Do Planejamento de Voo à Análise de Dados

Um Processo Passo a Passo para Coleta Avançada de Dados de Drones em Grandes Projetos de Infraestrutura 

Em posts anteriores, discutimos como os drones se tornaram cruciais para diferentes fases na construção de grandes projetos de infraestrutura. Hoje, quero ser técnico e mostrar exatamente como você pode coletar dados, processá-los e extrair insights valiosos. Como qualquer projeto, a coleta de dados de drones requer muito planejamento e um fluxo de trabalho estruturado, e este artigo ajudará a descrever um. Se você nunca usou drones antes ou os usou, mas ainda está determinando como funciona o aspecto da coleta de dados, este artigo é para você.

Preparo Pré-voo

Antes de realizar qualquer operação de drone, você precisa realizar um preparo pré-voo. Isso envolve;

Definindo os Objetivos do Levantamento

Você precisa se reunir com as partes interessadas e entender suas intenções para o levantamento, os tipos de entregáveis que desejam, o GSD (distância de amostragem do solo) do levantamento e qualquer outra informação que estejam dispostos a fornecer. Os entregáveis mais comuns para projetos de construção podem incluir mapas de contorno, DEMs, DSMs, nuvens de pontos, modelos 3D, mapas LiDAR, etc. Cada fase da construção pode exigir entregáveis diferentes.

Escolhendo o Equipamento

Uma vez que você confirme o que o cliente deseja, você pode escolher o melhor equipamento. O GSD ou a resolução pode ajudá-lo a decidir sobre a carga útil a ser usada, enquanto a área e o prazo podem ajudá-lo a decidir sobre o tipo de drone que deseja usar. Para drones multirotores, drones DJI como a série DJI Matrice, especialmente o M300 RTK e o M350 RTK, são os melhores para grandes projetos de infraestrutura. Para asas fixas e VTOL, confira Sensefly e Wingtra, respectivamente. 

Avaliação do Local e Conformidade Regulatória

Seria útil visitar a área de interesse para avaliar quaisquer riscos percebidos às operações do drone ou quaisquer riscos que suas operações de drone possam ter no entorno. Enquanto estiver lá, observe o terreno, a força e direção do vento e a temperatura, pois estes afetarão as operações do drone. Se precisar de mais tempo para desenvolver um padrão, você pode pedir essa informação aos moradores locais. Você também precisa garantir que a área não esteja dentro de uma zona de exclusão aérea (No-Fly zone) e obter quaisquer permissões necessárias antes de iniciar as operações do drone.

Planejamento de Voo

Após coletar todas as informações necessárias, é hora de criar planos de voo. Isso envolve;

Determinar a Área de Interesse

Prefiro usar o Google Earth Pro para visualizar a área de interesse e determinar os limites. Para um grande projeto de infraestrutura, o cliente provavelmente terá um KML ou shapefile da área de interesse.

Escolher um Dia Apropriado para Voar

Uma vez que você determine os limites, você pode usar aplicativos de previsão do tempo como UAV Forecast e Windy para decidir o melhor dia para voar. Um bom dia para voar seria um com bastante luz solar, menos nuvens, satélites suficientes e onde os ventos não sejam muito fortes.

Definir Parâmetros de Voo

Com informações sobre o terreno, o clima e o GSD que o cliente deseja, você pode definir parâmetros de voo como altitude, velocidade de voo e sobreposições. Alguns clientes fornecerão a porcentagem de sobreposição que desejam, mas você pode decidir por uma se eles não o fizerem.

Incorporar GCPs

Para garantir a precisão, você precisa estabelecer Pontos de Controle Terrestre (GCPs) e marcá-los claramente para que sejam visíveis nas imagens do drone. Embora os drones sejam geralmente precisos, graças aos sistemas GPS e RTK ou PPK, eles ainda podem não fornecer dados precisos o suficiente para trabalhos de levantamento. Para melhorar essa precisão, você precisa estabelecer GCPs usando dispositivos de alta precisão e usá-los para georreferenciar as imagens do drone. Outras melhores práticas para a colocação de GCPs incluem;

–        Distribua-os por toda a área de interesse. Evite agrupá-los ou sobrepô-los.

–        Coloque alguns GCPs ao longo das bordas e outros em áreas elevadas para garantir a precisão geral.

–        Coloque os GCPs em superfícies estáveis.

–        Tenha GCPs suficientes (pelo menos 5 – 10 em 1 KM Quadrado).

Coleta de Dados

Verificações Pré-voo

Prepare uma lista de verificação de todos os itens de que você precisa e use-a para se preparar para cada voo. Antes de voar, você também deve verificar os drones, baterias, cargas úteis e outros acessórios quanto a danos. Verifique se você tem dispositivos de armazenamento suficientes e, se estiver em um local sem energia, certifique-se de ter baterias suficientes ou uma estação de carregamento.

