Topografia com Drones: A evolução tecnológica

Tempo de leitura: 8 minutos

O que é Topografia?

“Topografia é a ciência que estuda todos os acidentes geográficos definindo a sua situação e localização na Terra.”

A topografia é sem dúvida a tecnologia mais popular das geotecnologias, basicamente qualquer projeto que visa estudar, modificar ou implementar algum objeto no solo deverá contratar os serviços da topografia para conhecer matematicamente as características do terreno, com base na topografia são realizados os estudos e acompanhamento do projeto, em resumo a topografia faz o “link” do projeto no papel (ou computador) com o terreno.

Onde é utilizada?

Em sua grande maioria a topografia é utilizada em projetos de Engenharia Civil, neste mercado ela é utilizada para estudar as características do terreno, executar projetos de corte e aterro (terraplanagem), cálculo de volume e acompanhar a evolução da obra verificando se o que está sendo realizado no terreno é o que foi planejado em escritório.

Imagine um projeto de construção de uma ponte, é de extrema importância um estudo prévio do terreno para verificar qual é o melhor local para construir esta ponte, além disso, é necessário um projeto de terraplanagem garantindo a segurança da implantação da mesma, uma das partes mais importante de uma ponte é a sua base, caso haja uma falha na base coloca em risco toda estrutura da ponte, um acompanhamento da obra por meio da topografia garante que os pilares da ponte sejam construídos exatamente no lugar onde foi planejado, não queremos que isto ocorra novamente:

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A topografia também é utilizada na Agricultura para a realização de projetos de implantação de curvas de nível (Terraceamento) e para o planejamento estratégico do plantio otimizando a ocupação do solo, também é utilizada em projetos de infraestrutura, meio ambiente, mineração, monitoramento de linhas de transmissão e etc.

Como é realizada?

A Topografia utiliza o solo como seu meio de aquisição de dados, portanto, para realizar a topografia é necessário que uma equipe vá até o terreno coletar os dados (pontos), esta equipe geralmente é formada por pelo menos três pessoas, uma pessoa é responsável por manusear o equipamento que grava as informações conhecido como Estação Total, outra pessoa de posse de um Prisma é responsável por ocupar o local onde se deseja coletar informação o outro operador é responsável por desenhar o croqui de localização que nada mais é que um esboço de uma planta baixa representando os pontos coletados no terreno.

 

 

topografia
Operador manuseando uma Estação Total e auxiliar com um Prisma

Qual o seu produto?

Após a coleta dos pontos estes são processados e exportados para uma plataforma tipo CAD, com o auxílio do croqui de localização é gerado a planta topográfica:

topografia com Drones
Planta Topográfica

Para representar a declividade do terreno (altitude) são geradas as curvas de nível, a partir deste produto são realizados os projetos de corte/aterro, cálculo de volume, terraceamento e etc.

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Curvas de Nível

Como é realizada a topografia com Drones ?

Agora que você já conhece o que é Topografia podemos fazer algumas analogias para você entender como é realizada a topografia com Drones.

O Drone é uma tecnologia de aquisição de dados da Fotogrametria, assim como a Estação Total é a tecnologia de aquisição de dados da Topografia. A Fotogrametria coleta informações dos objetos remotamente, ou seja, não é necessário que ocupe o objeto de interesse, essa coleta de dados é feita de maneira remota, enquanto a Topografia utiliza o solo como meio de aquisição de dados, a Fotogrametria utiliza o espaço aéreo e ambas as ciências tem o mesmo objetivo “coletar informações georreferenciadas” e representar estas informações em forma de mapa.

Realizar a topografia com Drones nada mais é que realizar a Fotogrametria.

O que é Fotogrametria?

“Ciência e tecnologia de aquisição de informação sobre um objeto sem contato direto entre este e o sensor.”

A Fotogrametria ficou mais conhecida devido à popularização dos Drones, porém, esta técnica surgiu no século passado na França e já passou por grandes transformações marcando suas principais fases:

  • (1849 – 1900) Surgimento da ciência na frança.
  • (1901 – 1950) Fotogrametria Analógica
  • (1951 – 1990) Fotogrametria Analítica
  • (1990 – Hoje) Fotogrametria Digital

Onde é utilizada?

Por ser uma tecnologia cara, seus produtos são destinados aos órgãos públicos principalmente grandes centros que utilizam para implementar seus planos diretores e para realizar uma gestão estratégica do seu território e grandes empresas de engenharia que utilizam seus produtos em grandes obras de engenharia, principalmente em obras de rodovias.

