O Woodland Park Zoo está reunindo 120 anos de infraestrutura e jardins em um único conjunto de mapas, graças a uma solução de “mapeamento a laser com ArcGIS Collector” da Eos, Esri e Laser Technology, Inc.
A organização: Jardim Zoológico de Woodland Park
O Woodland Park Zoo em Seattle, Washington, recebe mais de 1,3 milhões de visitantes todos os anos nos seus 92 hectares de exposições e jardins premiados. Os visitantes podem ver centenas de espécies animais e milhares de árvores, arbustos, ervas e trepadeiras – e até mesmo experimentar um jardim sensorial. Desde a sua fundação em 1899, o zoológico realizou inúmeras exposições. Hoje, o Woodland Park Zoo ocupa o segundo lugar (apenas atrás do Zoológico do Bronx, na cidade de Nova York) no número de vezes que foi homenageado por suas exposições pela Associação de Zoológicos e Aquários.
No entanto, cada vez que o zoológico realiza uma exposição, a sua equipe de instalações precisa ajustar a infraestrutura relacionada. Isso significa que válvulas de irrigação, linhas de água e linhas subterrâneas de gás podem ser movidas.
“Com cada nova exposição, ocorrem mudanças na forma como os serviços públicos e a infraestrutura são dispostos”, disse o jardineiro chefe Dann Block.
O desafio: sem mapas, sem mapeadores e com exposições em constante mudança
Em seus 120 anos, o Woodland Park Zoo aprimorou suas ferramentas de inteligência de localização quase tantas vezes quanto atualizou suas exposições. Os funcionários do zoológico localizaram a infraestrutura usando tudo, desde mapas em papel e conhecimento institucional até desenhos CAD e as-built.
“Temos mapas que datam da década de 1950 e foram desenhados à mão”, disse Block.
À medida que os funcionários se aposentam e os mapas em papel se perdem ou ficam desatualizados, fica ainda mais desafiador localizar a infraestrutura atual. Uma caixa de irrigação pode aparecer em um local de um mapa, por exemplo, apesar de ter sido movida anos atrás.
“Estamos constantemente cavando buracos e encontrando coisas que não esperávamos que estivessem lá”, disse Block.
Então ele decidiu coletar todos os dados de infraestrutura do zoológico de uma vez por todas.
Empregando vários componentes da plataforma ArcGIS, juntamente com soluções dos parceiros da Esri, Eos Positioning Systems e Laser Technology, Inc. (LTI), Block está construindo o primeiro conjunto preciso e atualizado de mapas do zoológico que os funcionários e o público poderão eventualmente utilizar.
A solução: a partir de um inventário de jardim, floresce uma ideia
Em 2015, o Woodland Park Zoo contratou um estudante de pós-graduação para inventariar suas árvores. Usando o equipamento GPS de sua universidade junto com o ArcGIS Desktop, o estudante mapeou cerca de 3.000 árvores.
Block, que começou a trabalhar no zoológico em 2016, comparou o inventário GIS do aluno com os desenhos CAD do zoológico.
“Percebemos que tínhamos algumas imprecisões em nossos dados quando reunimos tudo no ArcMap”, disse Block. “Tínhamos pontos de árvores no meio de edifícios ou caminhos. Quando adicionamos imagens aéreas, notamos que algumas das linhas CAD estavam desatualizadas e os centros das árvores às vezes ficavam a mais de 6 metros fora da copa da árvore na imagem.”
O inventário foi um bom começo, mas Block precisava melhorá-lo para torná-lo utilizável. Ele imaginou um mapa público que destacasse os jardins do zoológico, mostrando sua dedicação às plantas que prosperam no clima de Seattle.
“Minha intenção original era criar um aplicativo de mapas que mostrasse ao público as diferentes plantas do zoológico – aquelas realmente únicas que podem crescer aqui, mas não são encontradas localmente”, explicou Block.
Assim, Block, que não tinha formação em SIG, recorreu aos recursos de SIG disponíveis para o pessoal do jardim zoológico para aprender como atualizar o inventário do jardim. Ele se inscreveu em um curso intensivo de sete dias no TeachMeGIS.com ministrado pelo departamento de GIS do Condado de King que abordou conceitos fundamentais, intermediários e avançados do ArcMap. Block também fez cursos introdutórios online ao ArcGIS Desktop da Esri, o que lhe permitiu trabalhar cerca de 50 horas de curso em pequenas partes todas as manhãs. Além disso, ele solicitou ao departamento de Aprendizagem e Inovação do zoológico, que usa software Esri para criar mapas históricos, uma licença ArcGIS sem fins lucrativos.