Realizar Voos de Teste

Realize alguns voos de teste para garantir que os VANTs estejam funcionando corretamente e determinar se precisam de calibração. Você também pode coletar dados de amostra e processá-los no local para avaliar a resolução.

Captura de Dados

Uma vez que tudo esteja pronto, você pode começar a executar os planos de voo para coletar os dados. Durante o levantamento, observe o desempenho dos VANTs, procurando por mudanças de clima, temperatura e altitude e como eles respondem a elas.

Verificações Pós-voo

Revise os dados coletados e certifique-se de que são suficientes. Se puder, processe-os no local, avalie a saída e verifique se há lacunas. Se você coletar muitas imagens, pode levar horas para processar, mas softwares como Metashape e Pix4D têm uma opção de processamento de baixa resolução que será concluída rapidamente, fornecendo uma visão rápida da área mapeada. Você gostaria de evitar chegar ao escritório e perceber que tem lacunas e ter que voltar ao campo para preenchê-las.

Processamento e Análise de Dados

Os dados de drone são brutos, sem estrutura e inutilizáveis por si só. Para extrair algo útil deles, você precisa processá-los.

Software de Processamento

Ao planejar, você seleciona o drone, a carga útil e o software certos para produzir os entregáveis apropriados para o projeto em questão. Os melhores softwares que você pode usar para processar dados de drones incluem;

–        Pix4D – Melhor para criar ortomosaicos, malhas 3D e nuvens de pontos. Ele suporta personalização e também possui um conjunto de plataformas baseadas em nuvem que aceleram o processamento de dados.

–        DroneDeploy—Este é outro excelente software de processamento que possui um conjunto completo de ferramentas para processar dados de drones. O DroneDeploy também é baseado em nuvem, acelerando o software de processamento e permitindo colaboração e relatórios quase em tempo real à medida que coleta os dados e os carrega para processamento.

–        AgiSoft Meta Shape – Funciona melhor para reconstrução de modelos 3D e também é ótimo para produzir nuvens de pontos e ortomosaicos.

–        ArcGIS Drone2Map—Se você quiser fazer análises adicionais, o Drone2Map é uma boa opção. Ele se integra com ferramentas Esri como ArcGIS, permitindo que você produza mapas de cobertura do solo, DEMs e contornos.

–        DJI Terra—Este software é projetado para drones DJI. Ele permite que você planeje e execute rapidamente voos de drone e visualize os resultados. Se você coletar dados LiDAR com um drone DJI, o DJI Terra é a melhor opção para reconstruí-los antes de usar qualquer outro software para análise.

–        LiDar360 – Este é outro software para processar dados LiDAR.

–        GlobalMapper – Este é outro software que você pode usar para analisar dados de drones. A versão Pro também permite processar dados LiDAR.

Técnicas de Processamento

Cada software tem seu processo, mas os resultados que você obtém são quase semelhantes. Então, vamos discutir o que você deve buscar produzir a partir dos dados de drones.

–        Geração de Ortomosaicos – Isso envolve a junção das imagens para produzir um mapa 2D. Este mapa pode então ser usado para planejamento, inspeção do local ou para atualizar mapas topográficos.

–        Modelos Digitais de Elevação—Estes ajudam a fornecer informações sobre o terreno e a elevação da área de interesse, o que pode ser útil no projeto de construção e planejamento urbano.

–        Geração de Nuvem de Pontos – Isso envolve a conversão de coordenadas 3D em nuvens de pontos densas que formam a forma dos objetos no solo. Estes auxiliam em medições e cálculos volumétricos.

–        Modelagem 3D—Drones podem ajudar a produzir modelos 3D detalhados, que podem ser usados como gêmeos digitais ou integrados ao BIM.

Melhores Práticas

Abaixo estão algumas coisas que você pode fazer para obter o máximo de seus dados.

–        Otimize seu processo de mapeamento para garantir sobreposições adequadas e para garantir que todas as áreas sejam cobertas.

–        Valide os dados coletados e remova quaisquer lacunas, imagens distorcidas e quaisquer imagens com problemas, pois estas afetarão o resultado geral.

–        Invista em hardware e software de alta qualidade para otimizar o processo de coleta e processamento de dados.

–        Aproveite a automação para velocidade e eficiência.

–        Após o processamento e a análise, adapte os entregáveis às necessidades das partes interessadas. Softwares como ArcGIS, GlobalMapper e QGIS são bons para visualização.

Conclusão

Muito se dedica à coleta de dados de drones e ao seu processamento em resultados utilizáveis, mas fiz o meu melhor para reunir tudo neste post. Você precisa investir no drone, software e habilidades certos. Qualquer um pode operar um software, mas saber o que fazer com o que você obtém é importante, então, se você não é um topógrafo ou engenheiro, colabore com esses profissionais para garantir que os dados que você coleta sejam significativos e acionáveis.