Topografia com drones: Mitos e Verdades

Tempo de leitura: 12 minutos

Existem várias ideias acerca da Topografia com drones, 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?

Explico: a topografia é uma ciência bastante antiga e mais 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.

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

No caso da “topografia com drones”, ou melhor, “fotogrametria com drones” seria o termo correto. 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.

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 fotogrametria. As principais mudanças que ocorreram com a chegada dos drones foram a diminuição dos custos, logística e facilidade na operação.

Antigamente para abrir uma empresa de mapeamento aéreo, você precisava comprar um avião, comprar sensores caríssimos para embarcar no avião, trabalhar com altos custos fixos como piloto, aluguel de hangar, além de altos custos variáveis como manutenção na aeronave e sensores, combustível, etc.

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Figura 2 – Fotogrametria tripulada, realizar com aviões tripulados.

Devido a este 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 trabalhem com essa tecnologia, os custos ficaram tão baixos que a fotogrametria passou a concorrer com a topografia, em muitos casos chega a ser até 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, esta tecnologia caiu nas graças do mercado, por conta dessa esta grande popularização naturalmente a tecnologia acaba sendo banalizada e é comum conversarmos com clientes que tiveram uma experiência negativa com a tecnologia.

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Figura 3 – Fotogrametria com aeronaves não tripuladas (VANT’s/Drones)

Isto ocorre porque diversas pessoas se lançam no mercado mirando a oportunidade e esquecendo-se da qualidade dos produtos gerados. Recentemente conversei com um potencial cliente de uma construtora que disse que trabalhou em um projeto onde a base foi levantada com drones e os resultados não batiam com a topografia em solo, que houve uma discrepância muito grande.

Neste 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 isto, o cliente estava receoso acreditando que a tecnologia não funciona. Resolvemos escrever esta matéria sobre os mitos e verdades da “topografia com drones” ou “fotogrametria com drones” para falar justamente sobre situações parecidas com essa.

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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 o cliente 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 meio e não o fim, 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.

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  1. Precisão e Acurácia

É muito comum a confusão entre esses dois termos, já escrevi uma matéria para a Revista DroneShow abordando este tema, você pode conferir aqui. 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 em solo. Não há como atestar a confiabilidade, o nível de confiança do projeto se não foram utilizados pontos de apoio 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 este tema. Veja aqui: http://blog.droneng.com.br/pontos-de-controle-quando-utilizar-no-mapeamento-aereo-com-drone-2/

  1. Atestar a acurácia dos produtos finais sem utilizar pontos de check (verificação).

Dentro dos pontos de apoio existem dois tipos, os Pontos de Controle e os Pontos de Check, nesta matéria fizemos uma abordagem mais profunda das diferenças entre eles. Basicamente um ponto de controle é utilizado no pós-processamento das imagens, já os pontos de check ou 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 apoio 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 neste processo os pixels das imagens serão corrigidos através dos pixels com coordenadas conhecidas em solo (pontos de controle). Neste 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 deste processo, ou seja, 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 check eles não participam deste ajustamento mantendo a mesma posição que foram inicialmente coletados. A função deles é comparar o mesmo ponto coletado em solo e na imagem e atestar a discrepância, o erro da imagem em relação do 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 check, ou verificação.

  1. 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 estes dois produtos, nós abordamos estas 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 eu já presenciei projetos apresentando as curvas de nível com base no MDS o que é um erro, pois a curva de nível representa a declividade do terreno e não pode representar os objetos acima do terreno.

Para saber mais sobre o processo de filtragem, nós escrevemos uma matéria sobre este tema:

 

  1. 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 onde comparamos a topografia em solo com a fotogrametria com drones, você pode fazer o download gratuitamente no link abaixo:

Topografia x Fotogrametria: Produtividade, Equipamentos e Resultados

 

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.

Este é o foco da tecnologia, a praticidade. Devido grande parte das operações serem automatizadas a necessidade de intervenção humana é pequena. O BATMAP, por exemplo, foi projetado para estar pronto pra voo em 2 minutos, através dos seus conectores personalizados rapidamente ele pode ser montado, além disso, ele não depende de catapulta para ser lançado o que o torna ainda mais prático e dinâmico.

Clique aqui e veja um vídeo da operação do BATMAP com apenas um operador em campo

  1. 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, já na fotogrametria isso é feito de forma remota onde cada pixel da imagem torna-se 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, já com a fotogrametria com drones foram gerados 1.000.000 de pontos (tie points).

