USO DE VANTs EM DOCUMENTAÇÃO ARQUITETÔNICA

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1 USO DE VANTs EM DOCUMENTAÇÃO ARQUITETÔNICA Arivaldo Leão de Amorim (a) LCAD / Faculdade de Arquitetura / UFBA Lenildo Santos da Silva (b) Evangelos Dimitrios Christakou (c) Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / UNB (a) alamorim@ufba.br (b) lenildo@unb.br (c) vangelis@unb.br RESUMO Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), são dispositivos de uso cada vez mais freqüentes na realização de vários tipos de atividades, sejam de monitoramento e controle, seja para aquisição de dados. Existem veículos de diferentes escalas, autonomias e capacidade de cargas, que podem ser com asas rotativas, como os helicópteros, decolando e pousando na vertical, ou ser do tipo asa fixa como os aviões convencionais, necessitando de pistas para pouso e decolagem. A grande vantagem do uso de VANTs é o seu baixo custo de aquisição, manutenção e operação quando comparado com as alternativas tradicionais. Por suas características e pequenas dimensões podem voar a baixa altura, obtendo imagens de qualidade em qualquer estação do ano. Este artigo discute o uso dos VANTs com dispositivos imageadores de alta resolução e baixo custo, para fins de documentação arquitetônica. Palavras-chave: Documentação Arquitetônica. Documentação de Sítios Históricos. Veículo Aéreo não Tripulado (VANT). MicroVANT. Fotogrametria de Curta Distância. ABSTRACT The Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are increasingly frequent use in performing various kinds of activities as monitoring, controlling and data acquisition. There are vehicles of different scales, autonomy and ability to load, which can be with rotorcraft, such as helicopters, taking off and landing vertically, or have fixed wings as conventional aircrafts, requiring runways for takeoff and landing. The great advantage of using UAVs is their low purchising price, maintenance and operation as compared to traditional alternatives. Due to its characteristics and small dimensions, it can fly at low altitudes, obtaining high quality images in any season. This paper discusses the use of UAVs as a low cost highresolution imaging device for architectural documentation purpose. Keywords: Architectural Documentation. Historic Sites Documentation. Unmanned Aerial Vehicles (UAV). MicroUAV. Short-range Photogrammetry. 1 PERSPECTIVAS DO USO DE VANTs NA DOCUMENTAÇÃO ARQUITETÔNICA Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) compreendem uma ampla gama de dispositivos tecnológicos que estão se tornando cada vez mais comuns na execução de vários tipos de missões ou de atividades, seja no monitoramento e controle de diversos tipos de operações em tempo real, seja ainda como veículo para o transporte para variados tipos de sensores embarcados, visando a aquisição de dados, em tempo real ou não. A grande vantagem de uso dos VANTs (micro VANTs) reside no seu baixo custo de aquisição: o veículo propriamente dito, os sistemas de controle de vôo e de telemetria, bem como dos sensores empregados na captura de vários tipos de dados. Também no que se refere à operação, as vantagens são significativas visto que todos os equipamentos necessários podem ser transportados em um carro de passeio comum, necessitando de apenas um operador para

