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Ao Infinito … e Além! Os Drones vieram para ficar e estão revolucionando as atividades de mapeamento. Entenda qual será o impacto no mercado e na sua vida
Índice de Anunciantes
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Editorial
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Notícias
Drones que salvam vidas!
Entrevista com Rogério Luis Lorizola, presidente da Confederação Brasileira de Aeromodelismo (Cobra), novo drone para mapeamento, Guia de fiscalização de operações
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Acurácia e Precisão
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Drones, lentes, mapeamento e... espelhos???
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DroneShow 2016
Conheça os conceitos indispensáveis para um bom levantamento
E então, você quer comprar um drone e fazer mapeamento?
Confira a programação completa do evento
Acesse artigos complementares no DroneShow www.droneshowla.com
Colaboraram nesta edição: Fabricio Pereira Barbosa, Manoel Silva Neto
Anunciante
Página
Drone Brazukas
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Horus Aeronaves
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SkyDrones
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Xmobots
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editorial
Drones salvam vidas M
uito se escreve sobre o perigo dos drones, que mal operados podem causar acidentes com avi-
Rio de Janeiro. Já foi constatado que a obra apresen-
ões, helicópteros e pessoas. Mas pouco se comenta
concluída há apenas três meses. Com certeza um moni-
sobre utilizações dos drones em operações que podem
toramento da obra durante ou após sua conclusão já po-
salvar vidas.
deria ter identificado eventuais problemas na execução,
Agora imagine a imensa costa brasileira com salva-vidas operando drones que façam constantemente a vigilância das praias! Já testado na praia de Copacabana com sucesso este ano, a solução não só auxilia o controle visual à distân-
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regularmente a empresa ou órgãos fiscalizadores fizessem um monitoramento do local. No combate aos mosquitos transmissores de doenças, seria muito mais eficiente identificar os focos
salvamento e diminuindo as chances de afogamento.
usando drones, que podem mapear os locais e agilizar o processo de fiscalização e combate.
tar, particularmente nas perseguições tanto de carro
Já no combate a incêndios no campo ou em edifica-
como a pé. Nestes casos, os operadores precisam de
ções, drones especiais com resistência ao calor podem
perícia para fazer o rastreio visual do suspeito. No caso
fazer imagens muito úteis para orientar o trabalho dos
de perseguição a pé, a operação fica mais eficiente e
bombeiros, diminuindo os riscos de acidentes e agili-
segura na medida que o policial tem uma visão privi-
zando o combate ao sinistro. Retornando ao tema dos riscos em se operar os dro-
No caso da defesa civil, como deslizamentos ou en-
nes: sim, eles podem causar acidentes se mal operados
chentes, os drones podem ser acionados de forma mais
e se não atenderem a regulamentação. Então, que sejam
rápida e econômica que helicópteros para identificar
lançadas as regras oficiais e que exista uma fiscalização
zonas de risco iminente e busca de sobreviventes. Isso
eficiente por parte dos órgãos de segurança. Mas vale
sem comentar o uso preventivo, com sua utilização
lembrar que, infelizmente, temos acidentes diariamente
regular para tentar antecipar o que poderá acontecer.
com carros e motos, e frequentemente com embarca-
O uso preventivo dos drones pode ajudar muito
ções aquáticas, aviões e helicópteros. O procedimento
a garantir a segurança e evitar acidentes. Por exem-
normal é termos uma boa regulamentação, fiscalização
plo, fazendo vistorias periódicas em estradas, torres de
eficiente, punições adequadas e principalmente bom
transmissão, oleodutos, gasodutos, teleféricos e obras
senso dos operadores dos drones, sejam eles para usos
civis como pontes, passarelas e elevados.
comerciais como para lazer.
Como exemplo concreto, está na recente tragédia na ciclovia Tim Maia que caiu devivo a uma ressaca no
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A tragédia da barragem da Samarco, em Minas Gerais, também poderia ter sido pelo menos prevista se
-vida próximo a ele, facilitando em muito o trabalho de
legiada da situação.
Engenheiro cartógrafo, diretor e publisher do MundoGEO emerson@mundogeo.com
como está sendo investigado agora depois das mortes.
cia dos banhistas como também pode largar um salva-
Outra aplicação é o uso de drones na polícia mili-
Emerson Zanon Granemann
tava visualmente vários problemas, apesar de ter sido
Afinal, drone não é um brinquedo e não pode ser operado sem responsabilidade.
