Mapeamento com Drones – Guia Completo

Mapeamento com Drones – Entenda tudo sobre o assunto

Atualmente o mapeamento com drones tem ajudado pessoas a obter informações importantíssimas de grandes áreas de uma maneira rápida e com excelente custo-benefício, nos mais diversos setores da economia.

Há poucos anos atrás, a única maneira de obter fotogrametria aérea com boa definição e alta precisão era utilizando aeronaves tripuladas. No entanto, com a evolução da tecnologia dos drones e a diminuição dos preços de aquisição, o mapeamento com drones ficou acessível para muitas pessoas e empresas.

 

O que significa Mapeamento com Drones?

Um mapeamento com drones é simplesmente a captura de de dados com sensores como câmeras RGB, câmeras multiespectrais e sensores LIDAR, apontados para o solo. Durante um mapeamento com uma câmera RGB, o solo é fotografado diversas vezes em diferentes ângulos e cada imagem é marcada com coordenadas.

exemplo de fotogrametria
A fotogrametria combina imagens que contêm o mesmo ponto no solo de vários pontos de vista para produzir mapas 2D e 3D detalhados.

Utilizando os dados captados, um software de fotogrametria pode criar ortomosaicos georreferenciados, modelos de elevação, modelos 3D e outros da área projetada. Um mapeamento com drones também pode ser usado para extrair informações como distâncias precisas entre pontos e cálculos de volumes.

Diferentemente de aeronaves tripuladas ou imagens de satélites, os drones podem voar a alturas muito menores, proporcionando alta resolução e dados de alta precisão muito mais rapidamente e com um custo bem menor, ainda sem sofrer interferência de condições atmosféricas como dias nublados que interferem na aquisição de dados pelos satélites.

 

Quais são os benefícios do Mapeamento com Drones?

Redução do tempo em campo e custos do levantamento

Capturar dados topográficos com drones é até 5 vezes mais rápido do que os métodos tradicionais de topografia e requer muito menos esforço humano. Utilizando um GPS PPK, você não precisará perder tempo colocando inúmeros pontos de controle por toda a extensão da área a ser mapeada. Por fim, você entregará seu serviço muito mais rápido e por um preço bem menor.

 

Disponibilize dados precisos e em grande quantidade

Estações Totais apenas medem pontos individuais. Um voo de drone produz milhares de medidas que podem ser representados em diversos formatos, tais como: ortomosaico, nuvem de pontos, modelo digital de terreno, modelo digital de superfície, curvas de nível e outros.

Cada pixel do mapa gerado ou cada ponto do modelo 3D processado, contém georreferências.

 

Mapeie locais antes inacessíveis

Um drone pode geralmente decolar e pousar de qualquer lugar, diferentemente das aeronaves tripuladas.
O tamanho reduzido dos mesmos também permite que voem mais próximos a estruturas, rodovias, ferrovias, prédios, etc.

 

Quão preciso é um mapeamento com drones?

A performance e o tipo do drone, a qualidade dos seus componentes, a resolução da câmera, a altura de voo, o método e a tecnologia utilizados para georreferenciar as imagens aéreas podem influenciar significativamente na precisão do mapa gerado.

Atualmente é possível alcançar uma precisão absoluta de até 1 cm e 0,7 cm/pixel de GSD sob específicas condições óticas e equipamentos de altíssima tecnologia e qualidade.

Como o mapeamento com drones é utilizados nos mais diversos setores?

Construção Civil

Os drones têm contribuído muito com este setor e particularmente o mapeamento é uma ferramenta poderosíssima para alcançar resultados rápidos e precisos.

Os mapas podem ser utilizados para atualizar os clientes sobre o progresso da obra, calcular o volume de pilhas de materiais e entulho, ou mesmo gerar modelos 3D das áreas da construção.

Estes mapas auxiliam os gestores a ter uma visão macro do projeto e a tomar melhores decisões estratégicas.

Topografia

Os topógrafos são grandes beneficiados pela utilização de mapeamento com drones. O trabalho deles é tirar medidas precisas de partes de terrenos para determinar limites. Os dados coletados por eles ajudam na criação de mapas, lotes e documentação legal.

Utilizando drones, os topógrafos podem gerar mapas altamente precisos que podem ser facilmente convertidos em mapas topográficos 3D com curvas de nível, um processo que em geral é extremamente tedioso e longo. Com o expertise de um topógrafo e utilizando equipamentos de qualidade como GPS RTK, podem ser gerados mapas de alta precisão em um tempo muito reduzido, aumentando assim a produtividade dos serviços e possibilitando ao profissional a execução de mais projetos.

