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A ANAC (2017) explica que existem condições meteorológicas ideais para uma operação segura de drones. Dias ensolarados e com vento calmo ou fraco oferecem menor risco à segurança nas operações. Com isso foi necessário determinar se as condições no dia do voo eram ideais e para tal foi utilizado o aplicativo UAV Forecast.

O UAV Forecast é um aplicativo disponível para dispositivos smartphones para o processamento de informações meteorológicas, como a velocidade do vento, probabilidade de precipitação, temperatura e índices de tempestade solar. Além disso, a partir da localização GPS do smartphone, o aplicativo informa os locais inaptos para voos, como as regiões próximas a aeródromos. O aplicativo também informa alguns parâmetros importantes para a decisão da realização ou não do voo, como:

 Clima: Indica as condições do tempo como sol, chuva, parcialmente encoberto, etc;

 Sol: Indica o horário do sol nascente e do sol poente;

 Temperatura: Indica a temperatura atual na localidade selecionada;  Vento: Indica a velocidade do vento a uma altitude de 100m;

 Raias: Indica a velocidade das rajadas de vento a uma altitude de 100m;  Direção do Vento: O aplicativo indica em qual direção o vento sopra;  Probabilidade de Precipitação: Probabilidade de haver qualquer tipo de precipitação como chuva, neve, granizo, etc;

 Capa de Nuvem: Percentual de céu encoberto por nuvens;  Visibilidade: Visibilidade em quilômetros de distância;

 Satélites Visíveis: Quantidade de satélites de GPS detectáveis no momento, levando-se em consideração o ângulo mínimo de elevação de 5 graus em relação à localização (máscara de elevação);

 Índice Kp: O índice mede a interferência geomagnética causada pela atividade solar em uma escala de 0 (calma) a 9 (grande tempestade). Índices abaixo de 3 ou 4 geralmente são seguros para voar. Quanto maior o índice Kp, maior a probabilidade do sinal de GPS sofrer interferências tornando os voos mais arriscados;

 Satélites Bloqueados: Número estimado de satélites GPS aptos de serem utilizados para o voo. Esta estimativa é calculada com base em um modelo matemático do próprio aplicativo.

De acordo com a Arias (2017), a chamada “Janela de voo”, ou seja, o período ideal disponível para realizar o mapeamento aéreo deve ser utilizado sempre que possível. A importância de se conhecer essa “janela” está ligada diretamente às sombras, que são projetadas nos objetos devido à trajetória do sol. Como, no mapeamento aéreo, a tomada de fotos é realizada na projeção vertical, se o mesmo for realizado muito cedo ou muito tarde, as sombras serão maiores e irão sobrepor uma parcela significativa da área de estudo. Com isso, admite-se que o período ideal de mapeamento ocorra entre duas horas antes e depois do horário de pico do sol, próximo ao meio dia.

3.1.3 Plano de Voo

Atualmente uma das grandes dificuldades encontradas no planejamento de um voo é a capacidade do RPA realizar operações sem que seja necessária a troca de baterias, o que ocasionaria uma interrupção no processo do levantamento fotográfico. Assim, é fundamental que ao executar o plano de voo o piloto esteja atento para o percurso a ser feito, considerando os recobrimentos longitudinais e laterais. Por isso, deve-se levar em consideração o tempo de duração da bateria, a velocidade e altura necessária para cobrir a área requerida.

Para o plano de voo em questão, utilizou-se o aplicativo DroneDeploy, que se trata de um aplicativo compatível com os sistemas operacionais Android e IOS e também possui integração com plataforma online, sendo possível a realização do planejamento de voo em um computador e posteriormente sua utilização em campo através de um smartphone.

Na Figura 10 é possível observar o plano de voo para o trecho escolhido e seus respectivos parâmetros, como recobrimento lateral de 65%, recobrimento longitudinal de 75% e velocidade máxima de operação de 15 m/s. Vale ressaltar que devido ao trecho possuir uma intersecção perpendicular foi necessária a realização de dois planos de voo, visando a redução do tempo de operação e a otimização do equipamento.

Figura 10 - Plano de Voo 1 (a) e Plano de Voo 2 (b) Fonte: Adaptado de DroneDeploy (2018)

De acordo com Neto (2016), na aerofotogrametria, o GSD (Ground Sample Distance) é uma das variáveis mais importantes e é o primeiro parâmetro a ser definido no plano de voo, pois ele garante a resolução espacial do mapeamento, ou seja, o nível de detalhamento e visualização do mesmo. A escolha do GSD determina diretamente a capacidade de mapeamento, pois, para aumentar o nível de detalhamento, ou seja, escolher um GSD menor, será necessário sobrevoar a uma altitude mais baixa e consequentemente reduzindo a área a ser mapeada.