2 controle de todo o aparato tecnológico. Por medida de segurança, são recomendados dois operadores: o piloto e um auxiliar. Por todos estes motivos o VANT possui um baixíssimo custo de operação. Além disto, dada a evolução tecnológica, os VANTs têm se mostrado seguros, confiáveis e com autonomia voo compatível com o porte e o custo do aparelho. Pelas suas pequenas dimensões, baixo peso, segurança e confiabilidade na operação, os VANTs podem voar a baixa altura, muito abaixo das nuvens, fazendo com que não haja obstáculos para a tomada de fotos aéreas, ao contrário dos satélites e aviões convencionais, viabilizando a obtenção de imagens fotográficas de alta resolução espacial e nitidez, em qualquer estação do ano. Por todas estas características, e aliando qualidade, confiabilidade e baixo custo, os Veículos Aéreos Não Tripulados quando comparados às alternativas tradicionais, como: sensores orbitais, aviões de pequeno porte ou mesmo sensores fixos presos ao solo (como as câmeras de vigilância, ou dispositivos de monitoramento de tráfego), fazem com que as vantagens no uso dos VANTs, sejam na maioria dos casos, imbatíveis. Embora o uso desses dispositivos seja cada vez mais freqüentes para uma ampla gama de aplicações, neste trabalho, interessa discutir o uso dos VANTs como veículos de transporte para dispositivos imageadores de baixo custo, visando a captura de imagens fotográficas de média e alta resolução, como as câmeras compactas, que podem produzir tamanho da pegada no solo (GSD - Ground Sample Distance) menores que cinco centímetros. Esta é uma característica notável, considerando-se que as melhores imagens obtidas atualmente por satélites comerciais de sensoriamento remoto como o WorldView-2 (WORLDVIEW2, 2008), têm resolução espacial de 50 centímetros. Especificamente neste artigo, é apresentada e discutida a experiência realizada na Bahia para fins de documentação arquitetônica, com um VANT do tipo asa rotativa de seis rotores (hexacoptero) elétricos, projetado, construído e operado no âmbito do projeto VANT, em execução no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília, em parceria com o Grupo de Estudos em Documentação Arquitetônica (Arq.Doc) do Laboratório de Computação Gráfica Aplicada à Arquitetura e ao Desenho (LCAD) da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia. O referido aparelho foi utilizado na captura de imagens aéreas, verticais e oblíquas, para fins de documentação arquitetônica, no Terreiro de Jesus no Centro Histórico de Salvador, e na cidade de Cachoeira, localizada no Recôncavo Baiano, tendo as imagens sido capturadas em abril do corrente ano. Os dois testes realizados para a captura de imagens foram bem sucedidos, demonstrando que o uso de VANTs para propósitos de aquisição de imagens para uso em Fotogrametria arquitetônica parece promissor, pelo seu baixo custo, flexibilidade de operação e qualidade das

3 imagens obtidas. Assim, outros testes deverão ser realizados em diferentes situações, de forma mais controlada, de modo a comprovar a eficiência e a eficácia desta técnica de aquisição de imagens, bem como estabelecer procedimentos de trabalho para as práticas rotineiras. O sucesso destes experimentos é de grande relevância, na medida em que a aquisição de imagens em fotogrametria terrestre ou de curta distância, tomadas a partir do solo é sempre problemática, seja, pelas ruas estreitas, presença constante de obstáculos, como árvores, engenhos publicitários, veículos, pedestres, dentre outros aspectos, além da altura das próprias edificações. Particularmente complexa é a tomada de fotografias das partes elevadas e da cobertura dos monumentos que, pela dificuldade de sua visualização a partir do solo, demandam o uso de plataformas elevadas mecanizadas, ou dispositivos similares, de modo a viabilizar a captura das imagens necessárias ao trabalho de documentação. Assim, o uso dos VANTs possui o potencial para alterar significativamente esta situação pela simplificação do processo de captura de dados, agregando qualidade, baixo custo e flexibilidade à atividade de Documentação Arquitetônica. 