resumo

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A representação da superfície da Terra através de mapas topográficos planialtimétricos são utilizadas comumente dentro da engenharia e cartografia. representa de maneira detalhada o relevo e os objetos presentes em uma determinada área, contribuindo para a melhoria e qualidade dos dados topográficos obtidos em campo.
Uma dessas novas tecnologias é o Laser Scanner aerotransportado (ALS – Airborne Laser Scanner) mais conhecido pela sigla LiDAR (Light Detection and Ranging), tornou-se uma ferramenta excelente para a criação de Modelos Digitais de Terreno (MDT).
O Laser Scanner (LiDAR) permite a elaboração de nuvens de pontos georreferenciadas,com coordenadas tridimensionais, além de aerofotos de ótima resolução. A análise da distância entre a superfície e o sensor é adquirida por meio do sistema de varredura a laser.
Levatamento utilizando esta tecnologia torna-se uma ferramenta excelente em mapeamentos topográficos, graças a sua nuvem de pontos com coordenadas em três dimensões e a sua capacidade de gerar mapas,planejamento e desenvolvimento urbano, gestão ambiental, manutenção de infraestruturas engenharia militar, etc
O Laser Scanner (LiDAR) e demostrar a sua contribuição na representação dos elementos urbanos, contorno dos objetos, feições do terreno, entre outros.
Objetivo específico
a) Conhecer a tecnologia LiDAR e as suas principais características;
b) Mostrar como a tecnologia de perfilamento a laser pode retratar as feições urbanas e de terreno;
c) Identificar através do LiDAR os contornos dos objetos e dos principais elementos urbanos;
d) Verificar a aplicabilidade de análise do perfilhamento a laser através de um estudo de caso na região do Balão do Castelo em Campinas/SP;
e) Gerar modelos digitais de superfície e de terreno;
f) Produzir mapas topográficos e temáticos de curvas de nível, de declividade e de classificação de objetos da área de estudo.
Pode ser usado
Atualmente o sistema Laser Scanner ou LiDAR aerotransportado possui empregabilidade em várias áreas, como por exemplo: redes de transmissões de energia e telecomunicações, petróleo, agricultura, transportes, mineração, programação de obras costeiras, florestas, planejamento urbano, verificação de áreas de inundação, etc .
Os Modelos Digitais de Terrenos (MDT) na engenharia e arquitetura, o sistema LiDAR revolucionou a maneira de conseguir dados topográficos e de detalhes construtivos importantes para execução de projetos.
Pode ser aplicado na Engenharia Militar, Engenharia Civil, Engenharia Florestal, Engenharia Cartográfica, entre outras.
Na Engenharia Civil os Modelos Digitais de Terrenos podem estimar o volume de terra a ser deslocado em grandes construções, como por exemplo, em obras de estradas, rodovias, pontes, barragens, etc. Além de demostrar em impressões realistas visuais os impactos ambientais causados pela execução destes projetos
No estudo de caso, utilizou-se dados de perfilamento a Laser cedidos pela Sociedade de Abastecimento e Saneamento S/A (SANASA). Esses dados referem-se a região do Balão do Castelo, localizada na cidade de Campinas/SP.
As informações disponibilizadas foram:
Arquivos no formato *.las de dados laser (LiDAR);
Uma ortofoto georreferenciada na Base SIRGAS 2000 (atual sistema de referência geodésico) da região.
Pelo fato dos arquivos estarem no formato *.las, eles já se encontram devidamente separados em Modelo Digital de Superfície (MDS) e Modelo Digital de Terreno (MDT) não haverá a necessidade de utilizar filtros para isolar os pontos relativos, somente ao terreno.
Para a elaboração dos mapas temáticos utilizados no trabalho, além do tratamento e identificação das nuvens de pontos, serão empregados os seguintes Softwares da AutoDesk:
AutoCAD Civil 3D;
ReCAP.
Para análise da área de estudo, serão produzidos os mapas topográficos e temáticos a seguir:
Mapa de elementos;
Mapa de curvas de nível;
Mapa altimétrico;
Mapa de seta de declividade;
Mapa de modelo digital de Terreno (MDT);
Mapa de classificação de pontos por elevação;
Mapa de classificação por tipo de ponto;
O Sistema LiDAR e suas características
Oo uso do LASER como instrumento de sensoriamento remoto vem sendo usado e inovado há mais de quarenta anos ligado ao desenvolvimento da fotografia e a pesquisas espaciais.
Pode ser definido como:
Aerotransportado: se o laser for utilizado em uma aeronave
Terrestre: em terra firme, em um carro ou caminhão
O laser é definido por dois grupos: O primeiro por um tipo de sensoriamento remoto ativo, que tem por finalidade a medição da altimetria (estudo e prática das técnicas em medição de altitudes), com base em pulsos laser; por outro lado, o segundo grupo é um tipo de sensoriamento remoto passivo, responsável pela obtenção de duas imagens digitais, denominadas de intensidade e hipsométrica – representação por cores da altimetria do relevo da região mapeada. O sensor utilizado na aquisição da informação altimétrica é constituído por um receptor e emissor de laser. Quando disparado o laser do equipamento ao alvo, à distância em que é atingido pelo pulso, essa é a diferença de tempo entre a emissão e a recepção do pulso e a velocidade da luz do laser, em tempo real.
O funcionamento do equipamento é baseado em um emissor e receptor, que é organizado de forma onde possa lançar os pulsos de laser ao objeto e medir a intensidade da energia quando recebido esses pulsos que voltam ao equipamento. Essa energia que torna ao dispositivo é definida como a forma em que os objetos interagem aos pulsos laser; e será armazenado de duas diferentes formas, correntemente nomeadas de primeiro e último pulso. As distâncias medidas pelo laser são relacionadas a um sistema de referência por meio de um moderador agrupado de medições de apoio, nos anos de 1960 a 1970, pode-se verificar o uso do laser em diversos estudos como nos monitoramentos atmosféricos e também em estudos oceanográficos e florestais. A partir de 1980, o mapeamento a laser passou a ser utilizado também por aeronaves, a exemplo das missões da National Aeronautics and Space Administration (NASA) para mapeamento topográfico do gelo e para mapeamento oceanográfico, até então sendo usado apenas por empresas e organizações como ferramenta de pesquisa e somente na última década, o mapeamento a laser passou a ser usado de forma comercial.
O mapeamento a laser LiDAR é definido como um tipo de monitoramento avançado que captura dados digitais da superfície do terreno com exatidão semelhante ao GPS, mas de forma mais relevante, pois o sensor principal do sistema encontra-se em uma aeronave cujo locomoção é grandemente rápida, sobre a área de estudo.
Princípios de funcionamento, medições e posicionamento dos alvos
O fundamento básico de desempenho do sistema é reter registros contínuos de coordenadas espaciais, os quais compõem os itens iniciais para a modelagem do terreno e reprodução de um mapa topográfico resultante destas informações. Através de uma fresta no fundo de uma aeronave, um laser de alta potência e precisão é disparado ao solo ou também pode ser embarcado em um helicóptero.
