MATÉRIA DE CAPA
Topografia sobre
rodas e em alta velocidade
Sistemas móveis de mapeamento são tendência na geomática
Por Eduardo Freitas
V
ocê já deve ter visto, no próprio Google Earth ou em sites de curiosidades, que
algumas cidades do Brasil contam com o StreetView. Se teve sorte, pode até ter
visto algum dos carros do Google circulando pela sua cidade e fazendo imagens ao
nível da rua. Muito além dos problemas de privacidade está a capacidade técnica
de realizar esse mapeamento e integrar todas as imagens dentro do globo virtual,
oferecendo aos usuários de todo o mundo a possibilidade de navegar pelas ruas.
E o Google resolve muito bem esses problemas, gerando verdadeiras cópias de
cidades inteiras. Outra empresa que utiliza muito esse tipo de solução é a Navteq,
que envia seus carros equipados com um conjunto de sensores para gerar bases de
dados 2D e 3D. Levantamentos como esses têm utilidade para os setores de turismo,
varejo, geomarketing, LBS, entre outros. Mas você, leitor da InfoGNSS, pode estar se
perguntando: como fica a precisão e a acurácia dessa “cartografia”?
Já existem várias empresas e órgãos públicos utilizando sistemas móveis que
executam mapeamentos de alta precisão, embarcados em automóveis, aeronaves,
barcos e até mesmo em mochilas. São esses sistemas que estão revolucionando a
forma de mapear áreas urbanas, gerando modelos da realidade em três dimensões
que podem ser facilmente manipulados em softwares de CAD, GIS, entre outros.
De acordo com Luiz Dalbelo, gerente de vendas da área de topografia da
Santiago&Cintra Geotecnologias, com um sistema desse tipo o trabalho pode ser
executado em muito menos tempo do que no modo convencional. “Temse como resultado final uma densa nuvem de pontos, capaz de representar fielmente o comportamento e as feições cadastrais do terreno,
sendo possível atender aos mais variados tipos de interesses e usuários”.
As diversas soluções de mapeamento móvel disponíveis no mercado utilizam receptores de Sistemas Globais de Navegação por Satélite
(GNSS), medição inercial (IMU), dispositivos para registro de velocidade
(DMI), câmeras digitais de alta resolução e lasers scanners. “Os sistemas
GNSS, IMU e DMI são utilizados para realizar o posicionamento das imagens
coletadas, bem como das nuvens de pontos levantadas pelos scanners”,
explica Dalbelo.
Em geral, os sistemas de mapeamento são construídos de forma modular,
podendo ser montados de forma a atender às mais diversas aplicações.
É possível compor sistemas que utilizam as ferramentas de posicionamento em tempo real, associados a câmeras digitais, para
realizar medidas atingindo precisão sub-métrica, com
aplicações nas áreas de cadastro de ativos, registro
visual de mudanças, inspeções de qualidade de
pavimento, entre outros.
Acreditando no potencial dessa
solução, a CPE Tecnologia adquiriu, este ano, um sistema
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móvel de escaneamento terrestre, com o
qual a empresa vem realizando demonstrações para órgãos governamentais e
empresas de engenharia. O equipamento
fabricado pela Riegl Laser Measurement
Systems, da qual a CPE Tecnologia é representante no Brasil, tem alcance de
500 metros, leitura de 125 mil pontos
por segundo, acurácia de 10 milímetros
e precisão de apenas 5 milímetros. Além
disso, possui campo de visão de 360° na
horizontal e 100° na vertical.
A unidade de controle do sistema possui as interfaces necessárias para integração de um ou mais scanners com o IMU/
GNSS. Já os softwares para aquisição e
processamento dos dados coletados pelo
laser scanner combinam as varreduras realizadas com o sensor e a trajetória gerada pelo sistema inercial, fornecendo uma
nuvem de pontos georreferenciada que
pode ser exportada em vários tipos de
arquivos. Segundo Pedro Donizete Parzzanini, engenheiro agrimensor da CPE,
“a melhor alternativa para levantamentos
de rodovias, hoje, é o laser scanner móvel
terrestre”.