2 VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS VANTs Os Veículos Aéreos Não Tripulados constituem plataformas, dotadas de asas fixas ou rotativas, que podem ser operadas por controle remoto, ou executar perfis de voo de forma autônoma, empregado para sobrevoar alvos específicos ou área de interesse, com o objetivo de fornecer informações por meio dos sensores embarcados. Os VANTs também podem ser utilizados para fins militares. Os primeiros VANTs que se tem notícia foram balões utilizados para lançar bombas sobre a cidade de Veneza, no século XIX (RPAV, 2003). Naturalmente, o grande desenvolvimento tecnológico dos VANTs, até aproximadamente os anos 2000, se deu no âmbito de aplicações militares. Atualmente o desenvolvimento deste tipo de veículo para uso civil encontra-se em ebulição em diversos países. Existem VANTs de diferentes escalas, que cumprem missões com objetivos diversos, com autonomias e capacidades de carga diferenciadas. Outro aspecto diz respeito aos mecanismos de propulsão dos veículos, que podem ser elétricos ou baseados em combustíveis líquidos. Os VANTs podem ser do tipo asa rotativa, tais como helicópteros ou multirotores, com quatro, seis ou oito rotores, decolando e pousando na vertical, possibilitando ainda o sobrevôo, pairando sobre determinado ponto. Os VANTs também podem ser do tipo asa fixa, como os aviões convencionais, necessitando de pistas para pouso e decolagem, ou de pequenos espaços para lançamento manual, aproximação e pouso. Tanto os veículos de asa fixa, quanto os de asa rotativa, podem cumprir missões programadas previamente e controladas por piloto automático. Existem diversas formas se classificar os VANTs (UNSW, 2012; UAV, 2012; ARJOMANDI, 2012), destacando-se características como peso próprio, carga útil (payload), alcance (distância

4 da base), tempo máximo de permanência em voo, altitude máxima e tipo de propulsão. Estas classificações tendem a evoluir e unificar-se na medida em que o desenvolvimento avança. De todo modo, no presente trabalho adota-se a classificação da UVS International (UNSW, 2012), a qual é reproduzida na Tabela 1. Tabela 1 Classificação de VANT segundo a UVS International Categoria Massa (kg) Alcance (km) Altitude de Voo (m) Autonomia (h) Micro < 5 < Mini < 25 / 30 / 150 < / 250 / 300 < 2 Pequeno alcance Médio alcance Grande altitude e autonomia > 250 > 70 > > 6 Fonte: UNSW, 2012 Os avanços tecnológicos recentes nas áreas de conhecimento relacionados aos acumuladores de energia, à aquisição de imagens digitais e à transmissão das mesmas via radio, aos motores elétricos tipo brushless, e aos sistemas de posicionamento e navegação por satélites (GNSS Global Navigation Satellite Systems) viabilizaram o desenvolvimento de sofisticados equipamentos eletrônicos e de baixo custo, que podem ser empregados em veículos aéreos não tripulados. Uma das características dos VANTs é a grande miniaturização do conjunto como um todo, em função das dimensões reduzidas dos sistemas de propulsão, de alimentação e de navegação. A partir desses sistemas miniaturizados, foi possível conceber-se micro veículos aéreos não tripulados. Uma das limitações atuais ao uso dos VANTs está relacionada à legislação brasileira que disciplina a matéria (BRASIL, 2012). Basicamente, é proibido voar em áreas povoadas, cidades ou sobre aglomeração de pessoas. De todo modo é permitido voar livremente até uma altura de 400 pés. A partir desta altura é necessário solicitar uma autorização de voo em espaço aéreo segregado, definido por NOTAM 1, sendo proibida a operação em espaço aéreo compartilhado com aeronaves tripuladas. Existe uma grande expectativa por parte da comunidade que desenvolve os VANTs, em relação à regulamentação desta matéria pela ANAC por meio da nova legislação, representada atualmente pela Instrução Suplementar IS n o (BRASIL, 2012), na qual tanto o piloto quanto a aeronave devem ser certificados para voo experimental. Esta é uma legislação temporária até que se tenha experiência e conhecimento suficientes para elaboração da legislação definitiva para uso de VANTs no Brasil.