Enquanto a aeronave faz a varredura fazendo o levantamento, feixes de luz são emitidos através de um espelho que direciona ao solo. Esse laser varre a superfície do terreno e essa distância que leva até o solo para cada um dos feixes emitidos, vão sendo registradas e também o ângulo formado em relação a vertical da região de estudo. Os pulsos de laser são coletados a partir dos reflexos no solo e imediatamente são convertidos em sinais eletrônicos; além desses sinais óticos o tempo empregado na saída dos feixes de luz também são averiguados, determinando a distância do solo e a largura da varredura
Funcionamento e componentes básicos de um
sistema LiDAR.
Fonte: http://www.dielmo.com, 2017.
Quando pode ser feito as medições:os sistemas de perfilamento a laser podem operar em qualquer horário diurno ou noturno, sem nenhum problema quanto a luminosidade ou a falta dela, as únicasintermitências são os aspectos meteorológicos como a chuva ou nuvens muito densas entre o local mapeado e a aeronave, o sistema LiDAR depende do reconhecimento da luz que pode ser refletida em uma superficial natural como florestas, caatinga e cerrados como também em superfícies artificiais como edifícios, casas e construções em geral ou seja essa reflexão depende do aspecto da superfície, quando mais reflexiva for a superfície do terreno, maior será o desvio dos feixes e menor será o retorno dos pulsos ao sistema.
Os sistemas LiDAR podem operar em uma altura de 500 a 3.000 metros acima do nível do solo (com dispositivos opcionais, podem chegar a 6.000 metros de altura). A uma altura de 1.000 metros, o diâmetro do feixe laser traçado no solo é de aproximadamente 25 cm .
3.3 Modelagem Digital do Relevo
4 modelos principais o Modelo Numérico do Terreno (MNT), o Modelo Digital de Terreno (MDT), o Modelo Digital de Superfície (MDS) e o Modelo Digital de Elevação (MDE).
Para esse estudo será utilizado o MDT e MDS que são capazes de representar tridimensionalmente a área estudada de forma a apresentar todas as informações necessárias, tanto de relevo, quanto de objetos presentes na superfície.
Modelo Digital do Terreno
Um Modelo Digital de Terreno (MDT) é representado pelos pontos coletados das amostras de modo matemático onde são distribuídos espacialmente caracterizando os detalhes de uma determinada superfície. A principal função do MDT é o armazenamento de informações vinculadas a uma determinada superfície. Estes armazenamentos podem ser de dados topográficos, de temperatura, geofísicos, batimétricos, entre outros .
A utilização na área de engenharia civil, Hidrografia, Topografia, aplicação para criação de mapas de declividades, curvas de nível, mapeamento geológico e geofísico, mineração, simulação e visualização do terreno dentre vários outros.
A representação digital de um terreno ou relevo é uma componente de suma importância no processo cartográfico que consiste em um conjunto de informações que mostram as coordenadas (X, Y, Z) do terreno e a maneira com que os mesmos se relacionam. A coordenada Z é o parâmetro a ser modelado e é representado pela função . Estes dados podem ser obtidos conforme uma distribuição irregular no plano XY, ou por meio de linhas com valores iguais ao de Z ou mesmo espaçamento regular..
Os dados de referência da amostragem podem ser obtidos através de levantamentos de campo onde se utiliza o taqueômetro ou GPS, também pode se utilizar da digitalização de mapas, captações fotogramétricas por meio de modelos estereoscópicos e pela utilização direta de sensoriamento remoto (laser).
Na amostragem, os pontos coletados devem representar fielmente a superfície, de modo que os espaçamentos entre um ponto e outro represente de maneira detalhada as feições das elevações e das superfícies.
Há mais de uma maneira para se elaborar um MDT além de dados amostrais, mas também por modelos gerados a partir de grades regulares e irregulares. Estes formatos ajudam a simplificar e a implementar os algoritmos de aplicação tornando-os mais rápidos computacionalmente, pode-se apontar algumas das aplicações mais utilizadas do MDT, que são:
Representação dos resultados em 3D;
Recolhimento de informações referentes a altimetria para elaboração de mapas topográficos;
Determinação de volumes;
Planejamento urbano;
Interpretação de informações geoquímicas e geofísicas;
Análises de corte e aterro para projetos de rodovias e barragens ou represas;
Criação de mapas de declividade
Apoio a análise e interpretação de geomorfologia e erodibilidade.
3.5 Modelo digital de superfície
A definição de Modelo Digital de Superfície (MDS) diferencia-se da concepção de MDT por se tratar de uma representação do terreno onde se considera as altitudes de áreas elevadas, como, edificações, carros, vegetação, entre outros, enquanto o MDT registra somente as altitudes dos pontos na superfície do solo
Primeiro é necessário a obtenção das amostras que representam o terreno e as elevações. Logo após é criado um modelo que representa o fenômeno que engloba a criação de bancos de dados e a definição de superfícies de ajuste através das amostras .
O MDS é utilizado na Fotogrametria e no Sensoriamento Remoto com a intenção de coletar as informações de objetos presentes no terreno, como por exemplo, o volume, a altura e a área em que o objeto ocupa no terreno.
A Figura 2 mostra a diferença entre MDT e MDS:
Figura 2 – Diferença entre MDT e MDS
Fonte: Centeno & Mitishita, 2007
Geração de Grades Regulares e Irregulares
Os MDT não são gerados de forma direta sobre os dados coletados nas amostras, mais sim através de modelos que se utiliza de formatos de grades regulares ou irregulares. Esses formatos ajudam a simplificar a introdução de dados algoritmos de aplicação tornando-os mais rápidos e eficientes computacionalmente.
As grades regulares são normalmente utilizadas em aplicações qualitativas, como por exemplo, na visualização de uma determinada superfície. Mais quando se deseja obter com maior precisão a análise quantitativa de dados, utiliza-se a grade irregular
Grade regular
A grade regular também conhecida como retangular é um modelo digital que possibilita a representação de uma determinada área da superfície de forma tridimensional formando poliedros com faces retangulares para detalhar a superfície. Os vértices que interligam os pontos deste poliedro podem ser iguais aos pontos amostrados caso os mesmos tenham sido obtidos nas mesmas posições XY que definem a grade desejada. Para a criação de uma grade regular ou retangular os dados que representam a superfície não devem ser obtidos através do espaçamento regular. Assim, as informações que estão presentes nas isolinhas podem ser utilizadas para criar uma grade onde é representada a superfície mais fielmente. Os espaçamentos são os valores iniciais a serem determinados nas direções de X e Y de modo que representem dados similares àqueles dos pontos da grade em localidades de variação elevada e que, paralelamente minimizam a persistência de resultados para localidades com superfícies quase planas (Zanardi, 2006, p.24).
A Figura 3 representa uma superfície gerada através de uma grade regular
O espaçamento da grade deve ser trabalhado de forma precisa, ao trabalhar com uma grade fina ou muito densa, com uma distância entre os pontos considerada pequena, haverá um grande número de informações coletadas sobre a superfície estudada tendo um maior gasto de tempo para gerar a grade.
