na u ales, e c.). Los esul ados a oja on un
e o cuad á ico medio de los p oduc os ca og á icos que osciló en e 0,62 y 0,85 m, con densidades
olumé icas de las nubes de pun os esul an es de 1,03 a 4,47 p s·m-3. Po lo an o, es e en oque me o-
dológico pod ía emplea se en el análisis de cambios ele an es (>1 m) y pa a la desc ipción mo ológica
de los cauces e in eg a se con ca og a ía ecien e pa a una mejo comp esión de su dinámica.
Palab as cla e: cauces e íme os medi e áneos, o og ame ía au oma izada; o og amas aé eos
his ó icos; nubes de pun os; modelo digi al de ele aciones; o o o og a ía.
POTENTIAL OF AERIAL HISTORICAL IMAGERY AND AUTOMATIC
PHOTOGRAMMETRY TO PRODUCE 3D MODELS OF MEDITERRANEAN
EPHEMERAL CHANNELS AND QUANTIFY MORPHOLOGICAL CHANGES
Abs ac
The dynamics o Medi e anean epheme al channels (MEC) is an in e es ing geomo phological
opic as he ex insic and in insic ac o s in luencing his geomo phic sys em ha e been exposed o
impo an and ecen changes. I is c ucial o ca y ou s udies o hese sys ems a sui able empo al
scales (e.g. decades) o unde s and he dynamics o he model and he adap a ion o di e en pe -
u ba ions. In his wo k, we es he sui abili y o a chi al ae ial image y and s uc u e- om-mo ion
pho og amme y (S M) o p oduce 3D models and o hopho og aphs o MEC o di e en da es and
o quan i y mo phological changes. Se e al eaches we e selec ed om wo ep esen a i e MEC in he
Segu a Ri e Ca chmen (Rambla de Algeci as y Rambla de Valdelen isco) and h ee om a MEC
in he Eb o Ri e Ca chmen (Ba anco de Tudela). A chi al ae ial pho og aphs om 1956 (da ase
known as “ uelo ame icano B”) and 1973-1986 (da ase known as “ uelo in e minis e ial”) oge he wi h
na u al g ound con ol poin s (GCPs) su eyed by a Global Na iga ion Sa elli e Sys em o ed S M
and p oduce poin clouds, digi al ele a ion models and o hopho og aphs. The classical S M wo k low
was adap ed o wo k wi h he a chi al ae ial image y, i.e. adding iducial ma ke s, masking he pho-
og aphs, using o na u al pe manen GCPs, e c. The esul s showed a oo mean squa e e o in he
ca og aphic p oduc s ha a ied om 0,62 o 0,85 m wi h olume ic poin densi ies in he esul ing
poin clouds om 1,03 o 4,47 p s·m-3. Hence, he p oposed me hodological app oach may be used o
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quan i y impo an geomo phic changes (>1 m), o cha ac e ize he mo phology o MEC in he pas
and o include he esul ing ca og aphic p oduc s wi h oday spa ial in o ma ion o a be e unde -
s anding o he dynamics.
Keywo ds: Medi e anean epheme al channels (MEC); S uc u e- om-Mo ion pho og amme y;
his o ical ae ial pho og aphs; poin clouds; digi al ele a ion models; o hopho og aph.
In oducción y obje i os
La comp ensión de la dinámica de los sis emas geomo ológicos posee un g an in e és desde la
pe spec i a del iesgo y en el con ex o de cambio global ac ual. Muchos de los p ocesos que dan o ma
a la supe icie e es e mues an una dinámica episódica y espo ádica, con cambios que acon ecen
en pe iodos muy educidos y que se al e nan con la gas e apas de cie a es abilidad. Po es e mo i o,
habi ualmen e es necesa ia una en ana empo al de obse ación lo su icien emen e amplia con el in
de log a una co ec a ca ac e ización del enómeno (Gue in e al., 2020). Es e es el caso de los cauces
e íme os de medios semiá idos, cu sos en equilib io dinámico, cuya mo ología se ajus a a escala de
sucesos de di e en e magni ud y ecuencia (Conesa-Ga cía, 1995, 2005). En ocasiones, pueden da
la sensación de ene un equilib io me aes able, cuando el sis ema pe manece ela i amen e es able
du an e un p olongado pe iodo seco de inac i idad geomo ológica. Pe o, a escalas de iempo mayo es
(p. e., a ios años o décadas), se suceden a enidas espo ádicas y epen inas, a eces imp e isibles, cuyos
e ec os mo ológicos, aun siendo di e en es en unción de la al e ación p oducida, se in eg an den o
del sis ema en espues a a un equilib io ene gé ico cambian e.
Además de un pe iodo de obse ación amplio y con mediciones ecuen es, es necesa io un egis-
o p eciso y denso de la supe icie opog á ica. Las ecnologías que pe mi en es e egis o in ensi o
ienen aplicándose desde hace una o dos décadas. Es e es el caso de los sis emas de ecnología láse ,
an o e es e (TLS, del inglés e es ial lase scanne ) como ae o anspo ado (LIDAR, del inglés lase
imaging de ec ion and anging) y de las écnicas de o o econs ucción o og amé ica o o og ame ía
au oma izada.