Para o levantamento do trecho foi determinado um GSD de 1,5 cm/px, resultando em uma altitude média de voo de 50 metros. Como pode ser visto na Figura 11 para tal altitude e velocidade máxima de 15 m/s, estimou-se o tempo de voo em

2:57 minutos para o primeiro segmento e 3:51 para o segundo segmento. Além disso é possível visualizar a quantidade de imagens necessárias e bateria para cada operação.

Figura 11 - Parâmetros Plano de Voo 1 (a) e Plano de Voo 2 (b) Fonte: Adaptado de DroneDeploy (2018)

3.2 REALIZAÇÃO DO VOO

A etapa de mapeamento, ou seja, o voo propriamente dito, é um processo delicado e importante, tanto para a segurança dos envolvidos, quanto para a garantia da qualidade do produto final. Deve-se se atentar para as condições adversas do clima, obstáculos, local de pouso e decolagem, interferência no espaço aéreo ou até

mesmo interferência na área a ser mapeada, pois esses fatores podem prejudicar ou até inviabilizar o mapeamento. Por isso o equipamento deve ser operado apenas por um piloto que possua experiência e esteja ciente de suas responsabilidades.

3.2.1 RPA

A aeronave utilizada para o procedimento foi o Phantom 4 Advanced da DJI, como pode ser visto na Figura 12. O equipamento é considerado um drone de porte médio, pesando cerca de 1368 gramas com aproximadamente 35 cm de comprimento na sua diagonal.

Figura 12 - Phantom 4 Advanced

Fonte: Disponível em <https://www.dji.com/phantom-4>.

3.2.1.1 Câmera

A câmera a bordo do Phantom 4 Advanced (Figura 13), possui estabilização mecânica Gimbal de 3 eixos. Seu sensor CMOS de 1" e 20MP com ISO máximo de 12.800, é capaz de gravar vídeos 4K/60fps e também tirar fotos sequenciais em até 14fps. Este sensor, do tipo RGB (Red, Green and Blue), possui 3 bandas espectrais. Além disso, a câmera possui abertura mecânica que reduz a distorção do obturador que pode ocorrer ao tirar imagens de objetos em movimento rápido ou ao voar em alta velocidade.

Figura 13 - Câmera Acoplada Fonte: Adaptado DJI (2018)

3.2.2 Receptor GNSS – RTK

O equipamento utilizado para a obtenção das coordenadas dos pontos de controle foi o receptor GNSS Zenith 25 RTK (Real Time Kinematic), modelo: Zenith 25 (Figura 14). O mesmo possui os seguintes parâmetros de precisão:

 Precisão estática horizontal (base longa): 3 mm + 0,1 ppm (RMS);  Precisão estática vertical (base longa): 3,5 mm + 0,4 ppm (RMS);  Precisão estática horizontal: 5 mm + 0,5 ppm (RMS);

 Precisão estática vertical: 10 mm + 0,5 ppm (RMS);  Cinemático horizontal: 10 mm + 1 ppm (RMS);  Cinemático vertical: 20 mm + 1 ppm (RMS).

Figura 14 - Receptor GNSS RTK Fonte: Autoria Própria (2018)

3.2.3 Pontos de Controle

Como abordado no item 2.3.1, para o correto processamento das imagens, faz-se necessária a locação de pontos de controle ao longo do trecho levantado. Quanto a quantidade de pontos de controle a serem locados, não existe regra ou parâmetro que defina o número mínimo ou ideal de pontos, uma vez que diversas características do terreno influenciarão. Sabe-se que, quanto mais pontos locados, maior a precisão obtida. Deste modo, diversos fatores podem influenciar na escolha, como a experiência dos envolvidos, a grandeza da área a ser levantada, a disponibilidade de material e o grau de precisão almejado.

Assim, após discussão entre a equipe e a verificação da viabilidade de material, optou-se pela locação de 10 pontos de controle, ao longo do trecho, de forma intercalada entre os lados da pista, como pode ser observado no croqui gerado previamente para facilitar a execução dos mesmos, na Figura 15.