Ao contrário dessa situação, quando as distâncias entre os pontos são muito grandes, a grade gerada será grossa havendo a possibilidade de perda de informações. O ideal é que o espaçamento em X ou Y seja inferior a menor distância entre duas amostras com suas respectivas cotas
3.8 Grade irregular
Na modelagem irregular ou triangular de uma superfície, cada polígono que representa a face de um poliedro é triangular. Neste modelo os pontos amostrais se conectam por linhas onde são geradas formas triangulares. Durante o processo de geração desta modelagem, são estudadas as informações dentro da estrutura onde possam ser consideradas as mais importantes, como por exemplo, as descontinuidades, essas informações são utilizadas para elaborar a grade triangular, que representa de forma linear o relevo e a drenagem, permitindo a geração de um modelo de superfície do terreno com as feições geomórficas da superfície preservadas
A Figura 4 representa uma superfície gerada através de uma grade irregular:
Em relação com a grade regular, a quantidade de redundâncias é bem menor. Quando avaliadas para regiões com um grande número de variações a malha é mais fina, rica em detalhes, já em regiões planas a malha possui um maior espaçamento. A superfície pode ser modelada onde apresenta descontinuidades através de linhas e pontos característicos.
Uma vantagem da grade irregular é que diferente da geração da grade regular, os resultadosde cota dos vértices representados por elementos triangulares da malha triangular não possuem a necessidade de serem estimados por interpolação. A desvantagem é que para se obter dados derivados de uma malha irregular, os processos são mais difíceis ocasionando maior tempo em relação a grade regular A Figura 5 (a) e (b) mostra respectivamente a estrutura de um conjunto de dados de forma irregular e uma estrutura de rede triangular irregular.
Figura 5 – Estrutura triangular irregular TIN
As grades irregulares podem ser formadas considerando ou não as linhas de quebra. As grades que são geradas considerando essa linha de quebra resultam em um modelo mais real do terreno, por elas não suavizarem as superfícies ao longo de seu trajeto sendo em vales ou cristas. Já as grades que não se utilizam da linha de quebra o terreno é reproduzido de forma mais suave ao longo dessas linhas.
Áreas de aplicação do sistema LiDAR
A tecnologia LiDAR é aplicada na área da arqueologia, geografia, geodesia, geomorfologia, sismologia e oceanografia, em vários campos de projetos de engenharias, principalmente para levantamentos topográficos e na criação de modelos digitais.
O sistema LiDAR analisa locais com capacidade para a construção das linhas de transmissão no controle do desenvolvimento urbano, em perfurações para extração de minérios, para o MEIO AMBIENTE na verificação do nível em áreas praianas, na observação do fenômeno das marés e em áreas florestais para verificação da altura, área basal, diâmetro, volume e biomassa das árvores.
Desde os anos de 1980 a utilização de o sistema LiDAR em aplicações nas áreas urbanas e meios florestais vem crescendo de uma forma bem significativa, pois além de definir uma caracterização topográfica da área do terreno, as informações coletadas do sistema LiDAR criam dados sobre a superfície e paramentos como a altura das árvores, dimensões das copas, em florestas nativas ou nas plantadas.,o sistema LiDAR aferi diretamente a distribuição tridimensional de estruturas das copas de uma vegetação, como também os componentes que estão abaixo da infraestrutura. Isso proporciona mapas topográficos bem precisos com uma alta qualidade de resolução, uma avaliação imprescindível da altura e sobreposição da vegetação.
No Brasil ele foi introduzido em 2001, ele vem sendo usado principalmente na geração de modelos digitais da superfície (MDS) e de modelos digitais do terreno (MDT). As informações laser se transformam em um componente integrante no planejamento e projeto de engenharia, assim como análise de terra na rua, estudos de administração de risco e levantamentos de faixas de domínio. Esses dados podem mostrar de forma detalhada a altura das arvores, mapas muitos precisos e com coordenadas lineares até mesmo com contorno nas edificações em locais de risco.
PREFEITURA DE CAMPINAS Esta sendo muito explorada pela administração municipal é a definição do volume derivado de qualquer perfilhamento a laser, para o aperfeiçoamento do cadastro imobiliário, assim como para a regulamentação e tributação adequada.
Podem-se relacionar aplicações de produtos provenientes do emprego da técnica de mapeamento a laser aerotransportado LiDAR da seguinte forma:
Meio ambiente: pode-se relacionar estudos a mudança climática, elevação do nível do mar, riscos por inundações ou até mesmo incêndio. Os modelos digitais de superfície e de elevação são usados por planejamentos governamentais, tanto do ponto de vista urbano e rural como do regional, no estudo dos riscos e no desenvolvimento de meios de prevenção. Podem-se observar outros riscos que geralmente são analisados por meio de técnicas de mapeamento a laser aerotransportado que são os de erosão e o de deslizamento de encostas.
Áreas Urbanas: São utilizados métodos digitais de superfície na geração de ortofotocartas, a definição das áreas de sombra nas simulações de propagação das ondas eletromagnéticas ou até mesmo nas simulações com o impacto dos ruídos nas edificações que rodeiam uma rota de tráfego. Assim como nas simulações de demolição de grandes obras de engenharia que permitem a avaliação na alteração da paisagem .
Processo de Imagens: esse processo ainda é introdutório, está em fase de desenvolvimento, porém mostrando grande potencial. A aplicação do mapeamento a laser aerotransportado está sendo conduzido através do trabalho paralelo, rápido de diferentes métodos de imageamento, como a da aerofotogrametria, utilizando-se câmeras métricas analógicas para o levantamento detalhado da superfície do terreno, o principal propósito para o uso do perfilhamento a laser foi o mapeamento em locais de plantas. A possibilidade de aplicação do sistema foi realizada em regiões em que a fotogrametria não era adequada, pois não oferecia uma textura relevante. Todavia, com o alastramento desta nova tecnologia em diversos países,
sua potencialidade de aplicação foi certificada nas mais variáveis áreas, tais como:
Telecomunicações: Para adquirir os modelos de elevação que possibilitam estudos de reprodução e a localização de ondas nas antenas receptoras e transmissoras (FIGURA 6):
FIGURA 6 – Modelo de elevação
Engenharia Florestal: É usado para definição de volumes e alturas da vegetação, aproximação da biomassa, além do transporte virtual da cobertura vegetal (FIGURA 7):
FIGURA 7 – Exemplo de uso do LiDAR na engenharia florestal
Fonte: Brandalize, 2001.
Obras Viárias (Rodovias e Ferrovias): Geralmente é usado em projetos e na detecção acelerada de interferências na faixa de controle ou em cálculos de volume de corte e aterro
FIGURA 8 – Exemplo de uso do LiDAR em obras viárias
Linhas de transmissão: É usado para localização de interferência das árvores e estruturas na faixa de domínio, na localização de torres e modelagem da catenária dos cabos (possivelmente a mais diferente aplicação, podendo haver o reconhecimento de pequenos objetos como cabos é bem mais difícil na fotografia aérea) (FIGURA 9):
FIGURA 9 – Pontos Laser
Fonte: Brandalize, 2001.