La u ilización de la o og ame ía au oma izada o o o econs ucción en el ámbi o de la geomo -
ología es ela i amen e ecien e, con los abajos de James & Robson (2012) y Wes oby e al. (2012)
como p ecu so es. Con los é minos o og ame ía au oma izada o o o econs ucción denominamos a un
conjun o de écnicas que incluyen la clásica S uc u e- om-Mo ion (S M; Ullman, 1979) y desa ollos
más ecien es como Mul i-View-S e eo (MVS; Sei z e al., 2006) y que pe mi en ob ene modelos
idimensionales de la ealidad con o og a ías adqui idas po cáma as con encionales y sin mayo es
eque imien os pa a la oma que un ele ado ecub imien o de la supe icie po econs ui .
En la o og ame ía au oma izada se esuel en de o ma conjun a los pa áme os in e nos de la
cáma a y la geome ía de la oma a pa i de in o mación edundan e de las imágenes a a és del de-
nominado bundle adjus men y sin la necesidad de pun os de con ol en es e p oceso inicial. T as es a
ap oximación inicial al modelo de la cáma a y la geome ía de la oma, habi ualmen e se incluyen
pun os de con ol en el modelo (lo que pe mi e su escalado y geo e e enciación) y se eajus an los
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pa áme os de la cáma a y la posición de cada oma en unción de la p ecisión de es os pun os de con-
ol. Finalmen e, los algo i mos MVS pe mi en lle a a cabo una densi icación del modelo gene ando
una nube de pun os densa. Es a nube de pun os densa es el p oduc o inal habi ual, si bien la mayo
pa e del so wa e o og amé ico inco po a como úl imos pasos del lujo de abajo la gene ación de un
modelo digi al de supe icie (MDS), un modelo digi al de ele aciones (MDE, a pa i del a amien o
del MDS) y una o o o og a ía.
Po odo lo an e io , la o og ame ía S M-MVS o au oma izada p esen a impo an es en ajas
en e a o as écnicas de adquisición de da os opog á icos: el p oceso o og amé ico equie e un
meno con ol del usua io, su p ecisión es simila a la de los mé odos más p ecisos exis en es hoy día
(como el escáne láse e es e o TLS; Nouwakpo e al., 2016), su cos e es muy bajo, el abajo en
campo se desa olla en un b e e espacio de iempo, es una écnica no in asi a y no es necesa io si ua se
sob e la opog a ía que se desea modeliza .
Debido a odas las ca ac e ís icas que hemos mencionado de la o og ame ía au oma izada, ha sido
una écnica ampliamen e u ilizada po los geomo ólogos pa a p oduci modelos idimensionales de
di e en es elemen os y lle a a cabo la cuan i icación de cambios o el análisis de la dinámica supe icial
(Al onso-To eño e al., 2019, 2021; Cucchia o e al., 2018). En el caso especí ico de los cauces, el
abajo p ecu so de Gómez-Gu ié ez e al. (2014) mos a á que es as écnicas pueden u iliza se pa a
cuan i ica el olumen de suelo e osionado en cabece as de cá ca as y ob ene un modelo espacial de
los cambios acaecidos. En es e abajo ambién se plan ea la posibilidad de u iliza la o og ame ía
au oma izada alimen ada con o og a ías de a chi o o p eexis en es y que no ue on adqui idas pa a
al in. Así, es a posibilidad de aplicación e ospec i a se con ie e en o a en aja en e a mé odos
como los basados en ecnología láse . Sin emba go, es a aplicación e ospec i a de la o og ame ía
au oma izada debe ealiza se con cau ela, ya que las uen es exis en es de o og a ía aé ea his ó ica
suelen mos a una geome ía de la oma ideada a pa i de los concep os de la o og ame ía clásica,
undamen almen e la es e eoscopia, que demandaba eque imien os de solape longi udinal del 60%
y ans e sal del 20%. Sin emba go, las écnicas S M-MVS demandan que cada elemen o sea isible
en un ele ado núme o de o og amas, po lo que esul an adecuados solapes e ec i os ans e sales y
longi udinales de al menos el 80% y el 60% espec i amen e. Además, la u ilización de o og amas
con ejes de la oma pa alelos, ípicos en la o og ame ía clásica, puede da luga a e o es sis emá icos
ipo domo en los modelos esul an es (James & Robson, 2014). Pese a odo es o, el p ocesado de o-
og amas con los nue os algo i mos de co espondencia de imágenes y densi icación pe mi e ob ene
nubes de pun os mucho más densas que acili an y mejo an la econs ucción de la opog a ía p e é i a
(Mölg & Bolch, 2017).
Incluso las colecciones de o og a ía e es e de elemen os geomo ológicos pueden es a bas an e
lejos de la geome ía ideal necesa ia pa a la elabo ación de modelos idimensionales con écnicas S M-
MVS. Po ejemplo, Gómez-Gu ié ez e al. (2014) mos a on una cla a disminución de la p ecisión
a ibuida a la pé dida de la geome ía con e gen e de la oma y, sin emba go, los esul ados p esen a on
la calidad su icien e pa a lle a a cabo la cuan i icación del olumen e osionado en e es as o og a ías
de a chi o y o as ecien es. Pese a es os condicionan es, los ejemplos de aplicación e ospec i a de
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la o og ame ía au oma izada en el es udio dinámico de las o mas son nume osos: glacia es (Me es
e al., 2017; Mölg & Bolch, 2017) y mo ologías asociadas (Tonkin e al., 2016), acan ilados cos e os
(Wa ick e al., 2016) y p ocesos g a i acionales (Gue in e al., 2020), mo ologías olcánicas (Gomez-
Gu ié ez, 2014) y en el ámbi o de la e osión po cá ca as (Gomez-Gu ié ez e al., 2014) y la geomo -
ología lu ial (Bakke & Lane, 2017).