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

Devido à quantidade de pontos serem maior o terreno será mais bem 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 BATMAP que possui 1,5 horas de autonomia e utiliza uma câmera Sony a6000 de 24.3 megapixels com uma lente de foco fixo de 16 mm, temos as seguintes áreas de cobertura:

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Por exemplo, a 100 m em 1,5 h é possível levantar 320 ha, com a topografia convencional é necessário pelo menos uns 2 dias de campo, portanto a topografia com drones é mais produtiva.

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.

Em muitos casos realmente a topografia com drones acaba sendo mais barata.

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

Espero que essa matéria ajude a desmistificar alguns pontos e clarificar outros. E você sentiu falta de algum mito ou verdade no texto? Deixe nos comentários abaixo que iremos acrescentar em uma próxima atualização.

Tem alguma dúvida? Deixe nos comentários quem sabe ela não se torna o tema da nossa próxima matéria.

Se você quer conhecer ou pretende entrar neste mercado o primeiro passo é capacitar-se para se aperfeiçoar e gerar produtos de qualidade. Nós produzimos alguns cursos online que irão te oferecer um suporte completo para a sua capacitação, entre na nossa plataforma EAD e conheça nossos cursos:

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14 Comentários


  1. Parabéns! Sempre muito esclarecedor.
    Fiz os cursos, processamento de imagens com PhotoScan, aprendi muito. Estou fazendo o curso de planejamento de vôo com Mission Planner e vou fazer o curso de Cada Civil 3D. Muito obrigado a excelente equipe da DronEng.

    Responder

  2. Boa tarde! Gostaria de saber se o plano de voo autônomo pode interferir na qualidade do processamento das imagens, e no mapeamento em geral. Por exemplo se eu faço um voo com direção Norte/Sul, ou um com direção Leste/Oeste.

    Responder

    1. Olá Caio,

      Influência sim, primeiro você tem que analisar a direção e intensidade dos ventos para definir a direção do voo, é recomendado que aeronave voe com vento de través (lateral) e não vento de calda (trás) ou de proa (frontal).

      Forte abraço!

      Responder

  3. Gostaria de saber se em área de mata fechada o drone consegue qual precisão? Consigo medidas a níveis do solo ou ele lê apenas o topo das árvores?

    Responder

    1. Olá Tatiana, tudo bem?

      No caso de mata fechada a câmera vai fotografar apenas as copas das árvores, se a as arvores estiverem tampando o solo, a câmera não consegue obter informações do solo, essa é uma limitação da fotogrametria e por isso surgiram os LASERS que são sensores ativos, como produzem suas próprias luzes os LASERS conseguem atravessar as folhagens e tocar o solo.

      Forte abraço!

      Manoel

      Responder

  4. Olá, tudo bem?
    Gostaria de saber se com essa tecnologia é possível fazer um levantamento de áreas de lotes para fins de regularização fundiária.

    Responder

  5. Gostaria de saber se esta técnologia gera mapas na escala suficiente para o desenvolvimento de projetos executivos de urbanização (loteamentos e condomínios)?

    Responder

    1. Bom dia Marcos, tudo bem?

      Consegue sim, a escala dos produtos esta diretamente relacionado com o GSD que mostra o grau de detalhe visível nas imagens e esse GSD pode chegar na casa dos centímetros atingindo escala mais do que suficientes para execução de projetos de mapeamento urbano.

      Responder

  6. Como um drone consegue fazer o levantamento de pontos (marcos ou pedras de rumo) se não os enxerga? Estou me referindo a áreas com vegetação que cobre o solo. Nestas condições que eu citei, não seria a ferramenta mais adequada correto? Obrigado.

    Responder

    1. Boa tarde Ângelo, tudo bem?

      Você está correto, quando temos grandes extensões de cobertura de vegetação e não é possível visualizar através das imagens o solo a fotogrametria acaba sendo limitada, então a melhor opção nestas áreas é utilizar técnicas topográficas.

      Forte abraço!

      Responder

  7. Gostaria saber quais os melhores drones para realizar topografia?
    Estou adquirindo um phantom 4 pro plus, mas ouvi dizer que não é possível instalar o dronedeploy, oque impossibilita realizar topografia com o mesmo. Sabe me informar se é verdade?

    Responder

    1. Boa tarde Will, tudo bem?

      Esta informação é verdadeira, o problema da utilização do P4 plus esta no display do radio controle que não permite a instalação de aplicativos de voos automatizados assim inviabilizando a utilização do equipamento para mapeamento aéreo.

      Para a compra escolha o P4 PRO ou Advenced

      Forte abraço!

      Responder

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