Realização do cálculo de volumes de maneira artificial, corredores urbanos constituídos por grandes edifícios em vias preferenciais, estudos de microclima, proliferação de ruídos e poluentes (FIGURA 10):
FIGURA 10 – Figura de elevação
Fonte: Brandalize, 2001.
Mapeamento: Usado em áreas com textura homogênea e de pequena descrição como areia, banhadas, ou locais que são extremamente planos e desérticos.
Modelos 3D diversos: Normalmente utilizado na construção de cálculo da carga hidráulica de barragens em épocas de grande cheia ou baixa dos reservatórios.
Criação de MDT (Modelo Digital de Terreno) ou MDE (Modelos Digitais de Elevação): MDTs e MDEs geralmente são usados para a restauração diferencial (retificação do deslocamento de imagem devido o relevo), para conseguir as ortofotos (FIGURA 11):
FIGURA 11 – Modelo de MDT ou MDE
Fonte: Brandalize, 2001.
Estudos específicos de corredores: O perfilhamento a laser consegue ter sua varredura precisa, o sistema é mais eficaz na captura e modelagem de faixas ajustadas como dutos, estradas de ferro e linhas de transmissão, proporcionando o alcance de perfis com melhor qualidade (FIGURA 12):
FIGURA 12 – Exemplo de uso do Lidar em corredores
Fonte: Brandalize, 2001.
3.10 Exemplos de aplicações do sistema LiDAR
São apresentados abaixo dois exemplos onde o laser scanner foi utilizado:
Propensão ao deslocamento do campo de dunas: para demonstrar o uso do perfilhamento a laser (LiDAR), desenvolveu uma análise das mudanças ocorridas nas dunas da zona costeira de Rio do Fogo – RN, Brasil. Através de dois voos ocorridos sobre a região utilizando a tecnologia LiDAR, realizou-se a criação de mapas digitais a partir do MDT (Modelo Digital do Terreno) e do MDE (Modelo Digital de Elevação) retirados através do Laser Scanner. Isto é, criou-se catálogos de acompanhamento e movimentação do campo de dunas, em escalas desde 1:20.000 à 1:10.000, possibilitando o reconhecimento da variação da morfologia do local, atravésdo aperfeiçoamento espaçotemporal da região usando recobrimentos aerofotogramétricos e suas comparações (FIGURAS 13 e 14). Além disso, foi possível criar mapas de uso e ocupação do solo e geomorfológicos.
FIGURA 13 – Perfil da migração horizontal das dunas a partir do LiDAR
Fonte: Carneiro, 2011.
FIGURA 14 – Corte horizontal das dunas com altura e distância em metros
Outra forma muito utilizada no Brasil é a varredura continua a laser para a realização de inventários florestais, pois, proporcionam o acompanhamento e o crescimento da floresta. A região escolhida para a realização do seu projeto está localizada no extremo sul da Bahia.
A planta escolhida foi a Eucalypitus sp com talhões de 3,5 e 7 anos na data do voo, pois é nelas que acontecem a maioria dos inventários florestais. Abaixo é possível visualizar na Figura 15 a determinação do número de árvores através da contagem visual para cada idade que ocorreu com a planta através do LiDAR
FIGURA 15 – Número de árvores por meio de contagem visual para cada idade
TIPOS DE SISTEMA LiDAR
Sistema Laser Scanner Terrestre (Estático)
Diferentes técnicas e sistemas podem ser usados conforme sua finalidade. Dentre as técnicas mais usadas estão o perfilhamento (laser profiling) e a Varredura (laser scanning), ou mesmo terrestre (ground-based ou tripod-mounted), o sistema de varredura terrestre que será usado nesse estudo do planejamento urbano tem como principal função:
Levantamento de planos e elevações;
Localização e extensão de meio-fio;
Localização do eixo de pista de rolagem;
Localização de utilidades;
Determinação da tipologia da vegetação;
Cadastro urbano.
As medidas de velocidades, de rotações e de concentrações dos materiais e formação químicas são normalmente realizadas sobre alvos remotos, podem formar tanto objetos bem definidos como superfícies de terrenos ou estruturas, ou até mesmo objetos difusos como nuvens e fumaças,o alcance máximo não depende só do laser scanner terrestre mais também da refletividade do objeto. O ângulo de incidência que o laser alcança o objeto escaneado também pode interferir no seu alcance máximo, dessa forma, só os sistemas que fazem o uso do laser pulsado são adequados para o uso de longa distância. Já os sistemas phase-shift são adequados com alta precisão de pequeno e médio alcance. Para o levantamento tridimensional do local, estrutura ou objeto a ser estudado, são necessárias varreduras de diferentes ângulos com objetivo de obter maior detalhamento, para não haver sombras na nuvem dos pontos coletados. Dessa forma, os pontos que foram escaneados não comparados a um sistema local de coordenadas, sendo assim, sua utilização será junto a sua posição e orientação que serão alterados para que cada estação use o mesmo sistema de referência.
As placas de laser scanner terrestre, tem como objetivo à agilidade na coleta das informações com um padrão elevado de detalhes dos objetos, e uma precisão conciliável com as atividades na engenharia. Ele também permite diminuir o tempo nos levantamentos de campo sete vezes em média, em relação aos meios convencionais, pois ele exporta para diversos modelos gráficos, visualiza e controla direto na nuvem de pontos, possibilitando assim, a revisão sem a necessidade de retorno a área levantada, o mercado Brasileiro superou muitos empecilhos nos últimos anos, especialmente em relação à cultura dos profissionais em acolher a tecnologia e seus produtos. Suas maiores desvantagens são o auto custo, mão de obra especializada, e uma quantidade enorme de arquivos que exige equipamentos bem sofisticados (FIGURA 16):
FIGURA 16 – Estrutura física de um
Sistema Laser Scanner
Sistema Laser scanner aerotransportado
O sistema Laser Scanner é projetado para alcance das coordenadas tridimensionais de uma superfície, além do registro da extensão, da cor própria e textura dos objetos alvos e da intensidade dos pulsos de laser refletidos de diversos pontos por segundo.O sistema a laser aerotransportado é formado por um sensor Laser, uma câmera fotográfica métrica digital, um receptor GPS Geodésico L1/L2 (a bordo da aeronave), dois receptores GPS L1/L2 (no solo), um notebook para que haja o controle do sistema aerotransportado e desktops para que haja o processamento dos dados. O sistema de Softwares é instalado na aeronave que sobrevoa toda a superfície que será estudada no terreno, obtenho assim, todos os dados necessários para a formação tridimensional da superfície. Já no solo o principal receptor é o GPS de base, que é utilizado para o georreferenciamento e pós-processamento dos dados dos GPS da aeronave. O sistema atua embasado na utilização de pulsos de laser, que são disparados no sentido da superfície terrestre dos objetos, e na coleta dos pulsos refletidos dos mesmos sem a necessidade de uso dos refletores. Dados de acordo com a intensidade dos pulsos e intervalo de tempo entre a emissão e recepção dos pulsos que foram registrados, possibilitando assim, o posicionamento tridimensional dos pontos almejados. Esses dados tridimensionais são normalmente chamados de nuvem de pontos, pois podem ser apresentados por um denso acumulo de observações no espaço tridimensional, de acordo com os dados encontrados pelo Laser Scanner é possível criar um modelo digital de elevação (MDE), tendo as alturas dos objetos presentes na região que foi escaneada, e o modelo digital do terreno (MDT), que é uma peça fundamental para a definição de volumes físicos. Paralelamente a varredura a laser e as fotos aéreas da região mapeada são encontradas conforme as definições de parâmetros configurados no planejamento do voo. Todas as informações adquiridas pelo sistema são pós-processadas.