En el caso especí ico de los cauces e íme os, esul a de pa icula in e és la aplicación de écnicas
que pe mi an mejo a la ca ac e ización de su dinámica. Po lo an o, es e abajo plan ea como obje-
i o analiza el po encial de los o og amas aé eos his ó icos y la o og ame ía S M-MVS pa a gene a
p oduc os ca og á icos en di e en es echas y a a de analiza cambios mo ológicos a pa i de ellos.
La u ilidad de imágenes de a chi o pod ía p esen a un g an po encial; sin emba go, la opacidad de la
mayo pa e del so wa e de o og ame ía au oma izada hace di ícil la e aluación de la p ecisión de los
p oduc os ca og á icos ob enidos pa a usua ios sin conocimien os a anzados en o og ame ía (B u o
& Meli, 2012; Remondino e al., 2014). Es jus o en es a línea donde el p esen e abajo p e ende
a oja cie a luz. De mane a especí ica, se analiza on los o og amas del denominado uelo ame icano
B (1956-57) y del uelo in e minis e ial (1973-1986). La selección de es os uelos se ealizó sob e la
base de la ele ancia que p esen an po las echas de adquisición y de la escala de ealización del uelo.
Pese a que el ámbi o de los uelos seleccionados es nacional, debe menciona se que desde mediados
del pasado siglo exis en en la mayo pa e de los países del mundo egis os simila es de o og a ía aé ea
his ó ica (Cowley & S ichelbau , 2012).
Ma e ial y mé odos
Á eas de es udio
Los amos de es udio seleccionados pe enecen a es cauces e íme os de la e ien e medi e á-
nea: dos localizados en el su es e peninsula ( ambla de Algeci as y ambla de Valdelen isco) y uno
en la cuenca del Eb o (ba anco de Tudela) ( igu a 1). La ambla de Algeci as d ena una cuenca de
44,56km2, con p edominio de calizas en cabece a y ma gas en el á ea es an e. El p edominio de e e-
nos blandos ha p opiciado el desa ollo de una densa ed de cá ca as y ba ancos, que con igu an un
paisaje de badland ípico. La cuenca de la ambla de Valdelen isco (22,52 km2) pa icipa de las ca ac-
e ís icas geológicas de las sie as li o ales del oes e de Ca agena den o del dominio bé ico in e no.
Su clima es semiá ido, con p olongados pe iodos secos que al e nan con sucesos aislados de llu ias
o enciales. La cubie a ege al se compone de ma o ales y a bus os xe ó ilos y las aguas de a enida
pueden desa olla una al a ene gía y elocidad. Du an e los sucesos mayo es suelen aca ea ingen es
can idades de sedimen os, sob e odo ma e iales de ondo de amaños muy a iados (a enas, g a as
y can os), y p oduci cambios no ables en las o mas del lecho y en la geome ía del cauce p incipal.
Como amos de cauce de e e encia (TCR) se eligie on amos con mayo po encial de cambio
geomo ológico y mayo accesibilidad pa a la colocación de pun os de con ol. Los amos elegidos en
la ambla de Algeci as (medio-bajo y bajo) es án muy p óximos en e sí, pe o mues an unos pa ones

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de cambio mo ológico di e en es, debido a la mayo o meno in luencia del embalse si uado aguas aba-
jo en unción de su dis ancia. En el caso de la ambla de Valdelen isco, se seleccionó el amo medio
po ep esen a mejo las a iaciones en el balance de sedimen os y los ajus es mo ológicos den o del
cauce p incipal. El amo in e io iende a p esen a cambios globales menos de inidos, al se p oduc o
del desbo damien o de las aguas de a enida, que a ec an a un amplio lecho ac i o de inundación. De
hecho, la elección del TCR medio en es a ambla pe mi e e leja la cla a in luencia que los amaños
de g ano g ueso y la ca ga de ondo, como modalidad de anspo e dominan e, ienen en el balance de
sedimen os den o del p opio cauce. Aguas abajo, a lo la go del amo in e io has a la desembocadu a,
el cauce se ensancha muy conside ablemen e y la a io anchu a/p o undidad (w/d) aumen a de o ma
ex ao dina ia, lo que ha ía más compleja e in uc uosa la de ección de cambios mo ológicos e icales
signi ica i os.
