Mapeamento da Rodovia PB-018

Confira a execução de um trecho de 4,0 km

Quer saber como foi realizado o mapeamento de um trecho da Rodovia PB-018, em Conde-PB?

Na semana que antecedeu o carnaval a nossa equipe realizou o planejamento, execução e processamento de dados referente ao mapeamento de um trecho da Rodovia PB-018, entre a sede do município de Conde-PB e a praia de Jacumã, também neste município.

Para maiores detalhes, veja o material completo.

Acesse também nossa Galeria de Imagens deste trabalho.

Para ver como ficaram os arquivos, entre em Contato e solicite acesso ao link dos produtos gerados.

Foi realizado, pela nossa equipe, o mapeamento de alguns trechos da Rodovia PB-018, em Conde-PB. Neste material, iremos mostrar como foi realizado o trabalho do primeiro trecho, que contempla um corredor de 4,00 km de comprimento por 200,00 m de largura e área total de 80,00 ha. Neste trabalho a área de interesse era de 40,00 m para cada lado da rodovia, a partir de seu eixo central, e o GSD máximo era de 5,00 cm.

Planejamento

Inicialmente foi necessário definir as distâncias laterais entre os corredores de voo utilizando como base uma altura de voo de 110,00 m (levando em consideração exigências do DECEA - Departamento de Controle do Espaço Aéreo). Estas distâncias afetam diretamente a taxa de sobreposição lateral de imagens e as distâncias frontais de capturas de imagens. Neste caso, o GSD estimado foi calculado para 4,66 cm.

O trecho que vamos analisar, de 4,00 km (polígono ciano), foi dividido em dois, um de 1,50 km (linha azul) e outro de 2,50 km (linha vermelha). Esta divisão é necessária devido às condições para decolagem e pouso da aeronave e sua autonomia de voo.

Considerando a limitação de altura, utilizamos um DJI Phantom 4 para a realização dos voos.

Após definir os waypoints, a largura do corredor, a altura do voo e a aeronave a ser utilizada, é solicitada autorização de voo para o DECEA que, neste caso, pede um prazo mínimo de 18 dias.

A próxima etapa do planejamento foi a distribuição dos pontos de apoio e, para isto, foi necessária uma boa análise da topografia do local a ser mapeado.

A definição dos locais para a implantação dos pontos de controle (HV) observou as seguintes regras mínimas:

Um ponto no início e um no final do trecho;
Dois pontos na junção de voos;
Um ponto em cada curva;
Pontos nas maiores e menores elevações locais;
Distância máxima entre pontos de 1,00 km;
Facilidade de acesso à equipe que realizará a implantação dos pontos.

A definição dos locais para a implantação dos pontos de checagem (CH) respeitou as seguintes regras mínimas:

Pontos em locais aleatórios;
Distância máxima entre pontos de 3,00 km;
Facilidade de acesso à equipe que realizará a implantação dos pontos.

Foram planejados 12 pontos de controle e 3 pontos de checagem.

O planejamento do voo foi realizado utilizando-se o aplicativo Litchi para voos autônomos por waypoints. Este aplicativo permite a tomada de imagens aéreas através de traçados retilíneos e curvilíneos, exatamente como em uma rodovia, e com altura de voo acompanhando o relevo, ou seja, com altitude variável. Esta última característica do app é necessária para evitar grandes variações no GSD.

O app Litchi foi configurado da seguinte maneira:

Altura de voo: 110,00 m;
GSD: 4,66 cm;
Velocidade máxima: 15,00 m/s;
Sobreposição frontal: 82% - tomada de fotos a cada 25,00 m;
Sobreposição lateral: 76% - distância entre faixas de 45,00m;
Faixas de voo: 4

Execução

Antes de sair para executar os serviços são revisados todos os itens de segurança e, além disso, é realizada a conferência de todos os equipamentos necessários ao trabalho. Também se faz necessária uma consulta rápida à previsão do tempo, para que assim se tenha informações como temperatura ambiente e probabilidade de precipitação.

Primeiramente é realizada a marcação e o levantamento dos pontos de apoio. Essa etapa consiste na identificação dos locais que serão marcados os alvos no solo, de acordo com o planejamento, pintura dos alvos e levantamento das coordenadas do centro dos alvos.

Para a marcação dos alvos no chão foram utilizados um gabarito triangular e tintas spray em branco e preto. Abaixo é possível observar a marcação do alvo em vistas superior e a nível do solo.

Para o levantamento das coordenadas geográficas é utilizado um par de receptores GNSS RTK de alta precisão.

A última etapa da execução é o voo e, antes de ir a campo, é necessário verificar se as condições atmosféricas não estão desfavoráveis para tal, que são:

Chuvas;
Granizo;
Neve;
Nevoeiro;
Temperatura do ar acima do ideal;
Ventos acima do limite de segurança;
Tempestades solares acima do ideal;
Campo geomagnético com perturbações acima do ideal;
Quantidade insuficiente de satélites visíveis.

Neste trecho foram realizados dois voos lineares, sendo que o primeiro sub-trecho teve duração de 10 min e o segundo 15 min.

Abaixo é possível verificar a disposição da tomada de fotos, faixa a faixa, no local exato da junção dos voos.

Processamento

Para a última etapa foi utilizado software dedicado que realiza processamento fotogramétrico de imagens digitais. O processamento tem como resultado a geração de dados espaciais 3D, que podem ser usados em aplicativos GIS e CAD, e são utilizados para a realização de medições indiretas de objetos de várias escalas.