As vantagens da aplicação do mapeamento a laser aerotransportado, é o resultado de uma avaliação comparativa entre processos que são habilitados a criar documentos cartográficos parecidos. A principal vantagem está na agilidade e processamento da coleta dos dados
FOTOGRAMETRIA
A Fotogrametria é uma técnica de medições rigorosas para obter informações através de fotografias, usando graficamente a luz para medir pontos, objetos físicos e superfície terrestre que vão dar origem a um desenho de cartas topográficas com informações seguras de medições e interpretações de imagens e energia eletromagnética radiante e outras fontes
Figura 17 – Fotografia Aérea
A fotogrametria tem como objetivo principal elaborar mapas topográficos de um espaço tridimensional, medindo pela altitude a dimensão de qualquer elemento ou de um conjunto de elementos com três dimensões que é chamado de espaço objeto, e quando duas dimensões são registradas por uma câmera é chamado de espaço de imagem, a fotogrametria consiste em uma transformação entre sistemas, ou seja, a dimensão altera a utilização do sistema, o sistema fotográfico utiliza o sistema bidimensional próprio da sua câmera, onde o foco é o centro do seu quadro. A calibração da câmera, é feita em um laboratório que determina as coordenadas antes da utilização, como no caso mais comum que é o sistema tridimensional (FIGURA 18), que por obter coordenadas de um terreno através de imagens, é representada por coordenadas geodésicas através da latitude, longitude, altura ou altitude, planialtimétricas E, N e altitude ou cartesianas X, Y e Z.
Existe também um sistema de origem arbitrária, onde a referência própria são outros tipos de alvos como os monumentos ou objetos pequenos. O conjunto de pontos de controle ou campo fará com que essa transformação funcione no espaço objeto, e para obter parâmetros com a função que mapeia outro sistema o espaço imagem devem estar locados ao mesmo ao espaço objeto, para garantir um melhor resultado final e também ter a certeza de que é um método econômico é preciso ter uma quantidade maior no número de pontos de controle e também são desenvolvidos outros processos para que as precisões sejam aceitas .
Fotogrametria tridimensional
Fotogrametria digital
A fotogrametria Digital foi descoberta nos anos 80,com um método inovador na utilização de fonte primárias de dados através de imagens digitais com aspectos geométricos, utilizando uma câmera digital ou até mesmo pela digitalização matricial de uma imagem analógica através de um scanner de alta precisão são capitados valores precisos de comprimentos, alturas e formas, armazenadas em meio magnético, em formato de pixels.
Com o desenvolvimento dos computadores nos anos 90, a capacidade suficiente do processamento de imagens digitais tornou-se mais extensiva, aumentando a capacidade do volume de dados. Assim é totalmente semelhante a orientação da fotografia analítica e com base no princípio da estereoscopia
Figura 19 – Exemplo de uma Fotogrametria Digital
Outro aspecto relevante é a distinção entre os sistemas, fotogrametria com o auxílio de computadores e fotogrametria digital, apesar dos avanços tecnológicos, que possibilitaram uma maior eficiência e precisão, a fotogrametria com o auxílio de computadores ainda são supervisionados e manuseados por operadores habilidosos que garantem o trabalho dos aviógrafos (Equipamento para mapeamento e interpretação aerofotográfica florestal) analógicos e analíticos . Os computados são ligados a esse sistema que liberam dados digitais, em formatos de arquivos que são compatíveis a vários programas de CAD (Computer Aided Design), nesse caso os dados recebidos são por fotografia impressa em filme ainda no modo analógico, e no analítico o restituidor tem a função de finalizar o último procedimento com a assistência do computador, devido a isso um sistema não pode ser relacionado ao outro, apenas a fotogrametria digital tem a técnica por meio do computador totalmente completo .
Aerofotogrametria
Aerofotogrametria é um sistema de fotografia aéreo que subdivide a fotogrametria com a finalidade de mapeamento, através de uma câmera com alta qualidade de dados e extremamente precisão instalada em uma aeronave captando a fotografia de um terreno (FIGURA 20).
Figura 20 – Aerofotogrametria
Fonte: http://www.datuopinion.com
É de responsabilidade de um humano manusear a câmera e realizar a captação das imagens por um sistema binocular, a visão ocular determina as coordenadas tridimensionais de pontos sobre a superfície terrestre, visualizando a profundidade dos objetos no espaço físico, existe algumas limitações nas imagens obtidas, pois o interprete deverá reconhecer e diferenciar os objetos, através de informações armazenadas na retinas dos olhos e as transformando em imagens tridimensionais dos objetos sem alterar as perspectivas da máquina na hora do registro da fotografia.
Outra dificuldade com relação a captação precisa das fotografias, é a instabilidade do tempo, já que pode alterar os resultados finais do mapeamento. Como as fotos são tiradas por série e ao longo do voo, elas cobrem paralelamente todo o terreno, possibilitando a reconstrução tridimensional dos objetos, porém muitas vezes por causa do tempo instável, as fotografias sofrem pequenas distorções por não conseguir manter a aeronave em uma linha reta e com uma altura constante, quando o recobrimento longitudinal é feito por câmeras métricas convencionais em uma faixa de voo, existe uma variação de 60% a 65% que deve sobrepor a lateral mínima de 10% entre duas fotografias tomadas, a superposição longitudinal consegue ser de 80% desde que a fotografia do terreno possua o mesmo valor e a finalidade de recobrimento longitudinal da carta.
ESTUDO DE CASO
Para a produção do estudo de caso, optou-se por demonstrar através dos Softwares da AutoDesk (AutoCAD Civil 3D e o ReCAP) a possibilidade de criar mapas topográficos e temáticos por meio dos dados do laser scanner e aerofotos.
Na engenharia civil, os mapas servem como base para projetos de construção de prédios, barragens, estradas, aeroportos, redes de água e esgoto, rede de energia elétrica, entre outros. Pois, eles apresentam informações importantes como as dimensões de uma área, relevo topográfico, dimensões de bacias hidrográficas, características do solo e vegetação e disposição de elementos na superfície terrestre (edificações, árvores, postes, ruas, boca de lobos, etc.)
Para realização dos mapas topográficos e temáticos desta monografia, utilizou-se arquivos no formato *.las, de dados laser (LiDAR), obtidos através de um voo feito em julho de 2014 pelo consórcio AEROCAMP e por mais três empresas, a Aerocarta S.A. Engenharia de Aerolevantamentos, Esteio Engenharia e Aerolevantamentos S.A e Base Aerofotogrametria e Projetos S.A.