Em sua pesquisa autoguiada, Block descobriu um tutorial no YouTube que transformou sua visão.
De acordo com Block, o vídeo demonstrava uma versão inicial do que, desde então, se tornou no modelo de dados gratuito “ArcGIS for Parks and Gardens”. Atualmente, este modelo de dados é uma solução completa, descarregável, gerida pela Alliance for Public Gardens GIS da Universidade da Califórnia, Davis, e contém tudo o que é necessário para criar um mapa de base de um parque. Inclui pontos centrais de plantas, canteiros de jardins, exposições, áreas de acesso anual, perímetros, aspersores, válvulas de corte, meios-fios, caminhos, asfalto e muito mais.
“O Modelo de Dados de Parques e Jardins do ArcGIS tinha praticamente tudo o que precisávamos para criar um mapa de base. Tive de ajustar alguns nomes, mas foi só isso”, disse Block.
Block então decidiu recriar um mapa base abrangente do Woodland Park Zoo com precisão.
Mapeamento a laser com ArcGIS Collector: a tecnologia necessária para coletar dados através das copas das árvores
No Woodland Park Zoo, um pioneiro autodidata do GIS está repensando como sua equipe tira proveito do GIS. Graças à adoção do Mapeamento a Laser no Collector for ArcGIS (iOS), as equipes de instalações do zoológico agora prevêem que suas equipes – incluindo especialistas em horticultura externa e interna, trabalhadores de manutenção, operadores de piscinas, encanadores, eletricistas, carpinteiros e trabalhadores em geral – usarão Collector nos telefones fornecidos pela empresa para procurar informações precisas enquanto realizam seu trabalho.Block conseguiu capturar ativos da exposição, como caixas de irrigação, sem precisar entrar nas áreas de exposição e atrapalhar os animais.
Inspirado pelo modelo de dados ArcGIS Park and Gardens, Block pesquisou a tecnologia necessária para remapear a infraestrutura e os jardins do zoológico.
Como já tinha uma licença ArcGIS, Block optou por usar o ArcGIS Collector para coletar dados em seu iPhone® 8. Mas ele precisava melhorar a precisão de sua localização móvel para além do que o estudante de pós-graduação havia alcançado com o GPS antigo e do que o iPhone oferecia por si só.
As condições ambientais não tornaram isso fácil. O Woodland Park Zoo fica em uma colina. Embora o rastreamento de satélites no topo de uma colina – no canto sudoeste do zoológico, por exemplo – tenha sido relativamente fácil graças ao céu aberto, o rastreamento de satélites onde a elevação do parque caiu centenas de metros, como no canto nordeste do parque, foi um desafio. O fato de o zoológico estar cercado pelo ambiente urbano de Seattle também não ajudou.
Depois de pesquisar receptores GPS Bluetooth que funcionavam bem sob uma cobertura urbana, Block decidiu usar o receptor GNSS Arrow 100 da Eos, que um estudo independente classificou como o receptor GPS com melhor desempenho e mais acessível. Block e seus supervisores também apreciaram que o Arrow 100 usava sinais gratuitos do Sistema de Aumento Baseado em Satélite (SBAS) para corrigir a precisão submétrica, em vez de exigir uma assinatura paga para fazer correções do Sistema Global de Navegação por Satélite.
“Analisamos todos os equipamentos e software disponíveis, e o Arrow 100 teve as melhores classificações sob as árvores”, disse Block. “Determinamos que era o melhor receptor GNSS disponível, com o melhor desempenho, que cabia no nosso orçamento.”
Block montou sua antena Arrow 100 em um bastão telescópico de 4,5 metros. A haste permitiu que ele estendesse o alcance da antena para obter uma visão melhor do céu em alguns locais.
Mas mesmo um bastão mais longo não poderia eliminar o maior desafio do zoológico: as árvores que Block queria mapear estavam obstruindo o céu.