A primeira etapa do processamento consiste em inserir as imagens e as coordenadas dos pontos de apoio no software, para que assim se possa iniciar o alinhamento delas. Para isto, foram realizados os seguintes procedimentos:

Ajuste dos sistemas de coordenadas geográficas dos pontos de apoio e das imagens que, neste caso, é o SIRGAS 2000 / UTM Zona 25S;
Análise das imagens, estimando a qualidade e ajustando brilho e contraste delas e, por fim, descartando as que não atenderam aos parâmetros mínimos para o serviço;
Configuração da precisão das medidas dos sistemas de referência das imagens e dos pontos de apoio;
Otimização do alinhamento das imagens;
Realização da pontaria dos pontos de apoio;
Alinhamento das imagens.

O alinhamento das imagens gera uma nuvem de pontos espaçada, conforme vemos abaixo.

Em seguida, é realizada a densificação desta nuvem de pontos, gerando assim uma nuvem densa de pontos.

Uma nuvem de pontos é um conjunto de pontos expresso em um mesmo sistema de coordenadas. Neste caso, o sistema é tridimensional e estes pontos são georreferenciados e definidos por coordenadas X, Y e Z.

Por ser georreferenciado, este produto permite a realização de medições precisas de elementos pertencentes ao terreno ou que estão sobre ele. Também é possível criar modelos digitais de elevação e malhas triangulares tridimensionais.

Juntamente com a topografia convencional, a fotogrametria permite o aumento significativo da quantidade de pontos cotados extraídos do terreno. Neste trabalho, a nuvem densa formada contém mais de 56 milhões de pontos.

Uma manipulação na nuvem densa de pontos permite a criação de um modelo de malha 3D, que consiste em vértices, arestas e faces que usam a representação poligonal para definir uma superfície. Diferente de modelos sólidos, a malha não tem propriedades de massa.

Neste trabalho foram gerados dois modelos, um com os elementos sobre o solo - árvores, edificações, etc. - e outro onde estes elementos foram removidos. Para a geração deste segundo modelo é aplicado um filtro e, após a remoção dos elementos acima do solo, é realizada a interpolação dos vértices dos triângulos e, para finalizar, realizada a suavização da superfície. Isto se faz necessário para que se possa gerar as curvas de nível do terreno.

Abaixo é possível comparar o modelo original (acima) e o modelo suavizado do terreno (abaixo).

Em seguida, uma comparação dos mesmos modelos com coloração.

A partir das malhas 3D foi possível gerar o MDS - Modelo Digital de Superfície e o MDT - Modelo Digital de Terreno - que consistem na representação do terreno através de uma base em 2D e a altimetria da superfície dos elementos sobre o solo ou terreno. Neste trabalho a altimetria foi representada através do espectro de cores.

Na imagem abaixo é possível observar o MDS que, além da superfície terrestre, apresenta a variação de altitude dos elementos sobre o solo, como árvores e edificações.

O MDS pode ser utilizado em serviços nas áreas urbanas, onde objetos como construções, vegetações, calçamentos precisam ser considerados. Também pode ser utilizado nas áreas florestal e de mineração, por permitir de maneira muito precisa o cálculo de volume, pilhas de minérios e árvores cortadas.

A imagem abaixo apresenta o MDT, onde foi aplicado o filtro para a remoção dos elementos que estão acima do solo.

O MDT pode ser utilizado para a realização de estudos de relevo, declividade, cálculos hidrográficos, cálculos de áreas, corte e aterro, enchimento e cota de indução de barragens, além de outras atividades onde se façam necessárias as informações de relevo do terreno.

Através do MDT foram geradas as curvas de nível da área de estudo. As curvas geradas são de alta precisão, pois têm como base o agrupamento dos milhares de pontos de mesma altitude que foram obtidos na geração da nuvem de pontos.

A partir das curvas de nível é possível gerar plantas topográficas de terrenos e identificar se o relevo de uma determinada área é acidentado, plano, montanhoso, íngreme e etc.

Ao final foi gerado o Mosaico de Ortofotos. De forma resumida, as imagens obtidas nos voos passam por um processo de ortorretificação, que é a transformação da projeção das imagens de cônica para a representação cartográfica ortogonal, necessário para que sejam corrigidas distorções referente aos sistemas de lentes e variação do relevo. Posteriormente, o software de processamento usa o georreferenciamento das ortoimagens para sobrepor as ortofotos, gerar linhas de corte e junta-las, formando assim uma única imagem oriunda de um grande mosaico. Por ser georreferenciado, este mosaico permite a realização de medidas precisas de linhas, ângulos, vetores, área, perímetro e, também, serve como base para o posicionamento e distribuição de dados com coordenadas conhecidas.

Nesta etapa é de suma importância a verificação detalhada e correção do mosaico para que, desta maneira, não ocorram falhas de descontinuidade, presença de elementos cortados e outros detalhes.

Abaixo é possível observar algumas correções realizadas.

Neste trabalho o mosaico de ortofotos ficou com uma resolução de 4,38 cm/pixel, atendendo ao planejado inicialmente.

O mosaico de ortofotos pode ser utilizado nas mais diversas aplicações, como por exemplo:

Análise da faixa de domínio;
Análise de vegetação;
Análise de qualidade do pavimento;
Vetorização de elementos da rodovia e das construções nos arredores;
Mapeamento cadastral de sinalização viária e de infraestrutura (linhas de transmissão, telefonia, postes, etc.);
Base para elaboração de projetos.

Disponibilização do Material

Gostou do trabalho? Entre em CONTATO conosco e solicite acesso aos produtos gerados. Disponibilizaremos um link de acesso à nuvem onde estão armazenados os resultados o mais breve possível.