La ambla de Algeci as
Los TCR medio-bajo (3,2 km) y bajo (3 km) elegidos en la ambla de Algeci as (en adelan e
AL-MB y AL-B) es án muy p óximos en e sí (500m), lo que ha pe mi ido abo da los como un úni-
co amo du an e el p ocesado o og amé ico ( igu a 1b). Ambos amos co esponden a meand os
p o undamen e encajados en ma gas del Neógeno, cuya e olución ha es ado dominada po e apas de
incisión y elleno desde época p e-Wü m. Ac ualmen e, mues an una ac i idad geomo ológica muy
di e en e a pesa de su p oximidad. La dis ancia de ambos amos espec o al embalse si uado aguas
abajo de e mina g an pa e de las di e encias en la ex u a y o mas del lecho. El amo AL-MB, más
alejado del ci ado embalse (3,5 a 6,7 km), mues a un lecho poco uni o me, con di e sidad de geo o -
mas (de incisión y deposición) y amaños de pa ículas muy di e en es ( igu a 2a). Ba as ans e sales
y de meand o y pozas, son los asgos geomo ológicos más ca ac e ís icos del lecho en es e amo. Las
di e encias ex u ales en e ba as y pozas y la desigual dis ibución de las elocidades de la co ien e
en las cu as de meand o siguen a o eciendo en la ac ualidad la e osión de los má genes cónca os
ex e nos, con el consiguien e inc emen o de la ampli ud de onda de meand o. Los desplomes e icales
de las pa edes de los má genes menos sinuosos coinciden con los sec o es ocupados po ba as medias
ans e sales, compues as de ma e iales g uesos (g a as y can os), que o ecen g an esis encia al exca-
ado lineal ( igu a 2b). El amo AL-B, si uado inmedia amen e aguas a iba del embalse de Algeci as,
p esen a un cauce de ondo plano o poco i egula , con sedimen os de amaño más ino (limos, a enas
y g a as) y una cubie a ege al ipícola algo más densa ( igu a 2c). Su meno pendien e y la ele ación
del ni el de base local, asociado a la al u a de las aguas de a enida en la en ada del embalse, ienden a
sua iza las o mas del lecho y p omue en la ac eción sedimen a ia e ical en odo el amo.
En es e cauce se es udia on dos amos, denominados medio-bajo y bajo (en adelan e, AL-MB y
AL-B).
La ambla de Valdelen isco
El amo medio seleccionado en la ambla de Valdelen isco iene una longi ud o al de 2,3 km y
cons a de dos sub amos de e e encia (TCR medio al o y TCR medio bajo) ( igu a 1c). El p ime o
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(1,5km) es un amo pa cialmen e con inado, en e es uc u as de edad Pé mico-T iásica y depósi os
de í icos de lade a de o igen Cua e na io. El cauce adop a o ma de a esa, un índice de encajamien o
mode ado-al o, una a io anchu a/p o undidad en o no a 8 y una a io de incisión baja (<1,2). El
lecho se compone de una ba a longi udinal cen al ac i a (a enas y g a as) y una ba a la e al de
ma e iales más g uesos (g a as, can os y bloques, cubie os po una delgada capa de limos). El TCR
medio bajo (800 m) lo cons i uye un cauce ancho de amplio adio de cu a u a y un desa ollo la e al
p omo ido po el ensanchamien o del ondo del alle. En odo su eco ido p esen a índices bajos de
encajamien o e incisión, y a ios de anchu a/p o undidad muy al as (w/d > 25). La impo an e ca ga
de ondo anspo ada y los apo es la e ales de ma e ial g ueso p oceden es de ba ancos ibu a ios
de ue e pendien e han o iginado un cauce enzado poco p o undo de pe íme o cu o. Desde el
Plioceno, ambos ipos de apo es ienen con e giendo en es a zona de o ma sinc ónica (ba as sinse-
dimen a ias) o al e na (depósi os supe pues os). Los an iguos lóbulos y lenguas de de ame deposi ados
po las aguas o enciales de los ba ancos ue on eco adas po paleoinundaciones de la ambla, que
con o ma on po en es ba as alu iales, ac ualmen e elic as e inac i as. Adyacen es a es as, se ha de-
sa ollado un sis ema de ba as en ec uzadas, que ac ualmen e econducen las aguas de a enida hacia
los má genes del cauce, ensanchándolo aún más ( igu a 2c y d).
El ba anco de Tudela
El ba anco de Tudela, ambién denominado San G ego io, se localiza en la dep esión del Eb o y
al su de las Ba denas Reales, compues o po ma e iales con inen ales deposi ados du an e el Mioceno.
La ape u a de la cube a hacia el ma Medi e áneo posibili ó la inse ción de la ed de d enaje del ío
Eb o, e osionando sus ma e iales. Los amos es udiados se ubican en el cu so medio-bajo del ba an-
co de Tudela. Cada TCR iene 2170, 1950 y 890 m, espec i amen e. El ba anco es á inse ado en
calizas y ma gas g ises del Mioceno, que con o me an descendiendo al amo bajo dan paso a a cillas
y ma gas. En el TCR de Tudela al o el cauce es á encajado en e esca pes e icales donde a lo an es-
a os calizos en e los ma e iales a cillosos. Ello se e leja en un amaño del ma e ial del lecho g ueso,
con p esencia de bloques calizos, bien p oceden es de colapsos de los esca pes o del p opio lecho al
me eo iza se el lecho ocoso que pun ualmen e queda exhumado. Al amo llegan dos ba ancos po
su ma gen de echa, el ba anco de Ru ia al inicio del amo y el ba anco de Valdelac uz ce ca del in
de es e. El alle se ab e lige amen e al inicio del TCR medio, que se ca ac e iza po un lecho de ondo
más plano y un amaño de sedimen o más pequeño. P esen a un azado ec ilíneo u o de las co as
de a ios meand os sucedidos a comienzos del siglo xxi y un cauce más es echo. El TCR bajo, p óximo
a su desembocadu a en el ío Eb o, se encuen a adosado en su ma gen de echa al esca pe e ical que
alcanza una impo an e al u a ( igu a 2e). El cauce ha expe imen ado ambién una co a na u al de un
meand o. En el amo se e idencia una mayo p esencia de caudal u o de los e o nos de egadío de los
cul i os del en o no; p obablemen e po ello ambién hay una mayo colonización ege al del lecho.