Setor Imobiliário

Mapeamentos aéreos são muito úteis para auxiliar na venda de terras. Principalmente para clientes que desejam comprar grandes áreas, mapas atualizados da propriedade podem gerar considerável valor para determinar se o terreno está realmente dentro das condições que precisam.

Mapas com boa precisão e ricos em detalhes podem agilizar um processo de compra, dado que diminuem a necessidade do cliente fazer uma avaliação pessoalmente.

 

Mineração

Mapas detalhados e precisos gerados a partir da captura por drones, estão transformando o setor.

Gerenciamento de pilhas de minérios, drenagem de água, identificação de erosões e o gerenciamento de poços são algumas das utilidades que a atualização constante dos mapas da área explorada pode proporcionar, além da maior capacidade de gerenciamento e tomada de decisão dos gestores.

Cálculo de volume de pilha com modelo 3D obtido por drone

 

Inspeção Estruturas

Mapeamento com Drones de fazenda de energia solar
Fazenda de energia solar – Mickey Mouse

Atualmente é o setor líder na utilização de drones no Brasil e no mundo.

Inicialmente um piloto utiliza a aeronave para visualmente inspecionar as estruturas, mas o mapeamento com drones também pode colaborar muito com a inspeção.

Os drones podem auxiliar na geração de modelos das estruturas de telhados e utilizando câmeras RGB ou sensores infra-vermelhos também podem identificar vazamentos e defeitos de isolamento.

Em maior escala, os mapas gerados por drones têm sido muito utilizados na inspeção de fazendas de energia solar, identificando com grande nível de detalhes, problemas e baixa produtividade nos painéis solares.

 

Agricultura

Graças a grande tradição e produção agrícola do Brasil, altos investimentos em mapeamento com drones são feitos no setor. As áreas enormes das propriedades rurais brasileiras acabaram criando um ambiente totalmente favorável para a utilização de drones, dada a rapidez e inteligência dos dados gerados por estas aeronaves.

Os mapas garantem aos produtores grande capacidade de análise de suas plantações e fornecem dados cruciais para guiar as decisões a serem tomadas.

Utilizando imagens NDVI, produtores rurais podem compreender a saúde das plantas e realizar ações precisas para aumentar a produtividade da lavoura.

Ao invés de percorrer toda a área produtiva ou cruzá-la com tratores, um fazendeiro pode utilizar drones praticamente automáticos para produzir mapas e identificar os pontos específicos onde pode haver algum problema.

O uso de drones na agricultura traduz-se em diminuição de tempo de análises, identificação a tempo de doenças e outros problemas que podem comprometer a colheita e economia por utilização mais precisa de fertilizantes e agrotóxicos.

Mapa NDVI gerado por drone

 

Dicionário do Mapeamento com Drones

Fotogrametria – É a ciência de realizar medições a partir de fotografias, muitas vezes aéreas.

Câmera RGB – É a câmera com imagem convencional. Ela é a mais utilizada para realizar mapeamentos, sendo que utiliza os espectros vermelho, azul e verde (red, blue, green) da luz, para gerar as imagens.

NDVI – A sigla significa Diferença Normalizada do Índice de Vegetação (tradução).

O NDVI obtém a luz refletida pela planta e cria um ranking de -1 a +1. Quando há grande quantidade de luz refletida pela planta, o NDVI relaciona a informação com uma planta saudável.

Levando em consideração que o que a luz reflete na planta é a clorofila e que plantas menos saudáveis possuem deficiência de clorofila, conseguimos identificar problemas com as plantas que refletiram menos luz.

Ponto de Controle – É um marcador físico fixado em solo que é usado para manter seu mapa geograficamente preciso. O ponto de controle é marcado com a coordenada totalmente precisa, obtida a partir de um GPS RTK ou outro sitema GNSS.

O ponto de controle permite que seu mapa seja corrigido geograficamente durante o processamento das imagens obtidas.

Near Infrared (NIR) – É um espectro de luz de radiação eletromagnética. O NIR refletido de uma planta pode indicar a saúde da mesma.

Infravermelho (IR) – É um espectro de luz de maior comprimento de onda e menor frequência que o NIR. O benefício do IR é que ele pode ser usado para detectar níveis de calor.