Dentre as vantagens do sistema
móvel de escaneamento terrestre, em
relação a outros tipos de levantamento,
pode-se citar:
Comparação com o sistema de escaneamento móvel aéreo:
• Precisão – enquanto um levantamento aéreo chega a aproximadamente
10 centímetros, o sistema terrestre
pode alcançar até 3 centímetros de
precisão;
• Coleta de informações - com o sistema terrestre é possível coletar informações a respeito de elementos
verticais, não obtidas a partir do levantamento aéreo;
• Flexibilidade de uso - o laser scanner
terrestre pode ser retirado do veículo
para executar trabalhos no modo estático, em áreas não acessíveis;
• Custos de operação - no caso do sistema terrestre, são basicamente o motorista
e o combustível, cujos gastos são muito menores do que um avião.
Comparação com o sistema convencional de levantamento:
• Produção - o sistema de escaneamento pode levantar até 20 quilômetros de
rodovia por dia, contra 1,5 quilômetro na topografia convencional;
• Redução de custos operacionais - como o sistema móvel realiza trabalhos de
forma mais rápida, os custos operacionais são menores;
• Representação - o laser scanner gera aproximadamente 1 milhão de pontos por
hectare, enquanto a topografia convencional chega a pouco mais de mil pontos;
• Método de levantamento - no modo convencional, normalmente é utilizado o
método por seções, no qual o comportamento do terreno é interpolado e pode
induzir a erros.
De acordo com Parzzanini, a qualidade do laser, associada aos sistemas de posicionamento, pode gerar nuvens de pontos com precisão posicional de até 2 centímetros. “Este sistema pode ser instalado em um carro comum e é ideal para realizar
levantamentos de grandes áreas em intervalos de tempo extremamente curtos”.
Os sistemas podem ser configurados para realizar mapeamentos com velocidade
de até 100 quilômetros por hora. Segundo Dalbello, o sistema de mapeamento móvel
é extremamente eficaz e vem sendo utilizado nos mais diversos segmentos, entre eles
companhias de levantamentos e de energia, concessionárias de ferrovias e rodovias,
mineração, projetistas, entre outros.
A Optech, fabricante canadense de sistemas de escaneamento a laser, e a
Santiago&Cintra apresentaram recentemente ao mercado brasileiro de geotecnologia
o Lynx, um sistema de mapeamento móvel em 3D. Com o objetivo de demonstrar as
funcionalidades dessa solução, foram realizados dois workshops em agosto, no Rio
de Janeiro e São Paulo, que contaram com a presença de representantes de empresas
e de órgãos públicos.
A equipe técnica da Optech, que veio do Canadá especialmente para a demonstração, apresentou aos participantes o processo de dirigir o carro com o sistema Lynx
e coletar dados em movimento. Após o levantamento, os dados gerados em campo
foram apresentados pela equipe técnica da Optech aos participantes.
Os scanners a laser que compõem o sistema Lynx podem levantar até 400 mil pontos
Laser scanner Riegl
Sistema Lynx
Sistema Dynascan
por segundo, permitindo o mapeamento
a velocidades de até 100 quilômetros por
hora, associado a imagens obtidas por câmeras de 5 megapixel. Além disso, o Lynx
permite realizar levantamentos durante
o dia e à noite.
A Manfra traz para o mercado brasileiro o Dynascan, sistema de laser scanner
terrestre móvel da MDL, empresa com
quase 30 anos de desenvolvimento em
Lidar. Composto por laser scanner, GPS
e sistema inercial, o Dynascan integra
todos os sensores em um um único
equipamento, para aplicações terrestres
e marítimas.
O pacote oferece um conjunto de
softwares para todas as aplicações, enquanto o hardware é adaptado em um
equipamento conectado a um único
cabo, que pode ser montado em máquinas pesadas, veículos comuns, barcos e
até mesmo em quadriciclos. Adaptado a
embarcações de pequeno porte, o sistema pode ser usado em levantamentos de
costas, portos e docas. Permite também
integração com equipamentos multi-beam, para levantamentos sub-aquáticos.
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Segundo José Gaspar dos Santos Lima, gerente de produtos da Manfra, o sistema Dynascan dispensa a necessidade de
grandes montagens, calibrações e medições de offsets em
campo, minimizando erros sistemáticos e reduzindo o tempo
de mobilização para minutos. “Além disso, é um sistema de
altíssima performance a um preço acessível”.