En gene al, se ha cons a ado un es echamien o del cauce ac i o en odos los amos, a excepción del
TCR al o, donde se ha man enido desde la p ime a imagen disponible de 1956.
250 ÁLVARO GÓMEZ-GUTIÉRREZ ET AL.
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1°25'0"W1°25'30"W
37°53'30"N
(b)
1°12'30"W1°13'0"W
37°36'30"N37°36'0"N37°35'30"N
(d)
^
^
^
0°0'0"5°0'0"W10°0'0"W
40°0'0"N35°0'0"N
(a)
Ba anco de Tudela
Rambla de Algeci as
Rambla de Valdelen isco
1°30'0"W1°31'0"W1°32'0"W1°33'0"W1°34'0"W
42°5'0"N
42°5'0"N
0 500 1.000
Me os
o
(c)
0 400 800
Me os
o
0 200 400
Me os
o
Valdelen isco No e
Valdelen isco Su
Algeci as Bajo
Algeci as Medio-Bajo
Tudela Bajo
Tudela Medio
Tudela Al o
Figu a 1. (a) Localización de las á eas de es udio en la Península Ibé ica y de alle de los amos
es udiados en (b) la ambla de Algeci as, (c) la ambla de Valdelen isco y (d) el ba anco de Tudela.
Fuen e: CNIG; elabo ación p opia.
POTENCIAL DE LAS IMÁGENES AÉREAS HISTÓRICAS Y LA FOTOGRAMETRÍA… 251
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(a) (b)
(c) (d)
(e)
Figu a 2. (a) T amo medio-bajo de la ambla de Algeci as, con p esencia de o mas de elleno e
incisión, (b) ba as ac i as ans e sales lanqueadas po pa edes e icales de ma gas, (c) amo
medio bajo de la ambla de Valdelen isco, con al a ca ga de ondo, donde el cauce ac ual de aguas
bajas man iene muy poca p o undidad espec o a (d) las ba as en elazadas y (e) amo medio-ba-
jo del ba anco de Tudela.
258 ÁLVARO GÓMEZ-GUTIÉRREZ ET AL.
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Ame icano B In e minis e ial
Vuelo
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
Resolución o GSD (mꞏpix
-1
)
Media Mín-Máx
Ame icano B In e minis e ial
Vuelo
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
Pun os de enlace po imagen (n)
Media Mín-Máx
Ame icano B In e minis e ial
Vuelo
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
Densidad de pun os (p osꞏm
-2
)
Media Mín-Máx
Ame icano B In e minis e ial
Vuelo
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
Densidad olumé ica de pun os (p osꞏm
-3
)
Media Mín-Máx
Ame icano B In e minis e ial
Vuelo
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
E o cuad á ico medio o RMSE (m)
Media Mín-Máx
(a) (b)
(c) (d)
(e)
Ame icano B In e minis e ial
Vuelo
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,44
0,46
0,48
0,50
0,52
E o cuad á ico medio en Z o RMSE (m)
Media Mín-Máx
( )
Figu a 5. Di e encias en e el uelo ame icano B y el in e minis e ial pa a los siguien es pa áme os
de los esul ados del p ocesado o og amé io: (a) esolución espacial o GSD (g ound sampling
dis ance), (b) pun os de enlace po imagen, (c) densidad planimé ica de pun os, (d) densidad
olumé ica de pun os, (e) e o cuad á ico medio o RMSE ( oo mean squa e e o ) y ( ) e o cua-
d á ico medio o RMSE en la coo denada Z. Mín-Máx: mínimo-máximo.
La densidad olumé ica de las nubes de pun os ue on ap oximadamen e 1 y 4 p o·m-3 pa a el
uelo ame icano B y el in e minis e ial, espec i amen e. Es os da os nos mues an nubes de pun os
con mayo es densidades, po ejemplo, que las ob enidas median e senso LIDAR en las cobe u as
nacionales del Plan Nacional de O o o og a ía Aé ea.

POTENCIAL DE LAS IMÁGENES AÉREAS HISTÓRICAS Y LA FOTOGRAMETRÍA… 259
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Finalmen e, esul ó de in e és que el RMSE en la coo denada Z mos ó alo es lige amen e supe-
io es pa a el uelo in e minis e ial, al con a io de lo que cab ía espe a ( igu a 5 ).
El análisis po cauce mos ó que no exis en di e encias signi ica i as en lo que espec a a la esolu-
ción espacial y las densidades de pun os ( igu a 6). Sin emba go, sí obse amos algunas di e encias en
o os pa áme os. El núme o de pun os de enlace po imagen esul ó lige amen e in e io pa a el cauce
de Tudela ( igu a 6b). En Algeci as, se empleó un meno núme o de pun os de con ol debido a la inexis-
encia de es uc u as pe manen es y a la compleja o og a ía ( igu a 6c), y es os ac o es die on luga a
un RMSE sus ancialmen e mayo en é minos absolu os y con mayo ango de a iabilidad ( igu a 6d).
