Application of improved accuracy SFM-MVS for photogrammetric restitution and comparison of pre- and post-eruption archival aerial imagery on Deception Island (South Shetland, Antarctica)

Abstract

[EN] Despite today's extensive remote sensing imagery with all kinds of sensors, the use of old aerial imagery is still importantin the study of slowly evolving land processes to reconstruct past landscape forms. Numerous organisations sharephotogrammetric data in public repositories, offering opportunities to exploit them to identify historical, natural andanthropogenic topographic changes, which is particularly interesting if they are difficult to access areas, possibly affectedsince historic times by climate change and other geodynamic processes. This work proposes and applies a workflow basedon the SfM-MVS photogrammetric technique to 22 and 33 historical aerial photographs of the English FIDASE (1956/57)and Argentinean Navy (1968) flights, scanned at 1016dpi and 96dpi, black and white, of Deception Island (South Shetland,Antarctica). The photogrammetric processing controls the threshold values of the reconstruction uncertainties andprojection accuracy. The 3D point clouds obtained are geroreferenced with 37 ground control points (GCP) geographicallypositioned in a QuickBird2 satellite image over island areas not affected by volcanism. The quality of the DTM is controlledby comparison with the 1960 topographic map 1:25000 of the island, which allows the volumes of material emitted in thevolcanic eruption of 1967 to be evaluated. The results obtained improve considerably and extend the set of resultscompared to those obtained by classical contour line digitizing. The applied method, the DTM and orthomosaic of 1956and 1968 presented will allow us to evaluate, together with the analysis applied to later historical flights, English 1979 andChilean 1986, the recent changes produced by the recent volcanism, the local external geodynamics, the possible climaticdeterioration and the scope of current human activity from 1956 to the present day.

[ES] A pesar de la actualmente minuciosa toma de imágenes con sensores de todo tipo, la utilización de antiguas imágenes aéreas sigue siendo importante en el estudio de procesos del terreno de evolución lenta para reconstruir las formas pasadas del paisaje. Numerosas administraciones comparten los datos fotogramétricos en depósitos públicos, ofreciendo oportunidades para explotarlos y detectar cambios topográficos históricos naturales y antropogénicos, lo cual resulta ser de mayor interés si son zonas de difícil acceso, posiblemente afectadas desde tiempos pretéritos por el cambio climático y otros procesos geodinámicos. Este trabajo, propone y aplica un flujo de trabajo basado en la técnica fotogramétrica SfMMVS a 22 y 33 fotos aéreas históricas de los vuelos inglés FIDASE (1956/57) y de la Armada Argentina (1968), escaneadas a 1016ppp y 96ppp, en blanco y negro, de la Isla Decepción (Shetland del Sur, Antártida). El procesado fotogramétrico controla los valores umbral de las incertidumbres de la reconstrucción y precisiones de proyección. Las nubes de puntos 3D obtenidas son gerorreferenciadas con 37 puntos de control terrestre (GCP) geográficamente posicionados en una imagen QuickBird2 sobre zonas no afectadas por vulcanismo. La calidad de los MDE se controla comparándolo con el mapa topográfico 1:25000 de la Isla lo que permite evaluar los volúmenes de material emitido en la erupción volcánica de 1967. Los resultados obtenidos mejoran notablemente y extienden el conjunto de resultados frente los obtenidos por digitalización clásica de las curvas de nivel. El método aplicado, los MDE y ortomosaico de 1956 y 1968 presentados permitirán evaluar, junto con el análisis aplicado a vuelos históricos posteriores, inglés de 1979 y chileno de 1986, los cambios recientes producidos por el volcanismo reciente, la geodinámica externa local, el posible deterioro climático y ámbito de afección de la actividad humana actual desde 1956 hasta la actualidad.