Drones (RPAS)
Do voo à aquisição, processamento e utilização da informação territorial.
Conceito e definição
Drone é a plataforma aérea utilizada para transportar sensores e realizar uma missão. RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) corresponde ao sistema completo, envolvendo a aeronave, o piloto/operador, a estação de controle, os meios de comunicação, os sensores e a área de operação.
Na Agrimensura e nas geotecnologias, o drone atua principalmente como plataforma de aquisição de dados, permitindo obter informações do território para diferentes finalidades.
Tipos de drones utilizados em levantamentos
As principais plataformas utilizadas em levantamentos são os multirrotores, as aeronaves de asa fixa e as plataformas híbridas.
Os multirrotores permitem decolagem e pouso vertical, voo estacionário e elevada manobrabilidade, sendo adequados para áreas menores, inspeções e levantamentos que exigem maior controle sobre a posição da aeronave.
As aeronaves de asa fixa apresentam maior autonomia e eficiência em voos lineares, sendo indicadas para áreas extensas.
As plataformas híbridas combinam características de voo vertical com a eficiência da asa fixa, sendo úteis quando se busca equilíbrio entre flexibilidade operacional e cobertura.
A escolha da plataforma depende da área, autonomia necessária, sensor, precisão pretendida, condições ambientais e finalidade do levantamento.
Sensores embarcados
O drone é a plataforma de voo; o sensor é o componente responsável pela aquisição da informação. A escolha do sensor deve estar relacionada ao objetivo do levantamento.
A câmera RGB registra imagens no espectro visível e pode ser utilizada em mapeamentos e produtos fotogramétricos.
A câmera multiespectral registra diferentes faixas do espectro eletromagnético e pode apoiar análises de vegetação, agricultura e cobertura do solo.
A câmera térmica registra a radiação infravermelha emitida pelos objetos e pode ser empregada em inspeções e análises térmicas.
O LiDAR utiliza pulsos de laser para medir distâncias e gerar informações tridimensionais com elevada densidade de pontos.
Câmeras fotogramétricas são utilizadas na aquisição de imagens destinadas à reconstrução geométrica e à produção de produtos cartográficos.
Planejamento do voo
O planejamento define as condições necessárias para que a missão produza dados adequados ao objetivo estabelecido.
Devem ser considerados a área de levantamento, altitude, trajetória, velocidade, sobreposição das imagens, resolução pretendida, autonomia, condições meteorológicas, obstáculos e características do terreno.
Em levantamentos fotogramétricos, a sobreposição frontal e lateral deve ser definida de acordo com o projeto e com as características da área, da plataforma e do sensor.
O planejamento também deve considerar o ponto de decolagem, o retorno da aeronave, as restrições existentes na área e as condições de segurança da operação.
Pontos de controle e posicionamento
Os pontos de controle e de verificação auxiliam no controle geométrico e na avaliação da qualidade dos produtos obtidos.
Os pontos de controle são determinados com posicionamento GNSS e podem ser utilizados no processamento para relacionar e ajustar os dados ao sistema de referência adotado.
Os pontos de verificação são utilizados para avaliar a precisão dos produtos e não devem ser confundidos com pontos empregados diretamente no ajuste.
A distribuição dos pontos deve considerar a área e as características do levantamento, buscando fornecer controle adequado para a avaliação dos resultados.
Aquisição das imagens
Durante a missão, o drone percorre as linhas de voo planejadas enquanto o sensor realiza a aquisição das imagens.
Em levantamentos fotogramétricos, as imagens devem apresentar características adequadas para permitir a identificação de pontos comuns entre diferentes fotografias.
A qualidade da aquisição depende principalmente do planejamento realizado, do sensor utilizado, da estabilidade da plataforma, da iluminação, da sobreposição, da altitude, da velocidade e das condições atmosféricas.
Uma aquisição inadequada pode comprometer as etapas posteriores de processamento e a qualidade dos produtos gerados.
Fotogrametria com drones
A Fotogrametria é uma das principais aplicações dos drones na Agrimensura. A partir de imagens obtidas de diferentes posições, técnicas fotogramétricas permitem identificar pontos homólogos e reconstruir geometricamente a área levantada.