Notícias
DECEA pensa em facilitar a liberação de voo para associados da ABM Em reunião com a Associação Brasileira de Multirrotores (ABM) na sede do Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA) no Rio de Janeiro, em fevereiro, o Cel Av Luiz Ricardo de Souza Nascimento, do Subdepartamento de Operações do DECEA, anunciou a intenção de fazer uma parceria com a ABM. Na mesma reunião, o militar também anunciou a criação de um sistema online para pedido de autorização de uso de espaço aéreo para multirrotores. "A ideia é a de que os pilotos possam fazer o pedido online e obtenham a autorização rapidamente", disse o Cel Av Nascimento. A notícia veio depois do pedido feito pelos associados da ABM. Um dos motivos da reunião com o DECEA foi a intenção de demonstrar a inviabilidade da exigência de 48 horas de antecedência para o pedido de uso do espaço aéreo, prevista na ICA 100-40. De acordo com os associados, é impossível cumprir a exigência por causa da indefinição meteorológica e também porque a maioria dos pedidos de trabalho acontecem em um prazo pequeno, muitas vezes de um dia para o outro. "Vamos estudar uma forma de levar em conta o compromisso estatutário da ABM com o voo seguro e dentro das normas para agilizar a concessão das autorizações", prometeu o Cel Av Nascimento. "Podemos estudar uma forma de valorizar a matrícula do associado na entidade no momento em que ele for preencher o pedido de autorização", anunciou o militar. O sistema online de pedido de autorização de voo está em desenvolvimento e deverá ficar pronto ainda este ano. Enquanto isso, seguem em vigor as exigências já publicadas na ICA 100-40: os pedidos devem ser feitos pelos canais anunciados na norma. Entretanto, só será possível conseguir essa autorização de voo depois da publicação da regulamentação da ANAC. Sem o futuro cadastro na ANAC, o DECEA não fornecerá a autorização. A publicação das regras da ANAC estão previstas para o fim deste semestre. Até lá, somente pilotos remotos de posse de autorizações especiais concedidas pela ANAC estão conseguindo a liberação de espaço aéreo pelo DECEA. Participaram da reunião a diretoria executiva da entidade, representada pelo seu presidente, Flávio Fachel, seu vice-Presidente, Ricardo Cohen, e seu diretor financeiro, Renato Svaiter e ainda o associado Marcelo Fortes. O DECEA deixou um canal aberto de comunicação e de atuação à ABM, da mesma forma que a entidade já possui com a ANAC. INFO www.facebook.com/abmultirrotores
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Guia de Fiscalização de Operações com Drones Uma preocupação constante entre os profissionais que operam Drones são os tipos de documentação que deverão ser apresentados, por ocasião de possíveis abordagens, aos órgãos de segurança. No final de abril foi lançado, pela Secretaria de Aviação da República, o Guia de Fiscalização de Operações com Drones, com informações operacionais sobre locais permitidos para aeromodelos e Drones, proximidade de pessoas ou edificações, limites de altura de voo e de visada e tipos de penalidades aos infratores, além de orientações especiais para o uso de Drones no Jogos Olímpicos e Paralímpicos. Este guia ajuda a sociedade a compreender como os órgãos de segurança publica estão orientados para fiscalizar as operações de Drones no território nacional. Segundo o próprio guia, que está disponível em formato pdf, "esta iniciativa é parte de um conjunto de ações em desenvolvimento por um Grupo de Trabalho interministerial criado em 2015 que busca consolidar o marco legal sobre o assunto por meio da atualização das regras, conscientização dos operadores deste tipo de aeronave dos seus direitos e deveres através de campanhas educativas, desenvolvimento de ações de fiscalização e apoio ao uso seguro e harmonizado no espaço aéreo brasileiro. Veja o novo guia em: www.aviacao.gov.br/assuntos/drone-legal/guia_drones.pdf
Entrevista: Rogério Luis Lorizola, presidente da Confederação Brasileira de Aeromodelismo (Cobra) DroneShow: Qual é o principal objetivo da Cobra? Rogério Lorizola: Desenvolvimento do hobby/esporte para competições e eventos, além de regulamentar a prática do aeromodelismo, oferecendo o BRA, que é uma licença operacional e que tem agregado um seguro contra terceiros em clubes homologados. DS: Quais são os objetivos da sua gestão na Cobra? RL: Ampliar o quadro de clubes homologados pelo país, fazendo com que os pilotos se filiem à Cobra; Levar conhecimento dos regulamentos de competições em todo Brasil; Promover workshops de juízes e competidores; Regulamentar o transporte de aeromodelos pelo país. DS: Quais os principais desafios atuais dos praticantes de aeromodelismo no Brasil? RL: O principal é o custo dos equipamentos, pois a maioria é de origem estrangeira, dificultando a busca pelo aprimoramento com vistas a competições internacionais. Além disso, pelo Brasil ser um país com grandes distâncias entre os estados, dificulta o intercâmbio entre os pilotos.
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DS: Quais os benefícios dos associados da Cobra? RL: Reconhecimento da capacidade técnica do piloto, aliado ao seguro contra terceiros, informações de competições e a formação do ranking pra competições internacionais, além da manutenção do site interativo para subsídios técnicos, que é www.cobra.org.br. DS: Qual é o papel da Cobra no apoio às entidades reguladoras como Decea e Anac em relação ao uso dos Drones? RL: Estamos em contato com o DECEA e ANAC para as regulamentações que devem sair em breve, inclusive com reunião agendada que será realizada em breve. DS: Qual sua recomendação aos usuários de Drones para lazer no Brasil? RL: Que voem em clubes homologados, com segurança e bom senso, sendo que a Federation Aeronautique Internationale (FAI), órgão ao qual a Cobra é filiada, já está regulamentando a corrida de drones com obstáculos.
