Drones na topografia: mitos e verdades

Existem várias ideias acerca dos Drones na Topografia, ou melhor, Fotogrametria com Drones. Descubra o que é verdade e o que é mito com essa matéria.

Poderíamos começar a matéria discutindo sobre o termo “topografia com drones”. Seria um mito ou uma verdade?

Já te explico: a topografia é uma ciência bem antiga e popular dentro das geociências. Basicamente, ela é realizada através de operadores em campo que percorrem o terreno com equipamentos como a estação total e receptores GNSS (GPS) coletando pontos no terreno.

Figura 1 – Operador com uma estação total, coletando o ponto ocupado pelo auxiliar com um prisma

No caso da “topografia com drones”, o seu termo correto seria “fotogrametria com drones”. O conceito a define como “a ciência que captura informações de objetos em solo sem contato direto entre este e o sensor”, ou seja, você não precisa percorrer o terreno para capturar informações, pode realizar isso de forma remota.

Porém, se você buscar as definições de topografia no dicionário vai encontrar o seguinte resultado:

  1. Descrição ou delineação exata e pormenorizada (detalhada) de um terreno, de uma região, com todos seus acidentes geográficos; topologia.
  2. Configuração de uma extensão de terra com a posição de todos os seus acidentes naturais ou artificiais.

E portanto, podemos afirmar que do ponto de vista das geociências o correto é “fotogrametria com drones”, agora do ponto de vista literal da expressão pode-se dizer que é realizado a topografia do terreno através de drones.

Independente do termo utilizado, o uso dos drones para coletar informações do terreno é uma evolução tecnológica da ciência chamada de fotogrametria.

As principais mudanças que ocorreram com a chegada dos drones foram:

  • Diminuição dos custos dos equipamentos
  • Diminuição de equipes em campo
  • Maior velocidade de aquisição de dados em campo
  • Facilidade na operação

Mas antigamente, para abrir uma empresa de mapeamento aéreo, você precisava comprar um avião, sensores caríssimos para embarcar, trabalhar com altos custos fixos como piloto e aluguel de hangar, além de altos custos variáveis como manutenção na aeronave e sensores, combustível, etc.

Figura 2 – Fotogrametria tripulada, realizar com aviões tripulados

Devido a esse alto custo de viabilidade, a fotogrametria era restrita a órgãos públicos e grandes empresas de engenharia.

Com a chegada dos drones esses custos diminuíram drasticamente, o que possibilitou que pequenas e médias empresas trabalhe com essa tecnologia.

Os custos ficaram tão baixos que a fotogrametria passou a concorrer com a topografia e em muitos casos chega até a ser mais barato devido a sua alta produtividade com a necessidade de menos profissionais em campo.

Com a diminuição drástica dos custos e o aumento exponencial de oportunidades, essa tecnologia caiu nas graças do mercado. Por conta dessa grande popularização, naturalmente a tecnologia acaba sendo banalizada e se torna comum conversarmos com clientes que tiveram uma experiência negativa com a tecnologia.

Figura 3: Mapeamento aéreo realizado com o Drone DJI Phantom 4 RTK

Isso ocorre porque diversas pessoas se lançam no mercado mirando a oportunidade e se esquecendo da qualidade dos produtos gerados.

Recentemente, o Manoel Silva Neto (nosso fundador), conversou com um potencial cliente de uma construtora que contou um fato de que trabalhou em um projeto no qual a base foi levantada com drones e os resultados não batiam com a topografia em solo, o que causou uma discrepância muito grande.

Nesse caso, claramente a empresa que realizou o levantamento não tinha conhecimentos técnicos das etapas de um projeto de mapeamento aéreo e não executou um trabalho preciso com controle de qualidade de todas as etapas.

Devido a isso, o cliente estava receoso acreditando que a tecnologia não funciona. Portanto, resolvemos escrever essa matéria sobre os mitos e as verdades da “topografia com drones” ou “fotogrametria com drones” para falar justamente sobre situações parecidas com essa.

