Dissertação - Avilmar Antonio Rodrigues - 2016

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS 
INSTITUTO DE ESTUDOS SOCIOAMBIENTAIS 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA – PPGeo 
 
 
 
 
AVILMAR ANTONIO RODRIGUES 
 
 
 
 
 
USO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS PARA MAPEAMENTO E 
AVALIAÇÃO DE EROSÃO URBANA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GOIÂNIA 
2016
 
 
TERMO DE CIÊNCIA E DE AUTORIZAÇÃO PARA DISPONIBILIZAR AS TESES E 
DISSERTAÇÕES ELETRÔNICAS NA BIBLIOTECA DIGITAL DA UFG 
 
Na qualidade de titular dos direitos de autor, autorizo a Universidade Federal de Goiás 
(UFG) a disponibilizar, gratuitamente, por meio da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações 
(BDTD/UFG), regulamentada pela Resolução CEPEC nº 832/2007, sem ressarcimento dos direi-
tos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o documento conforme permissões assinaladas 
abaixo, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção cien-
tífica brasileira, a partir desta data. 
 
 
 1. Identificação do material bibliográfico: [ X ] Dissertação [ ] Tese 
 
 
 2. Identificação da Tese ou Dissertação 
 
Nome completo do autor: Avilmar Antonio Rodrigues 
 
Título do trabalho: USO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS PARA MAPEA-
MENTO E AVALIAÇÃO DE EROSÃO URBANA 
 
 
3. Informações de acesso ao documento: 
 
Concorda com a liberação total do documento [ X ] SIM [ ] NÃO1 
 
Havendo concordância com a disponibilização eletrônica, torna-se imprescindível o envio 
do(s) arquivo(s) em formato digital PDF da tese ou dissertação. 
 
________________________________________ Data: 25 / 12 / 2016 
 Assinatura do (a) autor (a) ² 
 
 
1 Neste caso o documento será embargado por até um ano a partir da data de defesa. A extensão deste prazo suscita jus-
tificativa junto à coordenação do curso. Os dados do documento não serão disponibilizados durante o período de em-
bargo. 
 ²A assinatura deve ser escaneada. 
 
 
 
AVILMAR ANTONIO RODRIGUES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
USO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS PARA MAPEAMENTO E 
AVALIAÇÃO DE EROSÃO URBANA 
 
 
Dissertação de Mestrado apresentada ao 
Programa de Pós-Graduação em Geografia, do 
Instituto de Estudos Socioambientais da 
Universidade Federal de Goiás, como requisito 
parcial para a obtenção do título de Mestre em 
Geografia. 
 
Orientador: Prof. Dr. Manuel Eduardo 
Ferreira. 
 
Co-orientador: Prof. Dr. João Batista Ramos 
Côrtes. 
 
 
 
GOIÂNIA 
2016
Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor, através do
Programa de Geração Automática do Sistema de Bibliotecas da UFG.
CDU 911
Rodrigues, Avilmar Antonio
 Uso de Veículos Aéreos não Tripulados para Mapeamento e
Avaliação de Erosão Urbana [manuscrito] / Avilmar Antonio Rodrigues. 
 2016.
 CXXXVI, 136 f.: il.
 Orientador: Prof. Dr. Manuel Eduardo Ferreira; co-orientador Prof.
Dr. João Batista Ramos Côrtes.
 Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Goiás, Instituto
de Estudos Socioambientais (Iesa), Programa de Pós-Graduação em
Geografia, Goiânia, 2016.
 Bibliografia. Apêndice.
 Inclui siglas, mapas, fotografias, abreviaturas, símbolos, gráfico,
tabelas, lista de figuras, lista de tabelas.
 1. Ortofotografia. 2. Modelo Digital de Terreno (MDT). 3. Modelo
Digital de Superfície (MDS). 4. Pontos de Controle. 5. Agisoft
PhotoScan. I. Ferreira, Dr. Manuel Eduardo , orient. II. Título.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico aos meus pais (in memorian), Antônio 
Cândido Rodrigues e Maria Francisca 
Rodrigues, à minha esposa, Maria Aparecida 
Sperandio, ao meu filho, Átila Sperandio 
Rodrigues, e aos tios (in memorian), Antônio 
Lopes Cardoso, Dário Lopes Cardoso, e à 
Dona Rosa, a todos, pela grande contribuição 
na minha vida ontem, hoje e amanhã. 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Ao Grande Arquiteto do Universo, por conduzir os meus passos. 
Ao Professor Dr. Manuel Eduardo Ferreira, por orientar este trabalho, sempre 
contribuindo com sabedoria e educação, com exemplos de dedicação à arte de ensinar. 
Sempre lhe serei grato. 
Ao Professor Dr. João Batista Ramos Côrtes, amigo e companheiro de longa data, que 
se colocou à disposição para co-orientar este trabalho de forma incansável, muito obrigado. 
Aos professores da Banca, Prof. Dr. Luis Felipe Soares Cherem e Prof. Dr. Nilton 
Ricetti Xavier de Nazareno, pelo aceite em avaliar e contribuir com a evolução deste trabalho. 
À Universidade Federal de Goiás, pelo Programa de Pós-Graduação em Geografia, 
agradeço aos docentes que contribuíram, ministrando as disciplinas cursadas: Adriano 
Rodrigues de Oliveira, Ana Cristina da Silva, Celene Cunha Monteiro A. Barreira, Ivanilton 
José de Oliveira, Laerte Guimarães Ferreira Junior, Maria Geralda de Almeida, Michael T. 
Coe, Ronan Eustáquio Borges. Também agradeço ao secretário, Yuji Annoura, e à Professora 
Dra. Claudia Valéria de Lima, por sua participação contributiva na Banca de Qualificação. 
Ao pessoal do Laboratório de Processamento de Imagens e Geoprocessamento 
(LAPIG) da UFG, bons companheiros, sempre dispostos a contribuir com o desenvolvimento 
científico, formando uma equipe campeã. 
Aos amigos do Instituto Federal de Educação e Tecnologia de Goiás (IFG), Domingos, 
Fábio e Leomar, que contribuíram na resolução dos conflitos profissionais para a conclusão 
deste trabalho, além de terem contribuído muito para sua escrita. 
Ao irmão Alear Antonio Rodrigues, por sua contribuição nas atividades particulares, 
que ausentei com a confecção deste trabalho. 
 
 
 
RESUMO 
 
Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a utilização do Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) 
como plataforma para a tomada de fotografias aéreas para o mapeamento planialtimétrico de 
erosão situada em zona urbana. Além disso, analisou-se a necessidade de utilização ou não de 
pontos de controle de campo para a geração de Modelo Digital de Superfície (MDS) e 
ortomosaico como instrumentos para examinar o processo erosivo. Apesar da grande variação 
da atitude da aeronave durante a obtenção das fotografias aéreas que compõem o bloco 
aerofotogramétrico, foi possível gerar o MDS e o ortomosaico com ou sem pontos de 
controle. Este estudo foi realizado em duas erosões urbanas, uma situada em Goiânia-GO, no 
Setor Fonte Nova/Córrego do Capim, e a outra em Silvânia-GO, denominada de Lava-Pés. 
Toda a geração dos MDS, Modelo Digital de Terreno (MDT) e ortomosaico foram realizados 
no programa Agisoft PhotoScan, em processamento semiautomático (i.e., com pontos de 
controle) e automático (i.e., sem pontos de controle). Os ortomosaicos gerados sem pontos de 
controle apresentaram rotação, translação e escala diferente dos gerados com apoio. Ademais, 
os MDS gerados sem pontos de controle apresentaram elevação ou rebaixamento da 
superfície de referência em relação aos gerados com controle. Ressalta-se, ainda, que essas 
discrepâncias não foram constantes. Ao realizar a conversão automática do MDS para o 
MDT, percebeu-se que o programa não foi capaz de eliminar a vegetação arbustiva localizada 
no interior da erosão. As vegetações arbórea, arbustiva ou rasteira (gramíneas) impedem a 
correta delimitação da erosão para o cálculo do volume. Porém, a diferença dos MDS gerados 
entre duas épocas distintas propicia identificar as alterações ocorridas nesse intervalo de 
tempo nas regiões sem cobertura vegetal. O uso de pontos de controle foi essencial para 
garantir a orientação, a escala e o plano de referência nos produtos gerados a partir das 
fotografias aéreas e, assim, avaliar as modificações da erosão. Por fim, o VANT pode ser 
utilizado como plataforma para a tomada de fotografias aéreas para gerar produtos 
cartográficos que possibilitem o mapeamento e as avaliações das erosões, sobretudoem áreas 
urbanas. 
 
Palavras-chave: Ortofotografia. Modelo Digital de Terreno (MDT). Modelo Digital de 
Superfície (MDS). Pontos de Controle. Agisoft PhotoScan. 
 
 
 
ABSTRACT 
 
This research aimed to evaluate the use of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) as a platform for 
taking aerial photographs for mapping erosion planialtimetric located in urban areas. In 
addition, we evaluated the need to use or not to field control points for the generation of 
Digital Surface Model (DSM) and ortomosaico as tools to evaluate the erosive process. 
Despite the wide variation in attitude of aerial photographs that make up the 
aerophotogrammetric block arising from the instability of the UAV, it was possible to 
generate the MDS and ortomosaico with or without control points. This research was 
conducted in two urban erosions located in Goiania in Sector Fonte Nova in the stream of 
grass and the other in Silvânia called foot-washing. Whole generation of MDS, Digital 
Surface Model (MDT) and ortomosaico were performed in Agisoft PhotoScan program in 
semi-automatic processing, if used control points, or automatic without control points. The 
ortomosaicos generated without control points presented rotation, translation and scale of 
different generated with support. In addition, MDS generated without control points showed 
elevation or lowering of the reference surface with respect to the generated control, it is 
emphasized that these discrepancies are not constant. When performing automatic conversion 
of MDS to MDT, it was realized that the program was not able to eliminate the shrub 
vegetation located within the erosion. The vegetation or tree, shrub or undergrowth (grass) 
prevents proper limitation of erosion to the volume calculation. But unlike the MDS generated 
between two distinct epochs identifies the changes in the interval of time in areas without 
vegetation. The use of control points was essential to ensure the orientation, scale and the 
reference plane in the products generated from aerial photographs and thus evaluate the 
changes. Anyway, the UAV can be used as a platform for taking aerial photographs for 
generating cartographic products that enable the mapping and evaluation of erosions. 
 
