XX SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA USO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS PARA MONITORAMENTO AMBIENTAL

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1 XX SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GIA XX 22 a 25 Novembro de 2009 Recife - PE GRUPO -XI GRUPO DE ESTUDO DE IMPACTOS AMBIENTAIS- GIA USO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS PARA MONITORAMENTO AMBIENTAL José Eduardo Gonçalves*; Valéria Vanda G Brasil SIMEPAR CHESF RESUMO O sistema de navegação MP2028g, desenvolvido pela Micropilot, foi utilizado para comandar um pequena aeronave equipada com câmera digital, objetivando o monitoramento das APPs dos reservatórios do Complexo de Paulo Afonso. Essa metodologia teve como objetivo principal, monitorar a área com alta resolução baixo custo operacional, possibilitando acompanhar a dinâmica da ocupação do solo das bordas dos reservatórios. As condições adversas encontradas nas margens dos reservatórios inviabilizam a operação do VANT por terra, o problema foi resolvido adaptando-se flutuadores na aeronave e realizando a operação com a utilização de um barco equipado com catapulta para efetuar a decolagem da aeronave. PALAVRAS-CHAVE APP; Borda de Reservatórios, Monitoramento Aéreo, VANTs INTRODUÇÃO O Complexo hidrelétrico de Paulo Afonso-Ba (CHPA) constitui-se pelo reservatório Delmiro Gouveia, que atende às UHEs Paulo Afonso I,II e III; pelo reservatório da UHE Paulo Afonso IV; reservatório de Moxotó da UHE Apolônio Sales e pelo reservatório da Usina Piloto. São cinco os principais municípios na área de abrangência do CHPA, localizados nos estados da Bahia, Pernambuco e Alagoas, num total de 186 mil habitantes influenciados pela presença do complexo. O CHPA está em funcionamento desde a década de 1950, sendo que na época de sua implantação não haviam leis específicas que regulamentassem a implantação da faixa de Área de Preservação Permanente APP. Não é nenhuma novidade afirmar que o desenvolvimento e crescimento da maioria das comunidades acontecem a partir das bordas de um corpo d água, principalmente na região Nordeste do Brasil, onde a água é fonte de subsistência para grande número de populações. Em Paulo Afonso não aconteceu diferente. Ao longo desses 50 anos, principalmente as áreas urbanas no entorno dos reservatórios do CHPA foram sendo ocupadas das mais diversas formas: habitações, comércio, agricultura, indústrias e áreas de lazer. Atualmente, por força da legislação, e pela necessidade de garantir-se a integridade e uso múltiplo do corpo hídrico formado pelos reservatórios das usinas da CHESF, é indispensável que se reconheça e que se monitore de maneira sistemática as atividades e as diversas utilizações estabelecidas ao longo das APPs. Além de delicada e (*) Instituto Tecnológico SIMEPAR - Centro Politécnico da UFPR, Curitiba, PR, Brasil Tel: (+55 41) Fax: (+55 41) jgoncalv@simepar.br

2 2 onerosa, a atividade de monitoramento do entorno dos reservatórios requer metodologias que possam proporcionar informações precisas no menor espaço de tempo possível para que as ações corretivas sejam implementadas tão logo sejam identificadas as irregularidades. Ao mesmo tempo essas metodologias devem provocar um mínimo de intervenções físicas e pessoais nas áreas, no sentido de evitar especulações que induzam o surgimento de confrontos ou conflitos. Como o objetivo de mapear com absoluta exatidão as APPs dos reservatórios do CHPA, nas quais a CHESF é responsável pela manutenção de sua qualidade ambiental, estão sendo realizados levantamentos aerofotogramétricos das bordas de todos os reservatórios do CHPA. A partir desse levantamento, além da identificação precisa de suas dimensões, as APPs serão mapeadas quanto às atividade humanas que provocam algum tipo de impacto nos reservatórios. Dada a dinâmica do uso e ocupação do solo nas proximidades das bordas dos reservatórios, se faz necessário a realização de um intenso monitoramento dessas áreas para que se mantenha atualizada a base de dados formada com a realização dos levantamentos aerofotogramétricos. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho é o desenvolvimento de metodologia que viabilize a execução de monitoramento aéreo das bordas dos reservatórios, com alta freqüência temporal e baixo custo operacional ÁREA DE ESTUDO A área de interesse desse estudo compreende a borda dos reservatórios que formam o CHPA, um perímetro aproximado de 291 Km, pertencentes aos reservatórios de Moxotó, Delmiro Gouveia e Paulo Afonso IV. A Figura 1 apresenta a área de abrangência, onde é possível observar a faixa de domínio da APP que possui uma largura de 100 m e abrange todo o entorno do reservatório. Observa-se ainda uma área delimitada pela curva em vermelho que abrange toda a área de interesse do levantamento aerofotogramétrico, que se estendeu ao redor de 3 km além da borda. Isso foi feito com o objetivo de mapear áreas onde a atividade humana influencia de forma direta na qualidade ambiental das águas dos reservatórios. Estudos realizados com o objetivo de identificar e analisar aspectos físico-territoriais de uso e ocupação do solo no entorno dos reservatórios do CHPA evidenciaram uma dinâmica intensa da modificação da paisagem local pela ação antrópica, liderada pela ocupação residencial e industrial nas bordas dos reservatórios. Verifica-se a predominância de construções sólidas unifamiliares na localidade de Paulo Afonso (BA), com a ocorrência de edificações diversas e não-planejadas localizadas as suas margens (Figura 2). Em Paulo Afonso, os principais núcleos urbanos se localizam na ilha, criada em 1980, a partir da construção do canal de desvio e da bacia de acumulação que alimenta a UHE PA IV. O ponto mais crítico ocorre na porção sul da ilha, onde imigrantes em busca de emprego se instalaram de forma desordenada, consolidando ao longo do tempo a formação de uma vila, que contrasta com a forma ordenada que se em que ocorreu a ocupação da área leste da ilha, onde residem principalmente os técnicos e operários da usina. Esse tipo de situação é observado em outras áreas do CHPA, onde as sucessivas invasões de terrenos, praticadas por ex-barrageiros que, desmobilizados das obras da Chesf, fixaram-se no local. Durante os anos de 2004 e 2005, os técnicos da CHESF efetuaram o levantamento dos potenciais poluidores nos reservatórios do CHPA. Esse levantamento foi feito em cinco etapas, sendo quatro delas realizadas por monitoramento com o uso de barcos e um com o uso de uma aeronave convencional. Durante as referidas etapas, as ocorrências mais significativas, quanto ao risco potencial em impactar o meio ambiente de forma negativa ou positiva, foram registradas por meio de GPS e fotografias. A Tabela 1 resume o número de registros realizados durante o levantamento, um cenário que evidencia a necessidade da realização de monitoramento freqüente no sentido de acompanhar a evolução desse inventário. Tabela 1: Número de pontos, identificados como potencias poluidores no CHPA Reservatório Área - km 2 Ptos. registrados Ptos./km 2 Moxotó - UHE Apolônio Sales 98, ,15 Delmiro Gouveia - UHE PA I-II-III 4,8 22 4,58 PA IV - UHE PA IV 12,9 45 3,49 De uma forma geral, os aspectos ambientais mais graves encontrados na região, apontam para a ocorrência de erosão e conseqüente assoreamento dos cursos de água. Isso ocorre principalmente pela ausência de manejo adequado em áreas de agricultura familiar, destinação final inadequada dos resíduos sólidos nas proximidades de corpos de água, ausência de informações relativas aos processos industriais, no que diz respeito ao tipo de produção e cumprimento dos programas ambientais, etc. Em Delmiro Gouveia, o uso tem se desenvolvido com base na potencialidade turística gerada pelo reservatório, que tem sido aproveitado para o lazer da população local e circunvizinha.