Horus lança novo Drone para mapeamento na DroneShow 2016 A Horus Aeronaves tem o prazer de anunciar ao mercado o seu mais novo lançamento: o Drone de asas fixas Maptor. O mais novo veículo aéreo não tripulado (VANT) da Horus está com um design renovado e características poderosas, para oferecer o melhor em diversas aplicações. Com o objetivo de propor mudanças no processo de fabricação, a Horus dimensionou suas prioridades e investiu no desenvolvimento do seu próprio software de planejamento de voos, que agregará mais vantagens à aeronave. Confira abaixo algumas características e aplicações do novo Maptor: • Na agricultura, o Maptor pode ajudar a reduzir os custos e aumentar a produtividade. Colaborando na agrimensura, fazendo levantamento ambiental, mapeamento aéreo com alta resolução, georreferenciamento de terreno e pode ainda ajudar na regularização de propriedades junto ao Incra. • Na área de mineração, o Maptor faz a medição de volume de poços e pilhas, cortes no relevo para medição de alturas e distâncias e ainda a determinação de curvas de nível de uma região inteira ou área determinada, e planejamento de rotas para o maquinário. Além disso, atua na segurança identificando e monitorando possíveis falhas geológicas ou pontos de atenção. • Nas atividades de geociências, onde são realizados trabalhos com especialistas em solo e por fotogrametria, o Maptor surge como uma opção mais atrativa, substituindo os meios convencionais e permitindo uma redução de custos e de tempo de serviço. É uma tecnologia segura, não precisa de piloto, eliminando o risco de possíveis erros humanos, e é financeiramente mais acessível do que o aluguel de um avião tripulado convencional para a captação de imagens aéreas ou uma aquisição de imagens de satélites. • Equipado com câmeras de alta resolução de 20 mpx e sensor multiespectral, o Drone Maptor pesa apenas 1.400 gramas, incluindo o peso da bateria e câmera. Sua missão é a de sempre obter uma imagem em altíssima definição chamada Ortofoto, que auxilia no monitoramento de grandes extensões de terra. • A nova aeronave Maptor, também é programada via GPS, não precisa de operador e é construída em fibra de carbono (um diferencial no mercado de drones), o que lhe dá mais leveza, resistência e maior autonomia de voo: 1 hora e 20 minutos. Cobre áreas de até 2.000 hectares por voo e atinge uma resolução de até 2,3 cm/ pixel. O Maptor tem garantia e assistência técnica. Apresentando bons resultados, a Horus conseguiu incentivos importantes e foi contemplada pelos programas de empreendedorismo Sinapse da Inovação IV, Senai Inovação, Inovativa Brasil e Darwin Starter. A empresa foi incubada num dos maiores Centros de Tecnologia do País, o Celta, da fundação CERTI, localizado em Florianópolis. A Horus é pioneira na fabricação de drones no Estado de Santa Catarina e tem se destacado no mercado de Vants para mapeamento na Agricultura, Topografia e Mineração. A empresa já marcou presença na Feira DroneShow LatinAmerica 2015, que aconteceu em outubro do ano passado em São Paulo. Segundo a Horus, a Feira foi um sucesso, pois foi um ótimo cartão de visitas, aumentou a visibilidade da empresa e ainda hoje vem dando retorno de bons negócios. INFO horusaeronaves.com
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Ao Infinito … e Além! Os Drones vieram para ficar e estão revolucionando as atividades de mapeamento. Entenda qual será o impacto no mercado e na sua vida
pOR Alexandre Scussel, Ana Flávia de Oliveira, Deyse Delamura, Eduardo Freitas e Ivan Leonardi *com informações do Blog Droneng
Baixe aqui um check-list para levantamentos com Drones e nunca mais esqueça de levar algo para o campo: conteudo. geoeduc.com/check-list-levantamento-drone
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magine o chefe de uma operação militar que precisa esquadrinhar uma área na qual seus soldados terão que fazer uma incursão, colocando vidas e equipamentos em risco extremo. Agora pense em uma barragem que precisa ser implantada mas que precisa de um desenho completo da região para definir o melhor local da estrutura e do reservatório. Ou então imagine um geólogo que precisa levantar com rapidez e agilidade para um potencial investidor uma área com potenciais jazidas de minério. O que essas três situações tem em comum? Isso mesmo: mapas!!! O mapa é a base para qualquer atividade - civil ou militar - e a sua elaboração requer conhecimentos avançados do grau de abstração, do projeto cartográfico, das necessidades do usuário, entre outros fatores que vão surtir efeito na qualidade do produto final, que é o mapa, seja ele de base ou temático. Mas onde entram os Drones? Seja para mapear uma região de conflito em caso de guerras, para fazer a cartografia de um terreno para im-
plantar uma construção ou para identificar áreas propícias para mineração, os custos com a tecnologia empregada e os recursos humanos são os que mais impactam na operação. Aliado a isso está a agilidade da realização do mapeamento, já que os prazos estão cada vez mais curtos e os recursos cada vez mais escassos. Aliando os Drones às atuais tecnologias de levantamentos de dados em campo - topografia, laser scanning, aerofotogrametria, etc. - tem-se a solução completa para fazer mais em menos tempo e com menor custo. Antes de avançarmos mais no assunto, vamos falar um pouco das aplicações. Os Drones podem ser usados em diversas áreas - militar, recreativo, vigilância, fotos panorâmicas, filmagens, entregas - mas é no mapeamento e no GIS que eles se destacam. Dentre as vantagens de mapeamento com Drones, podemos citar a rapidez, o menor custo de trabalho de campo e a precisão equivalente à topografia convencional.
Já entre as desvantagens de mapeamento com Drones estão o raio de cobertura, a instabilidade climática, as áreas densamente cobertas com vegetação e - pelo menos, até o fechamento desta edição - a falta de uma legislação completa para o setor.
Vamos mapear! Entenda quais os passos para fazer um mapeamento com Drones: O processo varia de acordo com a aeronave e/ou o sensor embarcado, mas basicamente, primeiro é preciso entender o objetivo do mapeamento, já que você não vai usar uma Ferrari para dirigir em uma estrada esburacada. Em seguida, é preciso fazer um estudo da área a ser mapeada e um plano de voo, que é inserido na aeronave para fazer o levantamento da região, geralmente de forma autônoma, com o monitoramento constante do piloto. Após feita a coleta de dados, a próxima etapa é baixar os dados e fazer a “costura” em conjunto das imagens, tomadas de diferentes pontos no céu e utilizando pontos de controle em solo, tendo como produto final um modelo unificado. O software cor-
rige as imagens tomadas de diferentes ângulos para “misturá-las” e oferecer um único ponto de vista, num processo conhecido como ortorretificação.