A partir desse processo podem ser obtidos produtos como nuvem de pontos, modelos tridimensionais, ortomosaicos, ortofotos, Modelos Digitais de Superfície (MDS), Modelos Digitais do Terreno (MDT), quando tecnicamente possível, curvas de nível e outros produtos cartográficos.
No contexto deste assunto, a fotogrametria é apresentada como uma aplicação dos drones. Seu desenvolvimento conceitual e metodológico mais aprofundado deve permanecer no assunto específico de Fotogrametria, evitando duplicidade na Central de Conhecimento.
Produtos gerados por drones
Ortomosaico: imagem formada pela combinação de fotografias corrigidas geometricamente.
Nuvem de pontos: conjunto de pontos tridimensionais que representa a geometria da superfície observada.
MDS: representação da superfície incluindo elementos sobre o terreno, como vegetação e edificações.
MDT: representação da superfície do terreno após tratamento e classificação dos dados para representar o terreno propriamente dito.
Modelo tridimensional: representação espacial da área em três dimensões.
A escolha do produto depende da finalidade do levantamento, do sensor utilizado, do planejamento e da qualidade dos dados obtidos.
Processamento e controle de qualidade
O processamento transforma os dados adquiridos em produtos utilizáveis e permite verificar a qualidade dos resultados.
Fluxo geral: imagens → organização → alinhamento → pontos homólogos → nuvem de pontos → reconstrução → geração dos produtos → classificação → controle de qualidade → produto final.
O controle de qualidade deve considerar precisão, exatidão, resolução, cobertura, eventuais falhas, pontos de controle, sistema de referência e consistência geométrica.
Um produto visualmente atraente não necessariamente possui qualidade suficiente para uma determinada aplicação técnica. A adequação deve ser avaliada de acordo com a finalidade e os requisitos do levantamento.
Aplicações dos drones
Agrimensura e Topografia: levantamentos, apoio à atualização cartográfica, levantamento de áreas e acompanhamento de obras.
Cadastro e planejamento territorial: atualização de informações, identificação de ocupações, análise territorial e documentação de áreas.
Engenharia e infraestrutura: acompanhamento de obras, inspeções, cálculo de volumes, monitoramento de canteiros e áreas de intervenção.
Agricultura: monitoramento de culturas, análise da vegetação, agricultura de precisão e identificação de áreas diferenciadas.
Meio ambiente: monitoramento de áreas degradadas, vegetação, recursos hídricos e ocupações.
Mineração: levantamento de áreas, cálculo de volumes e acompanhamento das operações.
Inspeções: estruturas, telhados, torres, linhas de transmissão, obras e instalações.
Segurança, planejamento e responsabilidade operacional
Esta seção trata especificamente da segurança e da responsabilidade envolvidas na operação.
Antes da missão, devem ser avaliadas as condições meteorológicas, obstáculos, presença de pessoas, características do local, área de operação, autonomia, estado da aeronave, comunicação e procedimentos de emergência.
A operação deve respeitar a regulamentação vigente e as condições estabelecidas pelos órgãos competentes. Como os requisitos para operações com drones podem ser atualizados, as exigências aplicáveis devem ser consultadas nas fontes oficiais no momento da realização do trabalho.
Drones e integração com outras geotecnologias
O potencial dos drones aumenta quando os dados adquiridos são integrados a outras geotecnologias.
As imagens e demais dados obtidos podem ser relacionados a informações GNSS, processados por técnicas fotogramétricas, analisados em ambientes de Geoprocessamento e integrados à Cartografia, aos Sistemas de Informação Geográfica e a bancos de dados.
Dessa forma, o drone atua como uma plataforma de aquisição de dados dentro de um sistema mais amplo de produção e utilização da informação territorial.
Definição-síntese
Drones (RPAS) são sistemas de aeronaves remotamente pilotadas utilizados como plataformas de aquisição de dados, capazes de transportar diferentes sensores e realizar operações de mapeamento, monitoramento, inspeção e análise do território.
Na Agrimensura e nas geotecnologias, os drones permitem obter informações com elevada resolução espacial e integrá-las a tecnologias como GNSS, Fotogrametria, Sensoriamento Remoto, Geoprocessamento e Cartografia.
Seu resultado depende da combinação entre planejamento, plataforma, sensor, posicionamento, processamento, controle de qualidade e finalidade do levantamento.