3 3 Figura 1: Área de estudo - Reservatórios do CHPA Figura 2: Ocupação desordenada das margens do reservatório de Paulo Afonso METODOLOGIA O principal objetivo desse trabalho é o desenvolvimento de metodologia que possibilite executar o monitoramento das bordas dos reservatórios do CHPA, com freqüência temporal suficiente que permita identificar a ocorrência de irregularidades nas APPs a tempo de efetuar intervenções que interrompam a fixação permanente dessa atividade irregular. A velocidade com que as ocupações irregulares ocorrem, obriga aos técnicos da CHESF monitorarem continuamente as APPs por terra e por água. Esse tipo de monitoramento, embora indispensável, não fornece aos

4 4 técnicos uma visão ampla da área que está sendo observada, dificultando a identificação de possíveis problemas que possam estar ocorrendo. No sentido de aperfeiçoar o monitoramento das bordas dos reservatórios, a metodologia proposta compreende as seguintes etapas: (A) Monitoramento aéreo com a utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT); (B) Identificação de mudanças no uso e ocupação do solo nas APPs através da análise das imagens digitais geradas pelo VANT (C ) Monitoramento terrestre e aquático das áreas onde foram identificadas irregularidades. (D) Atualização sistemática da base existente, criada a partir do levantamento aerofotogramétrico realizado em setembro de A inclusão do monitoramento aéreo com o uso de VANTs possibilita diminuir a freqüência temporal com que as equipes se deslocam para o campo, diminuindo drasticamente o custo dessa atividade, e aumentando a eficiência do monitoramento. Para a geração das imagens está sendo usada uma plataforma aérea equipada com sistema de navegação autônomo, câmera e filmadora digital. No início das atividades de monitoramento ambiental com um VANT, optouse por uma plataforma aérea construída especificamente para este propósito. Com isso a primeira aeronave foi desenhada para suportar uma carga útil de 10 Kg e possuía 3,0 m de envergadura. A grande dimensão e peso dessa aeronave, associada às condições precárias, normalmente encontradas no campo, dificultaram enormemente a operação dessa plataforma, inviabilizando o seu uso. A continuidade dos experimentos se deu com a utilização de um aeromodelo de pequeno porte equipado com sistema de navegação autônomo modelo MP2028g de fabricação canadense. Com essa mudança a operação foi facilitada, e a manutenção do sistema se tornou muito mais rápida e barata, uma vez que peças de reposição podem ser adquiridas em lojas especializadas. Para viabilizar a operação da aeronave nos ambientes usualmente encontrados nas bordas dos reservatórios, ou seja, áreas de difícil acesso e espaços limitados para realizar pousos e decolagens, optou-se por utilizar um sistema de catapulta, constituído por trilhos, rolamentos e elásticos. Esse sistema se mostrou bastante eficiente para realizar decolagens curtas, desde que a aeronave seja equipada com flaps. Para evitar a dificuldade de acesso a determinadas áreas dos reservatórios, a operação está sendo realizada por água, com a utilização de um barco. Com isso as decolagens da plataforma aérea são realizadas através da catapulta instalada no barco e a recuperação é feita pousando nas águas do próprio reservatório com o uso de flutuadores instalados na aeronave. Assim o mapeamento da borda do reservatório está sendo feita por trechos, ou seja, os 291 Km do perímetro dos reservatórios do CHPH, foi dividido em diversos segmentos de acordo com a autonomia da aeronave. A Figura 2 mostra a trajetória de um dos segmentos do reservatório de Moxotó da forma como é visualizada na tela do computador quando o plano de vôo está em execução. Durante toda a missão o vôo é monitorado através de telemetria, com alcance de 50 Km, na qual as informações referentes a altura da aeronave, velocidade em relação ao solo,inclinação, voltagens das baterias e posição geográfica, são transmitidas para a base em terra. As missões foram programadas para acontecerem a cada três meses. Após cada missão são emitidos relatórios com o registro das novas ocupações e atividades em desenvolvimento nas áres de APP. De posse destes relatórios é possivel aos técnicos realizarem as abordagens por via terrestre, apenas nos locais onde as ocupações irregulares estão acontecendo. Desta forma tem-se conseguido uma significante redução nos deslocamentos e nas horas de trabalho dos técnicos. A câmera digital embarcada na aeronave é comandada pelo sistema de navegação, e registra as imagens a medida que passa pelas coordenadas dos pontos de interesse.com esse procedimento, as coordenadas das imagens são geradas com precisão suficiente para se identificar pontos conhecidos ao longo da borda do reservatório. A Figura 2 mostra em detalhe a posição em que a câmera fotográfica foi acomodada na proa da plataforma aérea.