Algeci as Valdelen isco Tudela
Cauce
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
Resolución o GSD (mꞏpix
-1
)
Media Mín-Máx
Algeci as Valdelen isco Tudela
Cauce
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
Pun os de enlace po imagen (n)
Media Mín-Máx
Algeci as Valdelen isco Tudela
Cauce
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Pun os de Con ol o GCP (n)
Media Mín-Máx
Algeci as Valdelen isco Tudela
Cauce
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
E o cuad á ico medio o RMSE (m)
Media Mín-Máx
(a) (b)
(c) (d)
Figu a 6. Di e encias po cauce pa a los siguien es pa áme os de los esul ados del p ocesado
o og amé ico: (a) esolución o GSD (g ound sampling dis ance), (b) pun os de enlace po imagen,
(c) pun os de con ol o GCP (g ound con ol poin s) y (d) e o cuad á ico medio o RMSE ( oo
mean squa e e o ).
Po lo que espec a a los cambios mo ológicos egis ados en los cauces en e las echas de es udio,
la écnica plenamen e idimensional M3C2 pe mi ió una in e p e ación y ep esen ación de es os de
g an u ilidad ( igu a 7). En la ambla de Algeci as, po ejemplo, exis e una coexis encia de p ocesos de
260 ÁLVARO GÓMEZ-GUTIÉRREZ ET AL.
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e osión y deposición en el amo medio-bajo ( igu a 7a) en e a un cla o p edominio de la deposición
en el amo bajo ( igu a 7b).
Las igu as 8, 9 y 10 mues an los cambios es imados median e la écnica M3C2 (con ep esen a-
ción en un SIG, es o es 2,5D, pa a acili a la compa ación) y la adicional basada en DoD pa a los
di e en es amos de los cauces de la ambla de Algeci as, Valdelen isco y el ba anco de Tudela, es-
pec i amen e. Todos los modelos elabo ados pe mi en una in e p e ación basada en p ocesos sob e los
cambios mo ológicos acaecidos. Los cambios egis ados po las dos écnicas pa a los di e en es amos
mues an pa ones espaciales simila es de pé dida y ganancia de ma e ial. No obs an e, la es imación
basada en el algo i mo M3C2 siemp e esul ó en supe icies de cambio meno es. Debemos señala en
es e pun o que los DoD u ilizan un umb al mínimo de de ección que se ha es ablecido en 1 m, es deci ,
odos los cambios po debajo de es e umb al no se conside an al es a den o del ma gen de e o es i-
mado du an e el p ocesado o og amé ico. Es e e o es uni o me sob e la o alidad del á ea de es udio.
Sin emba go, en el caso de los cambios M3C2, pa a cada pun o en la nube se ealiza un cálculo de la
ince idumb e en la es imación de la dis ancia, siendo a iable den o del á ea de es udio. Pese a es as
di e encias, los pa ones espaciales de los cambios son consis en es en e mé odos y cohe en es con los
p ocesos p opios de los CEM (incisión, deposición, colapso de las má genes, e c.).
(a) (b)
Figu a 7. Dis ancias de cambio idimensional M3C2 es imadas a pa i de las nubes de pun os
pa a el pe iodo 1956-1986 en el amo (a) medio-bajo y (b) bajo de la ambla de Algeci as. En
di e en es onos de g is se ep esen a el elie e 3D de la zona ce cana al cauce obje o de es udio.
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1°25'20"W1°25'40"W
37°53'30"N
37°53'30"N
0 50 100
Me os
Cambios DoD (m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
(a)
37°53'40"N
37°53'40"N
0 50 100
Me os
Cambios DoD (m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
(b)
37°53'30"N
37°53'30"N
0 50 100
Me os
o
(c)
Cambios M3C2 (m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
37°53'40"N
37°53'40"N
0 50 100
Me os
o
(d)
Cambios M3C2 (m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
Figu a 8. Cambios egis ados en los dos amos es udiados de la ambla de Algeci as pa a el pe iodo 1956-
1986: (a) modelos digi ales de di e encias (DEMs o Di e ences o DoD) pa a el amo medio-bajo y (b) el
bajo, y (c) Mul iscale-Model- o-Model-Cloud-Compa ison (o M3C2) pa a el amo medio bajo y (d) bajo.
262 ÁLVARO GÓMEZ-GUTIÉRREZ ET AL.
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1°12'30"W1°13'0"W
37°36'30"N37°36'0"N37°35'30"N
0 200 400
Me os
Cambios DoD
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
(a)
1°12'30"W1°13'0"W
37°36'30"N37°36'0"N37°35'30"N
0 200 400
Me os
Cambios M3C2
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
(b)
Figu a 9. Cambios egis ados en la ambla de Valdelen isco pa a el pe iodo 1956-1986 empleando
la écnica (a) modelos digi ales de di e encias (DEMs o Di e ences o DoD) y (b) Mul iscale-Mo-
del- o-Model-Cloud-Compa ison (o M3C2).
