Otimização de operações por meio do uso dos drones, é uma ferramenta cada vez mais presente em diferentes segmentos industriais e de serviços no Brasil
O Laboratório de Recursos Hídricos e Avaliação Geoambiental do IPT está trabalhando desde 2016 em um projeto dedicado a desenvolver soluções para o monitoramento hídrico. O objetivo inicial dos pesquisadores era de encontrar soluções que atendessem a consagrados procedimentos de amostragem, apresentassem baixo custo operacional e de instalação e também fossem amigáveis aos profissionais das mais diferentes formações, mas a expertise adquirida no desenvolvimento do projeto está capacitando a equipe a novas aplicações.
Segundo Caio Pompeu Cavalhieri, pesquisador e coordenador do projeto, o objetivo inicial do estudo era avaliar metodologias para a coleta de amostras de água – a motivação para realizar o projeto teve início após o conhecimento de um estudo feito por dois cientistas da computação da University of Nebraska-Lincoln, que avaliaram o uso de drones com tecnologia embarcada para coletas em lagos e cursos d’água.
“Sempre que se fala em uso de drone, a intenção é melhorar processos. Pensamos inicialmente em um projeto voltado a soluções dedicadas aos operadores de empresas de saneamento, por exemplo, que precisam se deslocar em embarcações nos reservatórios a fim de coletar amostras que serão posteriormente submetidas às análises. Muitas vezes, eles acabam por se locomover até áreas distantes. A questão da segurança durante a coleta é também importante, pelo risco de acidentes”, diz ele.
Ao realizarem os primeiros trabalhos de campo, no entanto, a equipe do IPT se deparou com um problema: os primeiros resultados obtidos com o sistema de amostragem semelhante ao de Nebraska não foram satisfatórios.
Drone e usa uma bomba peristáltica
O sistema de coleta concebido inicialmente fica embarcado na base do drone e usa uma bomba peristáltica que é acionada à distância. Quando o equipamento se aproxima da superfície do curso d’água e chega à altura especificada na programação, o bombeamento de água para o frasco de amostra tem início. Para a utilização pretendida pelo laboratório do IPT, no entanto, a contaminação dos componentes (que não são descartáveis) exigiria, para cada amostra, uma mangueira higienizada ou nova. “Em um trabalho de campo, isso demanda muito tempo”, resume o pesquisador.
Para enfrentar este problema, a equipe do laboratório partiu para uma solução mais simples e lançou mão de amostradores descartáveis de água subterrânea, denominados bailers, que são muito usados na hidrogeologia. Trata-se de uma esfera de náilon que fica presa dentro de um cilindro de polietileno, o qual tem uma abertura na parte inferior para a coleta de fluidos ou efluentes. “Uma série de amostras foi retirada do espelho d’água localizado na Praça do Relógio da USP e de um lago localizado no campus do IPT em São Paulo. Estamos agora avaliando o uso da metodologia e é importante dizer que o projeto está focado no método de coleta e, portanto, não serão feitas análises das amostras”, ressalta o pesquisador, lembrando ainda que o projeto está empregando o Arduino, plataforma aberta de prototipação eletrônica.
FRUTOS DO PROJETO
Inicialmente dedicado a desenvolver soluções para o monitoramento hídrico, o projeto de capacitação permitiu à equipe uma maior familiarização com o drone durante as atividades de campo: paralelamente ao estudo, os pesquisadores começaram a produzir mosaicos de imagens e os primeiros resultados indicaram ganhos na velocidade de processamento dos dados.
“Isso evita tanto a espera pela disponibilização das imagens pelo Google Earth quanto a contratação de uma empresa para realizar uma aerofotogrametria, que é o registro da cobertura da superfície terrestre feita por aeronaves equipadas com câmera fotográfica para fins de mapeamento”, explica o pesquisador do IPT.
Além dos mosaicos com resolução de até cinco centímetros/pixel, um valor bem superior ao de muitas imagens de satélite, os pesquisadores conseguiram gerar mapas a partir de modelos digitais de superfície, que são representações matemáticas computacionais da distribuição de um fenômeno espacial que ocorre dentro de uma área da superfície terrestre. Novamente, os resultados se mostraram promissores na questão da rapidez: o processamento das imagens para a geração dos modelos referentes a áreas de até 25 hectares durou de três a cinco horas.
“Erros são da ordem de centímetros”
“Estamos montando modelos que transformam dados em informações importantes do relevo e de outros elementos que caracterizam os terrenos”, afirma Cavalhieri. “Estamos trabalhando com resoluções inferiores a um metro. Isso significa que os erros são da ordem de centímetros, sendo que o menor ponto de cada imagem – que é o pixel, bitmap ou o que corresponderia ao infinitesimal da foto – equivale a um quadrado monocromático de cinco centímetros de lado, enquanto as imagens de satélites mais comuns aos quais temos acesso gratuitamente têm cerca de 250 metros por pixel”, ressalta ele. Para dar um exemplo do nível de resolução, é possível identificar a diferença de altura entre a superfície pavimentada de um estacionamento e o capô de um veículo parado.
Áreas inundáveis
Os mapas de superfície já começaram a ser usados em projetos que envolvem delimitação de áreas inundáveis, avaliação da estabilidade de aterros sanitários e monitoramento das pressões que a mancha urbana exerce sobre áreas de preservação. “É uma ferramenta que pode ser empregada ainda no mapeamento de áreas de risco e no acompanhamento em canteiros de obras ou em um trecho de uma rodovia em construção – ou seja, em qualquer projeto que envolva uma dinâmica mais pontual”, completa o pesquisador.
Para aprimorar ainda mais os resultados, a equipe do IPT está usando um algoritmo para gerar imagens que acentuam a diferença entre as formas distintas de uso do terreno. É possível fazer uma comparação, por exemplo, entre uma área construída e uma área vegetada: “Os algoritmos permitem selecionar uma imagem e escolher um filtro, em um funcionamento muito parecido ao de softwares de edição de imagens como o Photoshop. Isso facilita a análise visual em projetos que envolvam planejamento urbano, territorial ou ambiental”, completa ele.