5 3 O PROJETO VANT DA UNB O projeto do VANT surgiu há quatro anos, quando o professor Lenildo Santos da Silva iniciou o desenvolvimento dos primeiros modelos com recursos próprios. Posteriormente, o empreendimento tomou cunho mais profissional tendo sido transformado em um projeto de pesquisa e desenvolvimento, por um grupo de professores da área de Representação Gráfica e Visualização, pesquisa liderada pelo referido professor, no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, da Faculdade de Tecnologia, da Universidade de Brasília. O projeto do VANT, ora em andamento, contempla o aperfeiçoamento do projeto dos veículos e a sua fabricação, bem como o desenvolvimento de todos os sistemas de software utilizados, seja para o controle do próprio veículo, seja para uso no sistema da aquisição de imagens, incluindo a integração de todos os componentes eletrônicos utilizados. Figura 1: VANT (avião) projetado, desenvolvido e operado por pesquisadores da UNB Os VANTs desenvolvidos neste projeto têm diversas características que propiciam o seu uso como ferramenta de apoio à aquisição de dados para fins de documentação arquitetônica. Dentre elas, destacam-se: O baixo custo de aquisição, manutenção e operação;

6 A motorização elétrica, que permite recarga das baterias em automóveis, possibilitando a realização de diversos voos em um único dia; As pequenas dimensões dos equipamentos e o seu peso reduzido, permitem que o transporte seja feito em carros de passeio e camionetes, bem como a possibilidade de lançamento manual faz com que não seja necessária uma pista de decolagem, e a sua aerodinâmica e design robusto permitem o pouso em terrenos adversos e áreas exíguas, dispensando as pistas de pouso; A possibilidade de aquisição de vídeos em tempo real para monitorar com precisão o que está se fotografando; A captura de fotografias aéreas de alta resolução, dependendo apenas que o peso da câmera a ser utilizada seja compatível com a capacidade de carga útil do veículo, e O peso muito reduzido (em torno de 2,5 kg) minimiza os danos e os custos decorrentes, em caso de eventuais acidentes. Visando a praticidade de transporte e operação, os VANTs desenvolvidos no projeto possuem as seguintes características: São modulares e acondicionados em quatro volumes. Em carros de passeio, ocupam todo o banco traseiro e parte do porta-malas, enquanto que, em camionetes, podem ser transportados nas caçambas; São operados por duas pessoas, um piloto e um auxiliar, que tem acesso às imagens do voo através de vídeo gravado pelo aparelho, em tempo real. As fotografias são capturadas pela câmera fotográfica instalada no VANT, podendo ser descarregadas no notebook logo após o pouso; O posicionamento da câmera fotográfica e câmera de vídeo, bem como a qualidade das imagens capturadas, dependem da finalidade da aplicação do material a ser coletado, e São usados em operações diurnas, com ventos de até 30 km/h e condições meteorológicas sem chuvas. No caso do VANT de asa fixa (avião), as características técnicas/construtivas mais relevantes são: Uso do material EPO 2 para a construção do corpo da aeronave; Comprimento 1,70 m e envergadura 2,00 m; Peso total de 2,5 kg (peso próprio mais equipamentos); Autonomia de vôo de 60 minutos; Distância máxima de operação de 5 Km, em relação à base de radio controle;

7 Altura típica de vôo entre 150 e 500 m; Velocidade de operação de 45 a 90 km/h, e Requerem espaços para pouso e decolagem de aproximadamente 10 x 60 m, sendo que a decolagem quando realizada por lançamento manual, utiliza dimensões ainda menores. Já o VANT de asa móvel possui seis rotores, sendo dotado das seguintes características: Material da estrutura e fuselagem: MDF, PVC e fibra de carbono; Diâmetro total 85 cm (de ponta a ponta, de cada par de hélices simétricas); Peso total de 1,5 kg (peso próprio, mais equipamentos); Autonomia de vôo de 30 minutos; Distância máxima de operação em relação à base de radio controle de 2 km; Altura típica de voo entre 5 e 250 m; Velocidade horizontal de operação de 0 a 35 km/h, e Necessita de espaço para pouso e decolagem