Pontos de Controle são largamente empregados para aumentar a precisão geográfica de imagens obtidas durante levantamentos aéreos. Se você trabalha com drones, é bem provável que já tenha utilizado ou precisará utilizar Pontos de Controle no Mapeamento Aéreo com Drones.
Na prática, aplicar Pontos de Controle durante levantamentos aéreos é um processo que pode gerar algumas dúvidas, principalmente, se você é um iniciante e irá aplicá-los pela primeira vez em um projeto de grande porte.
Se você não sabe muito bem por onde começar, neste blog post, iremos abordar questões fundamentais para que você entenda de uma vez por todas o que são Pontos de Controle e como, quando e porque utilizá-los no Mapeamento Aéreo com Drones.
O que São e Por Que Utilizar Pontos de Controle no Mapeamento Aéreo com Drones?
Pontos de Controle Terrestre, Pontos de Apoio ou ainda, Ground Control Points (GCP), podem ser definidos como pontos, objetos ou alvos localizados sobre o solo, que podem ser facilmente identificados em imagens aéreas e que possuem posição geográfica precisamente conhecida.
A utilização de Pontos de Controle no mapeamento aéreo com drones está sempre associada ao uso de tecnologias de alta precisão geográfica, como o RTK (Real Time Kinematic) e o PPK (Post Processed Kinematic).
Uma vez que a maioria dos modelos de drones possuem apenas um GPS de Navegação embutido em seus sistemas, isso acaba gerando erros de posicionamento que podem variar de 5 a 10 metros em levantamentos aéreos realizados com esses equipamentos.
Para um grande número de casos, esses erros são aceitáveis e não irão interferir no objetivo ou produto final do levantamento. Porém, em levantamentos um pouco mais específicos, como é o caso do Georreferenciamento de Imóveis Rurais e levantamentos para a Construção Civil, é exigido que o produto final possua uma maior precisão geográfica.
A forma mais simples de obter resultados com alta precisão geográfica em levantamentos aéreos, é realizá-los com modelos de drones que já possuam tecnologia RTK em seus sistemas. Caso o seu modelo de drone não possua essa tecnologia, você irá precisar fazer uso de uma combinação de Drones, GPS RTK ou PPK e Pontos de Controle.
Nesses casos, os Pontos de Controle são utilizados no processamento de imagens aéreas para alinhar o sistema de coordenadas das imagens obtidas pelo drone com o sistema de coordenadas do terreno, obtidos pelo GPS RTK ou PPK.
Agora que você já sabe o que são e porque utilizar Pontos de Controle, iremos ajudá-lo a entender como utilizar um GPS RTK e Pontos de Controle para obter os melhores resultados possíveis em um Mapeamento Aéreo com Drones.
O GPS RTK e Pontos de Controle
Uma vez que o GPS RTK é um equipamento que confere excelentes resultados e que pode ser facilmente operado em campo, ele é o mais utilizado por profissionais para obtenção das coordenadas do terreno.
Você irá encontrar diversas empresas que ofertam serviços de aluguel desses equipamentos e que irão lhe dar todo o suporte necessário para aplicá-los com segurança e excelência operacional em um levantamento aéreo.
Um grande número de dúvidas de cunho prático que podem surgir ao se utilizar Pontos de Controle no Mapeamento Aéreo com Drones, estão ligadas aos procedimentos de campo referentes ao uso do GPS RTK.
O planejamento de campo é essencial para aplicar Pontos de Controle corretamente, de forma a obter os melhores resultados possíveis em termos de precisão geográfica e eficiência de trabalho em campo.
É de suma importância que o profissional tenha pleno conhecimento da área sobre a qual será realizada o levantamento, a fim de evitar transtornos de cunho técnico e logístico, que poderão interferir negativamente na qualidade do produto final ou até mesmo, inviabilizar o levantamento.
Além disso, para se aplicar Pontos de Controle em Mapeamentos Aéreos com Drones, é estritamente necessário conhecer a fundo como funciona e quais são as especificações técnicas para se utilizar o GPS RTK, já que este é o principal instrumento que será utilizado para determinar as coordenadas referentes ao terreno.
