O mundo está vivenciando um verdadeiro “boom” tecnológico relacionado ao desenvolvimento dos drones. Equipamentos outrora inimagináveis, atualmente essas pequenas aeronaves não tripuladas já fazem parte do cotidiano de inúmeras empresas e instituições, dando suporte a ampla gama de atividades envolvendo observação situacional, monitoramento e mapeamento.

A versatilidade dos drones faz com que esses equipamentos sejam cada vez mais desejados e requisitados para fins profissionais. Com o apoio de sistemas adequados, mesmo equipamentos simples podem se transformar em potentes ferramentas para embasar a realização de profundas e detalhadas análises geográficas.

Objetivando auxiliar no empreendimento de tais ações, a Esri desenvolveu o sistema Drone2Map for ArcGIS, o qual processa imagens coletadas por drones por meio de uma série de algoritmos que permitem ao usuário obter produtos de elevada precisão. Dentre os principais artefatos possíveis de serem obtidos por esta aplicação, destacam-se ortomosaicos, modelos digitais de elevação, produtos NDVI e visualizações texturizadas em 3D.

Tais produtos possibilitam ações voltadas ao monitoramento agrícola, acompanhamento da expansão urbana, defesa civil, fiscalização municipal, planejamento urbano, realização de ações emergenciais em situações de desastres naturais, dentre outras inúmeras aplicações potencialmente úteis à órgãos públicos e à iniciativa privada.

A seguir podemos observar alguns exemplos de como o Drone2Map é capaz de elaborar produtos de elevada qualidade a partir do processamento de imagens coletadas por drones de preços acessíveis, facilmente encontrados no mercado (equipamentos da marca DJI, por exemplo).

Ortomosaicos

Os ortomosaicos obtidos pelo sistema da ESRI apresentam excelentes níveis de aderência à realidade. Conforme evidenciado pela Figura 1, praticamente não há deslocamentos perceptíveis entre as cartas topográficas 1:10.00 do estado de São Paulo (IGC) e as imagens coletadas por drones. Assim, a utilização do Drone2Map para o tratamento dessas imagens torna possível sua utilização em aplicações que envolvam mapeamentos que exijam precisão combinada à elevados níveis de resolução temporal, tais como fiscalização municipal, planejamento imobiliário, monitoramento ambiental, avaliação de áreas de risco, entre outros.

Adicionalmente, caso a câmera do drone seja do tipo multiespectral, também é possível a obtenção de ortomosaicos que exibam o índice NDVI, muito uteis para avaliações ambientais e para análises agrícolas.

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Figura 1: Comparação entre composição de imagens de drones e o mapeamento 1:10.000 do IGC


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Modelos Digitais de elevação

O Drone2Map gera dois tipos de modelos digitais de elevação: os DTM (Digital Terrain Model) e DSM (Digital Surface Model). O primeiro deles se refere a altitude real do terreno, englobando todas as feições ali existentes, como topos de árvores, telhados, pontes etc. Já o DSM consiste em um produto processado por um algoritmo desenvolvido para eliminar essas feições, indicando a provável altura da superfície do solo. A Figura 2 exibe um Modelo Digital de Terreno obtido com uso deste sistema.

Para obter as informações referentes à altimetria, o software utiliza informações coletadas pelo GPS do Drone associado à paralaxe existente entre imagens coletadas em ângulos distintos. Testes comparativos entre pontos cotados nas cartas 1:10.000 do IGC e os resultados dos processamentos das imagens de drone indicaram que a diferença entre as altitudes reais e as estimadas pelo sistema ficam em torno de apenas 3 metros. Tal precisão pode ser significativamente incrementada caso se utilizem drones com GPS mais precisos e/ou se procedam correções baseadas na obtenção de pontos de controle em solo.

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Figura 2: Modelo Digital de Terreno de uma área urbanizada obtido a partir de imagens coletadas por um drone

Curvas de nível

Outro produto de grande utilidade facilmente obtido por meio do processamento das imagens coletadas por drones são as curvas de nível do terreno. Após gerar o modelo digital de elevação, o sistema é capaz de traçar as curvas de nível do terreno obedecendo aos parâmetros indicados pelo usuário. A Figura 3 exibe uma série de curvas de nível criadas com equidistância de 5 metros. Este produto pode ser especialmente útil para execução de atividades que exijam conhecimento da topografia local, tais como planejamento urbano, engenharia civil, estudos hidrológicos, atividades de mineração e avaliação de áreas agrícolas.

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Figura 3: Curvas de nível obtidas por meio de processamento de imagens coletadas por drone

Produtos tridimensionais

Além dos produtos bidimensionais já mostrados, é possível tratar imagens de drones com o objetivo de se obter modelos 3D, os quais exibem o solo, vegetação e estruturas de forma tridimensional, permitindo ao usuário rotacionar a cena para visualizá-la de diferentes ângulos. Este elemento é muito útil em aplicações envolvendo análises de áreas de risco, verificação de áreas desmatadas, análises da paisagem, planejamento urbano, planejamentos de obras, dentre inúmeras outras finalidades.

Opcionalmente, a partir desses modelos tridimensionais podem ser geradas nuvens de ponto do tipo LAS Dataset, as quais permitem elaboração de modelos numéricos de terreno e diversas outras análises com apoio do software ArcGIS.

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Figura 4: Modelo tridimensional de lagoa e de talude, obtidos por meio da combinação de diversas imagens coletadas por drones.


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