de 3 x 3 m. Tanto o VANT avião, quanto o VANT multirotor, possuem links para transmissão de dados a 900 MHz, e contam com uma estação de controle no solo na qual vídeo e dados de voo, são recebidos em tempo real, permitindo que o piloto acompanhe a operação, se realizada no modo automático, ou pilote o veículo, no caso de operação manual, a partir das imagens do vídeo que é apresentado no monitor da estação de controle, ou nos óculos de imersão. A legislação em vigor não especifica a necessidade de qualquer tipo de formação para os pilotos de VANT. Entretanto, na nova legislação que está sendo discutida, conforme minuta da Instrução Suplementar IS Nº (BRASIL, 2012), a expectativa é que tanto o piloto quanto a aeronave tenham um certificado de autorização para voo experimental. O sistema de aquisição de imagens embarcado no VANT necessita ser robusto e confiável, e ao mesmo tempo, buscar a melhor relação, qualidade de imagem versus menor peso do conjunto câmera/objetiva, de modo a maximizar o desempenho do veículo e a captura de imagens de alta precisão. Depois de testes exaustivos em uma plataforma desenvolvida exclusivamente para esta finalidade, foi selecionado como dispositivo de referência para a aquisição de imagens, a câmera fotográfica SONY tipo mirroless, modelo NEX-C3, com sensor CMOS de 23,4 x 15,5 mm e resolução geométrica máxima de x (16,2 megapixeis). O equipamento é dotado de objetiva fixa de 16 mm (equivalente a 24 mm em sensor full frame), com abertura máxima de f2.8, possuindo dimensões máximas de 108 x 62 x 33 mm (L x H x P) e aproximadamente 300 gramas de peso.

8 As imagens obtidas com o VANT são tomadas com parâmetros pré-fixados, com exposição manual, ISO 200 e velocidades de obturador acima de 1/600 segundos e abertura de diafragma entre 4.0 e 6.3 (de acordo com a luz disponível), relação que oferece profundidade de campo aceitável e, ao mesmo tempo, mitiga o fenômeno de difração gerado pelas lentes da objetiva. Para reduzir as altas distorções nas bordas da objetiva Sony de 16 mm, estabeleceu-se uma taxa de captura de imagens muito alta, em média um quadro por segundo, gerando áreas de sobreposição acima de 60% nos sentidos longitudinal e transversal das faixas de voo, o que propicia um mosaico com imagem livre destas distorções. Atualmente, o projeto conta com o financiamento do Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) para desenvolvimento de VANTs, e metodologia própria para suas necessidades operacionais na fiscalização da exploração de recursos minerais em todo o Brasil, contemplando inclusive a formação, em curso, de seis pilotos com duração de 320 horas. Adicionalmente, existem entendimentos e propostas de projetos com diversos órgãos da Administração Pública Federal e Distrital, no sentido de se apropriarem da tecnologia desenvolvida, nacional e de baixo custo, para prover recursos apoiados por VANTs na melhoria quantitativa e qualitativa das duas ações. Por fim, recentemente, foi iniciada uma parceria com o LCAD/UFBA no sentido do desenvolvimento de metodologias para a documentação arquitetônica, empregando tecnologias de baixo custo, tendo sido realizados experimentos para captura de imagens aéreas, tanto com hexacóptero, objeto deste trabalho, quanto com o avião, a ser discutido em futuros trabalhos. 4 OS EXPERIMENTOS REALIZADOS NA BAHIA Os vôos com o VANT para aquisição de dados na Bahia, foram realizados nos dias 21 e 22 de abril de 2012, no Centro Histórico de Salvador, especificamente no largo do Cruzeiro de São Francisco, e na cidade de Cachoeira, no entorno do Conjunto Arquitetônico do Carmo, respectivamente. Para estas tomadas fotográficas, foi utilizada uma câmera embarcada no hexacóptero, cujas características foram descritas anteriormente, no item 3. Para complementar os levantamentos, foram capturadas fotografias terrestres tomadas com uma câmera Nikon D300, com sensor CMOS de 23,6 x 15,8 mm e resolução geométrica máxima de x (12 megapixeis), empregando-se objetivas intercambiáveis de distância focal de 12 e 20 mm, com a sensibilidade do sensor regulada para ISO 200.