O consórcio contratado por meio de licitação pela prefeitura de Campinas junto a SANASA, com o objetivo de atualizar a base cartográfica municipal, de modo a permitir um levantamento global do município através de fotos e perfilamento, já que o anterior feito foi há mais de 30 anos.
Poucas cidades do Brasil possuem esse mapa atualizado, e Campinas está entre um grupo seleto de cidades com arquivos de imagens em alta resolução (com uma escala de 1:1000) da área rural quanto da área urbana.
Para elaborar todo esse projeto de atualização, foram necessários diversos dados para compor o conjunto da base cartográfica. Primeiro foi necessário gerar cerca de três mil ortofotocartas para reintegrar à nova construção da base cartográfica. Segundo foram feitos o trabalho de perfilamento a laser, sendo dois pontos a cada um metro quadrado, possibilitando a geração de curvas de nível por toda a extensão da cidade. Por último foram tiradas entorno de 1,4 milhão de imagens das fachadas das residências em todo o município.
Para a organização das ortofotos e do perfilhamento a laser realizados da cidade de Campinas, gerou-se um mapa divido em PRC’s (Planta de Referência Cadastral), obtendo um número de 142 PRC’s, cada PRC possui 24 ortofotos
FIGURA 21 – Imagem de Campinas com todas as PRC’s.
E dentro deste mosaico de PRC’s a região da torre do castelo encontra-se na de número 3412, ortofoto número 2868-4670. Assim como demostra a Figura 22:
FIGURA 22 – PRC e ortofoto da região da Torre do Castelo
Com estas informações, criou-se uma base cartográfica georreferenciada na Base SIRGAS 2000 (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas). Esta base é acessada pelo o programa AutoCAD e MapInfo pela SANASA e pelo sistema SIG (Sistema de Informações Geográficas) desenvolvido pela SEPLAN (Secretaria de Planejamento e Desenvolvimento Urbano) da Prefeitura de Campinas.
A base cartográfica do AutoCAD acessada pelo SANASA possui ferramentas como:
Estrutura em níveis de informação (layers) para a construção dos elementos da PRC (quarteirão, quadra, lote, predial e código cartográfico);
Possibilidade de comparação com as aerofotos georreferenciadas;
Possibilidade de comparação com os arquivos de plantas do município (plantas de distribuição de água e esgoto, anexação e desmembramento de lotes, etc.);
Criação de polígonos referentes a quadras, lotes, áreas reservadas e sistema viário;
Inserção dos contornos e detalhes de sistema viário, linha férrea, limites de bairros, município, rios, lagos e córregos;
Criação de textos referentes a nomes de bairros, logradouros e espaços públicos;
Comparativo com a base DIDC/PMC/SEPLAN;
Facilidade de verificação em campos e ajustes na base.
A principal função dessa base é contribuir para uma melhor análise espacial e comparar bancos de dados, possibilitando a obtenção de informações de modo mais ágil e eficaz. A base também permite que técnicos possam obter dados mais precisos e confiáveis para seus trabalhos, adquirindo a informação exata dada por um modelo digital de terreno, como curvas de níveis e até mesmo a posição precisa de objetos, como por exemplo, postes, bueiros, edifícios, árvores, entre outros, possibilitando uma maior economia de tempo, dinheiro e recursos, já que não será necessária a vistoria in loco. Porém é importante salientar, que para a construção da base não se utiliza somente o perfilhamento a laser, mas também dados obtidos pelas ortofotos e plantas do município. Um exemplo de dados presentesna base.
Além disso, o mapeamento permite conhecer melhor a cidade, possibilitando a realização de trabalhos na infraestrutura do município, tais como, intervenção no sistema viário, recursos hídricos, corredores de tráfego, e vários outros assuntos que englobam o meio ambiente.
Dentre tantas possibilidades de uso desta ferramenta, pode-se ainda dizer a eficácia da utilização para levantamentos topográficos, e em inúmeras outras coisas identificadas pelo profissional. Por este e outros motivos, o perfilhamento a laser aerotransportado com fotogrametria pode ser considerado uma nova ferramenta do engenheiro civil na hora de planejar e executar obras de planejamento urbano, devido à facilidade de copilar dados do espaço geográfico no formato de mapas e maquetes eletrônicas, e também, permitindo a transmissão de informações de maneira mais clara e precisa.
Área de estudo
Para a realização do trabalho, escolheu-se a região do bairro do Castelo próximo à praça Vinte e Três de Outubro, na Avenida João Erbolato, na cidade de Campinas - SP. Nesta praça, encontra-se a Torre do Castelo Vítor Negrete, um ponto turístico do município, além de estar localizado no extremo da triangulação geodésica da cidade, graças aos planos do Engenheiro Francisco Prestes Maia em 1938. Por este motivo, a torre também é considerada um marco geodésico. A área estudada do bairro corresponde ao total de 339.979,180 m²
Algumas das razões da escolha desta região são:
Localização em uma área com grande altitude, possibilitando a criação de mapas topográficos com um bom desnível de terreno;
A região é uma área conhecida, e está localizada em uma área nobre da cidade;
A área presenta vários tipos de edificações (casas e prédios), além de ruas impermeabilizadas (asfaltadas);
Possui algumas áreas verdes, como a praça Samuel Wainer e várias árvores nas extensões das ruas e avenidas;
O local exibe pouca descaracterização através dos anos, como é possível visualizar na Figura 23 abaixo:
FIGURA 23 – Comparação da área de estudos – 2014 a 2016.
Fonte: Google Earth, 2017.
Áreas que apresentam loteamentos novos ou possuem áreas de invasão com ocupações desordenadas, demonstram mudanças contínuas na sua aparência, demandando a atualização constante dessas áreas. Na Figura 24 abaixo, é possível visualizar essa alteração em um dos bairros da cidade de Campinas, o Jardim Itaguaçu II:
FIGURA 24 - Comparação do Jardim Itaguaçu II – 2014 a 2016.
Por este motivo, optou-se por não utilizar uma área de invasão para a realização do estudo de caso
Mapas topográficos e temáticos
Mostram o relevo do solo, as elevações e suas depressões. Eles possibilitam analisar a diferença de nível entre dois pontos a qualquer distância, e visualizar a quantidade de terra que poderá ser retirado ou instalado em terrenos que apresentam desnível, tornando-os planos, possibilitando assim, a construção de edificações e demais fins.
Segundo o IBGE (2017) os mapas topográficos podem ser divididos em:
Planimétricos: são mapas que representam em plano horizontal, em 2 dimensões, os elementos presentes na superfície (distâncias, áreas de terrenos, ângulos horizontais, rodovias):
FIGURA 25 – Representação planimétrica de um terreno.
Altimétricos: são os mapas que apresentam a medição de áreas em 3 dimensões, distâncias e ângulos verticais, que incluem informações relativas a altura relativa dos pontos, sendo possível observar características do relevo da região, são importantes para projetos de estradas, uso e ocupação do solo, aeroportos, etc. (FIGURA 26):
FIGURA 26 - Representação altimétrica de um terreno.
