Levantamento topográfico com drone

Os avanços tecnológicos vêm trazendo inúmeros benefícios para a área de engenharia. O drone é uma das ferramentas que auxiliam os trabalhos, ocupando mais espaço no mercado, pelo fato da facilidade de mobilidade e acessibilidade ao produto.


Uma das grandes utilidades deste objeto é o Mapeamento Aéreo ou Fotogrametria, que revolucionou os trabalho de topografia. Os VANTs (Veículo Aéreo Não Transportado), são capazes de realizar voos a baixas altitudes gerando imagens que alcançam até 1 cm de detalhamento do solo. Assim, é possível mapear uma área extensa com alto índice de detalhamento em um único voo.


Este método proporciona uma riqueza de detalhe, com agilidade e precisão, muito superior aos métodos topográficos clássicos. A quantidade de dados obtidas em um levantamento aéreo é muito maior, o que garante uma qualidade de representação mais fiel da superfície do terreno



A METODOLOGIA APLICADA NA PRÁTICA


  • Reconhecimento da Área e Mapeamento

A primeira etapa para definir o levantamento é o reconhecimento da área. Assim, definem-se os limites de interesse da área de estudo para determinar a cobertura do voo, identificação de pontos de controle no solo, vias de acesso a possíveis áreas para decolagem do equipamento e alocação da base de apoio do GPS geodésico.


Portando das informações prévias, os pontos de interesse são alocados em mapas e plantas são confeccionadas para auxiliar a localização em campo com auxílio do GPS de navegação.


  • Plano de Voo

Nessa etapa, a área que será coberta pelo levantamento Aerofotogramétrico, definida anteriormente, é utilizada como base para o planejamento das faixas de voo (rotas) que o Vant/Drone irá percorrer capturando as imagens.


A altitude do voo também deve ser considerada, o GSD (Ground Sample Distance), pois será determinante na precisão e qualidade dos produtos gerados, assim como a taxa de sobreposição das imagens a serem capturadas. Assim, quanto mais imagens em menor tempo e distância percorrida pelo equipamento, maior será o detalhe do mapeamento.


  • Definição de termos: GSD e Pixel

Primeiramente, vamos ao significado da sigla: GSD é uma sigla em inglês que significa Ground Sample Distance, em tradução literal, “Distância de amostra do solo”. O GSD é a representação do pixel da imagem em unidades de terreno (geralmente em cm).


Na aerofotogrametria, o GSD é uma das variáveis mais importantes e é a primeira que deverá ser definida, pois garante a resolução espacial do seu mapeamento, ou seja, o nível de detalhamento. A escolha do GSD influencia diretamente na nitidez e capacidade do mapeamento, pois para aumentar o nível de detalhamento você deve sobrevoar mais baixo. Com isso, cobre-se uma porção menor do terreno e consequentemente uma área menor de mapeamento.


De maneira análoga, para aumentar a capacidade de mapeamento, deve-se aumentar o tamanho do GSD e por consequência, perde-se detalhamento (nitidez). Com isso, chegamos a uma relação: o tamanho do GSD é inversamente proporcional ao nível de detalhamento, ou seja, quanto maior o GSD, menor é o nível detalhamento e quanto menor for o GSD, maior será o nível de detalhamento. Já em relação à capacidade de mapeamento, esta associação é proporcional, pois quanto maior o GSD, maior a área mapeamento, quanto menor o GSD, menor será a área mapeamento em um único voo.


Em termos práticos, se o GSD é de 10 cm, todo objeto menor que 10 cm não será representado no mapeamento. Assim, a escolha do GSD é uma das principais etapas do planejamento do voo. Portanto, a escolha do GDS é pautada ao que atende o propósito do mapeamento.


Pixel vêm do termo em inglês “Picture Element”, é a menor unidade de uma imagem digital e define a sua resolução. Nos pixels são armazenados valores que irão formar a imagem. Em cada pixel da imagem é armazenado um valor ponderado de toda a energia refletida correspondente a sua área no terreno de acordo com o GSD utilizado.


Para um GSD de 10 cm, a área no terreno terá um único valor armazenado em um pixel. Quanto menor for o GSD, maior será a resolução da imagem, ou seja, melhor será a definição dos objetos.


  • Pontos de Controle

Após a definição dos parâmetros iniciais, a equipe deverá realizar a demarcação de pontos de controle em campos, com auxílio de GPS RTK. Tais pontos são materializados no solo por meio de alvos alocados estrategicamente no terreno. O tamanho dos alvos devem ser levados em consideração para a visualização dos mesmos nas imagens aéreas durante o processamento dos dados.


  • Execução do voo

Somente após a demarcação dos alvos no campo, junto à coleta de coordenada dos pontos de controle com o GPS RTK, o voo com o drone é autorizado. O ponto de decolagem é determinado de acordo com o acesso, priorizando pontos mais elevados do terreno. As condições climáticas na data do voo também são importantes para o imageamento, devendo ser evitado chuvas, ventos fortes e muito sol para evitar muitas sombras nas imagens.


  • Processamento dos Dados

Nesta etapa, as imagens obtidas durante o aerolevantamento, junto aos dados do GPS geodésico, são processados por meio de Softwares específicos, interpolando todos os pontos em comum obtidos da sobreposição das imagens e reconstruindo uma superfície 3D.


Os produtos finais gerados são: mosaico de Ortofoto Georreferenciada, Modelo Digital do Terreno (MDT), Nuvem Densa de Pontos, Mapa de Uso de Solo e Planta Topográfica com curvas auxiliares e mestras. Estes arquivos podem ser reunidos em softwares Gis e Autocad para aprimorar a exatidão dos resultados.



  • Outros usos do levantamento aerofotogramétrico

Com os produtos gerados após o processamento de dados, é possível determinar, por exemplo, o volume de pilhas de estoque de material de uma mineradora, por meio da diferença entre as superfícies tridimensionais obtidas.


Ao final dos estudos, o mapeamento gerado terá elevado nível de detalhamento, com ortomosaico com precisão centimétrica.

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