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UNIVERSIDADE CATÓLICA DOM BOSCO – UCDB CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL RODRIGO CELLA BORGES SÁVIO TORRES DA SILVA USOS DE DRONES EM ESTUDOS AMBIENTAIS Campo Grande – MS 2018 UNIVERSIDADE CATÓLICA DOM BOSCO – UCDB CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL USOS DE DRONES EM ESTUDOS AMBIENTAIS BORGES, R. C.; DA SILVA, S. T. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Católica Dom Bosco (UCDB), sob a orientação do Prof. Esp. Frederico Luiz de Freitas Junior. Banca examinadora: Prof. Dr. Fernando Jorge C. M. Filho UCDB Prof. Me. Luiz Antônio Paiva UCDB Prof. Esp. Frederico Luiz de Freitas Junior Orientador Campo Grande – MS 2018 DEDICATÓRIA Aos nossos pais, por estarem comprometidos conosco durante nossa caminhada. AGRADECIMENTOS Agradecemos primeiramente a Deus, por ser a base da nossa amizade e por estar sempre nos abençoando e guiando nessa jornada. Principalmente aos nossos pais, Ema e Neilton, Expedita Maria e José Hélio, que contribuíram e contribuem com muito amor, carinho e dedicação. São nossos grandes exemplos de seres humanos, nos inspirando para que nos formemos como grandes profissionais, mas acima de tudo, como pessoas honestas e éticas. Aos nossos demais familiares, por também apoiarem e compreenderem que a nossa caminhada exigiu uma dedicação maior, fazendo com que não compartilhássemos de momentos de confraternização, mas que mesmo assim, estiveram nos incentivando. Ao nosso Professor Esp. Frederico Luiz de Freitas Junior, por ter aceito o desafio de nos orientar, pela inenarrável paciência e pelo conhecimento compartilhado, nos quais foram de suma importância em nossa formação. Agradecemos também pelos momentos de descontração, nos quais puderam fortalecer nossa amizade. Aos integrantes da nossa banca, Prof. Dr. Fernando Jorge Corrêa Magalhães Filho e ao Prof. Me. Luiz Antônio Paiva, por terem aceito o nosso convite de avaliar e colaborar com o nosso trabalho, visando contribuir com o meio acadêmico. Aos demais professores que estiveram conosco durante nossa graduação, nos transmitindo seus conhecimentos a fim de que nos tornássemos profissionais qualificados. Aos nossos amigos, por estarem conosco durante esses momentos de aprendizado, nos apoiando grandemente mesmo que alguns estivessem distantes. Aos amigos que conquistamos durante a graduação, pelo apoio, dedicação e colaboração, que diretamente ou indiretamente contribuíram para o nosso trabalho. A todos, de coração, o nosso muito obrigado. EPÍGRAFE “É o grau do comprometimento que determina o sucesso, não o número de seguidores.” R.J. Lupin. RESUMO Palavras-chave: Drones, revisão, estudos ambientais, agricultura, legislação. ABSTRACT Keywords: Drones, review, environmental studies, agriculture, legislation. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1: Fluxograma ilustrativo representando denominações. .............................................. 21 Figura 2: Típicos componentes em um drone (quadricoptero). ............................................... 23 Figura 3: Tipos de drones de acordo com o número de hélices. .............................................. 27 Figura 4: Drone tricoptero HJ-Y3 construído com componentes unitários. ............................ 28 Figura 5: Drone Bullray, produzido pela Rapid Composites. .................................................. 28 Figura 6: Drone quadricoptero DJI Phantom 4 PRO. .............................................................. 29 Figura 7: Drone quadricoptero Parrot AR Drone 2.0 Power Edition. ..................................... 30 Figura 8: Drone hexacoptero DJI Spreading Wings S900. ...................................................... 30 Figura 9: Drone octocopero DJI Spreading Wings S1000. ...................................................... 31 Figura 10: General Atomics MQ-1 Predator. .......................................................................... 31 Figura 11: Drone Parrot Disco - PRO AG. .............................................................................. 32 Figura 12: Fluxograma ilustrativo da metodologia utilizada para a execução da revisão. ....... 44 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Caracterização dos drones e preços médios de cada modelo. .................................. 33 Tabela 2: Preço e utilidade de plataformas de softwares.......................................................... 37 Tabela 3: Principais aplicações do uso de drones. ................................................................... 39 Tabela 4: Principais informações dos estudos inclusos, para a realização da revisão. ............. 