9 Figura 2: VANT (hexacóptero) decolando no Pelourinho para aquisição de imagens A idéia do por trás deste experimento era capturar uma grande quantidade de fotos desses locais especialmente das coberturas das edificações, de modo que pudessem ser usadas para completar as fotos já tomadas anteriormente, a partir do solo, de modo a completar o trabalho de documentação destas fachadas, e também permitir a confecção de modelos geométricos urbanos simplificados destes locais. Assim, optou-se que os primeiros teste de processamento destas imagens fossem para a geração de nuvens de pontos que permitissem gerar tais produtos. A tecnologia empregada para a geração de nuvens de pontos a partir de fotografias é recente e com uma denominação ainda não totalmente sedimentada, sendo conhecida por vários nomes, dentre eles Dense Surface Modeling ou Dense Stereo Matching DSM, (HULLO et al., 2009) ou ainda, Photo-based Scanning (WALFORD, 2009). Algumas das ferramentas que implementam esta tecnologia, como o Photomodeler Scanner, requerem uma técnica especial na tomada fotográfica de modo que as fotos a serem processadas para a restituição das coordenadas dos pontos no espaço, precisam ser tomadas de acordo com uma certa geometria. Ou seja, as fotos a serem processadas deverão guardar a relação 0,1 B / L 0,5, onde B é distância entre as estações, e L a distância entre o centro óptico da câmera e o objeto. Além disto, é necessário, que as fotos sejam paralelas ou com uma obliqüidade mínima, da ordem de 10 graus. Estes cuidados fazem com que o algoritmo de reconhecimento de padrões contido na ferramenta possa reconhecer os conjuntos de pixeis com

10 características semelhantes e assim restituir as coordenadas dos pontos. Outras ferramentas já não guardam uma relação tão rígida, mas, por outro lado, nem todas as fotografias poderão ser correlacionadas, e consequentemente processadas para a obtenção da nuvem de pontos desejada. Como as fotos capturadas pelo VANT são tomadas de forma automática a partir de um dispositivo temporizador pré-programado, não foi possível nesse primeiro experimento garantir a geometria recomendada para as estações no momento da captura das imagens. A ferramenta escolhida e utilizada nos primeiros testes com o hexacóptero, foi o software 123D Catch, que está sendo desenvolvida pela Autodesk, cujo acesso e processamento de dados é feito de forma remota nos servidores da empresa, via web. A ferramenta, em fase experimental, limita o upload de um pacote ou lote de até 80 fotos por vez. A calibração da câmera é feita pela própria ferramenta durante um pré-processamento, a partir de leitura de dados EXIF (EXchangeable Image File Format), contidos no cabeçalho do arquivo das imagens, e que armazena parâmetros da câmera e do momento da captura da imagem, como a sensibilidade e a resolução, a velocidade de disparo, a abertura da objetiva, dentre outras informações. A câmera foi montada no VANT com o seu eixo na vertical e foram feitos dois vôos com controle visual do aparelho a partir do solo na área do Pelourinho, tendo sido capturada uma grande quantidade de fotos. Deste modo, uma vez obtidas as imagens, estas foram classificadas para compor um conjunto de fotografias de um mesmo objeto ou conjunto arquitetônico, dotadas de características tais que pudessem ser processadas nos testes, e assim gerar algumas nuvens de pontos que demonstrassem a viabilidade dessa técnica de captura de dados para fins de documentação arquitetônica. Assim, foram selecionadas 35 fotografias correspondentes a um conjunto de edificações no largo do Cruzeiro de São Francisco, para upload e processamento nos servidores da Autodesk. Algumas destas imagens não foram processadas pela ferramenta, provavelmente por falta de correlação adequada com outra imagem, devido à geometria das estações. Algumas destas fotos são vistas na