Planialtimétricos: são mapas que juntam elementos da planimetria e altimetria (FIGURA 27), tornando-se mais completos, devida a capacidade de possuir mais informações referentes a área projetada.
FIGURA 27 - Representação planialtimétrica
Fonte: http://www2.uefs.br/geotec/topografia, 2017.
Já os mapas temáticos de acordo com Uller (2010), permitem a representação gráfica de assuntos diversos, a partir da superfície terrestre, de questões políticas, sociais, culturais e da natureza, como por exemplo, a criação de mapas demográficos, políticos, físicos e econômicos.
No estudo de caso, serão realizados mapas topográficos de curvas de nível, declividade, altimetria e mapas temáticos de pontos por elevação e tipos de ponto, através das informações fornecidas pelo laser scanner no AutoCAD Civil 3D.
Importação da nuvem de pontos do Laser Scanner no AutoCAD Civil 3D
Antes de dar início a um projeto, é necessário determinar qual será o sistema de coordenadas a ser utilizado. No AutoCad Civil 3D existe um banco de dados com todas as projeções vigentes, incluído o sistema de coordenadas SIRGAS 2000, que será adotado para a construção do trabalho sua configuração é simples.
É necessário criar uma superfície ou Surface a partir da nuvem de pontos. Essa superfície criada é o MDT, a base para a realização de todo o projeto, pois a maior parte dos recursos do AutoCAD Civil 3D necessita de um modelo triangulado. A superfície é de extrema importância, pois através dela, pode-se representar o terreno mediante a um estudo preliminar e gerar pesquisas em relação às feições do terreno a ser analisado.
Após esse procedimento, é possível ver o mapa criado com as curvas de NÍVEL.
Exemplo de mapa de curvasde nível no AutoCAD
Mapa de curvas de nível em 3D no AutoCAD
Importação da nuvem de pontos em MDS
Há a possibilidade de importar a nuvem com o MDS anexado com a finalidade de gerar uma especificação tanto por elevação, quanto por um tipo de objeto. É necessário que a extensão do arquivo esteja no formato *.RCP proveniente da Autodesk RECAP, que foi outro software usado na construção deste trabalho.
Existem três tipos de classificações no software. No entanto, serão mencionados apenas dois tipos principais que são: Elevação e classificação pelo tipo.
Na Classificação por Elevação, pode-se realizar as seguintes escolhas de acordo com:
Alteração das cores;
Criação de uma nova palet;
Aplicação da nuvem de acordo;
Intervalo entre as cores.
Na Classificação pelo tipo, pode-se obter a seguintes opções:
Temas pré-definidos;
Alteração das cores pelo tipo do ponto.
ANÁLISE E RESULTADOS
A seguir, serão apresentados os mapas gerados a partir dos dados LiDAR no AutoCAD Civil 3D
Mapa – MDT sem tratamento da Torre do Castelo
Este mapa de nuvem de pontos é a base para a geração de todos os mapas topográficos, é possível visualizar este mapa em perspectiva 3D.
FIGURA 47 – Mapa MDT em perspectiva 3D
Mapa de curvas de nível a partir do MDT da Torre do Castelo
As curvas de nível são traços decorrentes do encontro de diversos planos horizontais paralelos do solo a ser representado e projetado em único plano, a curva de nível poder ser definida como um local geométrico de pontos com uma mesma cota e altitude. Sendo assim, em uma determinada porção do terreno os pontos que possuírem a mesma cota fazem parte da mesma curva de nível.
Relevo cortado por planos horizontais paralelos e equidistantes.
No mapa gerado a partir do MDT proveniente do laser scanner é possível visualizar as curvas intermediárias, em verde, com equidistâncias (distância de uma curva a outra) de 1 (um) metro e as curvas mestras em vermelho, com equidistâncias de 5 (cinco) metros.
Analisando as curvas, percebe-se que a área próxima à Torre do Castelo Vítor Negrete, possui uma altitude de 735 metros (maior altitude), e que a área próxima à Rua Alferes João José com a Avenida Luís Smânio uma altura de 700 metros, totalizando uma diferença de 35 metros de altitude entre a região mais alta e a mais baixa:
FIGURA 49 – Diferença de altitude
Uma das ferramentas do AutoCAD Civil 3D, é a possiblidade de criar perfis topográficos do terreno através das curvas de nível. Por meio desta ferramenta, gerou-se um perfil topográfico saindo da praça da Torre do Castelo em direção a praça Samuel Wainer :
FIGURA 50 – Direçãodo perfil topográfico
Observando o perfil topográfico, é possível visualizar em detalhes as características do relevo da região:
FIGURA 51 – Perfil topográfico da área de estudo
Fator importante do escoamento:
Este tipo de mapa também nos permite observar a direção de escoamento da água, já que a água escoa de regiões mais altas para as mais baixas, neste caso, o escoamento se inicia na região da praça da Torre do Castelo e vai descendo pelas ruas que a interceptam.
Mapa de seta de declividade a partir do MDT da Torre do Castelo
Entre os vários mecanismos disponíveis no AutoCAD Civil 3D, existe a possibilidade de utilizar ferramentas vantajosas na elaboração de análises de superfície, como por exemplo, na criação de mapas de declividade a partir do laser scanner.
De acordo com o IBGE (2017) a declividade pode ser definida como a inclinação existente do plano do terreno em relação ao plano horizontal, por essa razão ela é considerada um fator importantíssimo na ocorrência de escoamento superficial de superfície.
FIGURA 52 – Declividade de um terreno
Fonte: Próprio autor, 2017.
Para o MEIO AMBIENTE, quando pretende-se observar a possibilidade de ocorrências de processos de deslizamentos, enchentes e alagamentos a declividade pode ser considerada um ponto chave, capaz de identificar possíveis locais de ocorrência.
TABELA 3 PAGINA 70
LEI FEDERAL 6.766-19/12/19793 COLOCAR PARTE DANILO
Para demonstrar a capacidade de criação de mapas de declividade pelo AutoCAD Civil 3D a partir de dados do laser scanner, optou-se por construir um mapa de seta de declividade, que além de calcular e exibir a declividade do terreno, mostra também o sentido do escoamento superficial da água da chuva, ferramenta muito útil em projetos de drenagem urbana.
Para a elaboração do mapa no AutoCad Civil 3D, utiliza-se os seguintes passos:
Com o botão direito do mouse, clica-se na nuvem de pontos;
Logo depois, entre em Surface Properties, e na aba Analysis escolha Slopes Arrows e em Ranger escolha a classificação em 4 faixas:
Em seguida, volte a aba Information e em Surface Style escolha DECLIVIDADES. Para finalizar, clica-se no botão Apply e em seguida em Ok.