Você deve estar atento que esse instrumento é formato por dois constituintes principais, comumente denominados de Base e Rover. Em geral, você deve posicionar a Base desses equipamentos em um ponto elevado do terreno, de preferência central, a fim de evitar interferências eletromagnéticas e de onde seja possível transmitir o sinal de rádio para o Rover, que irá determinar as coordenadas referentes aos Pontos de Controle e em alguns casos, de pontos estratégicos que representem os limites do terreno.
Se você está começando, deve estar atento que a Base destes equipamentos pode demorar até 3 horas para atingir a estabilização de sinal com os satélites. Além disso, o GPS RTK não é uma entidade à prova de erros, sendo muito comum a perda de sinal, entre outros intempéries de cunho prático.
Isso pode ser frustrante em alguns casos, então, sempre planeje o campo com uma boa margem de tempo extra, levando em conta eventuais imprevistos que possam ocorrer em decorrência do uso desses equipamentos.
Após a instalação da base do GPS RTK em local adequado, o profissional deverá percorrer o terreno a ser medido, distribuir os Pontos de Controle de forma representativa e tomar as suas coordenadas com o máximo de precisão possível. Após alocar e obter as coordenadas de todos os Pontos de Controle e demais pontos de interesse, você realizará o levantamento aéreo.
Esse processo pode ser um pouco confuso para quem está começando, para ajudá-lo, abaixo, abordaremos de forma prática questões relacionadas a natureza dos Pontos de Controle e a melhor forma de aplicá-los no Mapeamento Aéreo com Drones.
Pontos de Controle Naturais e Artificiais: o que são?
Em geral, um Ponto de Controle pode ser representado por qualquer detalhe ou diferenciação na superfície do solo que possa ser facilmente identificado em uma imagem aérea e do qual seja possível obter o posicionamento geográfico por meio de um GPS RTK ou PPK.
Quanto a sua natureza, podemos classificá-los em dois tipos principais, denominados de Pontos de Controle Naturais e Pontos de Controle Artificiais.
- Pontos de Controle Naturais: estes constituem alvos naturais na superfície do solo e estão normalmente associados a levantamentos aéreos realizados em ambientes urbanos. Nestes ambientes, é comum encontrar detalhes que serão facilmente identificados no processamento de imagens aéreas. Estes alvos podem ser representados por uma faixa de pedestres, uma interseção entre ruas ou até mesmo fontes, estátuas ou outras diferenciações encontradas sobre o solo, que possam ter a sua posição geográfica obtida com facilidade por meio de GPS RTK ou PPK.
- Pontos de Controle Artificiais: estes constituem alvos artificiais e são os mais utilizados em levantamentos aéreos com drones. Estes alvos possuem formatos variados, sendo fundamental que apresentem cores contrastantes ao ambiente e que sejam facilmente identificáveis em imagens obtidas durante o levantamento aéreo. É comum o uso de cal, sprays de tinta e chapas de plástico e metal, de forma que seja possível obter o posicionamento geográfico do ponto central desses alvos com GPS RTK ou PPK.
Qual o formato ideal para um Ponto de Controle Artificial?
Para quem está começando, pode ser um pouco confuso entender como distribuir Pontos de Controle sobre o terreno, quais os formatos de alvos artificiais que irão gerar melhores resultados e quantos pontos devem ser distribuídos para cobrir determinada área de estudo.
O primeiro passo para definir como aplicar Pontos de Controle no Mapeamento Aéreo com Drones está relacionado às possibilidades de formatos de alvos artificiais que podem ser utilizados durante o levantamento.
Um alvo artificial deve possuir cores contrastantes ao ambiente, tamanho suficiente para ser identificado em uma imagem aérea e deve apresentar um formato que possua um ponto facilmente identificável, sobre o qual serão tomadas as coordenadas por meio de GPS RTK ou PPK. Como regra, quanto mais alto o drone sobrevoar o terreno, maior devem ser os Pontos de Controle em solo.
Em ambientes urbanos, é comum utilizar alvos pré-fabricados em chapas de plástico ou metal. Estes alvos, normalmente, possuem forma de um quadrado, constituído por duas cores distintas distribuídas em diagonal. Na maioria dos casos utiliza-se as cores preta e branca por gerarem excelentes resultados em termos de contraste e identificação dos alvos durante o processamento de imagens aéreas.
Na imagem abaixo, você pode observar um alvo artificial que a GeoSense utiliza como Ponto de Controle em levantamentos aéreos com drones.