46 LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS $ Cifrão 3D Três dimensões 4D Quatro dimensões AGL Altitude de operação AIC Circular de Informações Aéreas ANAC Agência Nacional de Aviação Civil ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações APP Área de Preservação Permanente ARP Aeronave Remotamente Pilotada BVLOS Beyond Visual Line Of Sight CAPES Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CIA Central Inteligence Agency ConOps Concept of operations DECEA Departamento de Controle do Espaço Aéreo Dr. Doutor EIA Estudo de Impacto Ambiental ESC Eletronic Speed Controller Esp. Especialista et al. E outros EUA Estados Unidos da América FAB Força Aérea Brasileira h Horas HD High Definition ICA Instrução do Comando da Aeronáutica ICE Image Composite Edition kg Quilograma km Quilômetro LILACS Literatura Latino Americana e do Caribe em Ciências Sociais e da Saúde LiPO Líthio Polímero m Metro m.s-1 Metros por segundo m² Metro quadrado mAh Miliampére-hora Me. Mestre MS Mato Grosso do Sul nº Número p. Página PA Pará PNMA Programa Nacional do Meio Ambiente Prof. Professor R$ Reais RBAC-E Regulamento Brasileiro da Aviação Civil Especial RETA Responsabilidade Civil do Explorador ou Transportador Aéreo RIMA Relatório de Impacto Ambiental RPA Aeronave Remotamente Pilotada SciELO Scientific Electronic Library Online SISANT Sistema de Aeronaves Não Tripuladas UAV Unmanned Aerial Vehicle US$ Dólar V Volts VANT Veículo Aéreo Não Tripulado VTOL Vertical Take-Off and Landing SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 15 2 OBJETIVOS .................................................................................................................. 17 2.1 Objetivo Geral ........................................................................................................ 17 2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................. 17 3 REVISÃO DA LITERATURA .................................................................................... 18 3.1 Estudos ambientais ................................................................................................ 18 3.1.1 Levantamento de dados para a caracterização de um empreendimento 18 3.1.2 Diagnóstico ambiental .................................................................................. 19 3.1.3 Planos e programas de monitoramento dos impactos ............................... 20 3.2 O que são os drones? .............................................................................................. 20 3.3 Principaiscomponentes dos drones ...................................................................... 22 3.3.1 Frame ............................................................................................................. 23 3.3.2 Motores e hélices ........................................................................................... 24 3.3.3 ESC e bateria ................................................................................................. 24 3.3.4 Controlador de voo e rádio .......................................................................... 25 3.3.5 GPS ................................................................................................................ 25 3.3.6 Barômetro...................................................................................................... 26 3.3.7 Gimbal ........................................................................................................... 26 3.4 Principais modelos de drones ................................................................................ 26 3.4.1 Multirotor ...................................................................................................... 27 3.4.2 Asa fixa .......................................................................................................... 31 3.5 Principais softwares utilizados com drones .......................................................... 33 3.5.1 Agisoft PhotoScan ......................................................................................... 33 3.5.2 DJI FlightHub ............................................................................................... 34 3.5.3 DroneDeploy .................................................................................................. 34 3.5.4 Menci Software .............................................................................................. 34 3.5.5 Microsoft ICE ................................................................................................ 35 3.5.6 Pix4d ............................................................................................................... 35 3.5.7 SisCob ............................................................................................................ 