Keywords: Orthophoto. Digital Terrain Model (DTM). Digital Surface Model (DSM). Control 
Points. Agisoft PhotoScan. 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Método inverso de geração da ortofotografia ............................................ 24 
Figura 2 – Processo iterativo para a determinação das coordenadas tridimensionais. 25 
Figura 3 – Método direto de geração da ortofotografia .............................................. 26 
Figura 4 – Modelo da intersecção espacial para a determinação da altitude .............. 28 
Figura 5 – VANT CBT BDM-1BR desenvolvido pela Companhia Brasileira de 
Tratores ...................................................................................................... 
 
33 
Figura 6 – Método de posicionamento RTK ............................................................... 37 
Figura 7 – Localização da área de estudo ................................................................... 42 
Figura 8 – Vista superior do Swinglet CAM .............................................................. 43 
Figura 9 – Receptores de Sinais GNSS Topcon GR3 ................................................. 44 
Figura 10 – Fluxograma das etapas da metodologia desta pesquisa ............................. 45 
Figura 11 – Alvo pré-sinalizado .................................................................................... 47 
Figura 12 – Distribuição dos alvos pré-sinalizados utilizados como pontos de apoio e 
verificação em Goiânia (a) e Silvânia (b) .................................................. 
 
48 
Figura 13 – Número de vezes que a mesma área foi fotografada em Goiânia (a) e 
Silvânia (b) .................................................................................................
 
54 
Figura 14 – Distorções no modelo provocado pela imperfeita determinação dos 
parâmetros de orientação exterior em Z (10a), phi (10b), ômega (10c) e 
kappa (10d) ................................................................................................ 
 
 
55 
Figura 15 – Alteração de escala, forma e recobrimento da fotografia devido a 
alteração da atitude da câmera ................................................................... 
 
56 
Figura 16 – Posição e atitude da câmera determinada no processamento do 
aerolevantamento realizado em 03/07/2015 com apoio, na erosão Fonte 
Nova ........................................................................................................... 
 
 
60 
Figura 17 – Exemplos de deslocamento existente entre o ortomosaico gerado com e 
sem controle para a erosão situada no setor Fonte Nova, Goiânia-GO ..... 
 
61 
Figura 18 – Superposição dos ortomosaicos gerados com e sem pontos de apoio 
depois de submetidos à transformação geral afim no plano ...................... 
 
63 
Figura 19 – Ortomosaico com e sem problemas no MDT na erosão Lava-Pés ............ 64 
 
 
 
 
Figura 20 – Ortomosaico e MDS da erosão Fonte Nova evidenciando problema na 
geração do produto final ............................................................................ 
 
65 
Figura 21 – Curvas de nível geradas a partir do MDS com apoio na erosão Fonte 
Nova ........................................................................................................... 
 
66 
Figura 22 – Perfil transversal à erosão Fonte Nova obtido a partir do MDT gerado 
com apoio ...................................................................................................
 
67 
Figura 23 – Cálculo do volume realizado pela Topografia em verde e em marrom 
pelo ArcGis ............................................................................................... 
 
67 
Figura 24 – Polígono delimitando as margens da erosão Fonte Nova em 2014 e 2015 69 
Figura 25 – Locais onde ocorreu o desmoronamento da margem ................................ 71 
Figura 26 – Diferença entre o segundo e o primeiro MDS gerados com apoio ............ 72 
Figura 27 – Locais da erosão onde houve aterro ou corte ............................................. 73 
Figura 28 – Perfis transversais realizados nos MDS de novembro de 2014 e julho de 
2015 gerados com apoio ............................................................................ 
 
74 
Figura 29 – Perfis longitudinais realizados nos MDS de novembro de 2014 e julho 
de 2015 gerados com apoio ....................................................................... 
 
75 
Figura 30 – Recuperação da via com represamento do córrego do Capim ................... 76 
Figura 31 – Vegetação presente no MDT do córrego do Capim .................................. 77 
Figura 32 – Perfil longitudinal do córrego do Capim feito a partir de MDT gerado 
com e sem apoio ........................................................................................ 
 
78 
Figura 33 – Perfil transversal à erosão, feito a partir de MDT gerado com e sem 
apoio .......................................................................................................... 
 
79 
Figura 34 – Ortomosaico da erosão Lava-Pés gerado com pontos de apoio ................. 80 
Figura 35 – Ortomosaico da erosão Lava-Pés em abril de 2014 e junho de 2015 ........ 81 
Figura 36 – Mapa hipsométrico resultante da subtração do MDS de abril de 2014 
com o MDS de junho de 2015 ambos gerados com pontos de apoio ........ 
 
82 
Figura 37 – Mapa hipsométrico e ortomosaico, a numeração indica os locais com as 
maiores modificações ................................................................................ 
 
83 
Figura 38 – Falha na geração do ortomosaico oriunda da má determinação do MDS. 84 
Figura 39 – Polígono usado para delimitar a erosão e determinar o volume inseridono ortomosaico controlado de abril de 2014 ..............................................
 
85 
Figura 40 – Locais onde o barranco desmoronou entre os dois aerolevantamentos ..... 86 
 
 
 
Figura 41 – Perfis longitudinais realizados na erosão Lava-Pés, com o MDT gerados 
com apoio nos dados de abri/2014 e jun/2015. 
87 
Figura 42 – Locais onde foram gerados os perfis transversais à erosão ....................... 88 
Figura 43 – Perfil transversal à ersão Lava-Pés ............................................................ 89 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Densidade de pontos (pontos/cm2) usados na geração do MDT ............................ 36 
Tabela 2 – Resumo do aerolevantamento e do processamento da aerotriangulação com e sem 
apoio realizado nas erosões Lava-Pés e do Córrego do Capim (Fonte Nova)....... 52 
Tabela 3 – Dados de calibração da câmera obtidos nos aerolevantamentos realizados na 
erosão Fonte Nova e Lava-Pés .............................................................................. 59 
Tabela 4 – Resumo do cálculo do volume, bem como as discrepâncias entre eles .................. 69 
 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
Quadro 1 – Classificação da erosão pelos fatores ativos .......................................................... 36 
Quadro 2 – Características técnicas do receptor de sinais GNSS Topcon GR3 ....................... 44 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
a.C. Antes de Cristo 
Anac Agência Nacional de Aviação Civil 
ASPRS American Society for Photogrammetry and Remote Sensing 
ASTER GDEM Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global 
Digital Elevation Model 
CAVE Certificado de Autorização de Voo Experimental 
CBT Companhia Brasileira de Tratores 
CCD Charge Coupled Device 
CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor 
CTA Centro Tecnológico da Aeronáutica 
d.C. depois de Cristo 
GNSS Global Navigation Satellite System 
GSM Sistema Global para Comunicações Móveis (Groupe Special Mobile) 
GSD Ground Sample Distance 
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 
LAS Log ASCII Standard ou Lidar Data Exchange Format File 
LIDAR Light Detection and Ranging 
MDE Modelo Digital de Elevação 
MDS Modelo Digital de Superfície 
MDT Modelo Digital de Terreno 
MET Modelo de Elevações do Terreno 
MIT Instituto Tecnológico de Massachusetts 
MMQ Método dos Mínimos Quadrados 
MNFT Modelo Numérico de Feições do Terreno 
MNT Modelo Numérico do Terreno 
NOTAM Notice to Airmen ou aviso aos navegantes 
PEC Padrão de Exatidão Cartográfica 
PVA Acetato de Polivinila 
POE Parâmetros de Orientação Exterior 
POI Parâmetros de Orientação Interior 
PPP Posicionamento por Ponto Preciso 
 
 
 
RTK Real Time Kinematic 
SRTM Shuttle Radar Topography Mission 
TAM Táxi Aéreo Marília 
TIF Tagged Image File 
TIN Triangular Irregular Network 
UAS Unmanned Aircraft System 
UAV Unmaned Aerial Vehicle 
VANT Veículo Aéreo Não Tripulado 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 14 
 
2 JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 16 
 
3 OBJETIVOS ........................................................................................................ 18 
3.1 Objetivo Geral ...................................................................................................... 18 
3.2 Objetivo Específico .............................................................................................. 18 
 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 19 
4.1 Fotogrametria ...................................................................................................... 19 
4.1.1 Geração da ortofotografia ...................................................................................... 21 
4.2 Modelo Digital de Superfície (MDS) .................................................................. 27 
4.2.1 Geração do Modelo Digital de Superfície por Fotogrametria ............................... 28 
4.3 Veículo Aéreo Não Tripulado ............................................................................. 31 
4.3.1 Histórico ................................................................................................................ 31 
4.3.2 Aplicações dos VANT ........................................................................................... 34 
4.4 Método de Posicionamento Real Time Kinematic (RTK) ............................... 37 
4.5 Erosão.................................................................................................................... 38 
 
5 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................... 41 
5.1 Materiais ............................................................................................................... 41 
5.1.1 Área de estudo ....................................................................................................... 41 
5.1.2 Características do VANT ....................................................................................... 42 
5.1.3 Receptor de sinais GNSS ....................................................................................... 43 
5.2 Metodologia .......................................................................................................... 44 
5.2.1 Implantação dos alvos pré-sinalizados .................................................................. 46 
5.2.2 Rastreamento dos alvos pré-sinalizados ................................................................ 48 
5.2.3 Aerolevantamento .................................................................................................. 49 
5.2.4 Geração do ortomosaico e MDS ............................................................................ 50 
5.2.5 Subtração do MDS ................................................................................................. 51 
 
 
 
 
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................... 52 
6.1 Do aerolevantamento e processamento .............................................................. 52 
6.2 Erosão fonte nova ................................................................................................ 68 
6.3 Erosão Lava-Pés .................................................................................................. 79 
 
7 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ......................................................... 90 
 
 REFERÊNCIAS ................................................................................................... 92 
 
 APÊNDICE A – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 19/11/2014 COM APOIO .... 
 