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(b)
1°33'40"W1°34'0"W1°34'20"W
42°4'20"N
(a)
0 200 400100
Me os
Cambios DoD
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
1°33'40"W1°34'0"W1°34'20"W
42°4'20"N
(b)
0 200 400100
Me os
Cambios M3C2
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
1°31'20"W1°31'40"W1°32'0"W1°32'20"W1°32'40"W
42°5'20"N42°5'0"N
(c)
0 400 800200
Me os
Cambios DoD
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
1°31'20"W1°31'40"W1°32'0"W1°32'20"W
42°5'20"N42°5'0"N
(d)
0 400 800200
Me os
Cambios M3C2
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
1°30'0"W1°30'20"W1°30'40"W1°31'0"W
42°5'20"N42°5'0"N
(e)
1°30'0"W1°30'20"W1°30'40"W1°31'0"W
42°5'20"N42°5'0"N
( )
0 400 800200
Me os
oCambios M3C2
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
0 400 800200
Me os
Cambios DoD
(m)
< -10
-10 - -5
-5 - -3
-3 - -1
-1 - 1
1 - 3
3 - 5
5 - 10
> 10
o
Figu a 10. Cambios egis ados en el ba anco de Tudela pa a el pe iodo 1956-1986 pa a el amo
bajo empleando la écnica (a) modelos digi ales de di e encias (DEMs o Di e ences o DoD) y (b)
Mul iscale-Model- o-Model-Cloud-Compa ison (o M3C2), pa a el amo medio usando (c) DoD y (d)
M3C2 y pa a el amo al o con (e) DoD y ( ) M3C2.
Discusión
Los p oduc os ca og á icos elabo ados a pa i de las écnicas de o og ame ía au oma izada ali-
men ada con o og a ías aé eas his ó icas mos a on calidad mé ica, en línea con lo a ojado po o os
abajos de la misma emá ica (po ejemplo, Me es e al., 2017). Po es e mo i o, la u ilidad de los
uelos empleados aquí debe enma ca se en el ámbi o de o mas ela i amen e dinámicas como los
ambien es lu iales, glacia es o olcánicos (El ne & So ia, 2020). El iempo anscu ido en e los dos

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uelos u ilizados y las ca ac e ís icas de las zonas de es udio hacen, po lo an o, que la me odología
u ilizada sea ap opiada pa a el es udio de los CEM.
La mayo pa e de los pa áme os calculados mues an una calidad supe io en los p oduc os ca -
og á icos gene ados a pa i del uelo in e minis e ial, lo cual esul a ob io dadas sus ca ac e ís icas
écnicas. Sin emba go, los esul ados ob enidos a pa i de los o og amas del uelo ame icano B de-
ben conside a se de g an ele ancia po la escala empo al de análisis que pe mi en. Las densidades
olumé icas de las nubes de pun os gene adas ue on mayo es en ambos casos que las ob enidas en la
p ime a cobe u a nacional egis ada con senso LIDAR den o del Plan Nacional de O o o og a ía
Aé ea. No obs an e, debemos ene en cuen a que las nubes de pun os de i adas de la o og ame ía
au oma izada gene an un MDS basado en la p ime a supe icie isible, en e al pulso láse que pe mi e
cap u a da os en p esencia de cubie a ege al. El MDS p oducido median e o og ame ía au oma i-
zada necesi a, además, se il ado pa a p oduci un MDE con la consiguien e pé dida de esolución y
adición de e o es. Además de la densidad de pun os, la cobe u a ue ela i amen e homogénea. Sin
emba go, el uelo in e minis e ial, pese a p esen a una mayo densidad planimé ica y olumé ica de
pun os, mos ó zonas sin da os en la nube de pun os. Aquí se pone de mani ies o una impo an e limi-
ación de los a chi os de imágenes his ó icas, y es que la geome ía de la oma ue diseñada a pa i de
los eque imien os de la o og ame ía clásica y no de la au oma izada, que demanda un mayo solape
(Bakke & Lane, 2017); como consecuencia, las zonas econs uidas con el uelo in e minis e ial, al
desa olla se a una mayo escala y meno al u a, apa ecen en un meno núme o de o og amas, lo que
da luga a esas g andes zonas sin da os que a la pos e deben se in e poladas pa a gene a el MDS y,
inalmen e, el MDE. Es e hecho condiciona la selección de alo es bajos del pa áme o de ni el de
con ianza de los mapas de p o undidad den o del so wa e de o og ame ía y p opicia la exis encia de
un núme o pequeño de e o es g ose os, al y como se deba i á más adelan e.
O a impo an e limi ación obse ada du an e el desa ollo de los abajos es la conce nien e a la
adquisición de los GCP, que deben se inmu ables y en zonas ce canas a los cauces, lo cual supone un
e o en zonas dinámicas donde los elemen os es án some idos a al e aciones y ob as de ca ác e hid oló-
gico- o es al, cambios de uso como la pues a en cul i o u ob as pa a iegos, g a e as, e c. Además, la di-
e sidad y ex ensión de las zonas de es udio hizo necesa ia la u ilización de di e sas écnicas de egis o
y obse ación GNSS, lo que da luga a a iaciones en las p ecisiones de los GCP. El en oque es ánda de
la o og ame ía au oma izada se basa en la esolución de los pa áme os de cada echa- uelo de o ma
indi idual y ha dado luga a una a ea labo iosa y muy condicionada po la exis encia de GCP. F en e a
es e en oque, ecien emen e han is o la luz expe iencias que usionan en un mismo bloque-p ocesado
imágenes aé eas his ó icas de di e en es echas (Feu e & Vina ie , 2018). De es e modo, algo i mos
como el Scale In a ian Fea u e T ans o m (SIFT; Lowe, 2004) pueden de ec a elemen os que se han
man enido inmu ables a a és del iempo y mos ados con di e en es escalas, o ien aciones, ilumina-
ción, uido, e c. Es a écnica pe mi e usa esa in o mación con enida en imágenes de di e en es echas
pa a ap oxima los pa áme os de cada g upo de cáma as o imágenes u ilizadas. Después, se independiza
la p oducción de la nube de pun os densa y el MDS-MDE de cada echa, de mane a que los MDS-MDE
esul an es minimizan los e o es de co egis o que an o a ec an a la es imación de cambios (Bakke
POTENCIAL DE LAS IMÁGENES AÉREAS HISTÓRICAS Y LA FOTOGRAMETRÍA… 265
Depósi o Legal: V-2.147 – 1960 ISSN: 0210-086X DOI: 10.7203/CGUV.107.21119
& Lane, 2017) y usan la in o mación de los elemen os inmu ables pa a mejo a los pa áme os de
calib ación de cada cáma a. La ap oximación de los pa áme os de cáma as pa a las que no exis e un
con ol geomé ico (habi ualmen e no es á disponible el ce i icado de calib ación) es muy aliosa.