35 3.5.8 SkyDrones ...................................................................................................... 36 3.5.9 Trimble Inpho ................................................................................................ 36 3.6 Principais áreas de aplicações para drones .......................................................... 38 3.7 Legislação brasileira aplicada a drones ................................................................ 40 4 METODOLOGIA ......................................................................................................... 42 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 45 5.1 Resultados para o uso de drones em estudos ambientais .................................... 45 5.2 Resultados para o uso de drones em outros segmentos ....................................... 54 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................... 60 REFERÊNCIAS...................................................................................................................... 62 15 1 INTRODUÇÃO A história dos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTS) teve início com um ataque realizado pelo exército austríaco a cidade de Veneza no ano de 1849, utilizando balões com vários explosivos. Na Segunda Guerra do Golfo, que teve início em 2003, os VANTS foram utilizados pelas forças norte-americanas para o monitoramento dos seus inimigos e como armamento guiado. A partir desse conhecimento, começou-se a se desenvolver novos tipos de tecnologias dentre as áreas militares de diversas nações, para que esses veículos pudessem ser utilizados como aliados em suas práticas. O termo drone ficou popularmente conhecido por inicialmente ser utilizado por uso civil para filmagens e fotografias. Os drones têm chamado atenção de diversos segmentos, fazendo com que as empresas entrem nesse mercado promissor buscando melhorias na execução dos seus serviços, e claro, sempre visando que suas aquisições tenham custos viáveis quanto aos seus usos. Como apresentado por Maurício et al. (2016), “o desenvolvimento tecnológico representado pelos drones supera, em vários aspectos, o emprego das aeronaves convencionais tripuladas, e isso vem contribuindo muito para a sua disseminação nas forças policiais de vários países. E mais, em um horizonte não muito distante, as aeronaves não tripuladas estarão cada vez mais adaptadas às necessidades judiciárias e militares, já que o desenvolvimento de novas tecnologias é ininterrupto.” Atualmente, pretende-se utilizar o drone até mesmo para entregas em domicílios, como apontado pela Amazon PrimeAir (2015), ela prevê a operação segura de pequenos sistemas de aeronaves não tripuladas, como combinação de planejamento em tempo real e automação de veículos a bordo. Com esta abordagem, os graus necessários de planejamento e automação variam de acordo com as capacidades do veículo, com base no comando e controle e ConOps. Espera-se que esses recursos estejam online, com rede capaz de se adaptar em tempo real a situações variadas, como mudanças no clima e necessidades de acesso de emergência. Entretanto, o ramo em que os drones ganharam maiores proporções na atualidade, foi na agricultura. No ramo da agricultura sempre se teve grandes dificuldades de manter a lavoura em boas condições, seja durante o plantio ou na colheita. “O setor agrícola é um dos mais importantes para a economia brasileira e, foi responsável por quase R$ 100 bilhões em exportações junto com a pecuária.” (ARTIOLI & BELONI, 2016). Juntamente com a agricultura, foram surgindo as problemáticas no meio ambiente, com isso a aplicabilidade de drones foi tendo maior visibilidade no monitoramento ambiental. O 16 fato de haver grandes problemas causados pelas más práticas do homem ao longo do tempo, geram amplas complicações e refletem no meio ambiente e, faz com que se busque alternativas para monitorar esses impactos ambientais. Na área ambiental, pode-se ter diversas práticas para monitoramento utilizando o aerolevantamento com drones, assim obtendo diversas vantagens na execução das atividades, refletindo em uma quantidade menor de técnicos necessários para a realização do serviço, minimizando a interferência de grupos para a supervisão e, deste modo, sendo imperceptíveis no local monitorado, como concluído por Guilherme Brasil (2012). É possível também realizar captura de imagens através de satélites, para a realização de fotogrametrias. Entretanto, estas imagens podem apresentar qualidade insatisfatória para determinadas aplicações, e isso se deve ao fato de depender de fatores climáticos, ou ainda do tempo necessário para realizar a coleta, podendo levar até meses (HORUS, 2015). Para um melhor proveito do que os drones são capazes de oferecer como tecnologia e equipamento, todas essas imagens e dados capturados podem ser analisados utilizando diferentes softwares existentes que, possibilitam o uso de técnicas e metodologias capazes de fornecer ao seu usuário condições para uma melhor tomada de decisão. Este trabalho visa levantar e apresentar os diferentes usos dos drones relatados na literatura e suas principais aplicações atualmente, quais os principais modelos, como é constituída sua tecnologia, quais os softwares existentes, qual a legislação vigente brasileira e, de quais maneiras são utilizados na prática dos estudos ambientais. 