Drones: uma revolução para a engenharia civil

O drone surgiu como ferramenta chave para facilitar processos e trazer melhores resultados para as empresas. Embora sejam frequentemente utilizados para criar imagens e vídeos de marketing, isso é apenas uma parcela do que eles podem proporcionar.

O fato é que o drone e a engenharia têm muita afinidade, e é isso que iremos tratar neste post. Boa leitura! 

Drones na construção civil

A captura de dados com o uso de drones trouxe uma série de benefícios, trazendo a realidade do campo para o meio digital, sendo o drone, então, apenas uma das diversas ferramentas de captura de realidade.  

Baseado em técnicas fotogramétricas, proporciona a reconstrução 3D da paisagem ou de objetos em nuvem de pontos densa, colorida e acurada (se executado de maneira correta) que enriquece o modelo que antes era levantado apenas com pontos notáveis por topografia tradicional.  

Isso tudo traz:

• economia de tempo em campo;
• redução de pessoas em campo;
• maior detalhamento de dados e informações de obra;
• redução de custos de projetos executivos, uma vez que o dado levantado é multidisciplinar. 

Com o drone é possível, através de um único voo de prospecção, obter inúmeras informações métricas e visuais da área e realizar diferentes estudos para, em um segundo momento, ser realizado o projeto executivo. Essa pré-análise é mais rica, barata e proporciona informações mais assertivas em poucos minutos de voo sobre a área.

Pontos de apoio 

Mas é impossível falar de drones sem falar dos pontos de apoio. Estes são pontos foto identificáveis (possíveis de serem identificados nas imagens) que podem ser naturais (detalhes do terreno) e/ou artificiais (sinalizações viárias, bocas de lobo, etc.), com a finalidade de melhorar a precisão e a fixação da métrica dos produtos.  

Os exemplos de pontos usados no levantamento de uma área podem ser vistos na imagem abaixo: 

Parte desses pontos são fundamentais na etapa de processamento para atribuir precisão ao dado gerado, advinda de pontos levantados com GNSS ou equipamentos de alta precisão. E a outra parte serve para o controle de qualidade deste dado processado, o que garante a acurácia das informações geradas.  

Existem técnicas de levantamento que visam diminuir ou retirar esses pontos da etapa de levantamento, acoplando ou usando outros equipamentos como fonte de informação precisa em campo para a correção dos dados posicionais do drone, tais como a técnica RTK (GNSS enviando correção em tempo real) e a técnica PPK (um ponto conhecido em solo apenas).  

Porém, a utilização dessas técnicas não proporciona o controle de qualidade minucioso dos dados levantados, além de serem soluções ainda caras em relação aos drones comuns. Entretanto, para obras em grandes extensões podem ser a melhor solução. Mas cuidado, incertezas podem gerar custos. 

Captura de realidade

A captura de realidade é o processo de levantamento, produção e representação digital 3D de um objeto ou área, criado através da digitalização do mundo real. As técnicas e equipamentos utilizados para essa tecnologia se baseiam em métodos de captura de grandes quantidades de dados, tais como varreduras LiDAR, Fotogrametria e Matterport. 

Essas ferramentas são utilizadas para capturar o estado real, de um ambiente ou canteiro de obra levantando informações de suas características, cores e dimensões a fim de obter levantamentos mais completos de informações, melhorando a eficiência do ”input” para modelos BIM ou qualquer ambiente virtual, inclusive para o Metaverso.  

Na captura fotogramétrica com drones, as imagens são processadas através de um software que gerará dados, que, posteriormente, serão tratados em outros softwares gerando produtos finais de engenharia. 

Mas quais dados são esses? Como são tratados? Por que são mais vantajosos em relação ao método de topografia tradicional? Vamos conferir a seguir! 

Dados gerados nativamente pelos drones: 

• Nuvem de pontos: é um conjunto de pontos com 4 características: coordenadas X, Y, Z, e também a cor; 

• MDS (Modelo Digital de Superfície): superfície que descreve a elevação da superfície da área levantada, contendo os objetos; 
• MDT (Modelo Digital de Terreno): superfície que descreve a elevação do solo da área levantada, sem a presença de objetos; 
• Ortomosaico: é uma imagem única de toda a área, ortogonal, retificada e georreferenciada, obtida pela junção das fotos capturadas; 
• Modelo 3D Mesh: é a estrutura de um objeto 3D construído a partir de polígonos e texturas; 

Os dados são passíveis de tratamento e integração em diferentes softwares de Engenharia, como os derivados da família CAD e GIS, sendo mais integrável em ambiente Autodesk e Esri ArcGIS. 

A melhor forma de integrar tecnologias (como drones) e gerir essas informações são as plataformas de processamento em nuvem, que permitem agilidade, manipulação de grandes quantidades de dados de processamento e armazenamento, fácil acesso a todos os envolvidos no processo da cadeia produtiva da engenharia e em todos seus segmentos. 