Pe o sin duda, la posibilidad de minimiza los e o es de co egis o en zonas sin es uc u as o elemen-
os es ables cla amen e iden i icables pa a el ojo humano (ca e e as, edi icios, e c.) supone un g an
a ance que se debe ene en cuen a en u u as expe iencias. Como al e na i a pa a la minimización de
los e o es de co egis o ambién se plan ea el empleo de ca og a ía ac ual y me odologías in ensi as
de egis o, como el algo i mo I e a i e Closes Poin (ICP: Besl & McKay, 1992).
Respec o a la es imación de cambios y al y como se ha mencionado en el apa ado de esul ados,
el pa ón ue simila pa a la écnica DoD y la M3C2, aunque es a úl ima es más es ic i a. T abajos
ecien es han mos ado que las écnicas basadas en mé odos plenamen e idimensionales dan luga a
es imaciones más ealis as de los cambios acaecidos, pa icula men e en ambien es mo ológicamen e
complejos (Gómez-Gu ié ez & Gonçal es, 2020). Es os mapas de cambios p oducidos han pe mi ido
además iden i ica un núme o pequeño, pe o exis en e, de e o es g ose os (ou lie s) gene ados po pun-
os en las nubes con geome ía inco ec a. Po ejemplo, cambios supe io es a 10 m de deposición sob e
má genes e icales donde solo cabe expe imen a e osión. La exis encia de es os e o es g ose os se
achaca al ebajamien o en el ni el de con ianza de los mapas de p o undidad que si en pa a cons ui
la nube de pun os. Es e ni el se es ableció en 3 cuando la o og ame ía au oma izada con encional
emplea alo es de 6. De nue o, la geome ía de la oma condiciona es e aspec o, ya que la u ilización
de alo es con encionales da ía luga a una nube de pun os poco densa. La inclusión de no mas lógicas
en los modelos de es imación de cambios ambién pod ía ayuda en la mejo a de los esul ados ob e-
nidos median e es a écnica, minimizando es os e o es g ose os. Se a a ía de no mas basadas en el
conocimien o expe o que de e mina ía, po ejemplo, que sob e las má genes con pendien es ele adas
solo puede habe e osión en la pa e al a, mien as que en la pa e baja pueden expe imen a se e osión
po incisión la e al o deposición po colapso de la pa e supe io .
Conclusiones
Los p oduc os ca og á icos elabo ados median e o og ame ía au oma izada alimen ada con o o-
g amas aé eos his ó icos del uelo ame icano B y el in e minis e ial mos a on p ecisiones mé icas.
Tan o las nubes de pun os como los MDE esul an es se pudie on emplea pa a ca og a ia los cambios
acaecidos du an e el pe iodo anscu ido en e los uelos. La écnica DoD y la M3C2 mos a on pa o-
nes espaciales de cambio simila es. Nume osos pa áme os indica on que el uelo in e minis e ial dio
luga a p oduc os ca og á icos de mayo p ecisión y calidad; sin emba go, su geome ía de la oma de-
i ada de una meno al u a de uelo esul ó en nubes de pun os con una cobe u a menos homogénea
que las ob enidas a pa i del uelo ame icano B. La p esencia/ausencia de GCP inmu ables en las zonas
de es udio ambién puede condiciona la aplicación de la me odología p opues a, lo que ha sido, en
nues o caso, una labo a dua. Pa a inaliza , debemos menciona que publicaciones ecien es señalan
266 ÁLVARO GÓMEZ-GUTIÉRREZ ET AL.
Depósi o Legal: V-2.147 – 1960 ISSN: 0210-086X DOI: 10.7203/CGUV.107.21119
hacia un p ocesado mul iépoca como al e na i a a la oma de GCP pa a la es imación de cambios a
pa i de o og a ías aé eas his ó icas y o og ame ía au oma izada.
Ag adecimien os
Es e abajo ha sido inanciado po FEDER, Minis e io de Ciencia, Inno ación y Uni e sidades –
Agencia Es a al de In es igación, P oyec o CGL2017-84625-C2-1-R (CCAMICEM), Plan Es a al de
In es igación, Desa ollo e Inno ación O ien ado a Re os de la Sociedad.
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