Drones na topografia – MITOS

1. É fácil e simples de fazer

É comum as pessoas vincularem o trabalho de engenharia (mapeamento aéreo) com o hobbie de pilotar um drone. Muitas vezes alguém questiona o fato de um parente ter um drone que pagou X reais e como ele vai pagar 5X pelo serviço.

Em um trabalho de mapeamento aéreo, o drone é apenas uma ferramenta, ou seja, ele é o meio e não o fim. Ou seja, não adianta você ter uma ótima ferramenta em mãos se não souber utilizá-la, se não souber extrair ótimos dados e fornecer ótimos produtos.

O mapeamento aéreo com drones não é um trabalho artístico, é um trabalho de engenharia. Não são fornecidas imagens aéreas e sim dados, indicadores qualitativos e quantitativos para uma gestão estratégica do terreno.

A fotogrametria é uma ciência, o drone é uma tecnologia, o mapeamento aéreo é um trabalho de engenharia, portanto, está longe de ser simples. Porém, também não é tão complexo ao ponto de ser impossível, tudo vai depender de capacitação, aplicação na prática e experiência com o tempo.

2. Precisão e Acurácia

É muito comum ocorrer a confusão entre esses dois termos, então para melhor explicar clique aqui e confira uma matéria que o Manoel Silva Neto, nosso fundador, escreveu para a revista Drone Show sobre o assunto.

E esse é o ponto mais importante de um trabalho de mapeamento aéreo: a confiabilidade dos dados, ou seja, qual é o nível de confiança dos produtos apresentados?

Qual a segurança que uma empresa de engenharia, por exemplo, pode ter ao utilizar esses dados como base em seus projetos?

O mito aqui está em dizer que os produtos são acurados sem a utilização de pontos de apoio ou correção (RTK ou PPK) em solo. Não há como atestar a confiabilidade, o nível de confiança do projeto, se não forem utilizados pontos de verificação em solo. Além disso, é importante exigir os relatórios de processamento dos pontos de apoio e da aerotriangulação (processamento das imagens).

Se você não sabe o que são pontos de apoio e não sabe quando utilizá-los nós escrevemos uma matéria em nosso blog abordando esse tema. Veja aqui: https://blog.droneng.com.br/pontos-de-controle-quando-utilizar-no-mapeamento-aereo-com-drone-2/

3. Atestar a acurácia dos produtos finais sem utilizar pontos de verificação.

Dentro dos pontos de apoio existem dois tipos, os Pontos de Controle e os Pontos de Verificação, nessa matéria fizemos uma abordagem mais profunda das diferenças entre eles.

Basicamente, um ponto de controle é utilizado no pós-processamento das imagens, enquanto os pontos de verificação não são utilizados no processamento. Eles são utilizados para comparar uma medida (ponto) em solo com o mesmo ponto na imagem.

O mito é apresentar o relatório de processamento apenas com os pontos de controle e dizer para o cliente que essa é acurácia do projeto. Quando os pontos de controle são inseridos nas imagens na aerotriangulação (processamento das imagens), eles participam de um processo estatístico chamado ajustamento das observações.

Basicamente, nesse processo os pixels das imagens serão corrigidos através dos pixels com coordenadas conhecidas em solo (pontos de controle).

Nesse processo todas as observações (pixels) são influenciadas uns pelos outros, ou seja, ao inserir um ponto de controle ele será influenciado pelo processo e não será o mesmo no final desse processo, portanto, o dado de entrada vai ser diferente do mesmo dado na saída (no final do processamento).

Isso quer dizer que a posição do ponto (coordenadas) coletada no terreno vai ser alterada pelo processo estatístico. Já, os pontos de verificação não participam desse ajustamento, mantendo a mesma posição que foi inicialmente coletada.

A função deles é comparar o mesmo ponto coletado em solo e na imagem e atestar a discrepância, o erro da imagem em relação ao terreno, o nível de confiança do projeto.

Portanto, não há como atestar que seu produto é acurado, ou seja, que é confiável se você não utilizou pontos de verificação.