98 
 APÊNDICE B – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 03/07/2015 COM APOIO .... 
 
104 
 APÊNDICE C – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 19/11/2014 SEM APOIO ..... 
 
110 
 APÊNDICE D – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 03/07/2015 SEM APOIO .... 
 
114 
 APÊNDICE E – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 08/04/2014 COM APOIO .... 
 
118 
 APÊNDICE F – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 30/06/2015 COM APOIO .... 
 
123 
 APÊNDICE G – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 08/04/2014 SEM APOIO ..... 
 
129 
 APÊNDICE H – RELATÓRIO DO PROCESSAMENTO DO 
AEROLEVANTAMENTO REALIZADO EM 30/06/2015 SEM APOIO .... 
 
133 
 
 
14 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Nas últimas duas décadas, o processo de miniaturização de placas e circuitos 
integrados permitiu a criação de equipamentos eletrônicos cada vez menores, mais leves, com 
mais capacidade de armazenamentoe processamento. Essas inovações estenderam-se também 
à óptica, possibilitando a construção de câmeras digitais leves, compactas e com programação 
automática para o ajuste e o controle do foco, tempo de exposição e controle da quantidade de 
luz, permitindo ao usuário obter boas fotografias, mesmo em condições adversas. 
As câmeras digitais são equipadas com sensores do tipo Charge Coupled Device 
(CCD) ou Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS), que permitem tomar 
fotografias em várias faixas do espectro eletromagnético (resolução espectral), com valores 
digitais de até 16 bits (resolução radiométrica). Além disso, essas câmeras podem ser 
controladas remotamente e integradas a outros equipamentos. Isso propicia armazenar no 
cabeçalho do arquivo digital diversas informações sobre a fotografia, inclusive a localização 
geográfica no momento em que ela foi tomada. 
A integração entre aeromodelo, câmera digital, sistema de posicionamento global e 
sistema inercial propiciou o desenvolvimento do Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT). O 
VANT é capaz de realizar o recobrimento aerofotogramétrico de uma área previamente 
delimitada de forma autônoma, na qual o usuário define o recobrimento lateral e longitudinal 
das fotografias, além do tamanho representado por um pixel no terreno (Ground Sample 
Distance – GSD). Em alguns modelos, o pouso e a decolagem podem ser realizados de forma 
autônoma e, portanto, sem a necessidade de um piloto. Esse fato possibilita a imediata 
utilização do VANT por pessoa sem prévio conhecimento e destreza no manuseio de 
aeromodelos. 
O emprego da visão computacional na Fotogrametria digital e a determinação direta 
dos parâmetros de orientação exterior possibilitaram a automação de todo o processo de 
produção do ortomosaico. Dessa forma, todas as etapas envolvidas na geração do 
ortomosaico, desde a coleta de pontos de ligação entre modelos e faixa, calibração da câmera, 
correção das distorções da imagem (provocadas pelo sistema de lentes, refração atmosférica), 
aerotriangulação, geração do: Modelo Digital de Superfície (MDS) e sua conversão para o 
Modelo Digital de Terreno (MDT), geração das ortofotografias até a sua confecção pela 
junção e pelo recorte das ortofotografias passaram a ser realizadas em processo automático, 
numa interface bastante amigável ao usuário. 
15 
 
 
Por esse motivo o VANT passou a suprir uma lacuna, antes preenchida pela 
Topografia, o de confeccionar mapa em grande escala em área reduzida com baixo custo. 
Além disso, propiciou ao usuário maior flexibilidade na definição da resolução espacial e 
temporal para o monitoramento de um dado fenômeno, como é o caso das erosões. 
As erosões situadas em zona urbana, geralmente ocupam uma área pequena e sofrem 
as maiores alterações no período de chuva. Tal fato dificulta o seu monitoramento por 
Topografia, mas não por VANT, pois o aerolevantamento pode ser realizado em alguns 
minutos e a baixa altitude, e, portanto, sem influência das nuvens. Além disso, o relevo e as 
suas alterações são melhores representados por Fotogrametria pelo número excessivo de 
pontos coletados na área de estudo. 
São diversas as aplicações dos VANT: uso militar (como espionagem e ataque aéreo), 
monitoramento de impactos ambientais (LONGHITANO, 2010), controle da quantidade de 
animais e de sua migração, mapeamento de sítio arqueológicos (AEROSPACE INDUSTRIES 
ASSOCIATION, 2013), monitoramento de doenças e infestações de insetos na agricultura 
(GARCIA-RUIZ et al., 2013), gestão pública (PEGORARO; GUBIANI; PHILIPS, 2013), 
entrega de produtos por empresas a clientes (RODRIGUES, 2014), mapeamento em geral 
(ALVES JÚNIOR, 2015), controle de erosão ou avalanche (D’OLEIRE-OLTMANNS et al., 
2011; D’OLEIRE-OLTMANNS, 2012; NIETHAMMER et al., 2012; ELTNER; MULSO; 
MAAS, 2013; PETER et al., 2014), dentre outras. 
 
16 
 
 
2 JUSTIFICATIVA 
 
Segundo Tucci (1994), a maioria da população brasileira associa a limpeza de seu 
quintal com a sua impermeabilização. Por esse motivo, na maioria das cidades, a área do lote 
não ocupada pela construção está impermeabilizada, o que ocasiona, pelo aumento da área 
impermeável, um aumento no volume e na velocidade da água superficial escoada após uma 
precipitação. Considerando um cenário não antropizado, parte da água precipitada que seria 
infiltrada e absorvida pelo solo passou a ser escoada. Além disso, o tempo de concentração 
diminuiu, pois a velocidade de escoamento cresceu pela diminuição do coeficiente de atrito 
entre a água e a superfície impermeável, geralmente o concreto ou o asfalto. O acréscimo do 
volume e da velocidade da água escoada tem contribuindo para o surgimento de erosões nos 
fundos de vales e às margens dos cursos d’água, bem como para o incremento dos riscos de 
inundação, elevando os problemas enfrentados pela população urbana. 
Essas erosões urbanas, de modo geral, ocupam pequenas áreas e deveriam ser 
monitoradas continuamente, com o intuito de avaliar a sua expansão e os possíveis problemas 
por ela gerados. 
De acordo com Gonçalves (2006), no Brasil, o monitoramento de pequenas áreas é 
inviável por Fotogrametria convencional, uma vez que geralmente o tempo de deslocamento 
da aeronave é superior ao tempo gasto para realizar o aerolevantamento. Ademais, o valor 
cobrado para a tomada das fotografias e a geração da ortofotografia ou ortomosaico 
normalmente superam o valor do levantamento topográfico. 
Por outro lado, é possível realizar um levantamento planialtimétrico usando estéreo-
imagens tomadas por plataformas orbitais. Porém, sabe-se que a precisão do MDS fica 
comprometida pela elevada atitude, altitude e pelo ângulo de visada do sensor, dentre outros 
fatores. Ainda, o custo do estéreo-par de imagens de alta resolução espacial para pequenas 
áreas muitas vezes inviabiliza o projeto, dada a necessidade de adquirir uma área mínima 
(comumente a cena completa), usualmente muito superior à área de estudo. 
Uma alternativa seria a utilização de dados altimétricos gerados pela missão Shuttle 
Radar Topography Mission (SRTM) ou pelo ASTER Global Digital Elevation Model 
(ASTER GDEM). Porém, devido à baixa precisão altimétrica obtida por essas missões, não é 
possível avaliar a dinâmica de uma erosão em pequenas áreas. Ressalta-se que a missão 
SRTM foi realizada em fevereiro de 2000 e a primeira versão do ASTER GDEM data de 
17 
 
 
junho de 2009, seguida por outra, em outubro de 2011. Portanto, qualquer evento ocorrido 
fora desse intervalo de tempo não poderá ser monitorado. 
Com essas restrições de escala, o monitoramento de pequenas áreas por Topografia 
convencional vinha sendo a melhor alternativa, mas com o inconveniente de ser lento, devido 
ao elevado número de pontos utilizados para representar a superfície terrestre. Além disso, 
para o mapeamento da erosão, os auxiliares do topógrafo em campo estão em constante risco 
de acidentes por causa do relevo acidentado, que dificulta a locomoção, pois o acesso à borda 
pode provocar o desmoronamento do barranco, com possível lesão ou soterramento da equipe. 
Nesse caso, o VANT surge como uma excelente alternativa para o monitoramento 
ambiental de pequenas áreas. O aerolevantamento com essa tecnologia pode ser realizado em 
qualquer época do ano, sendo o custo de aquisição, operação e manutenção do VANT 
relativamente baixo se comparado com o de uma aeronave. Além disso, o executor pode 
adequar a escala de trabalho e a resolução temporal para atender às necessidades de 
mapeamento de seu projeto. 
O VANT popularizou-se não somente por seu baixo custo, facilidade de operação, 
possibilidade de tomada de fotografias em escala diferentes, mas, sobretudo por permitir que 
usuários com pouco ou sem conhecimento de Fotogrametria ou Cartografia gerassem mapas 
conforme a sua necessidade. 
 
18 
 
 
3 OBJETIVOS 
 
3.1 Objetivo Geral 
 
Esta pesquisa teve por objetivo avaliara utilização do VANT como plataforma para a 
tomada de fotografias aéreas para o mapeamento planialtimétrico de erosão situada em zona 
urbana. Além disso, analisou-se a necessidade de utilização ou não de pontos de controle de 
campo para a geração de MDT e ortofotografia a partir de fotografias aéreas tomadas com 
VANT. 
 
3.2 Objetivos Específicos 
 
 Analisar se o VANT é uma plataforma estável para a tomada de fotografias aéreas; e 
 Verificar a necessidade de utilizar pontos de controle para analisar a variação de volume 
em dado intervalo de tempo. 
 
19 
 
 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
A revisão bibliográfica foi subdividida em tópicos, com o intuito de facilitar o 
entendimento do leitor em relação à fundamentação teórica utilizada nesta pesquisa. 
 