Encontra-se o Mapa de Seta de Declividade referente ao estudo de caso. Neste mapa, é possível visualizar os níveis de inclinação do terreno da área de estudo através de classes e cores. As classes estão representadas pelas seguintes cores:
Baixa: de 0% até 6% na cor vermelha;
Média: de 6% a 15% na cor amarela;
Alta: de 15% a 30% na cor azul clara;
Muito Alta: acima de 30% na cor roxa;
Para observar em detalhes alguns aspectos do mapa de seta de declividade, criou-se a Figura 54, onde marcou-se alguns pontos no mapa para análise.
FIGURA 54 – Mapa seta de declividade – análise
Fonte: Próprio autor, 2017.
No ponto 1 do mapa, nota-se uma concentração da cor vermelha, ou seja, é uma área plaina com baixa declividade, essa área corresponde a praça da Torre do Castelo, assim como demonstra :
FIGURA 55 – Ponto 1
Fonte: Próprio autor, 2017
No ponto 2, apesar do mapa de seta de declividade utilizar a nuvem de pontos em MDT, ou seja, sem levar em consideração a vegetação e as edificações da superfície, o AutoCAD Civil 3D consegue identificar a declividade dos telhados, contudo ele é calculado por meio da média utilizando triangulações automáticas pertinentes ao software :
Ponto 2
No ponto 3, é possível visualizar uma área destacada em roxo, ou seja, com uma declividade muito alta superior a 30%. Esta área apresenta alguns taludes e fica a margem da Avenida Luís Smânio (FIGURA 57):
FIGURA 57 – Ponto 3
Fonte: Próprio autor, 2017.
Outro ponto observável da região é a predominância da cor amarela nas ruas adjacentes a Torre do Castelo, caracterizando que a declividade presente nas ruas é mediana, variando em torno de 6% a 15% (FIGURA 58):
Mapa de seta de declividade
7.4 Mapa Altimétrico a partir do MDT da Torre do Castelo
Conforme Borges (1999), os mapas altímetros representam o nível e a altitude de um determinado terreno ou até mesmo o relevo de uma determinada região, caracterizando assim, a altitude acima do nível médio dos mares.
Para a criação de um mapa altimétrico no AutoCAD 3D Civil, utilizou-se os passos descritos na seção 6.5.
No apêndice F, encontra-se o mapa altimétrico da área de estudo com a presença da nuvem de pontos, para uma melhor visualização das edificações e arruamentos da área.
Nesse mapa, utilizou-se uma paleta de cores para retratar as diferentes altimetrias do terreno da região. Esse tipo de mapa possibilita a visualização rápida da mudança de altitude do relevo, demarcando com cores vivas as áreas altas, médias e baixas (FIGURA 59):
FIGURA 59 – Altimetria da área de estudo
Fonte: Próprio autor, 2017.
 Mapa – MDS sem tratamento da Torre do Castelo
O Modelo Digital de Superfície, apresenta a área de estudo com todos os pontos obtidos pelo laser scanner, ou seja, levando em consideração todos os objetos presentes na superfície. A nuvem em MDS abrange toda a topografia do local, as edificações, as áreas verdes, permitindo a classificação dos objetos a partir do tipo de ponto, através de filtros presentes no software. Com este arquivo, foi possível a criação de mapas por tipos de ponto e também por pontos de elevação no terreno.
Mapa de Classificação de pontos por elevação a partir do MDS da Torre do Castelo
Utiliza o modelo digital de superfície (MDS), ou seja, apresenta os dados de elevação de todos os elementos presentes na superfície da área de estudo (FIGURA 60):
FIGURA 60 – Mapa de pontos de elevação em perspectiva 3D
O mapa de classificação de pontos por elevação consegue evidenciar as alturas das edificações, além das alturas das árvores, facilitando por exemplo, identificar de maneira visual e rápida onde se localiza as construções e vegetações mais altas e mais baixas de uma área. No mapa, por exemplo, a Torre de telecomunicações (canto inferior direito do mapa) que está localizada na Rua Dr. Miguel Penteado, possui uma altitude de 808,28 m (FIGURA 61):
FIGURA 61 – Torre de telecomunicações
Fonte: Próprio autor, 2017.
7.7 Mapa de Classificação por tipos de ponto a partir do MDS da Torre do Castelo
No apêndice H, encontra-se o mapa de classificação por tipo de ponto da área de estudo. Neste mapa pode-se visualizar de maneira detalhada todos os elementos principais presentes entorno da superfície, onde destacam-se as construções, os arruamentos e a cobertura vegetal (FIGURA 62).
FIGURA 62 – Mapa de classificação
por tipos de ponto
Fonte: Próprio autor, 2017.
Em estudos ambientais, onde necessita-se descobrir o tipo de vegetação presente em uma região, este mapa é uma ótima ferramenta, pois é possível representar de maneira visual toda vegetação local, levando em consideração se ela é rasteira, média ou alta. Na Figura 63 é possível visualizar as cores escolhidas para representar os tipos de vegetação presentes no mapa:
Pelo mapa também é possível obter com facilidade dados a respeito da ocupação do local, como por exemplo, a densidade e distribuição das ocupações, que representam dados relevantes para um futuro planejamento urbano.
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A tecnologia de mapeamento geográfico, denominada de perfilhamento a laser (LiDAR), apresenta-se como uma nova maneira de obter dados sobre a área de um terreno, permitindo a construção de mapas e maquetes virtuais, que por meio de modelos digitais de terreno e superfície (MDT e MDS) auxiliam na análise e processo de criação de projetos de engenharia e também na administração da área urbana, já que, a tecnologia apresenta-se como uma excelente ferramenta de planejamento urbano.
Tecnologias de geoprocessamento como o LiDAR, permitem a extração de suas informações (dados georreferenciados no formato de nuvem de pontos), através de softwares como o AutoCAD Civil 3D ou SIG’s (Sistemas de Informações Geográficas). A utilização desses dados tridimensionais da superfícieterrestre, contribui para realização de projetos em áreas como: telecomunicações, engenharia florestal, arquitetura, engenharia civil, agrimensura e topografia, geologia, mineração, restauração de patrimônios antigos, cartografia, etc.
Nesse sentido, optou-se como objetivo geral deste trabalho a apresentação da tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging) e a demonstração de como é possível extrair informações do perfilamento no formato de mapas, pois o conhecimento cartográfico é sem dúvida, um dos conhecimentos essenciais de qualquer profissional de engenharia civil, devido ao fato de permitir entender as caraterísticas físicas da área de locação do projeto, reduzindo erros de alinhamento, prumada e nivelamento da construção.
A partir de dados LiDAR e fotogrametria da região da Torre do Castelo, em Campinas/SP, e por meio do software da AutoDesk (AutoCAD Civil 3D), gerou-se mapas topográficos e temáticos da área de estudo, expondo como essa tecnologia é capaz de produzir levantamentos topográficos e análises diversas de maneira rápida e precisa. Além disso, foi possível compreender os procedimentos necessários para importar a nuvem de pontos no software e analisá-lo através dos comandos do programa.
Portanto, conclui-se que o laser scanner pode ser considerado como uma das novas ferramentas do mercado, capaz de capturar informações geográficas georreferenciadas de grandes áreas e de facilmente ser analisadas por softwares conhecidos, como os da AutoDesk, ou também os SiG’s comerciais.