Figura 3. Na etapa de configuração da ferramenta para o processamento remoto é possível se definir a resolução e a precisão do modelo, sendo disponibilizadas 3 opções: mínima, padrão e máxima. A escolha de uma destas resoluções implica diretamente no tempo de processamento, qualidade de modelo e no tamanho do arquivo gerado. Finalizado o processamento, é disponibilizado um primeiro produto, sob a forma de um modelo de superfície do tipo TIN Triangular Irregular Network. Sobre este primeiro produto, é feita uma operação de recorte (clipping) de modo a retirar do modelo bruto as partes que não interessam à finalidade do estudo. Feita a separação da parte de interesse deste modelo bruto, é

11 possível a geração do modelo final a ser feito o download. Os modelos obtidos como produto final podem ser nuvem de pontos, ou de modelo de superfícies (TIN). Figura 3: Imagens capturadas pelo VANT em diferentes alturas Uma vez finalizado o modelo, o mesmo pode ser exportado para outros programas a fim de serem gerados os produtos finais desejados, visto que a nuvem de pontos é apenas uma etapa do processo, servindo apenas para fins de visualização, e o mais importante, como uma forma rápida, precisa, confiável e de baixo custo para a captura da forma e da geometria dos objetos. 5 Avaliação Qualitativa dos Resultados As imagens obtidas em ambas as ocasiões atenderam às expectativas quanto à qualidade, nitidez e resolução. As tomadas no Pelourinho foram empregadas nos primeiros testes para a geração de nuvens de pontos a partir de fotografias aéreas convergentes, a serem usada na modelagem geométrica simplificada (baixo nível de detalhe) para fins de construção de modelos urbanos daquele sítio histórico. Como a câmera foi montada no VANT com a objetiva orientada no seu eixo vertical, privilegiando assim a obtenção de superfícies mais horizontais, como é o caso das coberturas, a captura das imagens das fachadas (superfícies verticais) embora seja possível, não apresentou uma geometria satisfatória para o processamento do modelo, gerando baixa precisão nestas partes do mesmo.

12 Figura 4: Nuvens de pontos e modelos de superfície (TIN) gerados no 123D Catch Uma forma de resolver tais problemas de precisão e definição seria a inclusão no lote de imagens (batch) a serem processadas, de fotos tomadas a partir do nível do solo, de modo que as fachadas fossem melhor representadas, e obtendo-se assim uma melhor geometria para a correlação dos conjuntos de pixeis, aumentando-se a definição e a precisão do modelo. Embora tenham sido tomadas fotos a partir do nível do solo com a câmera Nikon D300, não foi possível incluir estas fotos no processamento realizado, de modo a incrementar a qualidade o modelo. Estas fotos precisam ser processadas em separado gerando uma nuvem de pontos específica. Posteriormente, as duas nuvens de pontos geradas a partir de fotos tomadas por câmeras distintas podem ser registradas em um outro programa. Outra forma de melhorar a precisão ou de minorar os problemas detectados nas superfícies verticais é a montagem da câmera embarcada no VANT com o eixo da objetiva inclinado a 45 graus em relação à vertical, privilegiando assim, tanto a captura de fotos das superfícies horizontais, quanto das verticais. Desta forma é possível realizar-se uma boa cobertura tanto dos telhados, quanto das fachadas. A partir dos experimentos realizados, o uso dos VANTS mostrou-se essencial para a captura de dados das partes inacessíveis ou de difícil acesso das edificações, como platibandas, cumeeiras, águas furtadas, etc., componentes normalmente não documentados ou