 

Com a chegada dos Drones a Fotogrametria se popularizou e devido ao seu baixo custo proporcionou que pequenas e médias empresas tenham acesso aos seus produtos.

 

Como é realizada?

Basicamente um projeto de Fotogrametria é dividido em três fases, Planejamento do Voo, Execução do Voo, Processamento dos Dados.

Planejamento do Voo: Nesta etapa são definidos dados como, altura do voo, resolução do mapeamento, quantidade de imagens fotografadas, quantidades de faixas de voo, basicamente você deverá conhecer qual será a área mapeada para isto geralmente é utilizado o Google Earth, de posse da área e suas dimensões são definidos os parâmetros do voo.

Execução do Voo: Após o planejamento do voo é hora de executar, nesta etapa basicamente é realizado o voo fotografando a área de interesse e caso o projeto exija uma alta precisão são coletados os pontos de controle (alvos) em solo.

Processamento dos Dados: Através das imagens coletadas e das informações do voo estes são processados em softwares específicos e gerados os principais produtos.

Qual o seu produto?

Após o pós-processamento dos dados obtidos com o voo, as imagens em conjunto com o log do voo são processadas e então é gerado o Mosaico de Orfotos, este é o principal produto derivado da Fotogrametria, basicamente é a junção das imagens individuais em uma única imagem georreferenciada, ou seja, é uma imagem que tem sua função igual a um mapa de traço, nesta imagem é possível realizar medidas lineares, angulares e vetoriais.

Fazendo uma analogia com a Topografia o “Mosaico de Ortofotos” é similar a “Planta Topográfica”, a diferença é que na planta topográfica o terreno está representado de forma temática (linhas, polígonos, etc.), para gerar um mapa temático através do mosaico de ortofotos é necessário que se faça a restituição, através deste processo são gerados mapas temáticos.

 

topografia com drones
Mosaico de Ortfotos

Através do Modelo Digital do Terreno são extraídas as curvas de nível, este produto é idêntico às curvas de nível geradas pela Topografia apresentando melhor detalhamento do solo, pois a partir da Fotogrametria são gerados milhões de pontos (nuvem de pontos), já na topografia estes pontos são espaçados geralmente em 10 metros de distância, portanto, a fotogrametria apresenta maior riqueza de detalhes do solo.

topografia com drones
MDT – Modelo Digital do Terreno
topografia com drones
Curvas de Nível (Espaçamento de 50 cm)

Qual a diferença entre as técnicas?

Como foi citado anteriormente tanto a Topografia como a Fotogrametria possui o mesmo objetivo e quando utilizar uma ou outra?

A Topografia é destinada a pequenas áreas, já a Fotogrametria é destinada a grandes áreas, dentro destes dois cenários podemos selecionar alguns pontos críticos: tempo, custo e precisão, para uma boa aplicação (custo / benefício) é necessário um trade off entre estes pontos críticos.

Tempo: A Fotogrametria apresenta melhor desempenho na variável tempo, porque mapeia grandes extensões de terra em um curto espaço de tempo.

Custo: A Fotogrametria convencional possui um alto custo de viabilidade sendo inviável para pequenas e médias áreas, já a Fotogrametria com Drone possui um baixo custo de implementação e viabilidade sendo equivalente ou em alguns casos mais barata que a Topografia, esta variável vai depender diretamente das características do projeto

Precisão: A Topografia possui uma maior precisão atuando na casa de milímetros, já a Fotogrametria possuía uma precisão na casa dos centímetros, neste ponto cabe conhecer a realidade do projeto e qual a precisão que ele demanda.

Detalhamento: Essa é uma variável no qual a discrepância entre os produtos é grande, a Topografia coleta os pontos espaçadamente no terreno, geralmente esse espaçamento é de 10 metros, no momento de gerar o MDT o terreno apresenta um aspecto geométrico, já na Fotogrametria são coletado milhões de pontos, com isso, o detalhamento é muito maior, representando fielmente os detalhes do terreno, para ilustrar esse raciocínio, veja um vídeo da manipulação de uma nuvem de pontos:

É difícil comparar as duas técnicas, ambas são totalmente satisfatórias se aplicadas na realidade correta, para uma análise adequada é necessário um profissional que saiba identificar dos pontos citados qual é o ponto crítico do projeto e baseado nesta premissa analisar qual técnica é mais viável.

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