Gestão dos dados 

É importante ainda ressaltar que todas as partes envolvidas na cadeia produtiva da construção se beneficiam do dado gerado pelo drone. A partir de um mesmo dado, geram-se diferentes tipos de produtos de engenharia, conferindo maior qualidade e integração das informações entre todos. 

Plataforma de processamento de dados 

A Esri Site Scan é uma plataforma de processamento gerenciamento de dados levantados com RPA (drone) em nuvem, cujo motor de processamento é composto por algoritmos de soluções desktop, sendo eles o Pix4d (mais robusto atualmente no mercado) e o ReCap. 

Com isso, possui inúmeras vantagens, como:

• processamento e gerenciamento em nuvem;
• armazenamento ilimitado na nuvem para multiprocessamentos enquanto a licença permanecer ativa, ideal para análise e tomadas de rápidas de decisão nas fases iniciais ou pré-executivas de obras;
• permite o compartilhamento rápido de dados;
• proporciona o gerenciamento completo da operação interna das empresas que fazem uso dessa tecnologia quando aplicado na sua totalidade. 

Facilidades da plataforma Site Scan 

• Acesso ao acervo fotográfico de qualquer ponto ou região do processamento para inspeções; 
• Dados de elevação: Curvas de Nível, Modelos Digitais de Terreno e Superfície, Corte e Aterro, e visualização 3D a partir de uma imagem 2D (Hillshade); 
• Análise de linha do tempo em relação a coletas realizadas em uma mesma área;
• Reconstrução 3D da área (Mesh) passível de manipulação em ambiente VR; 
• Nuvem de pontos permitindo perfilamentos e medições 3D de objetos presentes na área. 

Produto final de engenharia 

Após a captura de realidade há o processamento e o tratamento do dado que permite gerar diferentes produtos de engenharia. Alguns exemplos de produtos finais: 

• Levantamento planialtimétrico cadastral: Serve como base para projetos executivos. É realizado atrelando o voo com o drone a um sistema de referência (pontos de apoio fotoidentificáveis) e a partir do ortomosaico gera-se a informação planimétrica e da nuvem de pontos a complementação altimétrica do produto; 
• Estimativa de supressão: Serve como base para cálculo de área passível de extração vegetal. A análise é baseada na classificação do uso de solo sobre o ortomosaico; 
• Estudos de viabilidade: É base para tomadas de decisão e análise de viabilidade de empreendimento, normalmente realizado através de um cadastro simples, podendo ser ou não georreferenciado; 
• Sumarização de corte e aterro: Possibilita a análise prévia de estimativa de volume a ser extraído ou aterrado no local de acordo com o projeto de terraplenagem ou projeto executivo, já elaborado por profissional capacitado; 
• Acompanhamento volumétrico: É base para planejamentos e controle de movimentação de maciços dentro da área de projeto, alimentando informações de cronograma executivo e orçamentário da execução da terraplanagem com alto nível de detalhamento. A análise é baseada em MDTs gerados a partir da classificação da nuvem de pontos de capturas de realidade periódicas; 
• Inspeções e acompanhamento de obras: A captura por si só permite o acompanhamento do avanço físico da obra ao longo do tempo, além de proporcionar a inspeção rápida e acervada da execução e do canteiro de obras durante todo o projeto. 

Integrações e análise em escala 

Cada projeto começa com uma visão realista do local, que pode variar em escala e que pode ser atualizada com capturas regulares para mostrar sua evolução, melhorando seu entendimento e entregando o contexto temporal para as informações. 

Neste contexto, GIS E BIM utilizam as informações advindas dos drones para análises em proporções diferentes: o GIS na macro escalas e o BIM na micro escala ou escala de projeto.  

Tomadas de decisão baseadas em informações como dados socioeconômicos, planos diretores, rotas e outros na fase de viabilidade técnica e econômica do projeto, assim como baseadas em atualizações periódicas do modelo executivo BIM destacam soluções e economizam recursos em todas as fases da obra. 

Conclusão 

Os drones já causam impactos nos canteiros de obras em todo o mundo, isto é, já são realidade. Todos os dias pesquisadores, engenheiros e construtores estão encontrando novas maneiras de colocar seus “zangões” para trabalhar, ajudando essas pessoas e empresas a se diferenciar dos concorrentes e tornando esta tecnologia a base para seus negócios.  

Mas o drone é apenas um meio, um equipamento, e não o fim. Seus resultados podem ser potencializados quando integrados a outras tecnologias, ferramentas e softwares de engenharia e com isso agregando muito mais em toda a vida útil de uma obra. 

E você já obteve resultados com o uso de drones?