Agora, se você precisa realizar um levantamento aéreo em uma área muito extensa, em ambiente rural com formações florestais naturais, alvos pré-fabricados não são os mais indicados.
Uma vez que é um processo laborioso transportá-los durante um trabalho de campo e você irá precisar recolhê-los após o levantamento. Além de gerar um desgaste físico do profissional, em áreas muito extensas, isto pode acabar tomando bastante tempo do levantamento.
Nesses casos, é recomendado que você utilize um material como a Cal Virgem ou um Spray de Tinta para demarcar os Pontos de Controle sobre o terreno. Você pode utilizar alvos em formato da letra X ou da letra L.
Na imagem abaixo, você pode observar um Ponto de Controle Artificial utilizado pela GeoSense em um levantamento aéreo para o Georreferenciamento de Imóveis Rurais.
Este alvo é composto por cal virgem em formato de X e foi produzido por meio de um gabarito em papelão, que pode ser facilmente levado para campo.
Em geral, utilizar a Cal Virgem para constituir alvos artificiais em ambientes rurais é o mais indicado. Sprays de Tinta branca também são excelentes alternativas, porém, seu uso é mais indicado para ambientes urbanos, nos quais, o spray contrasta muito bem com terreno liso, como o asfalto.
Em ambientes rurais, é comum o Ponto de Controle ser alocado em cima de gramíneas, nestes casos, o Spray de Tinta pode não gerar os melhores resultados. Uma vez que a Cal Virgem possui um peso maior que a tinta, ela é capaz de rebaixar a estrutura vegetal e manter o sobrepeso, tornando o alvo mais facilmente identificável em imagens aéreas.
Em termos de precisão, não ocorrem grandes diferenças entre um formato ou outro de alvo, porém, o profissional deve estar atento que o alvo deve possuir um tamanho suficiente para ser observado com facilidade nas imagens aéreas e as coordenadas devem ser tomadas o mais corretamente possível.
Se utilizar um alvo em formato de X, obtenha a coordenada do ponto central, alocando o Rover do GPS RTK exatamente no centro do alvo. Se utilizar um alvo em formato de L, você deve tomar as coordenadas do canto, exatamente sobre o vértice da figura.
Quantos Pontos de Controle devo utilizar e como distribuí-los?
Uma das dúvidas mais comuns que ocorrem à grande maioria dos profissionais que trabalham com Pontos de Controle no Mapeamento Aéreo com Drones, está relacionada a quantos pontos devem ser amostrados e como distribuí-los sobre o terreno.
Em geral, recomenda-se utilizar no mínimo cinco Pontos de Controle distribuídos de forma representativa, cobrindo toda a área a ser amostrada. Em casos de áreas muito extensas e que possuem variação significativa em altitude, você deve amostrar um número maior de pontos.
Na grande maioria dos casos, de cinco a dez Pontos de Controle são suficientes para representar toda a área sobre a qual será realizada o levantamento. Como regra, quanto mais pontos você utilizar, maior será a precisão geográfica obtida no mapeamento.
Porém, o profissional deve se atentar se realmente terá um ganho em precisão que compense o trabalho de alocar um número maior de pontos. Para isso, você deve considerar o objetivo do mapeamento e qual será a precisão exigida para o produto final.
Quanto a distribuição, o recomendado é alocar um ponto em cada extremidade do terreno e um ponto central, totalizando um mínimo de cinco Pontos de Controle na maioria dos casos. Em áreas que possuem uma variação significativa em altitude, você deve amostrar pelo menos um Ponto de Controle adicional para cada diferenciação geomorfológica, como vales e colinas.
A fim de evitar confusões que podem surgir durante o processamento das imagens aéreas, você deve se atentar em não alocar pontos muito próximos uns dos outros. Em geral, se em uma imagem você consegue identificar mais de um ponto, é porque eles estão muito próximos, sendo preferível alocá-los um pouco mais espaçados para obter melhores resultados.
Outro ponto importante que deve ser observado na hora de alocar Pontos de Controle e que merece atenção especial, está ligado às possíveis obstruções que podem ocorrer por meio de árvores, gramíneas, rochas ou outros elementos que possam interferir na visualização e identificação dos Pontos de Controle durante o processamento das imagens aéreas.
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Se deseja saber mais sobre Fotogrametria Digital, recomendados que acesse o nosso post O Que É Fotogrametria Digital No Mapeamento Aéreo Com Drones?.
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