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Mapeamento aéreo com VANT, entenda essa tecnologia

INTRODUÇÃO

A aerofotogrametria já é uma velha conhecida da cartografia. Desenvolvida em 1903, até hoje esta técnica auxilia na geração de materiais cartográficos, cujos dados topográficos são obtidos por meio de fotografias aéreas da superfície terrestre.

Inicialmente, as imagens eram capturadas com balões. Depois, os aviões e os helicópteros passaram a auxiliar neste processo. Atualmente, o mercado oferece aeronaves tripuladas, satélites e os VANTs (drones) que são equipados com câmeras especiais, capazes de registrar dados para diferentes fins.

O chamado Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT), também conhecido como aeronave remotamente pilotada (ARP) ou ainda drone (zangão), é todo e qualquer tipo de aeronave que pode ser controlada nos 3 eixos e que não necessite de pilotos embarcados para ser guiada (DECEA, 2010).

Estes tipos de aeronaves são controladas à distância por meios eletrônicos e computacionais, sob a supervisão de humanos, ou mesmo sem a sua intervenção, por meio de Controladores Lógicos Programáveis (CLP).

Antes de realizar os seus primeiros voos, é necessário que você esteja a par de alguns termos que são empregados quando o assunto é levantamento de dados com VANTs, onde podemos destacar:

CONCEITOS

Resolução: é a limitação operacional de um sistema de sensoriamento remoto para produzir uma imagem nítida e bem definida. Resolução espacial: é a distância mínima entre dois objetos que um sensor pode distinguir no terreno.

GSD: O GSD (Ground Samplig Distance) é a distância entre os centros de dois pixels consecutivos medidos no solo. Quanto menor o GSD, maior é a resolução espacial e melhor é a qualidade da imagem, ou seja, os detalhes são muito mais ricos.

Precisão geográfica/espacial: baseada em coordenadas geográficas de GPS, representa o espaço e os fenômenos que nele ocorrem. A precisão geográfica em VANTs, sem uso de RTK ou pontos de controle, costuma considerar uma margem de 1 a 3 metros de erro de posicionamento – vale ressaltar que utilizando-se de pontos de controle ou de RTK, a precisão se torna centimétrica.

Precisão em medições: essa precisão se refere aos cálculos feitos em cima dos materiais gerados. Por exemplo, dentro de uma ortofoto você pode medir o comprimento de uma pista de pouso. Ao realizar tal medição, a margem de erro é de centímetros, variando conforme o GSD do mapa.

Sobreposição: as fotografias realizadas durante o aerolevantamento são sequenciais. Dessa forma é possível ajustar o índice de sobreposições dessas imagens, indicando o quanto de uma foto irá incidir, sobrepor a outra. Esse índice de sobreposição influencia na qualidade do mapa gerado, sendo que a porcentagem ideal costuma ser de 70% lateral e 80% frontal.

Ortorretificação: tem como finalidade corrigir geometricamente a imagem, pixel por pixel, das distorções decorrentes do relevo, transformando a foto de uma projeção cônica para uma perspectiva ortogonal e, assim, mantendo a constância da escala em toda a imagem ortorretificada.

Escala: é a característica mais informativa da imagem. Uma vez conhecida a escala de uma fotografia, pode-se descobrir várias outras informações relevantes como, por exemplo, a área total coberta na imagem. Calcular a escala de uma imagem é simples, desde que se saiba a altura do voo durante o registro das fotografias, assim como a distância focal da câmera utilizada.

Acurácia: um mapa pode ter alta precisão, mas não ser útil para o cadastramento urbano, pois suas coordenadas de latitude e longitude estão distorcidas do seu real valor. A acurácia, portanto, define o posicionamento geográfico mapa.

Pontos de controle: são pontos de referência em solo, definidos com um GPS de alta precisão, que tem como intuito registrar as suas coordenadas exatas. Os pontos de controle devem ser identificáveis e visíveis nas fotografias. Podemos usar como referência alvos naturais ou artificiais, como marca de tinta no chão, por exemplo. Esta ferramenta é utilizada para aumentar a acurácia do mapeamento gerado pela aeronave no momento do voo, podendo diminuir para até três centímetros a margem de erro.

GPS: funcionam como uma espécie de “mapa”, ajudando a encontrar a posição atual do VANT ao calcular a velocidade da aeronave e a direção do deslocamento. Para fazer este cálculo, o GPS troca informações com satélites posicionados ao redor do Globo – e por isso o nome “Global Positioning System”, que significa Sistema Global de Posicionamento.

RTK: o sistema RTK (Real Time Kinematic) faz correções nos dados coletados pelo GPS da aeronave em tempo real com precisão de centímetros. O RTK usa uma base de solo especial, que contém um GPS geodésico de precisão. Esta base registra o ponto onde ela está posicionada e serve como uma referência geográfica estática para o drone que está em movimento.

Ao adquirir um drone, é importante avaliar muito bem quais são as câmeras disponíveis no mercado. Isso porque são elas que fazem o registro da imagem. Cada tipo de câmera possui uma funcionalidade diferente, como veremos a seguir:

Câmera RGB: o sistema de cores RGB (red, green and blue / vermelho, verde e azul) está presente em todas as câmeras fotográficas convencionais – inclusive na câmera do seu celular. Estas câmeras geram fotografias como as que estamos acostumados a ver todos os dias, mostrando um objeto ou cena com suas cores reais. Em suma, a câmera RGB reproduz o que se vê a olho nu.

Câmera NIR: utiliza sensores que captam imagens com ondas do final do espectro vermelho e início do infravermelho. A partir deste registro é possível verificar o estado nutricional de uma área verde, por exemplo. A clorofila produzida pelas plantas no estado de fotossíntese emite infravermelho próximo. Quanto mais claras as regiões, mais “saudável” é a vegetação.

Após o processamento das imagens capturadas pela câmera NIR, você poderá identificar espécies invasoras, assim como acúmulos de água. Estes dados são relevantes tanto para o controle ambiental quanto para o planejamento de cidades.

Câmera Multiespectral: como o nome já sugere, uma câmera multiespectral conta com múltiplos sensores e filtros de alta qualidade, deste modo, conseguem “ver” o que não é detectável a olho nu. Pode-se dizer que este modelo é similar a uma câmera NIR, porém, como ela possui mais de um sensor, cobre um espectro maior na banda do infravermelho, consegue analisar problemas mais específicos e em estágios menos avançados.

Assim como as câmeras NIR, o modelo multiespectral consegue verificar acúmulos de água e espécies invasoras, além de encontrar minerais na superfície de um terreno e detectar melhor zonas térmicas.

O sensor multiespectral usualmente trabalha entre 4 e 8 bandas da faixa do espectro. Sendo essas faixas com larguras muito maiores do que as faixas dos sensores hiperespectrais. Isso faz com que os resultados de imagens multiespectrais obtenham resultados mais gerais, indicando o estado fenológico da planta, biomassa e deficiências em geral.

E aí, gostaria de saber mais sobre o assunto? Conte conosco para implementar essa tecnologia na sua área de atuação.

Confira quais são as vantagens e produtos gerados com o mapeamento aéreo: Produtos e vantagens do mapeamento aéreo.

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