13 feitos com baixa precisão, salvo casos especiais. Já as partes das edificações mais próximas do solo, poderão ter suas imagens capturadas com a mesma câmera usada para a tomada das fotos aéreas, mas operadas manualmente a partir do nível solo. Este procedimento simplifica a tomada fotográfica e aumenta a segurança da operação da captura de dados, especialmente em locais com grande circulação de pessoas como foi o caso da tomada fotográfica no Pelourinho, realizada num sábado pela manhã. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Por se tratar de apenas um primeiro teste para verificar a viabilidade da captura das imagens aéreas e a consequente a geração de nuvens de pontos de conjuntos de edificações, a quantidade de fotografias disponível mostrou-se insuficiente para a geração de modelos mais completos e controlados. Isto deverá ser feito em operações a serem programadas em futuro próximo, na medida em que todas as etapas do processo de documentação já tenham sido realizadas com algum tipo de êxito, demonstrando assim a viabilidade técnica e econômica de fazer uma operação de envergadura na documentação de sítios urbanos empregando este tipo de tecnologia. Num outro experimento mais controlado ainda a ser realizado com aquisição de imagens em quantidade e qualidade suficiente para atender as necessidades de processamento e de precisão do modelo, deverão ser gerados produtos nas várias ferramentas disponíveis para esta finalidade, como o Photomodeler Scanner, dentre outros programas. A avaliação qualitativa dos produtos tem-se mostrado satisfatória, o que tem motivado o aprofundamento dos estudos e o planejamento de novos experimentos, que deverão incluir aspectos quantitativos e de precisão. Os resultados até então obtidos são muito promissores e levam a crer na viabilidade no uso de VANTs como um importante recurso auxiliar na documentação de edificações ou de conjuntos urbanos, seja pela facilidade de operação e obtenção das imagens, seja pelo baixo custo e simplicidade quando comparado com as demais alternativas para aquisição de dados nessas condições, como andaimes ou plataformas elevadas mecanizadas. AGRADECIMENTOS Os autores desejam registrar os seus agradecimentos ao bolsista de iniciação científica Bruno Leão de Brito pelo processamento preliminar das nuvens de pontos, ao Rodolpho de Oliveira Gondim, piloto do comercial e do VANT, responsável pela captura das imagens aéreas, e ao CNPq pela bolsa de produtividade em pesquisa, e o financiamento de parte dos recursos usados pelo LCAD.

14 REFERÊNCIAS ARJOMANDI, Maziar. Classification of Unmanned Aerial Vehicles. University of Adelaide, Aus, Disponível em: < Aeronautical%20Engineering%20Projects/2006/group9.pdf>. Acesso em: 25 set BRASIL, ANAC. INSTRUÇÃO SUPLEMENTAR IS Nº , ANAC. Revisão A, Emissão de Certificado de Autorização de Voo Experimental para Sistemas de Veículo Aéreo Não Tripulado. SAR/GTPN, BRASIL, Departamento de Controle do Espaço Aéreo, Sub-departamento de Operações. AIC N 21/10. Rio de Janeiro, set HULLO, J. F. et al. Photogrammetry and Dense Stereo Matching Approach Applied to the Documentation of the Cultural Heritage Site of Kilwa (Saudi Arabia). In: CIPA INTERNATIONAL CIPA SYMPOSIUM, 22., 2009, Kyoto. Proceedings... Kyoto: Ritsumeikan University, RPAV. Remote Piloted Aerial Vehicles, EUA, Disponível em: < Acesso em: 29 set UAV. UNMANNED Air Vehicle Classification Table. EUA, Disponível em: < Acesso em: 28 set UNSW. Unmanned Aerial Vehicle-based Mapping. School of Surveying & Spatial Information Systems, Faculty of Engineering. Aus, Disponível em: < currentstudents/ug/projects/salameh/physical%20characteristics.htm>. Acesso em: 29 set WALFORD, Alan. A New Way to 3D Scan: Photo-based Scanning Saves Time and Money Disponível em: < Acesso em: 10 out WORLDVIEW2. ENGEMAP/DigitalGlobe. São Paulo, Disponível em: < Acesso em: 1 set "Notice to Airmen", ou, em tradução livre, "Aviso aos aviadores" 2 EPO - Poliolefina Expandida é um polímero produzido a partir de uma olefina simples como um monómero. Tem como principais características a resistência e a facilidade de reparo.