Você sabe o que é GSD? Um importante conceito quando se trabalha com mapeamento através de Drones é a sigla GSD, que significa Ground Sample Distance, na tradução “Distância de amostra do solo”. O GSD é a representação do pixel da imagem em unidades de terreno (geralmente em centímetros). Ou seja, o pixel na imagem levantada com um Drone representa uma determinada área do terreno e esta relação se dá através da altura de voo, a qual tem relação direta com o tamanho do GSD, mas não é a única variável que influencia no tamanho do GSD, já que a distância focal (tamanho da lente) utilizada também exerce essa função. Na aerofotogrametria, o GSD é uma das variáveis mais importantes e é a primeira que deverá ser definida, pois ela garante a resolução espacial do seu mapeamento, ou seja, o nível de detalhamento. A escolha do GSD influencia diretamente na nitidez e na capacidade de mapeamento, pois, para aumentar o nível de detalha-
Por dentro do Mapeamento com Drones • Confira neste vídeo dicas de como fazer o planejamento do seu voo: http://bit.ly/1rugAul • Veja neste vídeo como é feito o voo: http://bit.ly/1T98CNe • Confira neste vídeo dicas de como fazer a geração do Ortomosaico, após o levantamento das imagens: http://bit.ly/1rcwMzZ
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Carta, Mapa, Planta: tudo a mesma coisa? Você sabe quais as diferenças entre planta, mapa e carta? O termo "planta" é muito utilizado na área de engenharia e arquitetura, e refere-se a planta baixa, ou seja, a representação de uma área através da sua vista superior. Por sua vez, um mapa pode ser considerado qualquer representação que mostre uma realidade geográfica e seja usado para comunicar uma ideia com base em sua localização. Já a carta é uma representação sobre um plano, em escala, dos acidentes naturais e artificiais da superfície terrestre de forma mensurável, mostrando suas posições planimétricas e altimétricas. Veja mais em www.geoeduc.com
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mento você deve sobrevoar mais baixo, com isso você irá cobrir uma porção menor do terreno, consequentemente mapeará uma área menor. De maneira análoga, para aumentar a sua capacidade de mapeamento, deverá aumentar o tamanho do seu GSD e como consequência perderá detalhamento (nitidez). Com isso chegamos a uma relação: o tamanho do GSD é inversamente proporcional ao nível de detalhamento, ou seja, quanto maior o GSD, menor é o nível detalhamento e quanto menor for o GSD, maior será o nível de detalhamento. Já em relação à capacidade de mapeamento, esta relação é proporcional, quanto maior o GSD, maior a área mapeamento, quanto menor o GSD, menor será a área mapeamento em um único voo. Em termos práticos, se você tem um GSD de 10 centímetros, todo objeto menor que este tamanho não será representado no mapeamento. Portanto, a escolha do GSD é uma das principais etapas do planejamento do voo, e ao conversar com o seu cliente você deverá entender o problema que ele possui e quer solucionar através do mapeamento aéreo e escolher um GSD que atenda a este propósito. Nem sempre escolher o menor GSD é a melhor escolha, pois isso diminui a sua capacidade de mapeamento, o que influencia em mais voos, dias de campo e custos. Por isso, é importante você equacionar a sua escolha para garantir uma boa relação custo x benefício. Como exemplo, através do mapeamento com Dro-
nes é possível cobrir 100 hectares e obter imagens com 5 centímetros de GSD, com precisão posicional de 10 centímetros em apenas 30 minutos de levantamento.
Qualidade acima de tudo! O Drone é uma tecnologia de aquisição de dados da fotogrametria, portanto, cuidado com as comparações! Um é a ciência e outro uma ferramenta. Para garantir a qualidade de um mapeamento aéreo com Drones, é sempre necessário ficar atento a estes indicadores: • Qualidade espacial: representa o nível de detalhamento do projeto, ou seja, qual é o menor objeto que será representado na imagem. Antes de elaborar um projeto de mapeamento aéreo, é necessário entender as necessidades do cliente e, a partir desta informação, escolhe-se o tamanho da lente que será utilizada e qual altura o Drone deverá sobrevoar para garantir este nível de detalhamento. • Qualidade visual: está ligada diretamente com a qualidade do sensor da câmera utilizada. Muitas pessoas confundem com os megapixels da câmera, porém esta informação é referente ao tamanho da imagem (quantidade de pixels) e influencia no desempenho de softwares de classificação e interpretação de imagens. A fim de garantir uma boa resolução, é recomendada a utilização de câmeras como: Sony, Canon, Nikon ou superiores.
• Qualidade posicional: este é o indicador mais importante do projeto. Representa qual a acurácia do seu mapeamento e está ligada ao georreferenciamento da imagem. Ou seja, se realizar uma medida na imagem, qual é o erro em relação ao terreno? Quando se diz que um voo têm uma acurácia de 3 centímetros, isso quer dizer que se você medir um ponto na imagem, este ponto pode estar em um raio de no máximo 3 centímetros no terreno. Através deste indicador, você irá definir se o mapeamento aéreo é ou não viável para o problema específico que você está trabalhando. Para garantir uma boa qualidade posicional, é recomendado um bom sistema embarcado no Drone e a utilização de pontos de controle em solo. Por falar nisso...
Quando usar pontos de controle? Pontos de controle são pontos foto-identificáveis, ou seja, objetos, alvos, detalhes no terreno e que irão aparecer nas imagens aéreas. São utilizados para fazer a relação entre o sistema de coordenadas da imagem com o sistema de coordenadas do terreno. Basicamente, são pontos de referência no solo que são utilizados no pós-processamento das imagens, aumentando assim a precisão dos produtos finais gerados. Na “fotogrametria clássica” (com aviões tripulados) os pontos de controle tinham uma enorme importância no pós-processamento dos dados, pois os softwares disponíveis não eram capazes de processar as imagens sem uma referência em solo. Hoje em dia, com o avanço da visão computacional, os algoritmos dos softwares mudaram e os pontos de controle já não são mais um pré-requisito para o pós-processamento dos dados. Portanto, hoje o seu uso é opcional, mas quando usá-los? Para realizar o pós-processamento dos dados coletados em campo é necessário que se introduza no software as imagens capturadas e as coordenadas de cada imagem, que são gravadas pelo receptor GPS embarcado no Drone. Estes são os dados obrigatórios, sendo opcionais as informações de um sistema Inercial, responsável por gravar a posição da aeronave no instante de tomada de cada foto. Somente com essas duas informações imagens e coordenadas - o software é capaz de georreferenciar as imagens em relação ao solo. Você deve estar se perguntando, mas por que eu preciso de pontos de controle em solo? A resposta é simples: Para aumentar a acurácia do seu mapeamento aéreo! A grande maioria dos Drones possui em seu sistema embarcado um GPS de navegação, que é responsável por executar a missão programada em escritório e gravar a posição onde cada imagem foi
tomada. Porém, a precisão de um GPS de navegação é em torno de 5 a 10 metros, isso quer dizer que um ponto coletado por este GPS, quando verificado no terreno, pode estar em um raio de 5 a 10 metros, ou seja, ele possui um erro de no mínimo 5 a 10 metros em relação ao terreno. Convenhamos que um mapeamento aéreo com uma acurácia de 5 a 10 metros não é recomendado para nenhum projeto de engenharia, até porque com esse nível de acurácia podemos utilizar o Google Earth. Aí é que entra a função dos pontos de controle! Neste novo cenário tecnológico em que a fotogrametria está inserida, a utilização dos pontos de controle serve para aumentar a acurácia do mapeamento.