RTK – Tem como significado Real Time Kinematic satellite navigation. É uma técnica com precisão centimétrica para obter dados de GPS. Essencialmente o receptor RTK analisa o sinal de rádio GPS para calcular as informações.

O uso de um receptor RTK embarcado em drones pode anular a necessidade do uso de pontos de controle.

 

Indicação: Treinamento da principal escola de drones do país.

 

Acurácia Relativa (Relative Accuracy) – Em termos de mapeamento, a acurácia relativa refere-se a quão preciso é um ponto em um mapa comparado a outro ponto no mesmo mapa. Isso significa que se dois pontos em um mapa estão separados por X cm no mapa, eles devem estar separados X cm no mundo real.

Acurácia Absoluta (Absolute Accuracy) – Refere-se a quão preciso é um ponto em um mapa em relação as coordenadas no mundo real. Acurácia Absoluta significa que um ponto em um mapa deve corresponder com suas coordenadas atuais.

Resolução – É o nível de detalhes em um mapa. É normalmente medida em cm/pixel, o que significa que para cada pixel, X quantidade de centímetros será representada no mapa.

GSD – Da definição Ground Sample Distance, é a distância entre o centro de dois pixels consecutivos medidos em solo. Por exemplo, em uma imagem com um GSD de 1 metro, a localização dos pixels adjacentes estão proporcionalmente separados por 1 metro em solo.

Quanto maior o GSD, menor será a definição espacial da imagem e menos detalhes poderão ser visualizados no modelo gerado.

Ortomosaico – Uma imagem aérea retificada para relevo, inclinação e distorções na ótica da câmera, de modo que a escala da imagem seja totalmente uniforme.

Formatos de arquivo: geoTIFF (.tiff), .jpg, .png, Google tiles (.kml, .html)

 

 

Nuvem de Pontos 3D (3D Point Cloud) – Uma nuvem de pontos densa pode ser gerada a partir de imagens de drones. Cada ponto contém informação geoespacial (X,Y,Z) e cores. Isto proporciona um modelo muito preciso para distâncias (inclinadas ou horizontais), áreas e volumes.

Formatos de arquivo: .las, .laz, .ply, .xyz

Nuvem de Pontos por mapeamento com drones

 

Modelo Digital de Superfície (MDS) – Cada pixel do modelo possui informações 2D (X,Y) e a altitude (Z) do ponto mais alto desta posição.

Formatos de arquivo: GeoTiff (.tif), .xyz, .las, .laz

MDS a partir de mapeamento com drones

 

Modelo Digital de Terreno (MDT) – Após a remoção de objetos como: prédios, árvores, etc, as imagens de drones podem ser usadas para criar modelos digitais de terreno, onde cada pixel conterá informação 2.5D (X,Y, Z do ponto de maior altitude).

Formato de arquivo: GeoTiff (.tif)

MDT gerado a partir de mapeamento aéreo com drone

 

3D Mesh – Este modelo é a reprodução dos limites, faces, vértices e texturas de uma área mapeada por um drone. Este modelo é muito utilizado em inspeções visuais.

Formato de arquivo: .ply, .fbx, .dxf, .obj, .pdf

Veja aqui outro post detalhado de como gerar um bom Modelo 3D.

Modelo 3D Mesh

 

Curvas de Nível – Dependendo dos requisitos do projeto, tanto o MDT quanto o MDS, usando intervalos de curvas customizadas, podem ser usados para gerar curvas de nível. Servem para proporcionar um melhor entendimento da superfície da área registrada pelo drone. Representam elevações constantes e demonstram a topografia da área.

Curvas de Nível

 

Considerações Finais

O mapeamento gerado a partir de imagens aéreas capturadas por drones tem revolucionado setores como agricultura, topografia e mineração.

O processo anterior que era demorado, caro e muitas vezes inacessível, está sendo totalmente transformado e democratizado.

Este tipo de serviço, para obter resultados precisos, necessita de bons conhecimentos de topografia, agrimensura ou cartografia somados a habilidades técnicas de manuseio de drones e equipamentos complementares como sensores e GPS.

Se você quer investir em uma área com grande quantidade de demanda e valores de serviços mais elevados, certamente mapear com drones é uma excelente oportunidade.

Capacite-se!

 

Fontes:
https://wingtra.com/
https://www.dronepilotgroundschool.com/

Por: Leonardo F. Minucio
Diretor e Co-Founder da Futuriste

Colaboração: Equipe Futuriste

Leonardo F. Minucio - autor

 

 

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