Os resultados: o mapeamento a laser aumenta a precisão e protege os animais
Próximo à base de uma grande árvore, da qual o Woodland Park Zoo tem em abundância, os sinais de satélite caíriam, mesmo ao rastrear todas as quatro constelações globais, e o ponto de localização “pairaria em torno de uma grande área”, de acordo com Block.
Se conseguisse afastar-se das árvores, para um céu mais limpo, poderia coletar os seus dados com maior precisão. Mas para fazer isso, ele precisaria ser capaz de capturar pontos de longe com um telêmetro a laser, que então alimentaria a localização do ativo no Collector.
Block percebeu que a Eos introduziu uma nova solução de “Mapeamento a laser com ArcGIS Collector” de alta precisão, então ele entrou em contato com a empresa por meio de seu formulário de contato on-line para ver se a Eos poderia recomendar um bom telêmetro a laser.
A Eos recomendou o TruPulse 200x da LTI, que permitiria a Block mapear árvores, válvulas e outros alvos a centenas de metros de distância, mantendo sua precisão submétrica. Ele também funcionou perfeitamente com o aplicativo Collector existente do Block em execução no iOS®, bem como com seu Arrow 100.
Ele encomendou o TruPulse 200x e começou a realizar o mapeamento a laser das árvores e infraestruturas localizadas sob as árvores e edifícios. Sua precisão era geralmente de cerca de 20 centímetros.
“É uma ótima ferramenta para se ter”, disse ele. “Quando estou em uma copa densa e tenho todas essas árvores, posso simplesmente sair, obter uma linha de visão e obter meu ponto de localização a partir daí.”
O zoológico também comprou o TruPulse Foliage Filter da LTI, uma lente que filtra a folhagem e outras obstruções para que apenas o alvo seja capturado. Isso ajudou Block a tomar pontos sob densos arbustos, que é onde as caixas de válvulas de irrigação geralmente estão situadas.
O deslocamento do laser também permite que Block tome precauções extras para a segurança dos animais. Se ele entrasse em cada recinto para coletar dados, os animais teriam que ser mantidos em seus dormitórios.
“Normalmente, isso atrapalha suas rotinas diárias, por isso evitamos sempre que possível”, disse Block. “Também envolve muita coordenação entre departamentos.”
O telêmetro também é útil em locais desafiadores, onde seria difícil capturar dados. Isso inclui bordas de telhados, fossos e cercas rodeadas por arbustos espinhosos.
“O telêmetro a laser é útil em qualquer lugar em que a segurança seja um problema para nossos trabalhadores ou equipamentos”, disse Block.
Um mapa robusto para funcionários e, eventualmente, para o público
Até agora, Block mapeou 10% da infraestrutura e dos jardins do Woodland Park Zoo. Ele começou mapeando polígonos de canteiros de jardim e exposições para poder criar caminhos que sugerissem onde as válvulas e as caixas elétricas poderiam estar.
“Podemos determinar onde estão as nossas válvulas e caixas elétricas com base nas bordas”, afirmou.
Enquanto isso, ele está trabalhando para descobrir como vincular digitalizações de as-built existentes aos dados no ArcGIS. Isso permitirá que as equipes de campo obtenham o histórico de qualquer ponto do campo por meio do Collector, inclusive para ativos enterrados.
“Quando nossas equipes de campo usam o Collector, elas podem ver o que coletamos até agora e também observar o que está sendo construído para ter uma ideia de como o subsolo deveria ser”, disse Block. “Também podemos preencher o mapa com fotos, links para ordens de serviço e histórico de trabalho, mapas construídos, informações históricas e muito mais.”
O primeiro marco para Block será completar o mapa base para todo o zoológico dentro do modelo de dados ArcGIS for Parks and Gardens. Ele mostrará polígonos de canteiros, exposições, edifícios e caminhos, bem como pontos que representam árvores e outras infraestruturas. Block também recebeu solicitações para adicionar outros dados ao mapa, como escoamento de águas pluviais.
Block espera que o projeto leve vários anos para ser concluído. Mas, uma vez feito isso, ele também prevê projetar o aplicativo de jardim que o ajudou a começar.
“Podemos eventualmente usar isso para documentar a disposição dos jardins e a localização das plantas, que poderá ser incorporado em um aplicativo que o público consiga acessar”, disse Block.