Os Drones e a Lei de Moore Se você gosta de ler e se informar sobre tecnologia, já deve ter ouvido falar da famosa Lei de Moore. Mas, afinal de contas, quem foi Moore e que lei ele criou? Até meados de 1965 não havia nenhuma previsão real sobre o futuro do hardware, quando o então presidente da Intel, Gordon E. Moore, fez sua profecia, na qual o número de transistores dos chips teria um aumento de 100%, pelo mesmo custo, a cada período de 18 meses. Essa profecia tornou-se realidade e acabou ganhando o nome de Lei de Moore. Não há como dizer que esta lei vá perpetuar por muito mais tempo, mas até agora ela tem sido válida. Desde então, ela tem sido aplicada em vários setores, mas basicamente ela prevê que a cada um ano e meio a tecnologia vai dobrar de eficiência mantendo-se os custos. E isso se aplica também ao setor de Drones, que passou por um crescimento vertiginoso nos últimos anos, e agora a tendência é que os equipamentos e sensores avancem cada vez mais, mantendo-se ou até mesmo baixando os custos. Quem viver, verá… Nosso mercado de mapeamento está passando neste exato momento em que você está lendo esta matéria - por uma imensa transformação, e você tem duas escolhas: fechar os olhos para as novas tecnologias ou embarcar junto conosco nesta jornada. Porém, quem não ficar de olho nas novas tecnologias vai ficar pra trás. Que o digam os donos de locadoras de DVDs e os taxistas... Os Drones não vieram para substituir outras tecnologias, mas sim para complementar e otimizar o trabalho de mapeamento. Algumas de suas aplicações nem foram imaginadas ainda, então aguarde porque vem muita coisa por aí… Ok, a frase já é um clichê, mas o céu é o limite!
Drones Fora da Caixa No debate “Ideias Inovadoras com Drones”, que vai acontecer durante o DroneShow, serão apresentadas, avaliadas e discutidas as inusitadas aplicações profissionais dos Drones ao ar livre e em espaços indoor, os desafios tecnológicos, legais e culturais envolvidos, além do potencial comercial e social destas novas aplicações #ficadica www.droneshowla.com
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artigo
Acurácia e Precisão no Mapeamento Aéreo Conheça os conceitos indispensáveis para um bom levantamento
A
acurácia e precisão são dois termos muito populares na cartografia e que geram muitas dúvidas e confusões entre os usuários. Pensando justamente nessas confusões, cinco professores especialistas no assunto, dentre eles João Francisco Galera Mônico, grande especialista e referência no tema, escreveram um artigo com o seguinte título ACURÁCIA E PRECISÃO: REVENDO OS CONCEITOS DE FORMA ACURADA . O objetivo deste artigo foi apresentar uma discussão objetiva das definições encontradas na literatura e apresentar alguns exemplos para clarificar os conceitos. Recomendo fortemente que os leitores acessem o artigo, facilmente encontrado no Google, para terem em mãos o resultado completo desta discussão. Neste meu texto vou me atentar apenas a alguns pontos extraídos deste artigo. O artigo baseia-se na definição de precisão e acurácia de Mikhail e Ackermann (1976, p. 64) que apresentam acurácia como sendo o grau de proximidade de uma estimativa com seu parâmetro (ou valor verdadeiro), enquanto precisão expressa o grau de consistência da grandeza medida com sua média. O artigo é iniciado dizendo que qualquer medida está sujeita aos mais variados tipos de erros, sejam eles de natureza grosseira, sistemática ou aleatória (randômicos). O erro grosseiro, ao ser encontrado, pode ser eliminado. Já em relação aos erros sistemáticos e aleatórios, “O valor verdadeiro de uma grandeza, a rigor, nunca é conhecido”. Segundo os autores, teoricamente o valor verdadeiro de uma grandeza é um conceito abstrato. Na prática,
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no entanto, pode-se dispor de uma grandeza com qualidade superior a outra, podendo-se considerá-la como referência. No artigo os autores dizem que a acurácia envolve tanto os efeitos sistemáticos quanto aleatórios e a precisão envolve apenas os efeitos aleatórios. Se acurácia envolve ambos os efeitos (sistemático e aleatório) e precisão somente os aleatórios, o termo acurácia por si só envolve a medida de precisão. Ou seja, para um conjunto de medidas que não apresentam erros sistemáticos, os valores de acurácia e precisão se confundem. Essa comparação, mesmo esclarecendo alguns pontos, parece um pouco confusa, portanto vamos utilizar duas ilustrações visuais como exemplo para ficar mais claro. É muito comum a utilização de tiros ao alvo para apresentar o conceito de acurácia e precisão. Observe os atiradores A, B, C e D nas duas imagens a seguir:
Atirador A
Atirador B
Tiro ao alvo para ilustrar acurácia e precisão – sem tendência.
Atirador C
Atirador D
Tiro ao alvo para ilustrar acurácia e precisão – com e sem tendência.