4.1 Fotogrametria 
 
Segundo Tavares e Fagundes (1989), a palavra fotogrametria é de origem grega, 
derivada de três léxicos: photos (luz), gramma (descrever) e metron (medir). Essa ciência 
surgiu na França, por volta de 1840, sendo o primeiro manual de Fotogrametria publicado na 
Alemanha, em 1889. Para a Sociedade Americana de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto, 
(ASPRS – American Society for Photogrammetry and Remote Sensing) (1980), a 
Fotogrametria é definida como a ciência, a arte e a tecnologia de obter informações de objetos 
físicos e do meio ambiente a partir de processos de registro, medições e interpretações das 
imagens fotográficas e dos padrões de energia eletromagnética registrados. 
A principal vantagem da Fotogrametria é a velocidade de aquisição dos dados e a 
adequação da precisão do levantamento à necessidade do projeto/usuário. Além disso, ela 
possibilita o armazenamento de grande quantidade de dados inerentes a um lugar, em dada 
época, bem como descreve qualquer superfície com muita facilidade, por mais complicada 
que ela seja. 
Conforme Jensen (2009), a Fotogrametria pode ser utilizada nas mais variadas áreas 
do conhecimento, tais como engenharia, arquitetura, arqueologia, medicina humana e 
laboratorial, biologia, meio ambiente, comunicação, estética, dentre outras. 
A Fotogrametria digital propriamente dita iniciou-se no final da década de 1990, com 
o desenvolvimento de câmeras digitais de médio e grande formato. Porém, existiu um período 
de transição entre a analógica e a digital, no qual as fotografias aéreas eram tomadas em 
filmes e convertidas para o meio digital com scanner de alta resolução. Ainda hoje algumas 
empresas pequenas trabalham dessa maneira em países com pouco desenvolvimento 
tecnológico. Ressalta-se que as maiores fabricantes de filmes – as empresas Kodak e Fuji –
pararam de produzi-los para câmeras de grande formato (15 x 15, 18 x 18 ou 23 x 23), em 
2010 e 2011, respectivamente. 
A Fotogrametria digital foi rapidamente introduzida no mercado de trabalho, 
sobretudo pelo aumento da capacidade de armazenamento, processamento e barateamento dos 
20 
 
 
computadores. A visão computacional foi inserida nos programas de Fotogrametria, 
possibilitando a automação de todo o processo, desde a tomada das fotografias até a geração 
do ortomosaico. A integração entre câmera digital, Sistema de Navegação por Satélite (Global 
Navigation Satellite System – GNSS) e sistema inercial possibilitou a determinação direta dos 
parâmetros de orientação exterior (posição e atitude da câmera) da fotografia, bem como uma 
drástica redução do número de pontos de apoio. Além disso, o sistema GNSS proporcionou a 
execução de plano de voo muito próximo do planejado, mantendo o recobrimento entre 
fotografias e faixas praticamente constante e com pouca variação na altitude de voo. O 
sistema inercial também foi acoplado à plataforma giro estabilizadora (vulgarmente conhecida 
como berço), de modo a que os efeitos dos movimentos de direção, asa, proa ou popa da 
aeronave sejam repassados minimamente para a câmera, garantindo a tomada de fotografias 
com variação na atitude de no máximo 3º. 
Segundo Lugnani (1987), as transformações geométricas são fundamentais nos 
trabalhos de Fotogrametria, pois permitem determinar os parâmetros para interligar dois 
objetos em sistemas distintos. Nesta pesquisa, optou-se pela transformação geral afim no 
plano por seu uso consagrado na Fotogrametria. Essa transformação determina seis 
parâmetros para interligar dois objetos, realizando dois fatores de escala (x, y): um de não 
ortogonalidade entre os eixos (), uma rotação () e duas translações (x, y). A 
transformação geral afim no plano está representada no formato matricial na Equação 1 e no 
vetorial na Equação 2. 
 
' cos 1 0
' cos 1
x
y
xx sen x
yy sen y
 
  
         
                 
 (1)
 
Onde: 
', 'x y – sistema de coordenadas do objeto 1; 
,x y – sistema de coordenadas do objeto 2; 
cos
cos
sen
sen
 
 
 
 
 
 – matriz de rotação entre os dois sistemas; 
 – fator de não ortogonalidade entre os eixos; 
,x y  – fator de escala para os eixos x e y respectivamente; 
21 
 
 
,x y  – translação entre os dois sistemas. 
 
'
'
x ax by x
y cx dy y
   
   
 (2)
 
Onde: 
', 'x y – sistema de coordenadas do objeto 1; 
,x y – sistema de coordenadas do objeto 2; 
 cos ;xa sen     
 ;yb sen   
 cos ;xc sen     e 
 cosyd   
 
A Fotogrametria é uma ciência muito utilizada principalmente para gerar MDT e 
ortofotografia (cuja junção origina o ortomosaico), sendo os métodos mais conhecidos para 
essa geração a malha regular, a rede triangular (TIN) e a intersecção espacial para a 
determinação das coordenadas tridimensionais no terreno. 
 
4.1.1 Geração da ortofotografia 
 
Theodor Scheimpflug (1865-1911) foi o primeiro a propor o método de retificação da 
fotografia, tendo como princípio a continuidade do terreno, representada por planos de 
extensão limitada. Ele desenvolveu dois métodos de retificação: o do Poliedro, no qual o 
terreno é dividido em pequenas porções por poliedros multifacetados com o número de lados 
variando de 3 a n lados, e o Zonal, em que o terreno é dividido em porções fixas. Esses 
métodos ficaram conhecidos como retificação fotográfica diferencial e foram utilizados até a 
década de 1950 (TAVARES e FAGUNDES, 1989). 
A fotografia foi transformada da projeção cônica para a ortogonal quando a área do 
terreno a ser retificada ficou quase infinitesimal, sendo a correção realizada de forma iterativa, 
continua e ajustada, surgindo o termo ortofotografia. A ortofotografia passou a ser formada 
22 
 
 
pela junção de uma sequência de minúsculas áreas retificadas e, nela, além da distorção 
devido à projeção cônica, é corrigida a diferença de escala oriunda do relevo. Desse modo, 
sua escala passou a ser igual para todos os pontos, diferentemente da fotografia, que possui 
uma escala para cada local. 
Na Fotogrametria digital, a ortofotografia passou a ser um rearranjo dos pixel da 
fotografia original, e, portanto, técnicas de processamento digital de imagem são aplicadas 
para obter a informação radiométrica do novo pixel da fotografia retificada (ortofotografia). 
Para gerar uma ortofotografia é necessário conhecer os Parâmetros de Orientação Interior 
(POI) e Parâmetros de Orientação Exterior (POE), além do modelo digital da superfície. 
Como os parâmetros de orientação exterior são associados a um sistema geodésico ou a um 
sistema de projeção cartográfica, a ortofotografia é retificada nesse mesmo sistema e, logo, é 
georreferenciada (ANDRADE, 2003). 
A equação da colinearidade é o modelo matemático mais usado para relacionar o 
espaço imagem (fotografia) com o espaço objeto (terreno) e, assim, um dos utilizados para a 
geração da ortofotografia. Nas Equações 3 e 4 estão representadas as equações da 
colinearidade no seu modo direto e inverso. Entretanto, antes de aplicar essas equações, é 
necessário corrigir as distorções do sistema de lentes (distorçãodescentrada e radical 
simétrica) e a refração atmosférica. Para mais detalhes de como realizar a correção das 
distorções do sistema de lentes e refração atmosférica veja Andrade (2003), Mikahil et al. 
(2001), Côrtes (2010), dentre outros. 
 
11 0 12 0 13 0
p
31 0 32 0 33 0
m .(X X ) m .(Y Y ) m .(Z Z )
x f
m .(X X ) m .(Y Y ) m .(Z Z )
    
 
    
 
(3)
21 0 22 0 23 0
p
31 0 32 0 33 0
m .(X X ) m .(Y Y ) m .(Z Z )
y f
m .(X X ) m .(Y Y ) m .(Z Z )
    
 
    
 
 
(1,1) (2,1) (m3,1)
0 0
(3,1) (3,2) (m3,3)
m .x m .y m .f
X X (Z Z ).
m .x m .y m .f
 
  
 
 
(4) 
(1,2) (2,2) (m3,2)
0 0
(3,1) (3,2) (m3,3)
m .x m .y m .f
Y Y (Z Z ).
m .x m .y m .f
 
  
 
 
 
x y Zm R R R   
23 
 
 
 
cos .cos cos .sen sen .sen .cos sen .sen cos .sen .cos
m cos .sen cos .cos sen .sen .sen sen .cos cos .sen .sen
sen sen .cos cos .cos
              
                 
       
 
 
Onde: 
m – matriz de rotação nos eixos x, y e z; 
X, Y, Z – coordenadas do ponto no terreno no referencial geodésico; 
X0, Y0, Z0 – coordenadas do centro perspectivo da câmera no referencial geodésico no 
exato momento de tomada da fotografia; 
f – distância focal calibrada. Usa-se a distância focal positiva quando as medidas 
fotogramétricas são realizadas no diapositivo e negativa se realizadas no negativo; 
x, y – coordenadas do ponto no sistema fotogramétrico corrigidas as distorções do 
sistema de lentes e da refração atmosférica; 
, ,   – ângulos de Euler ou atitude da câmera no instante da tomada da fotografia, 
(determinam a orientação da fotografia em relação à linha do horizonte e à 
direção); e 
x0, y0 – coordenadas do ponto principal, medidas no referencial em relação ao centro. 
 
A ortoretificação de uma fotografia ou a geração de um ortofotografia pode ser 
realizada usando a equação da colinearidade, quer no modo direto ou no inverso, dando 
origem ao método inverso e ao método direto, respectivamente. O método inverso, por ser 
mais simples e exigir menos esforço computacional, geralmente é o mais usado em programas 
comerciais, pois parte do princípio de que as coordenadas X, Y e Z do terreno são conhecidas. 
No método inverso, usa-se a equação da colinearidade escrita em sua forma direta, ou 
seja, do espaço objeto para o espaço imagem. Nele, gera-se uma grade regular no MDT, cuja 
malha possui a mesma resolução espacial do GSD da ortofotografia. Desse modo, cada 
elemento da malha pode ser identificado por um conjunto de coordenadas tridimensionais do 
terreno (X, Y e Z). Cada malha é associada a um pixel da ortofotografia. Por sua vez, na 
ortofotografia cada pixel pode ser identificado por um valor de linha e coluna, ou por uma 
24 
 
 
coordenada plana no mesmo referencial do terreno. Para se determinar o valor digital de cada 
pixel da ortofotografia, introduzem-se as coordenadas tridimensionais ligadas a ele na 
equação da colinearidade, determinando as coordenadas fotogramétricas desse ponto, que são 
convertidas para o sistema em relação ao centro, acrescentando as distorções devido ao 
sistema de lentes e da refração, além do afastamento do ponto principal. As coordenadas em 
relação ao centro são convertidas para o sistema matricial (linha e coluna), sendo esse valor 
geralmente fracionário. Usando um método de interpolação, usualmente o vizinho mais 
próximo, determina-se o valor inteiro da linha e da coluna e se transfere o valor digital desse 
pixel para a ortofotografia. Esse processo é repetido para todos os pixel da ortofotografia. Um 
esquema simplificado da geração de ortofotografia pelo método inverso pode ser visualizado 
na Figura 1. 
 
