A Raptor Aerial Services no Texas forneceu um novo mosaico de ortofotos atualizado, um modelo de elevação digital e um mapa topográfico 3D da Enchanted Rock State Natural Area (Área Natural Estadual da Rocha Encantada) para ser utilizado na educação, planejamento, busca e resgate, pesquisa de campo e muito mais.
Sobre o local: Enchanted Rock State Natural Area
A Enchanted Rock State Natural Area é o sonho de qualquer aventureiro. O local de recreação é conhecido pela sua cúpula de granito emblemática, que se estende a centenas de metros de altura e atrai inúmeros alpinistas todos os anos para conquistar a sua face de granito rosa.
O parque é também o abrigo de pesquisadores. A Universidade de Houston organiza anualmente, em maio, um acampamento de férias para estudantes de geofísica. Os estudantes fazem uma viagem de quatro horas a leste de Houston para efetuar uma série de experimentos e medições de campo. Para posicionar o seu trabalho no terreno, os estudantes baseiam-se em mapas topográficos antigos e também no Google Earth.
Em 2018, a Universidade de Houston fez uma parceria com o Departamento de Parques e Vida Selvagem do Texas para realizar um levantamento aéreo do parque. O objetivo era criar um novo mosaico de ortofotos, um mapa topográfico 3D e um modelo digital de elevação da Enchanted Rock State Natural Area. Os estudantes poderiam utilizar a nova ortofoto para as suas pesquisas e exercícios educacionais de mapeamento no terreno, e o parque poderia utilizá-la para as suas operações e planejamento. Responsável por tudo, desde a busca e resgate e a integração de novos guardas-florestais até a identificação de novas trilhas que se formaram ao longo do tempo e após caminhadas ad-hoc, a equipe de parques e vida selvagem poderia usar dados atualizados.
A Raptor Aerial Services foi contratada para o projeto.
Sobre a Raptor Aerial Services: Texas Consultoria
A Raptor Aerial Services é um fornecedor privado de serviços de drones. A consultoria sediada no Texas presta serviços aéreos que vão desde a fotografia e levantamento com drones até à análise e inspeção de reservas a jusante. O proprietário e fundador Michael “Mike” Allison, que tem experiência nos setores de petróleo, gás e tecnologia da informação (TI), fez a transição para serviços GIS de drones depois de perceber o valor potencial crescente da tecnologia de drones.
Os clientes da Allison vão desde condados que necessitam de análise de inundações (o negócio cresceu depois que o furacão Harvey atingiu Houston em 2017), até empresas de mineração que gostariam de fazer a transição da topografia tradicional para uma topografia mais ágil com drones.
“Posso fazer um levantamento com drone a cada trimestre e efetuar os cálculos volumétricos, aproximadamente pelo mesmo preço que os meus clientes teriam de pagar por um único levantamento utilizando métodos tradicionais. Além disso, forneço a eles documentação que nunca tiveram antes.”, afirmou Allison.
A empresa de Allison faz parte de uma tendência crescente para as empresas – especialmente as que administram grandes parcelas de terra, como as empresas de mineração, os parques estaduais e as empresas de petróleo e gás – que aproveitam as vantagens do levantamento por drone.
Allison também trabalha na sua antiga indústria, a de petróleo e gás. Ele utiliza sensores especializados, como um magnetômetro, num drone para localizar poços antigos. Enterrados sob o solo, estes poços abandonados não estão expostos, mas as autoridades querem certificar-se de que foram devidamente tampados.
“Portanto, um levantamento aeromagnético pode registar o campo magnético. Os drones são ótimos para fazer esse tipo de levantamento. Eles costumavam ser feitos frequentemente por aviões e helicópteros.”, diz Allison.
Michael Allison, da Raptor Aerial Servicess
Sobre a solução: Levantamento do Enchanted Rock com “muita topografia”
Com cerca de 300 hectares, a área de estudo de Enchanted Rock constitui “muita topografia”.
Embora a maioria dos projetos da Raptor Aerial Services possa ser realizado em menos de meio dia, Allison orçou dois dias para a Enchanted Rock. Para começar, ele precisava selecionar as ferramentas certas para o trabalho.
“É um estudo bastante complexo. Estou apenas utilizando as ferramentas que funcionam para mim. Quero ser o mais eficiente possível. Então, se eu conseguir encontrar uma solução, entendê-la, e se ela facilitar a minha vida, é isso que eu vou usar.”, disse Allison.