RTK no Big Brother
Além do escaneamento a laser, receptores GNSS podem
ser adaptados em veículos para gerar o mapeamento de
áreas. Um exemplo é o método de posicionamento relativo com a técnica RTK, que envia as observações da
portadora através de GSM/GPRS e possibilita a obtenção
de coordenadas com acurácia de até 1 centímetro no mapeamento móvel.
Com essa técnica, permite-se ao profissional de agrimensura e cartografia obter coordenadas precisas em
tempo real, em pleno movimento, possibilitando assim a
integração do receptor GNSS ao veículo, o qual realiza o
mapeamento de forma ágil e precisa.
Em um estudo realizado recentemente pelo Laboratório
de Topografia e Geodésia da Universidade de São Paulo,
constatou-se que dentro da área de cobertura do serviço
GSM/GPRS foi possível realizar a comunicação entre receptor móvel e base com vetores de até 70 quilômetros,
atingindo precisões de 1 centímetro.
No caso de mapeamento de vias urbanas e estradas,
onde a grande circulação de carros e pessoas impede a
utilização de técnicas tradicionais, como a topografia clássica e o método de posicionamento pós-processado, esta
técnica demonstra-se uma boa alternativa .
Essa solução diminui significamente o custo do profissional, o número de equipamentos utilizados, além da equipe
de campo. Hoje, existe uma nova linha de receptores GNSS
que já permite a inserção do chip GPRS no próprio equipamento. Segundo Marcos Guandalini, diretor comercial da
Alezi Teodolini, “estamos vivendo um novo paradigma nas
técnicas de posicionamento e o mercado deverá se preparar
para o uso dessa nova tecnologia”.
Em fevereiro de 2009, a Alezi Teodolini foi convidada
para participar da Prova do Anjo do Big Brother Brasil, realizada no autódromo de Jacarepaguá, no Rio de Janeiro, Os
organizadores da prova precisavam de um equipamento
que enviasse o posicionamento, em tempo real, do carro
do piloto Thiago Camilo para um simulador de corridas
dentro da casa do Big Brother, onde os participantes disputavam virtualmente uma corrida contra o piloto. Ou
seja, o carro de Thiago corria sozinho no autódromo, mas
no simulador ele disputava uma corrida virtual com os
participantes da prova.
O engenheiro Danilo Rodrigues, gerente comercial da
Alezi Teodolini, foi o responsável por instalar os receptores
Pro Mark 500 no carro e dar todos os esclarecimentos técnicos para a realização da prova. “Ocorreu da maneira esperada e atendeu todas as expectativas dos organizadores“.
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Receptores RTK na prova do Anjo do BBB
Mochilão
Mas não é só a fachada das edificações que pode ser mapeada. Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley,
nos Estados Unidos, criaram uma mochila que usa um sistema
a laser para fazer mapas 3D de ambientes internos, criando
modelos realísticos das construções.
A mochila de mapeamento gera dados em
alta velocidade, enquanto o operador humano
anda em ritmo normal.
Os cientistas também
desenvolveram novos
algoritmos de fusão dos
dados das câmeras, rastreadores a laser e unidades
de medição inercial, com
o objetivo de gerar um
modelo 3D texturizado e
fotorrealístico. Segundo
os pesquisadores, o maior
desafio foi operar sem o
uso da tecnologia de po- Mochila de mapeamento 3D
sicionamento pelo GNSS, já que os receptores não funcionam
em ambientes internos.
Conheça outras alternativas e veja mais informações
sobre sistemas móveis de mapeamento, na versão
online da revista InfoGNSS
Alguns leitores podem estar se perguntando: estes sistemas
móveis vão gerar desemprego, já que substituem equipes inteiras de topógrafos! Isso é verdade? Sim e não. Se por um lado,
um carro equipado com sensores pode fazer o trabalho com
muito mais rapidez e precisão do que um time especializado
em topografia, por outro se abre um novo e vasto campo de trabalho. As aplicações são infinitas: realidade virtual, games e até
mesmo o Big Brother Brasil são exemplos de como a topografia
extrapolou o campo dos técnicos e especialistas e virou “pop”. ■