Figura 1 – Método inverso de geração da ortofotografia 
 
Fonte: Mendonça (2009). 
 
O método direto usa a equação da colinearidade escrita em sua forma inversa. Para 
aplicá-lo, armazena-se o valor digital determinado na fotografia original de um pixel definido 
por uma linha e coluna. Os valores da linha e da coluna, associadas ao pixel de trabalho, são 
convertidos para o sistema em relação ao centro da fotografia (x, y). As coordenadas em 
25 
 
 
relação ao centro são convertidas para o sistema fotogramétrico (xf, yf), corrigindo-se o 
afastamento do ponto principal, as distorções devido ao sistema de lentes e a refração 
atmosférica. 
Ao aplicar a equação da colinearidade, geram-se duas equações para cada ponto 
(pixel), porém, nessa equação, há três incógnitas, que são as coordenadas tridimensionais do 
ponto (X, Y, Z) no terreno. A solução encontrada para resolver esse sistema de duas equações 
com três incógnitas foi um processo iterativo, no qual obrigatoriamente deve-se conhecer o 
MDT do local de trabalho. Nesse processo iterativo, usando a equação da colinearidade, 
atribui-se inicialmente um valor arbitrário para a coordenada Z, geralmente zero, e calculam-
se as coordenadas X e Y. Em função dessas coordenadas, determina-se o valor de Z no MDT 
e, então, o de X e Y. O processo é encerrado quando a diferença entre as coordenadas X e Y, 
determinadas na iteração atual com a anterior, for menor que um parâmetro previamente 
estipulado. Geralmente, o valor usado para o término do processo iterativo é de um quarto do 
valor do GSD. 
O processo iterativo para determinar as coordenadas tridimensionais de um ponto no 
terreno pode ser visto na Figura 2. 
 
Figura 2 – Processo iterativo para a determinação das coordenadas tridimensionais 
- 
Fonte: Mendonça (2009). 
26 
 
 
 
Uma vez calculadas as coordenadas X e Y no terreno, determina-se a posição da linha 
e da coluna na ortofotografia e atribui-se a esse pixel o valor digital oriundo da fotografia 
original armazenado no início do processo. Repete-se o processo para todos os pixel da 
fotografia. 
Ao converter as coordenadas de terreno X e Y para o valor de linha e coluna, deve-se 
fazer uma interpolação ou aproximação, pois os valores obtidos nessa conversão são 
fracionários. Sabe-se que o valor de linha e coluna que define a posição de um pixel é sempre 
um número natural, ou seja, um valor inteiro. Nesse caso, o valor de linha e coluna fracionário 
deve ser arredondado para o inteiro posterior. 
Veja o esquema simplificado da geração da ortofotografia pelo método inverso na 
Figura 3. 
 
Figura 3 – Método direto de geração da ortofotografia 
 
Fonte: Mendonça (2009). 
 
27 
 
 
4.2 Modelo Digital de Superfície (MDS) 
 
Segundo Ackermann (1996), em 1958, os pesquisadores Miller e Laflamme, do 
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), foram os primeiros a utilizarem um Modelo 
Digital de Terreno (MDT) ao realizarem um projeto de estrada em meio digital. 
Apesar de o termo MDT possuir quase 60 anos, ainda não há uma padronização 
conceitual entre os pesquisadores, existindo várias nomenclaturas para designar a 
representação da superfície terrestre, tais como: Modelo Digital de Elevação (MDE), Modelo 
Numérico do Terreno (MNT), Modelo de Elevações do Terreno (MET) e Modelo Numérico 
de Feições do Terreno (MNFT). 
Para Ostamn (1987), o MDT é um conjunto de pontos tridimensionais, determinados 
em um referencial, amostrados na superfície do terreno, que possibilita a sua reconstrução 
pela aplicação de um algoritmo. Segundo Ackermann (1996), o termo MDE é muitas vezes 
usado como sinônimo de MDT. Por sua vez, Amhar et al. (1998) afirmam que é o modelo que 
descreve a superfície do terreno com ou sem elevação. Nielsen (2004) explica que é a 
representação da superfície terrestre livre de qualquer objeto acima dela, como vegetação e 
construções. Por fim, de acordo com Araki (2005), é uma grade regular que representa a 
superfície topográfica capaz de caracterizar a forma do terreno, considerando-o da mesma 
maneira como descrito por Nielsen (2004). 
Atualmente, há quatro formas básicas de se obter um MDT: 1º) por meio de 
plataformas orbitais equipadas comsensores ópticos imageadores ou de radar; 2ª) por 
aerofotogrametria, sendo as fotografias tomadas por aeronaves convencionais ou por Veículos 
Aéreos Não Tripulados (VANT); 3º) pelo uso de Laser Scan (Light Detection and Ranging – 
LIDAR), quer orbital, aerotransportado ou terrestre; e, 4º) por Topografia, realizada por 
estação total eletrônica ou utilizando receptores de sinais do GNSS. 
Como o enfoque desta pesquisa é a utilização de VANT, se descreverá somente como 
o Modelo Digital de Superfície (MDS) é gerado por Fotogrametria. O autor considera MDS 
como sendo a representação da superfície física da Terra com os objetos naturais ou artificiais 
acima dela. Portanto, ao retirar do MDS os objetos acima do solo, obtém-se o MDT. 
 
 
 
 
28 
 
 
4.2.1 Geração do Modelo Digital de Superfície por Fotogrametria 
 
Na Fotogrametria digital, o MDS pode ser gerado por uma grade regular cuja malha é 
definida pelo usuário. Nos programas comerciais, geralmente o tamanho dessa malha é igual a 
cinco vezes o GSD, porém, ela pode ser gerada com a mesma resolução espacial do GSD. Isso 
é feito para gerar uma malha de menor densidade, otimizando, assim, o tempo de 
processamento e as exigências do computador quanto à velocidade do processador, memória 
RAM e dispositivo de armazenamento. 
De um modo geral, na Fotogrametria, as altitudes são determinadas por intersecção 
espacial. Esse procedimento parte do pressuposto de que o mesmo ponto esteja representado 
em no mínimo duas fotografias, como expresso na Figura 4. 
 
Figura 4 – Modelo da intersecção espacial para a determinação da altitude 
Fonte: Mendonça (2009). 
29 
 
 
 
A intersecção espacial consiste na determinação das coordenadas tridimensionais (X, 
Y, Z) de um ponto. Para tal, é necessário conhecer as coordenadas desse ponto no sistema 
fotogramétrico em duas ou mais fotografias, a orientação exterior dessas fotografias e os 
parâmetros de orientação interior da câmera. O modelo matemático mais usado para a 
intersecção espacial é a equação da colinearidade. Nesse caso, um ponto gera duas equações 
para cada fotografia na qual é visualizado e, como se deseja determinar as coordenadas 
tridimensionais desse ponto, há três incógnitas (X, Y, Z). Caso o mesmo ponto seja 
visualizado em duas fotografias, haverá quatro equações, com três incógnitas. Como o 
número de equações é maior do que o número de incógnitas, esse sistema deve ser resolvido 
pelo Método dos Mínimos Quadrados (MMQ). O modelo matemático para intersecção 
espacial é do tipo não linear (Equação 5). Em função disso existe a necessidade da 
linearização proposta por Taylor. 
 
 aa XFL  (5)
Onde: 
a bL L V  
0aX X X  
aL - Valor observado e ajustado; 
aX - Parâmetros incógnito ajustados; 
bL - Valor observado; 
V - Vetor dos resíduos; 
0X - Valor inicial atribuído aos parâmetros incógnitos; e 
X - Vetor de correção aos parâmetros iniciais. 
Fazendo 
0( )bL V F X X   e aplicando a linearização por Taylor tem-se: 
0( ) .
a
b
a X
F
L V F X X
X

  
 como 
0 0( )F X L e 
a
a X
F
A
X



 
 
0bL V L A X     0 b
L L
V A X
L

   V A X L   
 
30 
 
 
A qualidade do ajustamento é realizada por um teste de hipótese no qual se confronta 
duas alternativas. A primeira é se o sigma apriori é igual ao sigma a posteriori, e a segunda se 
o sigma apriori ( 2
0 ) é maior que o sigma a posteriori (
2
0̂ ). 
2 2
0 0
2 2
1 0 0
ˆ:
ˆ:
oH
H
 
 

 
2
0ˆ
tV P V
n u
  

 
n - Número de equações ou observações; e 
u - Número de incógnitas. 
 
As hipóteses H0 e H1 são validadas aplicando o teste do Qui-quadrado 2 
 
2
2 0
2
0
ˆ
ˆ Tn u V P V


      
Se 
2 2
1 ;ˆ n u    aceita-se a hipótese H0, ou seja, o ajustamento foi realizado com 
sucesso. 
Se 
2 2
1 ;ˆ n u    aceita-se a hipótese H1, ou seja, existe problemas no ajustamento. 
Nesse caso, o problema pode ter origem em três fatos: 
1º- Modelo matemático funcional inadequado; 
2º- Modelo matemático estocástico inadequado; e 
3º- Presença de erros grosseiros nos dados. 
Ressalta-se que usualmente o sigma a priori geralmente é um. 
 