Analisando a primeira imagem, a média dos resultados do atirador A coincide exatamente com o centro do alvo, assim como o atirador B, porém, o segundo possui menor dispersão (melhor precisão) que o atirador A. Logo, o B é mais preciso que o A e também mais acurado, embora ambos tenham tendência nula. Na segunda imagem temos dois atiradores, um sem tendência (atirador C) e outro com tendência (atirador D). Ambos apresentam nível de precisão semelhante, porém o atirador C é mais acurado que o D porque, como já citado, a acurácia leva em consideração os efeitos sistemáticos e aleatórios e, deste modo, a tendência do atirador D deteriora a qualidade dos seus resultados. Analisando os quatro atiradores, o atirador mais acurado é o C. A tendência presente nos tiros do atirador D pode ser fruto de problema com a mira do equipamento no qual ele realizou os disparos. Caso este problema for resolvido e o atirador D manter a dispersão em seus tiros, C e D seriam igualmente acurados, porém, conforme exemplificado na figura 2, o atirador D possui a pior acurácia entre os quatro atiradores. Agora, analisando em termos de precisão, temos a seguinte ordem em termos da melhor (menor dispersão) para a pior precisão (maior dispersão): C=D, B e A. Resumindo essa primeira parte teórica, precisão é a dispersão das observações em relação à média de todas as observações e acurácia também engloba o conceito de precisão, porém, consideram-se também os efeitos sistemáticos (tendências) das observações. Mikhail e Ackermann (1976) apresentam uma medida de acurácia proposta por Gauss, denominada de erro quadrático médio (EQM), em inglês “mean square error” (MSE). Na aerofotogrametria
este erro é representado pela sigla RMS e, segundo os autores, na prática, uma das formas de mensurar a acurácia de uma observação é utilizando uma grandeza com qualidade superior e considerá-la como referência. Na aerofotogrametria, os pontos de apoio são utilizados como referência em solo para o processamento das imagens aéreas. Se você desconhece este termo, recomendo que visite o nosso blog e faça uma busca por pontos de controle, pois escrevemos uma matéria bem completa sobre este tema. Os pontos de apoio são coletados em solo com um receptor geodésico de alta precisão (grandeza com qualidade superior). No momento do processamento (aerotriangulação), estes alvos são encontrados nas imagens aéreas e suas coordenadas de terreno são inseridas no software, o qual utilizará estes pontos como referência para georreferenciar o modelo. Já em relação aos pontos de verificação, a sua coleta é idêntica aos pontos de controle; o que difere é a sua utilização no momento do processamento. Eles também são mensurados na imagem, porém não são utilizados na aerotriangulação, pois se utilizados no processamento, as coordenadas destes pontos serão influenciadas pelo ajustamento das observações. Estes pontos são utilizados apenas para verificar a acurácia do produto final, ou seja, eu conheço as coordenadas de terreno destes pontos e mensuro os mesmos pontos na imagem; a discrepância destas duas medidas é representada pelo RMS e indica a acurácia do mapeamento aéreo.
Veja mais no blog da Droneng: droneng.com.br/blog
Relatório dos pontos de verificação (Software Pix4d)
Manoel Silva Neto
Quando você utiliza a aerofotogrametria, está levantando um terreno de forma remota e os produtos gerados representam o terreno em solo, onde é possível realizar medidas nestes produtos e estas medidas estão relacionadas com as medidas em solo. O ponto de verificação será o indicador da qualidade do seu produto, ou seja, se eu realizar uma determinada medida no mosaico de ortofoto, por exemplo, qual o erro em relação ao terreno? O ponto de verificação é o responsável por determinar este erro, ou seja, a acurácia posicional do seu produto gerado.
Formado em Engenharia Cartográfica na UNESP. Sócio fundador da Droneng Drones e Engenharia, uma startup de mapeamento aéreo com Drones e desenvolvimento de soluções em geotecnologia. Possui mais de dois anos de experiência em Fotogrametria com Drones trabalhando em pesquisa & desenvolvimento e estruturação do mercado. manoel@droneng.com.br
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ARTIGO
Drones, lentes, mapeamento e... espelhos?? E
então você quer comprar um drone e fazer mapeamento? Você analisa as diversas opções de preço, vê qual encaixa no orçamento, retira o dinheiro do fundo de reserva, da poupança, faz um empréstimo, etc. e fica feliz com a aquisição. De posse do seu drone, você começa a fazer fotos, vídeos, gera ortofotos georreferenciadas, modelos digitais de elevação, curvas de nível extraídas, mostra para os futuros clientes os resultados, consegue os primeiros contratos e o mundo fica um lugar melhor com dinheiro entrando, você todo feliz por atender aos clientes e mais clientes vindo. Aí um belo dia alguém resolve, com um GPS de alta precisão e acurácia, ir na área onde você entregou as ortofotos e descobre um belo erro de algumas dezenas de metros. O cliente questiona e então começa a novela para explicar que não houve apoio de campo, que o GPS do sistema não é tão preciso assim, etc. Nesse ponto da história o seu cliente já está pensando: “fui enganado, comprei gato por lebre”. Mas a história não termina aí. Ele resolve verificar algumas curvas de nível extraídas do MDE que você entregou para ele e descobre discrepâncias bem maiores do que você tinha prometido. O que era só felicidade virou uma bela bola de neve de problemas. Um dos fatores que mais influencia nessa questão é justamente aquilo que gera o produto do drone: a câmera. Assim como os drones - VANT´s ou ainda ARP´s - são uma revolução presente no nosso dia a dia, muita gente que está investindo neles está deixando de lado algo bastante importante, que é a qualidade da câmera que está embarcada. As câmeras digitais evoluíram imensamente nos últimos 15 anos, desde que surgiram com dois megapixels para o mercado consumidor lá pelo início dos anos 2000.