Figura 15 - Croqui de pontos de controle Fonte: Autoria Própria (2018)

Para a colocação das estacas de fixação dos pontos de controle, buscou-se distâncias semelhantes entre cada um deles. Além disso, a profundidade a qual a estaca deve ser cravada foi padronizada, visando a não movimentação das mesmas. Os pontos foram posicionados em locais próximos ao pavimento (Figura 16).

Figura 16 - Local de fixação da estaca de um ponto de controle Fonte: Autoria Própria (2018)

3.2.4 Obtenção de Coordenadas

Com todas as estacas devidamente locadas, deve-se obter as coordenadas de cada um dos pontos de controle. As coordenadas de localização são de fundamental importância para a etapa de processamento das imagens deste estudo. Os equipamentos utilizados para a coleta das coordenadas foram: uma base receptora GNSS com tripé, um bastão receptor e um coletor.

Para dar início à coleta, realiza-se a fixação do conjunto base e tripé a uma distância média das estacas, mantendo distância de elementos que possam interferir ou bloquear o sinal dos satélites. Posiciona-se então a extremidade inferior do bastão receptor no centro geométrico do topo da estaca para, após o posicionamento e estabilização do bastão na direção vertical, realizar a gravação das coordenadas deste ponto com o aparelho conhecido como coletor.

Este processo pode ser facilmente realizado por duas pessoas, como pode ser visto na Figura 17, uma vez que os manuseios da base receptora e dos outros equipamentos não ocorrem de forma simultânea.

Figura 17 - Local de fixação da base receptora (a) e coleta de coordenadas (b) Fonte: Autoria Própria (2018)

Ao fim da coleta de coordenadas, os equipamentos permitem uma visualização prévia dos pontos obtidos, como pode ser visto na Figura 18.

Figura 18 - Visualização prévia de pontos Fonte: Autoria Própria (2018)

Na Figura 19 é possível observar graficamente a localização dos pontos de controle e a representação do trecho com suas respectivas medidas.

Figura 19 - Representação Gráfica do Trecho Fonte: Autoria Própria (2018)

3.2.5 Recursos Gráficos

Vale lembrar que, durante o processamento de imagens, os pontos de controle serão utilizados para a correção de coordenadas das fotografias. Para facilitar a localização desses pontos nas etapas seguintes, utiliza-se sobre cada ponto de controle um alvo. Estes alvos são feitos de papelão com pintura em laranja e preto ou branco e preto, conforme a Figura 20. Os alvos são fixados sobre as estacas tendo cuidado para que o centro do alvo coincida com o centro geométrico do topo da estaca.

Figura 20 - Alvos do tipo laranja e preto (a), e branco e preto (b) Fonte: Autoria Própria (2018)

Os alvos devem ter a superfície com pintura do tipo não reflexiva. A explicação para a utilização de diferentes cores, exemplificada na Figura 21, deve-se ao alvo laranja e preto ter visualização mais fácil em locais ensolarados, enquanto o alvo preto e branco tem visualização facilitada em locais sombreados.

Figura 21 - Visualização de alvos em imagens aéreas ensolaradas (a) e sombreadas (b) Fonte: Autoria Própria (2018)

3.2.6 Procedimento de Voo

Após a determinação dos planos de voo e o consentimento da equipe com os mesmos, realizou-se os dois voos. O operador de cada um dos voos foi um profissional habilitado pela ANAC, com experiência neste tipo de levantamento.

Previamente aos voos, foram verificados alguns detalhes com o equipamento para garantir a perfeita realização dos mesmos. Verificou-se a bateria do RPA, observando que a carga deveria ser suficiente para o correto funcionamento durante o tempo previsto dos dois voos, além de possíveis imprevistos.

Verificou-se o espaço disponível no cartão de memória destinado a armazenar as imagens, item imprescindível para que a aquisição pudesse ocorrer sem nenhum tipo de interrupção.

Quanto ao procedimento de decolagem e pouso, garantiu-se um perímetro de afastamento, em relação à RPA, com o objetivo de garantir a segurança das pessoas e equipamentos envolvidos no processo.

Apesar do trecho possuir baixa circulação de veículos, decidiu-se que membros da equipe fariam uma espécie de bloqueio em cada extremidade do trecho, buscando dialogar com motoristas para aguardar o término dos voos, mitigando a interferência nos mesmos. Isto foi facilmente alcançado, uma vez que os voos tiveram duração próxima a estabelecida no plano de voo.