Uma vez determinada as coordenadas tridimensionais no terreno (X, Y, Z), é 
necessário determinar a precisão e a acurácia desse conjunto de coordenadas. Na 
Fotogrametria, a precisão da altitude ou cota determinada pela interseção espacial é 
diretamente proporcional à altura de voo e à paralaxe e inversamente proporcional ao tamanho 
da base fotogramétrica e distância focal, conforme Equação 6, proposta por Kraus (1993) e 
Schiewe (1995): 
 
2
*
z px
H
B f
 
 (6)
31 
 
 
 
Onde: 
H – altura de voo; 
B – base fotogramétrica; 
f – distância focal; e 
px – desvio padrão na determinação da paralaxe 
 
4.3 Veículo Aéreo Não Tripulado 
 
4.3.1 Histórico 
 
O Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT), também conhecido na língua inglesa como 
Unmanded Aerial Vehicle (UAV) ou Unmanned Aircraft System (UAS), é definido pela 
Agência Nacional de Aviação Civil (Anac) como um veículo aéreo projetado para operar sem 
piloto a bordo, que possua uma carga útil embarcada e que não seja utilizado para fins 
recreativos (ANAC, 2012). Ainda segundo a Anac (2012, s/d), entende-se como carga útil 
“todos os equipamentos a bordo que não são necessários para o voo e nem para o seu 
controle, e seu transporte visa, exclusivamente, o cumprimento de uma missão”. 
Os VANT de asa rotativa, também conhecidos por drones, estão sendo apelidados de 
Drone 3D, pois universidades, empresas de tecnologias e pesquisadores estão utilizando esses 
equipamentos em missões classificadas por 3D: dull (enfadonhas), dangerous (perigosas) and 
dirty (sujas) (MENDES; FADEL, 2009; DIAB, 2014). 
No Brasil, a legislação sobre o uso e a operação de VANT ainda é incipiente, sendo 
regulamentada pela Circular de Informações Aeronáuticas (AIC) nº 21/10, de 23 de setembro 
de 2010, e pela Instrução Suplementar nº 21-002, de 4 de outubro de 2012. De acordo com 
essa instrução suplementar, um VANT, para sobrevoar determinada área, necessita de 
NOTAM (Notice to Airmen ou aviso aos navegantes) e CAVE (Certificado de Autorização de 
Voo Experimental). Atualmente, somente dois VANT no país possuem esse certificado, o 
Nauru e o Echar, ambos da empresa Xmobots. Em 2015, especialmente nos meses de outubro 
e novembro, a Anac realizou consulta pública sobre as normas de utilização de VANT. 
Portanto, para essa Agência, o que diferencia um VANT de um aeromodelo é a 
finalidade de sua utilização; um aeromodelo é toda aeronave não tripulada com finalidade de 
32 
 
 
esporte, lazer ou competição, enquanto o VANT tem uma finalidade diversa desta, ou seja, 
uso comercial ou científico (ANAC, 2012). 
O Ministério da Defesa, na Portaria Normativa nº 606/MD, de 11 de junho de 2004, 
que dispõe sobre a Diretriz de Obtenção de Veículos Aéreos Não Tripulados, define, em seu 
art. 4º, que, sendo uma plataforma aérea de baixo custo operacional, o VANT pode ser 
operado por controle remoto ou executar perfis de voo de forma autônoma, podendo ser 
utilizado para transportar cargas úteis convencionais, como sensores diversos e equipamentos 
de comunicação; servir como alvo aéreo; levar designador de alvo e cargas letais, sendo 
empregado, nesse caso, com fins bélicos. Segundo esse documento, o VANT é um meio de 
transmissão e coleta de dados utilizados para reconhecimento, vigilância, busca de alvos, 
inteligência, guerra eletrônica e comando e controle. 
Para Faria e Costa (2015), um VANT é subdividido em alguns subsistemas, que 
incluem a aeronave, a estação de controle – quer remota ou autônoma –, suas cargas, seus 
sistemas de posicionamento, sistema inercial, de lançamento e recuperação e de comunicação. 
Enfim, possui praticamente todos os sistemas existentes em uma aeronave tripulada, 
diferenciando-se pela inteligência eletrônica e controlediferenciado. 
Ao contrário do que se imagina, a utilização de artefatos voadores não tripulados não é 
recente. As pipas foram inventadas no século IV a.C. pelos chineses Ghongshu Ban e Mo Di, 
e passaram rapidamente a ser usadas em aplicações militares, como comunicação e 
lançamento de panfletos sobre fortificações inimigas para insuflar os prisioneiros chineses a 
se rebelarem (HISTÓRIA LICENCIATURA, 2009). A técnica de construção de pipas foi tão 
aprimorada que os chineses construíram pipas das mais variadas formas e tamanhos. Há 
relatos de que, no século VI d.C., um prisioneiro foi amarrado a uma pipa gigante e 
arremessado de um penhasco, voando por quase 5 km antes de pousar em segurança 
(REVISTA SUPER INTERESSANTE, 2015). 
Em 1849, o exército austríaco, em conflito com a Itália, lançou cerca de 200 balões, 
carregados com 15 quilos de explosivos, para atacarem na cidade de Veneza, alvos fora do 
alcance de seus canhões. Os explosivos eram acionados por cronômetros rudimentares meia 
hora após o lançamento. De maneira semelhante, essa técnica foi usada durante a Guerra Civil 
Americana (1861-1865) e na 1ª e na 2ª Guerras Mundiais (1914-1918) (ALVES NETO, 
2008). 
33 
 
 
Para Puscov1 (2002) apud LONGHITANO (2010), a primeira fotografia aérea tomada 
por um VANT, nesse caso, uma pipa, foi realizada em 1888, na França, por Arthur Batut. 
Essa técnica foi repetida para a tomada de fotografias aéreas no terremoto ocorrido na cidade 
de São Francisco, EUA, em 1906. Porém, vale ressaltar que a primeira fotografia aérea foi 
tomada da vila francesa Petit-Becetre, por Gaspar Felix Tournachon, que estava a bordo de 
um balão, em 1858. 
O primeiro VANT com tecnologia 100% nacional foi o CBT BDM-1BR, representado 
na Figura 5. 
 
Figura 5 – VANT CBT BDM-1BR desenvolvido pela Companhia Brasileira de Tratores 
Fonte: Museu da TAM, São Carlos-SP. 
 
Esse VANT foi desenvolvido pela Companhia Brasileira de Tratores e pelo Centro 
Tecnológico da Aeronáutica (CTA). Seu motor de propulsão a jato utilizava vários tipos de 
combustível, como óleo diesel, querosene de aviação, álcool hidratado ou gás natural. Era 
equipado com Turbina Tietê CFJ, que proporcionava um empuxo de 30 kg e atingia a 
velocidade máxima de cruzeiro de 560 km/h, com altitude máxima de 6500 metros. Possui 
envergadura de 3,18 m, charuto com 3,89 m, diâmetro de 28 cm e autonomia de voo estimada 
em 45 minutos. Devido aos seus 92 kg, a decolagem era realizada por catapulta ou por 
foguete auxiliar. Foi projetado para mapear e vigiar áreas de risco, servir de alvo aéreo para 
treinamento, apoio tático, entre outras. Realizou somente um voo, em 1983, estando o único 
 
1 PUSCOV, J. Fligh system implementation in UAV. Examensarbete utfört vid 
fysikinstitutionen, KTH, SCFAB. Somaren-Hösten, 2002. 51f 
34 
 
 
exemplar existente no museu Asas de Sonho da Táxi Aéreo Marília (TAM), em São Carlos-
SP. Na Figura 5, já apresentada, encontra-se o CTB BQM- 1BR. 
 
4.3.2 Aplicações dos VANT 
 
Os VANT estão sendo utilizados nas mais variadas áreas e, portanto, neste trabalho se 
discorrerá somente sobre algumas pesquisas realizadas a respeito do monitoramento de erosão 
ou geração de MDT, que foi o escopo principal deste estudo. 
Liporaci et al. (2002) demonstraram a importância do MDT como premissa básica 
para a realização do mapeamento geológico, geotécnico e de risco geológico para solucionar 
problema de erosão, assoreamento, riscos de desmoronamento e escorregamento em cidades 
de médio porte. 
Niethammer et al. (2012) usaram um quadricóptero equipado com uma câmera digital 
de baixo custo, a Praktica Luxmedia 8213, para tomar fotografias aéreas com alta resolução e 
realizar o mapeamento do deslizamento de terra ocorrido em Super-Sauze, na França. Esse 
ortomosaico foi comparado com outro, gerado por Fotogrametria convencional, e apresentou 
precisão planimétrica de 0,5 m e altimétrica de 0,31 m. Os autores concluíram que o uso de 
VANT para a tomada de fotografias de alta resolução é uma alternativa barata, rápida e eficaz. 
No ortomosaico, foi possível avaliar as dimensões do deslizamento e as fissuras existentes no 
solo, indicando o provável risco de novos deslizamentos. No MDT, avaliou-se o volume de 
solo deslocado. Todo o processamento foi realizado manualmente, porém, o número de 
pontos de ligação foi reduzido pela cobertura do solo com vegetação. 
D’Oleire-Oltmanns et al. (2011) realizaram o ortomosaico da região agroindustrial 
situada no entorno do município de Taroudant, na região do Souss-Massa-Drâa, em Marrocos. 
As fotografias aéreas foram tomadas com o VANT Sirius I com GSD de 2 a 10 cm. Esta 
pesquisa teve por objetivo identificar a movimentação do solo para a construção de estufas, 
expansão da erosão de ravina (voçoroca), extensão dos canais de irrigação, identificar áreas 
com baixa sustentabilidade para a irrigação, além de transferir a metodologia para um 
trabalho realizado em uma área maior. 
D’Oleire-Oltmanns et al. (2012) monitoraram a erosão no município de Taroudant, na 
região do Souss-Massa-Drâa, em Marrocos, abrangendo uma área de aproximadamente 320 
km2. Nesse estudo, os autores ressaltam as vantagens da tomada das fotografias aéreas usando 
VANT, principalmente nos quesitos resolução espacial, custo, repetitividade, facilidade de 
35 
 