Seleção dos drones: O DJI Inspire 2
Equipado com uma câmara HD de 20 megapixels, o DJI Inspire 2 é frequentemente utilizado na Raptor Aerial Services para levantamento e mapeamento aéreo com drones.
Allison recomenda que qualquer pessoa que trabalhe com drones invista em equipamentos reserva. Para este levantamento, ele trouxe um drone extra, iPad®s extras e cerca de 30 baterias e cases Pelican. As baterias maximizam a produtividade, eliminando a inevitável necessidade de recarregá-las, e os estojos as protegem.
O drone utiliza duas baterias por voo, o que significa que 20 baterias rendem 10 voos. Cada voo dura cerca de 25 minutos, portanto, um drone com 20 baterias pode voar cerca de quatro horas por dia.
DJI Inspire 2 utilizado pela Raptor Aerial Services
Selecionando o Receptor GNSS: Arrow Gold para coleta de Pontos de Controle Terrestre
Para georreferenciar as imagens do drone, Allison define pontos de controle no solo, ou GCPs. Os GCPs são “pontos conhecidos”, ou locais onde a latitude, a longitude e a elevação são registadas com precisão. Os GCPs destacam-se nas imagens do drone com as suas cores laranja brilhantes ou outros padrões visíveis, dependendo do tipo de marcador utilizado. Tendo entre cinco a sete, até algumas dúzias de GCPs (dependendo do tamanho da área) permite que o software retifique as imagens do drone e as una com extrema precisão.
“Sou um defensor da precisão. Quero ter a certeza de que o trabalho que estou fazendo para um cliente é muito bom.”, disse Allison.
Para configurar os seus GCPs, Allison escolheu o Receptor GNSS Arrow Gold. Ele escolheu o Arrow Gold porque oferece uma precisão centimétrica, é robusto e fácil de utilizar.
“O que mais gosto no Arrow Gold é o fato de ser muito robusto, porque estou sempre no campo. É fácil de montar, fácil de ligar e fácil de compreender. E funciona muito bem. Estou utilizando o Arrow Gold exatamente como os topógrafos fariam.”, diz Allison.
Allison criou o seu próprio “kit GCP” com o Arrow Gold. Ele utiliza um alvo circular de um metro da Hoodman que é durável e pode ser facilmente dobrado numa bolsa. Quando é desdobrado, cada kit GCP é fixado e sustentado por uma estrutura de aço rígida. O GCP fica rente ao solo e tem um sinal de mais pintado nele, junto com um número estampado, para identificá-lo.
Allison diz que é incrivelmente fácil ver os GCPs a 120 metros de altura. “As pessoas os amam“, diz ele.
Quando Allison sabe que vai voar numa área com muito desnível, também utiliza alguns GCPs alternativos. Estes são maiores e coloridos com vinil preto e branco, para criar um centro claramente visível. São um pouco maiores e mais fáceis de ver a partir de altitudes mais elevadas, mas necessitam de ser ancorados com peso nos cantos para evitar que sejam levados pelo vento.
Selecionando os softwares: Global Mapper, GPS Tracks, DroneDeploy e Correlator3D
Para planejar o voo e processar as imagens coletadas com o drone, Allison geralmente utiliza uma variedade de aplicativos.
O primeiro é o Global Mapper. Com versões para desktop e dispositivos móveis, o Global Mapper apresenta-se como “um aplicativo GIS acessível e fácil de usar”. Allison utiliza-o para planejar os seus voos, incluindo a disposição dos GCPs e das plataformas de lançamento, e a forma como o levantamento é efetivamente realizado. Como proprietário de uma pequena empresa, ele estava à procura de uma ferramenta básica de criação de mapas.
O Global Mapper oferece complementos, como um módulo LiDAR, mas Allison diz que se limita à versão básica para computador na maioria dos projetos.
Allison também utiliza uma combinação de Google Earth e GPS Tracks, um aplicativo para iOS® e Mac OS que o ajuda a planejar os GCPs. Depois de planejar os GCPs no Google Earth, ele salva os arquivos KML e os importa para o GPS Tracks em um iPhone® X, que ele usa para posicionar os GCPs no campo.
“Assim, quando estou no campo tentando posicionar os GCPs, já sei exatamente onde vou colocá-los. Isso torna o planejamento e o trabalho real muito mais fácil quando estamos lá.”, diz Allison.