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Hoje, qualquer câmera com valor acessível tem entre 12 a 24 megapixel, sendo que muitas são leves, com excelentes lentes, com o adicional que todas fazem vídeo, pois é uma mídia que está sendo largamente utilizada para uso doméstico, mas também sendo usada nas redes sociais e como forma de atender as demandas de marketing digital. Entre as muitas opções de câmeras existem aquelas chamadas de compact (point-shoot), micro 4/3, APS-C, full frame, etc. No quadro abaixo vemos um comparativo entre os diferentes tamanhos e tipos de sensores:
As mais comuns atualmente são as APS-C (Advance Photo System), derivadas do formato clássico de negativos que media 23,4 x 15,6 mm, utilizada em DSLR compactas. O formato chamado full frame é o equivalente aos filmes antigos que tinham 35 mm e tem quadro de 36 x 24 mm. As câmeras Digital Single Lens Reflex (DSLR), ou câmeras digitais de espelho único, são as largamente utilizadas por profissionais, sem ter a paralaxe que ocorre nas outras câmeras. Entre os muitos aspectos a serem tomados em consideração para utilização de câmeras, relativos a projetos de mapeamento, um diz respeito à geometria construtiva da imagem, i.e., e também quais fatores vão influenciar na qualidade geométrica da imagem com a finalidade de atender os aspectos técnicos de fotogrametria. Em projetos relacionados a mapeamento, quanto menor a quantidade de fatores que vão interferir no
processo de tomada das fotografias, melhor vai ser o resultado. Certamente uma câmera full frame tem muitas vantagens sobre as outras, pois vai ter mais megapixels disponíveis, uma área maior de abrangência, maior profundidade de campo, melhor forma de usar o ISO, além de não ter o fator de corte na lente. Para projetos que envolvem mapeamento, uma câmera com lente com focal fixa, seja 28, 35, 50 ou mesmo 75 mm, vai garantir que não ocorrerá variação na distância focal. Além disso, essas lentes não possuem o fator de corte, ou seja, o que se vê e o que o sensor capta é o que vai ser fotografado, sem necessidade de utilizar um fator de corte, seja de 1.3 x ou o mais usual, de 1.5 x. Some-se a esse fator que a qualidade altimétrica de uma câmera para produção é definida também entre a função da base pela distância focal e o tamanho do pixel, i.e, existe uma relação calculada e otimizada, que câmeras com sensor menor e focal muito pequeno não vão conseguir atingir. A partir do momento que se fala em fazer produtos de maior qualidade de precisão e acurácia, não tem como escapar das diversas exigências rigorosas relativas a projetos de engenharia. E aí entra em discussão as câmeras com espelho e sem espelho, a atual revolução das câmeras: as famosas mirrorless. A tecnologia avançou e hoje existem as câmeras sem espelho, as mirrorless, com elevado número de pixels, entre 18 a 40 megapixels, que diminuíram o tamanho e ainda possibilitam a troca das lentes, o que para os profissionais é altamente atrativo, pois elas permitem serem usadas nas mais diversas situações. Hoje já existe uma gama bem variada de lentes específicas para esse tipo de câmera, um fator a mais para a sua popularização.
Fonte: www.dpreview.com/articles/3871263180/primer-why-would-i-buy-a-mirrorless-camera Como são de tamanho reduzido e possuem um peso menor, a utilização delas embarcadas em drones é altamente atrativa. Até alguns anos atrás, elas tinham um problema re-
lativo ao foco e ao ISO, mas os recentes lançamentos já resolveram isso. Contudo, algumas ainda sofrem com a memória interna, que carrega rapidamente o buffer e podem travar. É um dos aspectos que devem ser levados em consideração quando for comprar esse tipo de câmera. As câmeras DSLR com espelhos ainda vão ser muito utilizadas e não vão desaparecer, ainda mais com os recentes anúncios da Canon de um sistema híbrido de espelhos e sensor digital. Portanto, não adianta olhar unicamente para uma câmera com muitos megapixels. Isto é um equívoco muito comum para quem está começando a usar drones ou trabalhar com fotogrametria digital. Se for para fazer fotografias bonitas, para eventos, casamentos, manifestações públicas, etc., não há muito o que se discutir. Uma câmera com sensor compacto de 1/2.5” mm, com tamanho de quadro 5.76 x 4.29 mm, conhecido como point-shoot, provavelmente irá produzir uma imagem bonita, muito útil em aplicações cotidianas. Porém, para mapeamento, há outros requisitos que elas não atendem. Há ainda um outro equívoco bem comum sobre os softwares com nuvens de pontos. Hoje, muitos desses sistemas estão com a performance de processamento cada vez melhor, conseguindo gerar modelos digitais e ortofotos em tempo menor e alta qualidade. Entretanto, não são imunes a erros e uma câmera com alta distorção radial e lentes com focal variável vão produzir erros na modelagem de terreno ou de elevação, que vão influenciar negativamente na produção de ortofotos. Procuramos evitar falar sobre câmeras de médio formato porque esse tipo de câmera requer drones bem maiores, com capacidade de payload realmente grande e que são extremamente caros. Já as câmeras full frame mirrorless vão atender a uma fatia bem maior de drones que estão sendo ofertados no mercado. Os drones são uma realidade que tem se tornado rapidamente comum nas aplicações do dia a dia, mesmo em situações que não envolvem exclusivamente mapeamento, por isso vale a pena investir em câmeras full frame, pois elas podem produzir imagens mais nítidas, com melhor sensibilidade a luz, grande profundidade de campo e possibilidade de trocar as lentes, que habilitam uma gama variada de novos serviços e geração de novos empregos. Já as câmeras mirrorless, além da questão da geometria da imagem, também evoluíram muito a questão da qualidade dos vídeos produzidos, algo que os sistemas híbridos de auto-foco definitivamente fizeram a ponte entre as mirrorless e as DSLR. Como vimos, é necessário que se atente sobre essas características técnicas para aqueles que vão usar e ofertar serviços, para que estejam cientes do que estão fazendo. E, principalmente, que o cliente não seja lesado!
Fabricio Barbosa Engenheiro Cartógrafo (UFPR), com MBA Executivo em Gestão de Negócios (ESIC Marketing and Business School), atua na áreas de cartografia, mapeamento e geomática desde 1998. fabricio@propage.com.br
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Programação DroneShow 2016
10 de Maio Debate das 9h às 10h30 - A Regulamentação do uso de Drones Este debate terá a participação da ANAC - Agência Nacional da Aviação Civil e do DECEA – Departamento de Controle do Espaço Aéreo. Serão discutidas questões ligadas à regulamentação do uso de Drones no Brasil. O foco principal das discussões será garantir a segurança do espaço aéreo, das pessoas e do patrimônio, o credenciamento dos pilotos, a homologação dos equipamentos nacionais e importados, entre outras questões.
Debate 18h30 às 20h – Tire dúvidas sobre a regulamentação com a ANAC e DECEA Este espaço é destinado aos participantes apresentarem aos representantes da ANAC e do DECEA suas dúvidas relacionadas às operações com Drones de acordo com a legislação vigente no Brasil.