 
manuseio e processamento. Foi utilizado o VANT asa fixa Sirius I, de fabricação alemã. Em 
uma pequena área de estudo, a altura de voo foi de 70 m e, nas demais, 400 metros, 
entretanto, em ambos os voos, o GSD foi inferior a 10 cm. Nessa pesquisa, foram gerados 
dois ortomosaicos, o primeiro com alvos pré-sinalizados somente nos locais com altura de 
voo de 70 metros e o segundo abrangendo toda a área de estudo, usando pontos de apoio cujas 
coordenadas planimétricas foram retiradas de cenas do Quickbird e a altitude do modelo 
SRTM. No entanto, eles não avaliaram a precisão do produto gerado, tendo concluído que a 
observação em campo é muito próxima da verificada no ortomosaico devido ao nível de 
detalhes visíveis nos objetos fornecidos pela alta resolução das fotografias usadas nessa 
geração. Ainda, ressaltam a importância da alta resolução espacial para melhor compreensão 
dos inúmeros fatores que podem influenciar no processo erosivo, pretendendo monitorar 
continuamente a região de estudo e determinar a taxa de erosão. 
Eltner, Mulso e Maas (2013) mensuraram a erosão em uma área de 2000 m2 (40 x 50 
m) em Andaluzia, na Espanha, entre setembro de 2012 e março de 2013, e outra área de 500 
m2 (20 x 25 m) em Saxonian, na Alemanha, entre outubro de 2012 e março de 2013. Essas 
áreas foram varridas com o laser scan terrestre Riegl LMS Z420i, com acurácia de um 
centímetro, posicionado em uma torre de quatro metros de altura. A pegada laser (foot print) 
desse equipamento a 25 m é de aproximadamente sete centímetros. As fotografias aéreas 
foram tomadas com duas câmeras de baixo custo distintas, sendo a primeira a Panasonic 
Lumix DMC-LX 3, distância focal de 5,1 mm CCD 1/1,7”, com dimensão de 7,6 x 5,7 mm ou 
3648 x 2736 pixel com elemento sensor de 2,08 m). O segundo modelo utilizado foi a Sony 
Nex-5N, distância focal de 16 mm CMOS, com dimensão de 23,4 x 15,6 mm ou 4912 x 3264, 
com elemento sensor de 4,76 m. A plataforma aérea utilizada foi um octocoptero AscTec 
Falcon 8 com plataforma estabilizadora de câmera. Em Andaluzia, a altura de voo foi de 10 m 
para ambas as câmeras, assim, o GSD para a Panasonic foi de 4 mm e, para a Sony, de 3 mm. 
O bloco aerofotogramétrico foi composto por 175 fotografias, tomadas em 7 faixas com 25 
fotografias por faixa para a câmera Panasonic e 243 fotografias com 9 faixas com 27 
fotografias por faixa para a Sony. Em Saxony, a altura de voo foi de 8 m para ambas, e, desse 
modo, o GSD para a Panasonic foi de 3,2 mm e 2,4 mm para a Sony. O bloco 
aerofotogramétrico foicomposto por 270 fotografias, tomadas em 9 faixas com 30 fotografias 
por faixa para a Panasonic e 90 fotografias com 5 faixas com 18 fotografias por faixa para a 
Sony. Ambas as câmeras foram previamente calibradas, sendo geradas fotografias sem 
distorções, ou seja, as distorções radial simétrica e descentrada provocadas pelo sistema de 
36 
 
 
lentes foram corrigidas. Portanto, as fotografias foram processadas duas vezes, na primeira 
sem distorção e na segunda com distorção. Os autores não falaram qual foi a superposição 
longitudinal e lateral usada no aerolevantamento. Nas duas áreas foram utilizados alvos pré-
sinalizados como pontos de apoio. O MDT foi gerado de modo automático nos programas 
Pix4D mapper e Agisoft PhotoScan. Após a aerotriangulação e o adensamento dos pontos de 
passagem, chegou-se à densidade de pontos por centímetro quadrado usados na geração do 
MDT, mostrados na Tabela 1. 
 
Tabela 1 – Densidade de pontos (pontos/cm2) usados na geração do MDT 
 Saxony (pontos/cm2) Andaluzia (pontos/cm2) 
Laser Scan Terrestre 3,4 0,7 
VANT Panasonic Sony Panasonic Sony 
Pix4D 0,5 0,6 0,3 0,5 
PhotoScan 6,4 6,1 4,1 - 
Fonte: Eltner, Mulso e Maas (2013). 
 
Eltner, Mulso e Maas (2013) concluíram que o processamento no Pix4D foi rápido e 
fácil. Em Saxony, o programa realizou o ajustamento do bloco usando as fotografias com 
distorção tomadas com a câmera Panasonic, porém, não foi capaz de gerar adequadamente o 
MDT. Por esse motivo, foi utilizado somente o MDT, gerado com as fotografias sem 
distorções, nas quais o Pix4D encontrou 12% a mais de pontos de ligação. 
Em Andaluzia, o PhotoScan teve problemas para encontrar pontos de ligação no 
processamento do segundo aerolevantamento realizado. Segundo os autores, esse fato ocorreu 
devido ao baixo contraste observado nas fotografias e pela homogeneidade das feições após o 
carreamento de solo e pelas condições de iluminação. Nas regiões de encosta, o 
aerolevantamento não manteve a altura de voo constante, por isso o recobrimento longitudinal 
e lateral das fotografias foi alterado, além de ter mudado também o GSD. Essa alteração 
influencia no número de pontos de passagem usados na aerotriangulação, pois o ponto 
identificado em uma fotografia pode não aparecer na fotografia seguinte pela diminuição da 
superposição ou pela alteração de escala do objeto. Tanto no Agisoft como no Pix4D é 
possível realizar a calibração da câmera, contudo, ambos os programas têm dificuldade em 
trabalhar com fotografias com distorção. No Pix4D, há perca de pontos na geração do MDT e, 
no Agisoft, o MDT é gerado com protuberância bem reconhecível e deslocamentos superiores 
a dez centímetros. 
37 
 
 
Eltner, Mulso e Maas (2013) concluíram ainda que é possível quantificar o solo 
erodido com laser scan terrestre e VANT em área do sub-hectare. Tanto o Agisoft como o 
Pix4D oferecem como vantagem o processamento fácil e rápido para a geração do MDT. 
Entretanto, tem como desvantagem poucos recursos, disponibilizados ao usuário para 
modificar os parâmetros de correspondência (correlação) entre as fotografias e os parâmetros 
de orientação. Devido à reduzida área de pesquisa, é difícil identificar as fontes de erro por 
causa da irregularidade do terreno e por sua constante modificação. Sem embargo, sugerem 
realizar a mesma pesquisa em um campo calibrado, bem como atribuir peso aos pontos em 
função da heterogeneidade ou da aspereza da superfície ou ângulo de incidência. 
 
4.4 Método de Posicionamento Real Time Kinematic (RTK) 
 
O método de posicionamento Real Time Kinematic (RTK) é realizado sempre que se 
deseja conhecer as coordenadas precisas de um ponto, com correção em tempo real, tais 
como: navegação, obras de engenharia, agricultura de precisão, dentre outras (MONICO, 
2008). 
Nesse método são utilizados, no mínimo, dois receptores, sendo um deles denominado 
base ou estação de referência, instalado em um local de coordenadas conhecidas. O outro 
receptor, chamado de móvel ou rover, é posicionado no ponto de interesse do usuário, no qual 
se desejam conhecer as coordenadas, conforme Figura 6. 
 
Figura 6 – Método de posicionamento RTK 
 
Fonte: Monico (2008). 
38 
 
 
 
A técnica de posicionamento RTK permite a determinação de coordenadas com 
precisão centimétrica. Ressalta-se que a coordenada vertical Z é medida em relação ao 
elipsoide, e não ao geoide e, portanto, não possui valor físico. Essa técnica é baseada na 
solução da ambiguidade da onda portadora dos sinais transmitidos pelos sistemas globais de 
navegação composta pelos sistemas: NavStar-GPS (EUA), GLONASS (Russo) e Galileo 
(União Europeia). Nesse método, a estação base envia para a estação móvel, ou rover, os 
dados da fase da onda portadora e a pseudodistância ou as correções destas. Isso permite a 
solução da ambiguidade em tempo real, conforme Figura 6. Essas correções podem ser 
enviadas via rádio, rede (internet), satélite de comunicação ou sinal do Sistema Global para 
Comunicações Móveis (Groupe Special Mobile – GSM). 
 
4.5 Erosão 
 
Segundo Carvalho et al (2006) e Brito (2012), o termo erosão é derivado da palavra 
erodere, do latim cujo significado é corroer. Segundo Magalhães (2001), Carvalho et al. 
(2006) e Brito (2012) a erosão é a desagregação, transporte e deposição das partículas do solo, 
subsolo e rocha pela ação mecânica do agente atuante água, vento ou geleira. 
Genericamente as erosões podem ser classificadas em dois grandes grupos de acordo 
com sua origem, como sendo natural ou geológica e antrópica ou acelerada. A erosão pode 
também ser classificada de acordo com o agente causador. Assim as erosões de origem 
hídricas são classificadas como ravinas, caso não haja surgência de água e voçoroca se houver 
surgencia de água (CARVALHO et al, 2006). 
Zachar2 (1982) apud Carvalho et al (2006) sugere uma classificação para os principais 
tipos de erosão, levando em consideração a interação entre os agentes erosivos e a ação da 
gravidade, conforme Quadro 1. 
De acordo com Bahia et al (1992) regiões de clima tropical úmido, como a Centro 
Oeste, são mais propensas à erosão hídrica, devido ao acúmulo de chuvas intensas em dada 
época do ano. Além do intemperismo causado pelo impacto da gota de água com o solo, 
acrescenta-se ainda o uso e ocupação inadequada do mesmo, fato esse que acelera o processo 
erosivo. 
 
2 ZACHAR, D. Soil erosion. Elsevier Scientific Publishing Company,New York, 1982 
39 
 
 
 
Quadro 1- Classificação da erosão pelos fatores ativos 
Fator Termo 
1. Água Erosão hídrica 
1.1. Chuva Erosão pluvial 
1.2. Fluxo superficial Erosão laminar 
1.3. Fluxo concentrado Erosão linear (sulco, ravina, voçoroca) 
1.4. Rio Erosão fluvial 
1.5. Lago, reservatório Erosão lacustrina ou límica 
1.6. Mar Erosão marinha 
2. Geleira Erosão glacial 
3. Neve Erosão nival 
4. Vento Erosão eólica 
5. Terra, detritos Erosão soligênica 
6. Organismos Erosão organogênica 
6.1. Plantas Erosão fitogênica 
6.2. Animais Erosão zoogênica 
6.3. Homem Erosão antropogênica 
Fonte: Zachar, 1982 apud Carvalho et al, 2006. 
 