Allison também usa o Correlator3D do SimActive para o pós-processamento das imagens de voo. Embora admita que há uma série de produtos excelentes que podem fazer o que o Correlator3D faz, ele diz: “Eu realmente gosto do Correlator3D. Ele é rápido, visualmente orientado, fácil de entender e o suporte é muito bom.”
Etapa 1: Implantação de GCPs
Existem dois picos principais no Enchanted Rock State Natural Area (incluindo aquele que lhe dá o nome). Por isso, Allison dividiu o parque em quatro seções. Duas delas estavam em altitudes mais baixas, e as outras duas incluíam os picos. Ele voou nas seções de menor elevação no primeiro dia.
Na manhã de segunda-feira, os guardas florestais levaram Allison aos locais planejados no GCP em um veículo utilitário, ou UTV, para instalar os pontos de controle no terreno. Dirigiram-se até cada ponto com base nas localizações que Allison baixou em seu dispositivo móvel e implantaram os GCPs. Ele implantou cerca de 20 GCPs no total.
“Uma vez que planejado previamente todos os GCPs, o aplicativo GPS Tracks me diz onde devo colocá-los. Se fizer um bom trabalho com os GCPs, é muito fácil encontrá-los nas imagens.”, diz Allison.
Área 1 sobrevoada durante o aerolevantamento
Em seguida, Allison dirigiu-se para cada GCP e fez o levantamento do seu centro com o Arrow Gold. Neste projeto, ele se conectou a uma rede RTK no Texas.
Para registar cada posição, Allison faz uma captura de tela do aplicativo Eos Tools Pro. Como ele estabelece apenas cerca de 10-20 GCPs por voo, prefere utilizar capturas de tela em vez de executar um aplicativo terceiro ou registrar posições manualmente no campo.
“É um processo bastante eficiente. Basta ligar o iPad, verificar se o software está atualizado e dessa forma tenho a certeza de que vou conseguir um posicionamento eficiente pois o equipamento funciona muito bem.”, diz Allison.
Etapa 2: Voar de acordo com o plano de voo
Com os GCPs instalados e registados, Allison retornou para buscar os seus drones, dirigiu-se para o local de lançamento planejado, posicionou a plataforma de lançamento e iniciou o drone. Cada seção do Enchanted Rock levou cerca de duas a três horas para voar, durante as quais Allison se certificou de manter a linha de visão de 800 metros exigida pela FAA. Ele também trocou as baterias conforme necessário.
Após dois dias de voo no Enchanted Rock, Allison levou os seus dados para o escritório para criar o novo ortofotomosaico da área natural do estado.
Etapa 3: Unir imagens com o efeito “elástico”
Allison carrega um arquivo com os GCPs para o software de processamento do drone.
No passado, ele calculava manualmente a altitude ortométrica a partir da altitude elipsoidal dos GCPs mas, após o lançamento do suporte dos modelos Geoid12B pela Eos, agora ele consegue obter as altitudes ortométricas no terreno através das capturas de tela do aplicativo Eos Tools Pro.
Ele marca os GCPs nas imagens do software. Ao marcar o centro, ele garante precisão.
“Basicamente, o que você está fazendo é ajudar o software a determinar onde está o GCP. O resultado é que se obtém uma ortofoto georreferenciada muito precisa.”, diz Allison.
Os resultados: Criação de um novo mapa topográfico 3D e de um modelo digital de elevação
A Raptor Aerial Services entregou aos guardas florestais e aos pesquisadores o ortofotomosaico completo, de nível de pesquisa. Eles também entregaram um mapa digital de elevação de superfície com três níveis de contorno (1,5 metros, 3 metros e 6 metros).
Modelo Digital de Superfície – Global Mapper 2D Viewer
O parque mencionou a utilização dos mapas para uma variedade de propósitos, incluindo usos educacionais. Além disso, os guardas florestais podem comparar o ortofotomosaico atualizado com os mapas mais antigos que estavam utilizando para ver se algo mudou visivelmente na formação rochosa ou se novas trilhas foram formadas. Podem também utilizar os dados para integrar novos guardas-florestais e efetuar buscas e resgates.
Modelo Digital do Terreno – Global Mapper 2D Viewer
O departamento de geofísica da Universidade de Houston terá acesso aos dados durante o seu acampamento anual.
Modelo 3D do Enchanted Rock – Global Mapper 3D Viewer
“É possível fazer muita coisa com estes dados. Agora eles têm modelos digitais de elevação e arquivos tiff e shapefiles georreferenciados em 3D. A resolução é superior à que se obtém com o Google Earth.”, diz Allison.