Seminário das 11h às 17h30 – Segurança e Defesa com Drones Serão apresentadas potenciais aplicações dos Drones em segurança pública e privada, no combate e na prevenção de crimes. Além de apresentações de soluções para a Defesa Civil e Serviços de Emergências relacionados a desastres ambientais, busca e salvamento. Painéis: • 11h às 12h30 – Uso dos Drones na prevenção e mitigação dos desastres naturais e questões sanitária • 14h às 15h30 – Drones no combate e prevenção de crimes e para serviços de emergências • 16h às 17h30 – Drones na Defesa Nacional
Seminário das 11h às 17h30 – Inteligência Embarcada nos Drones Serão discutidas as tecnologias disponíveis atualmente para processamento de imagens, navegação e controle dos Drones, a fim de garantir a qualidade e segurança dos projetos. Será destacada a importância do domínio das técnicas de pilotagem, bem como os desafios da robótica e mecatrônica na fabricação e manutenção dos Drones, face às demandas dinâmicas do mercado. Painéis: • 11h às 12h30 – Fisiologia dos Drones e seus sensores de coleta de imagens
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• 14h às 15h30 – Principais soluções de processamento de imagens obtidas por Drones • 16h às 17h30 – Desafios e dicas de planejamento e pilotagem profissional
Curso das 11h às 17h30 – Drones: Tipos e Aplicações Este curso apresentará os tipos de Drones (Multirrotores e de Asa Fixa), além dos tipos de sensores, softwares de navegação e processamento de dados para fins de mapeamento, monitoramento e produção de imagens. Serão abordadas as diversas aplicações desta tecnologia e as suas vantagens e limitações de usos, comparados com os métodos tradicionais de coletas de dados. Além disso será feito um resumo da nova regulamentação da ANAC – Agência Nacional de Aviação Civil e do DECEA – Departamento de Controle do Espaço Aéreo. Instrutor: Luiz Munaretto – Escola Profissional de Drones
Curso das 11h às 17h30 – Drones para Agricultura Este curso vai apresentar como os Drones podem ser utilizados em pequenas e médias propriedades para melhorar a tomada de decisões estratégicas no gerenciamento da produção. O Drone permite ver o que ocorre na lavoura, auxiliando o produtor rural nas operações de monitoramento e inspeção no campo. Aprenda como aproveitar ao máximo o potencial dos Drones, veja casos e resultados reais e descubra como atuar neste setor. Instrutor: Giovani Amianti - XMobots
11 de Maio Debate das 9h às 10h30 – Ideias inovadoras com Drones Este debate apresentará as inusitadas novas aplicações profissionais dos Drones ao ar livre e em espaços indoor. Serão discutidos os desafios tecnológicos, legais e culturais envolvidos, além do potencial comercial e social destas novas aplicações.
Seminário das 11h às 17h30 – Mapeamento e Monitoramento com Drones Serão apresentadas experiências com imagens coletadas por Drones para produção de mapeamen-
to para diversas aplicações. Especial atenção será dada para as etapas de coleta e processamento dos dados, ganhos de produtividade e a precisão dos levantamentos. Terão destaque as comparações com os processos tradicionais de fotogrametria a partir de aviões e as novas soluções usando imagens coletadas por sensores em Drones. Painéis: • 11h às 12h30 – Drones para o Meio Ambiente • 14h às 15h30 – Mapeamento Urbano com Drones • 16h às 17h30 – O uso de Drones na Engenharia
Seminário das 11h às 17h30 – Agricultura com Drones Serão apresentadas as potenciais aplicações dos Drones na gestão agrícola e florestal, com soluções em tempo real que melhoram a qualidade e produtividade no campo. Destaque especial para aplicações de detecção de pragas e doenças na lavoura, monitoramento de desmatamentos, limites e nascentes, além acompanhamento de gado, vigilância, pulverização, etc.. Painéis: • 11h às 12h30 – Uso de Drones na agricultura de precisão I • 14h às 15h30 – Uso de Drones na agricultura de precisão II • 16h às 17h30 – Drones na área florestal
Curso as 11h às 17h30 – Drones: Montagem e Manutenção Este curso vai dar dicas de como montar e fazer a manutenção de Drones. Serão apresentados os principais componentes, controles e funções dos Drones, além das características técnicas da inteligência embarcada, como sensores, softwares de navegação, links de comunicação, etc.. Instrutor: Felipe Calixto Reis – Rio Drones
Curso das 11h às 17h30 – Drones para Filmagens Profissionais Este curso vai mostrar como escolher o melhor sistema (drone, sensor, software de processamento das imagens, etc) para produzir imagens para eventos musicais, sociais, esportivos, jornalísticos, publicidade e propaganda. Serão dadas dicas de pilotagem e de filmagens e as melhores formas de modelos de negócio para este tipo de prestação de serviços. Instrutor: Guilherme Barbosa - Caraca
12 de Maio Debate das 9h às 10h30 – Empreendedorismo no setor de Drones Neste debate estarão presentes representantes da cadeia produtiva do setor (fabricantes, importadores, desenvolvedores, prestadores de serviços) que vão analisar o potencial deste mercado e dar dicas de modelos de negócios atuais e futuros para os empreendedores.
Seminário das 11h às 17h30 – Imagens para Publicidade e TV com Drones Serão apresentados casos de utilização de Drones na captação de imagens para eventos musicais, sociais, esportivos e jornalísticos. Serão apresentadas dicas sobre segurança e melhores técnicas para obtenção de imagens aéreas também para publicidade e propaganda. Painéis: • 11h às 12h30 – Publicidade e eventos • 14h às 15h30 – Esporte e Aventura • 16h às 17h30 – Do aeromodelismo ao uso profissional dos Drones
Curso as 11h às 17h30 – Drones para Mapeamento O curso vai apresentar a Fotogrametria feita com Drones como suporte no mapeamento através de câmeras embarcadas nas aeronaves. No curso estes conceitos serão revistos, proporcionando ao usuário dos Drones o entendimento de como esta nova tecnologia de coleta de dados - associada a inteligência embarcada e aos softwares de pós processamento - pode gerar informações para o mapeamento de pequenas e médias áreas. Instrutor: George Longhitano – G Drones
Curso das 11h às 17h30 – Drones: Pilotagem Este curso vai apresentar as principais recomendações e cuidados teóricos na pilotagem dos Veículos Aéreos Não Tripulados (Multirrotores e Asa Fixa), com o objetivo de orientar o profissional a atuar tanto na produção de imagens para fins de mapeamento, quanto em monitoramento e produção de imagens em geral. Instrutor: Felipe Calixto Reis – Rio Drones Veja a programação completa em www.droneshowla.com
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