5 5 Figura 2: Detalhe da câmera digital embarcada na aeronave A plataforma aérea que está sendo utilizada possui 5 Kg, 1,8 m de envergadura, velocidade de cruzeiro de 90 km/h e autonomia de 90 minutos. Com essas características, e com condições climáticas normais, é possível cobrir uma distancia aproximada de 100 km por missão e monitorar a borda dos reservatórios do CHPA em aproximadamente quatro dias. Figura 2: Interface gráfica do sistema de telemetria do navegador.

6 1.0 - CONCLUSÃO 6 O monitoramento aéreo do Complexo Hidroelétrico Paulo Afonso mostrou que as imagens geradas a uma altura de vôo entre 500 e 1000 m são ideais para identificação de mudanças ocorridas no levantamento aerofotogramétrico realizado em setembro de Em termos operacionais, é mais conveniente a realização de vôos a 500 m de altitude. À medida que aumenta a intensidade dos ventos com a altitude fica mais difícil a obtenção de imagens de qualidade e também aumenta o risco da missão. A execução das missões realizadas por barco, com lançamento da aeronave por catapulta instalada na embarcação e recuperação com pouso nas águas do reservatório, mostrou-se bastante eficiente, uma vez que o deslocamento até os pontos de monitoramento é muito mais rápido quando feito por barco, evitando-se as áreas de difícil acesso encontradas nas trilhas que margeiam os reservatórios. De uma forma geral, a metodologia de monitoramento aéreo com a utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados mostrou-se muito viável e passível de ser aplicada para a vigilância das APPs de outros reservatórios ou qualquer área de preservação. Em particular, para a área do CHPA, a nova metodologia impactou principalmente no custo operacional de monitoramento, uma vez que as APPs da região estavam sendo monitoradas por equipes de terra e por barcos, com grande demanda de tempo e pessoal, o que importa em custo elevado e não possibilita a execução da vigilância com a periodicidade necessária. Considerável vantagem na utilização do VANT no monitoramento de áreas de APP é a discrição que o equipamento proporciona, sendo quase imperceptível aos invasores das áreas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LEVANTAMENTO DOS POTENCIAIS POLUIDORES DOS RESERVATÓRIOS DO COMPLEXO DE PAULO AFONSO Relatório Técnico - Nº 003/2005 Departamento de Meio Ambiente DMA- Divisão de Meio Ambiente de Geração DEMG LEVANTAMENTO AEROFOTROGRAMÉTRICO DO COMPLEXO DE PAULO AFONSO - Relatório Técnico - Set/2008 Departamento de Meio Ambiente DMA- Divisão de Meio Ambiente de Geração DEMG MICROPILOT AUTOPILOT INSTALATION AND OPERATION MANUAL MicroPilot Inc Road 8E, Sturgeon Rd. Stony Mountain, Mantoba Canada DADOS BIOGRÁFICOS José Eduardo Gonçalves Nascido em Pompéia (SP) em 1966 Graduado em Física pela UEL em Doutorado em Oceanografia Física pela USP Pesquisador do Instituto Tecnológico SIMEPAR desde 2001, atuando nas áreas de modelagem hidrológica e dispersão de poluentes atmosféricos. Em 2007 iniciou o projeto de monitoramento ambiental com o uso de aeronaves não tripuladas.