Aerofotogrametria para análise de reserva legal

Esse projeto foi realizado para comprovação e dimensionamento de reserva legal em uma área menor que 30 hectares. Essa área é considerada de pequeno porte para empregar o uso de ARP (Aeronave Remotamente Pilotada). Porém, algumas especificidades, tais como: alto desnível altimétrico e difícil acesso,  acabaram dificultando o uso da topografia convencional e viabilizando o uso de aerolevantamento. Por fim, por ser uma área rural e não possuir restrições no espaço aéreo, não tivemos nenhum contratempo na execução do projeto.


Esse fluxograma exemplifica todo o processo adotado na execução do trabalho.



“O grande desnível do terreno e o acesso restrito a algumas partes da área foram algumas das dificuldades encontradas durante as execuções dos trabalhos de campo”.  Bruno Branquinho - Engenheiro Ambiental


1- Análise prévia do terreno

Essa etapa do projeto tem o objetivo de prever todas as possíveis dificuldades que possam vir a ser encontradas

Na PLAN4R Engenharia, essa etapa vem antes mesmo de assinarmos o contrato com o cliente. O primeiro passo é visualizar a área usando a plataforma Google Earth. Importamos a poligonal com a delimitação do terreno através do arquivo .kml (extensão de dados geográficos do Google Earth) que sempre solicitamos aos nossos clientes e então fazemos as análises técnicas necessárias como: os aspectos físicos do terreno, a finalidade do projeto e demais requerimentos solicitados pelo cliente. Assim, conseguimos prever dificuldades e também determinar a rota até o local, juntamente com o custo associado ao transporte, resultando em um orçamento mais assertivo.

Figura 1: Imagem do Google Earth utilizada para parametrizar o projeto.

Posteriormente a essa etapa, fazemos o plano de voo. 

2- Plano de voo

Com base na etapa anterior, conseguimos estabelecer os parâmetros que serão utilizados dentro da plataforma de plano de voo. Utilizamos rotineiramente o software Drone Deploy por ser altamente intuitivo e de fácil manuseio. Também trabalhamos e indicamos os softwares Pix4Dcapture Made Map Easy, que são de fácil utilização e  igualmente eficazes para realizar a respectiva tarefa de plano e execução do voo.


Figura 2: Plataforma online Drone Deploy utilizada para plano de voo.

Como neste trabalho os objetivos eram a quantificação da reserva legal e a análise de alguns aspectos físicos na área (cercas, edificações e acessos), utilizamos um GSD (Ground Sampling Distance, que é a resolução espacial do terreno) de 4 cm/px. Para essa determinação, também tivemos que considerar a alta diferença de nível do terreno, o que posteriormente na etapa de processamento nos geraria um GSD médio um pouco maior, como podemos ver nos relatórios de processamento (FIGURA 5). É importante ressaltar que um GSD menor teoricamente nos retorna trabalhos mais precisos, porém acabam em muitos casos inviabilizando a coleta de campo e o processamento de dados por termos que coletar muitas imagens para a mesma área. Existe sempre um ponto ideal para conseguir otimizar o tempo e consecutivamente mantermos a lucratividade do projeto para a empresa.

Outro ponto importante nessa etapa é determinar as sobreposições frontais (Front Overlap) e laterais (Side Overlap). Para isso, foi preciso considerar a alta densidade vegetativa. Utilizamos um alto percentual de 85% para a sobreposição em “linha” e 80% para a sobreposição “lateral”. Utilizamos também esses valores por dois motivos: o primeiro é que como as imagens seriam muito homogêneas, se utilizássemos uma baixa sobreposição correríamos o risco de ter alguns pontos no ortomosaico com falhas. O segundo ponto é que essa área é tão pequena que esses valores não teriam um impacto muito grande na autonomia da ARP. 

Nesse caso, se tratava de uma área pequena, mas para áreas maiores se usarmos sobreposições muito grandes, elas podem inviabilizar o projeto em vários pontos, tais como: autonomia de voo (sendo preciso muitas trocas de baterias), armazenamento de dados, processamento e manuseio dos dados resultantes. Resumidamente quanto maior a sobreposição maior será a quantidade de informações coletadas em campo e consecutivamente o tamanho dos arquivos gerados serão maiores.


3- Coleta de dados em campo

Após o plano de voo ou no momento de dimensionarmos os custos, já podemos estabelecer os locais para coleta dos pontos de controle (GCP, Ground Control Point e Check Points) essenciais para a qualidade técnica do projeto. Uma dica para definir aonde colocar esses pontos é imaginar a área como uma folha de papel em formato geométrico, que para ter sustentação precisa de apoio nas extremidades e nos pontos de máxima e mínima altimetria. Assim, escolhemos pontos estratégicos de fácil acesso alocamos e coletamos as informações desses pontos de controle, que podemos chamá-los também de pontos de verificação de qualidade.