4. Apresentar curvas de nível sem gerar o MDT (Modelo Digital do Terreno)

Outra coisa comum no mercado é ver as curvas de nível geradas através do MDS (Modelo Digital da Superfície). Existe uma diferença grande entre esses dois produtos, nós abordamos essas diferenças nas seguintes matérias:

O produto básico gerado no processamento de imagens é o MDS, para gerar o MDT é necessário realizar uma filtragem dos objetos acima do solo como árvore, prédios, pessoas, etc.

Inúmeras vezes nós já presenciamos projetos apresentando as curvas de nível com base no MDS, e isso é um erro, pois a curva de nível representa a declividade do terreno e não pode representar os objetos acima dele.

Para saber mais sobre o processo de filtragem, nós escrevemos uma matéria sobre esse tema também. Confira a seguir:

5. É mais acurada que a topografia em solo

Quando corretamente executada fazendo o controle de qualidade em todas as etapas, a topografia apresenta uma acurácia milimétrica. Já a fotogrametria apresenta uma acurácia centimétrica.

Portanto, a topografia em solo é mais acurada, “mais precisa” do que a o fotogrametria com drones.

Nós validamos essas condições e resultados em um case técnico no qual comparamos a topografia em solo com a fotogrametria com drones. Faça o download desse conteúdo gratuitamente clicando no link abaixo:

Topografia x Fotogrametria: Produtividade, Equipamentos e Resultados

Drones na topografia – VERDADES

1. Operação com apenas um homem em campo

Sim, é possível realizar toda a operação apenas com um homem em campo. Ele pode planejar o voo, dirigir o carro até o local, montar o equipamento, decolar, acompanhar o voo, pousar e retornar para o escritório.

Esse é o foco da tecnologia: a praticidade. Devido grande parte das operações serem automatizadas, a necessidade de intervenção humana é pequena.

2. Os produtos são mais detalhados que a topografia convencional

O mapeamento do terreno ocorre através de pontos coletados no terreno. Na topografia é necessário ocupar cada ponto para coletá-lo, enquanto na fotogrametria isso é feito de forma remota, onde cada pixel da imagem se torna um ponto com coordenada conhecida no terreno.

Portanto, a quantidade de pontos coletados com a fotogrametria é muito superior a topografia. No nosso case técnico, em uma mesma área coletamos 628 pontos através da topografia em solo, sendo que com a fotogrametria com drones foram gerados 1.000.000 de pontos (tie points).

Figura 4 – Pontos coletados através da topografia em solo
Figura 5 – Pontos coletados através da “topografia com drones”

Devido à quantidade de pontos serem maiores o terreno será melhor representado, ou seja, terá a sua definição mais próxima da realidade.

3. É mais produtivo

A produtividade vai depender diretamente de alguns fatores:

  • Autonomia do equipamento: tempo de voo
  • Câmera utilizada: quanto maior a resolução em megapixels, maior o tamanho da imagem gerada e consequentemente maior a área de cobertura
  • Altura de voo: quanto mais alto o voo, maior a cobertura e menor o detalhamento
  • Distância focal (tamanho da lente): quanto menor a lente utilizada, maior o GSD (tamanho do pixel no terreno) e consequentemente maior a área de cobertura

Considerando o DJI Phantom 4 PRO que possui aproximadamente 30 min autonomia (mas na prática é considerado 20 min) e uma câmera de 20 megapixels é possível mapear uma área de 80 hectares voando a 200 metros de altura.

4. É mais barato

Esse ponto depende de alguns fatores como tamanho da área, produtos gerados, tempo de entrega, precisão, nível de detalhamento, etc. Porém, por necessitar de apenas um operador em campo, por ser mais produtivo necessitando de menos dias em campo, serão menos gastos com mão de obra e despesas com hospedagem, translado, alimentação, horas extras, etc.

CONCLUSÃO TOPOGRAFIA COM DRONES

Esses foram alguns dos mitos que nos deparamos no dia-a-dia e algumas verdades (possibilidades) que a topografia ou fotogrametria com drones nos  permite.

Podemos perceber que em muitos casos, realmente a topografia com drones acaba sendo mais barata.

Espero que essa matéria te ajude a desmistificar alguns pontos e clarificar outros.

Fonte: https://blog.droneng.com.br/topografia-com-drones-mitos-e-verdades/

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