Segundo Butler e Clarke3 (1995) apud Gomes e Paiva (2010), a ocupação urbana 
produz o aumento de sedimentos e causa o transbordamento e a poluição da fonte receptora 
promovendo a erosão e a degradação da qualidade da água superficial. Além disso, podem 
provocar voçoroca e alterar a dinâmica fluvial do curso d’água pelo acúmulo de resíduos na 
foz da microbacia (CARRIJO e BACCARO, 2000). Além disso, pode provocar a erosão das 
margens do curso d’água (CARVALHO et al 2006). De acordo com Nascimento e Sales 
(2003), 57,1% das voçorocas existentes em Goiânia, foram provocadas pelo desague 
inadequado das águas das galerias pluviais em cursos de água ou fundo de vale. 
De acordo com Magalhães (2001), Paiva et al (2003), Gomes e Paiva (2010) e Lima e 
Cheren (2014) o processo erosivonas zonas urbanas é acelerada pela urbanização desregrada 
 
3 BUTLER, D.; CLRCK, P. Sediment mangement in urban drainage catchments. Construction Industry Research 
and Ingormation Assocaition. Report 134, 1995 
40 
 
 
sem critérios básicos de planejamento ambiental e por práticas de parcelamento que promove 
o aumento da área impermeabilizada que por sua vez eleva o volume e a velocidade da água 
escoada superficialmente após uma precipitação. 
Segundo Guerra e Cunha (2013) a erosão pode ser correlacionada à classe social, 
assim, as áreas periféricas dos centros urbanos são mais propensas à erosão, devido a menor 
parcela do lote e maior densidade populacional, o que deixa o solo mais vulnerável à erosão. 
 
41 
 
 
5 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Para facilitar a compreensão do leitor, serão descritos os materiais usados nessas 
pesquisas e, depois, suas características e configurações. 
 
5.1 Materiais 
 
Nesta pesquisa, foram utilizados os seguintes programas e equipamentos: 
 
 E-mo-tion utilizado para realizar o planejamento e a execução do voo do VANT; 
 Agisoft PhotoScan utilizado para aerotriangulação, ortoretificação das fotografias, geração 
do ortomosaico e MDS; 
 Topcon Link para descarregar e reprocessar os dados dos receptores de sinais GNSS; 
 ArcGis para realizar a subtração do MDS e cálculo do volume; 
 Editor de texto; 
 VANT Swinglet CAM; 
 Receptor de sinais GNSS GR3; e 
 Alvos pré-sinalizados. 
 
5.1.1 Área de estudo 
 
Esta pesquisa foi realizada em duas áreas distintas, a primeira delas, situada na zona 
urbana da cidade de Silvânia, Goiás, na erosão denominada Lava-Pés, e a segunda na erosão 
localizada no córrego do Capim, contígua e a jusante ao Parque Fonte Nova, no setor Fonte 
Nova, Goiânia, Goiás. A Figura 7 ilustra a localização dessas erosões. 
Em cada área de estudo foram realizados dois aerolevantamentos, um no período de 
chuva e o outro na seca. Assim na erosão do córrego do Capim os aerovelantamentos foram 
realizados em 19/11/2014 e 03/07/2015. Na erosão Lava-Pés o recobrimento foi realizado nos 
dias 08/04/2014 e 30/06/2015. 
Ressalta-se que que em ambas as erosões há descarte da água coletada pela rede 
pluvial na sua cabeceira. 
 
42 
 
 
Figura 7 – Localização da área de estudo 
Fonte: O autor. 
 
5.1.2 Características do VANT 
 
O modelo do VANT usado nesta pesquisa foi o Swinglet CAM, desenvolvido pela 
empresa SenseFly, conforme ilustrado na Figura 8,. Essa aeronave pode ser classificada de 
acordo com o seu peso como sendo um micro VANT,. É uma asa fixa com envergadura de 80 
centímetros, construído de polipropileno com massa de 500 gramas. Esse modelo é equipado 
com um motor elétrico brushless, alimentado por uma bateria de lithium polymer de 1350 
mAh, o que permite uma autonomia de voo de 30 minutos com velocidade de cruzeiro de 36 
km/h (10 m/s). O Swinglet CAM é equipado com um receptor de sinais do sistema de 
navegação Global Positioning System (GPS), rastreando somente o código C/A com acurácia 
de 10 m. No manual do usuário não há informação sobre o modelo do sistema inercial, 
tampouco sobre a sua precisão. A altura mínima de voo é de 100 metros e máxima de 1.000 
metros acima do solo. 
 
43 
 
 
Figura 8 – Vista superior do Swinglet CAM 
Fonte: Adaptado de SenseFly (2012). Disponível em: https://www.sensefly.com/drones/overview.html. 
 
Ressalta-se que a decolagem é realizada por lançamento manual e o pouso é 
autônomo. Há também procedimentos de segurança e emergência que permitem o retorno da 
aeronave ao ponto de origem em caso de bateria fraca, vento forte ou ultrapassagem do raio 
de ação, pré-definido durante o planejamento de voo. O plano de voo é armazenado na 
aeronave, possibilitando a execução do aerolevantamento mesmo com a perda de 
comunicação entre a estação de operação com o VANT. Ao término do aerolevantamento, a 
aeronave retorna ao ponto inicial da primeira faixa, a não ser que o operador dê o comando 
para retornar ao ponto de lançamento. 
A câmera de baixo custo acoplada ao VANT foi a Canon IXUS 220 HS ultra 
compacta, com resolução de 12 megapixel, equipada com sensor tipo CMOS 1/2,3” (4000 x 
3000 pixel), elemento sensor de 1,54 m, distância focal indicada pela fabricante de calibrada 
de 4,4 mm e velocidade máxima do obturador 1/2000. 
 
5.1.3 Receptor de sinais GNSS 
 
O par de receptores de sinais GNSS utilizado nesta pesquisa foi o modelo GR3, da 
marca Topcon (Figura 9), com as características técnicas descritas na Quadro 2. 
 
44 
 
 
Quadro 2 – Características técnicas do receptor de sinais GNSS Topcon GR3 
Canais 
Número de canais 72 
Sinais rastreados 
GPS L1, L2, & L5 carrier, CA, L1P, L2P, L2C 
GLONASS L1, L2, & L5 carrier, L1CA, L2CA, L1P, L2P 
GALILEO E2-L1-E1, E5, E6 
Precisão 
RTK 
H: 10mm+1ppm 
V: 15mm+1ppm 
Estático pós-processado 
H: +3.0mm+0.5ppm 
V: +5.0mm+0.5ppm 
Comunicação 
Rádio interno Tx/Rx UHF 1.0 Watts 
Rádio externo Tx/Rx 915MHz Spread Spectrum 
Via celular SIM Card, GSM/GPRS integrado 
Sem fio Bluetooth integrado 
Taxa de Rastreio 
Intervalo de gravação 0,1 a 60 s 
Fonte: Manual do usuário GR3. 
 
Como a linha de base na área de estudo foi inferior a 5 km, usou-se somente o rádio 
interno do receptor de sinais GNSS. 
 
Figura 9 – Receptores de sinais GNSS Topcon GR3 
 
Fonte: Manual usuário GR3 
 
5.2 Metodologia 
 
Para melhor entendimento desta pesquisa, todas as etapas da metodologia foram 
representadas no fluxograma da Figura 10. 
 
45 
 
 
Figura 10 – Fluxograma das etapas da metodologia desta pesquisa 
 
Fonte: O autor. 
46 
 
 
 
5.2.1 Implantação dos alvos pré-sinalizados 
 
Na Fotogrametria clássica, o ponto de apoio ou de verificação pode ser classificado 
como alvo natural ou artificial. Os alvos artificiais, também denominados de alvos pré-
sinalizados, devem ser implantados antes da realização do voo. Os alvos naturais geralmente 
são feições artificiais que podem ser representadas por um ponto e que sejam identificadas 
inequivocamente nas fotografias e no campo. 
Neste estudo, no primeiro voo realizado, tanto na erosão Lava-Pés quanto na do 
Córrego do Capim, o ortomosaico e o MDS foram gerados com alvos naturais. Porém, devido 
à vegetação rasteira no entorno das erosões e à baixa urbanização, o autor teve dificuldade de 
encontrar alvos naturais em quantidade suficiente e nos locais adequados para processar a 
aerotriangulação. Por essa razão, no segundo recobrimento aéreo foram utilizados alvos pré-
sinalizados, principalmente pela facilidade de identificar os alvos e pela precisão na leitura de 
suas coordenadas nas fotografias. 
O tipo de alvo pré-sinalizado utilizado foi o modelo clássico empregado pelo 
Ministério do Exército (1984), Wolf (2004), Redweik (2007), Costa e Silva (2012) e Debiasi e 
Mitishita (2013), conforme ilustrado na Figura 11. 
O alvo pré-sinalizado possui todas as suas dimensões proporcionais ao círculo central 
e este, por sua vez, está em função do GSD. O diâmetro do círculo deve ser 3 ou 5 vezes o 
valor do GSD, conforme Figura 11. Na fotografia, a parte central do alvo deverá ser 
representada por uma matriz ímpar de 3 x 3 ou 5 x 5, identificando inequivocamente a posição 
de seu centro. O prolongamento das quatro aletas que compõem o alvo deve, 
obrigatoriamente, passar pelo centro do círculo e formar entre si um ângulo de 90º. Na Figura 
11 está a fotografia de um alvo pré-sinalizado e suas dimensões no campo em centímetros. 
Ressalta-se que o GSD planejado nesta pesquisa foi de quatro centímetros. 
Pontos homólogos situados acima do solo apresentam, quando visualizados em 
fotografias diferentes, um deslocamento relativo devido à paralaxe. Por esse motivo, todos os 
alvos pré-sinalizados, tanto os usados como apoio quanto os como verificação, foram 
implantados diretamente sobre o solo, usando tinta à base de Acetato de Polivinila