“Uma dica para definir aonde colocar esses pontos é imaginar a área como uma folha de papel em formato geométrico, que para ter sustentação precisa de apoio nas extremidades e nos pontos de máxima e mínima altimetria”. André Santos Pereira – Engenheiro de Minas.


Figura 3: Engenheiro Bruno Branquinho manuseando o GNSS EMLID Reach.


Para implementação dos pontos de controle, nós da PLAN4R Engenharia, utilizamos de GNSS (Global Navigation Satellite System) geodésico de monofrequência, um equipamento da Russa  EMLID. Esse equipamento nos retorna dados milimetricamente  e possui um custo-benefício maior para esse trabalho do que outros GNSS de dupla frequência, esses mais indicados para áreas maiores. Um dos pontos negativos do GNSS de monofrequência é que às vezes em campo precisamos mudar a base de lugar para conseguirmos uma boa comunicação entre a base e o rover (antena do GNSS que é móvel e utilizada para coleta de coordenadas). Assim, em alguns projetos, temos o acréscimo do tempo de execução em campo. Um ponto muito positivo desse equipamento é o fácil manuseio. Como o equipamento é muito leve e não precisa de coletora, conseguimos coletar as informações com auxílio do Wi-fi do dispositivo móvel.


Figura 4: Tela do dispositivo móvel utilizado como coletora do GNSS.


Esse é um print da tela de visualização do Reach View usado para coletar as informações geográficas. Em outros projetos, foram feitos testes comparando os dados de localização como topografia tradicional e o próprio relatório de processamento. Essas análises comprovaram que realmente esse equipamento nos entrega dados milimetricamente precisos.

Após alocados os pontos de controle e checagem, encontramos o melhor ponto para executar o voo, um local sem grandes interferências físicas e buscamos também o ponto de acesso com a maior altitude da área, para diminuir o risco de colisão. Para esse trabalho devido a aspectos do projeto e da área em si, foi escolhido a ARP Phantom 4 pro, por ser um multirotor que para áreas pequenas e muito acidentadas é o mais indicado.


4- Processamento de dados

Com todos os dados coletados e conferência da qualidade das imagens, feita logo depois do voo executado. Demos início à fase de processamento, edição e manuseio dos dados em diferentes softwares. Para o processamento dos dados utilizamos o software Pix4D. Após criar o projeto e configurar todos os parâmetros, importamos todas as imagens e dados do nosso GNSS, e então podemos configurar também os pontos topográficos e referenciá-los em algumas imagens. Assim, na fase de processamento, através de algoritmos, o software é capaz de fazer a triangulação dos dodos aéreos e terrestres e gerar diversos produtos tridimensionais, como, por exemplo: nuvem de pontos, modelo digital do terreno, modelo digital de superfície entre vários outros. Neste projeto em especial, geramos a Ortofoto e o DTM (Digital Terrain Model). Sendo o DTM posteriormente, a base para gerarmos a curva de nível de metro em metro. 

Figura 5: Relatório de processamento gerado pelo software Pix4D.

Com os dados resultantes e a análise do relatório de processamento, demos início à modelagem das informações. Nessa etapa utilizamos o Global Mapper para cortar as bordas excedentes do mosaico. Posteriormente, carregamos esse arquivo no AutoCAD Civil 3D e começamos as vetorizações e considerações pertinentes. 

Figura 6: Nuvem de pontos, um dos produtos gerados pelo software de processamento.

5- Resultados e análises

Com todas as análises necessárias, chegamos então no trabalho final que inclui a vetorização de todos os aspectos físicos da área, as curvas de nível e o mais importante, a quantificação de quanto essa propriedade possui de reserva legal. Para chegarmos nesse resultado preciso, precisamos identificar todas as divisas da propriedade, assim com o estudo de uso e ocupação do solo, foi possível concluir o dimensionamento da reserva legal.

Figura 7: Prancha final do projeto sem o ortomosaico.


Sempre passamos para nossos clientes diferentes plantas para que eles consigam ter uma melhor visualização do projeto.

 

“Com a ortofoto de alta resolução e datada, conseguimos aumentar a confiabilidade nos nossos laudos técnicos.” Evandro Hakime – Engenheiro de Minas.




Figura 8: Prancha do projeto final sobrepondo o ortomosaico.


Sabemos que todo trabalho é único e cada cliente tem suas especificidades. Buscamos trazer nesse exemplo como trabalhamos e o quão complexa é toda a análise do início ao fim. Esse exemplo é de um trabalho relativamente pequeno para a área ambiental. Nos próximos relatórios,  apresentaremos outros exemplos de trabalhos com diferentes portes e suas especificidades.

Estatísticas do projeto

Para finalizar, montamos esse fluxograma que demonstra de uma forma simples algumas estatísticas desse projeto. 


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