17 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral Efetuar um levantamento bibliográfico dos usos de drones em estudos ambientais, apontando quaisos softwares utilizados e a legislação vigente no Brasil. 2.2 Objetivos Específicos • Levantar e descrever o que são os drones e seu histórico; • Identificar e descrever os principais tipos e modelos de drones disponíveis no mercado nacional; • Caracterizar e descrever os softwares mais utilizados para a automatização de voos e processamento de dados obtidos por drones; • Levantar e apresentar a legislação em vigor aplicável aos drones no Brasil; • Verificar e relatar as principais áreas de utilização de drones, com ênfase em estudos ambientais. 18 3 REVISÃO DA LITERATURA 3.1 Estudos ambientais Estudos Ambientais, segundo o Artigo 1º, inciso III, da Resolução CONAMA 237 (1997), “são todos e quaisquer estudos relativos aos aspectos ambientais relacionados à localização, instalação, operação e ampliação de uma atividade ou empreendimento, apresentado como subsídio para a análise da licença requerida, tais como: relatório ambiental, plano e projeto de controle ambiental, relatório ambiental preliminar, diagnóstico ambiental, plano de manejo, plano de recuperação de área degradada e análise preliminar de risco.” Quando é feito qualquer tipo de aferição do meio, se averigua e observa com objetivo de constatar algum tipo de dano ou alteração causada ao meio ambiente, seja antropicamente ou natural, é denominado monitoramento ambiental. Entende-se por monitoramento ambiental o conhecimento e acompanhamento sistemático da situação dos recursos ambientais dos meios físico e biótico, visando a recuperação, melhoria ou manutenção da qualidade ambiental. A qualidade ambiental está relacionada ao controle de variáveis ambientais, que se alteram, seja em função das ações antrópicas, seja em função de transformações naturais. (MMA, 2009). Todo e qualquer estudo ambiental têm, independentemente de sua natureza, aspectos semelhantes, uns com mais especificidades que outros, porém com eixos de desenvolvimento semelhantes. Para que fique claro, serão apresentados esses principais enfoques que qualquer estudo ambiental contém de modo a esclarecer onde exatamente poderão ser aplicados os usos de drones nesses estudos. Um estudo completo que seja capaz de oferecer a apresentação desses aspectos, é o EIA/RIMA (Estudo de Impacto Ambiental e Relatório de Impacto Ambiental), que é capaz de apresentar as principais vertentes em sua configuração, de modo que qualquer outro estudo possa ter pelo menos um desses aspectos. O Estudo de Impacto Ambiental – EIA é a modalidade mais complexa com berço constitucional, sendo incumbência do Poder Público, a fim de assegurar a efetividade do direito fundamental ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, “exigir, na forma da lei, para instalação de obra ou atividade potencialmente causadora de significativa degradação do meio ambiente, estudo prévio de impacto ambiental, a que se dará publicidade” (BRASIL, 1988). 3.1.1 Levantamento de dados para a caracterização de um empreendimento A primeira etapa a ser executada ao elaborar um estudo ambiental, é fazer a caracterização do empreendimento onde é um levantamento de todos os dados referentes ao que será implantado. Identificar a localização exata da área de estudo, relatar as características 19 geográficas da região tanto da parte geológica como os mananciais, entre outros aspectos e, ainda, como a distribuição populacional da região é determinada e quais os recursos ali existentes. Fazer um levantamento planialtimétrico da área onde será implantado o empreendimento, e fazer a caracterização de suas atividades, elaborar uma análise de impacto no entorno do local de implementação e pontuar esses locais que serão afetados pelo empreendimento, verificar também, as vias de acesso existentes ao local e suas condições em geral. Descrever os processos que serão executados no empreendimento, os equipamentos e insumos utilizados em cada etapa do processo, a matéria-prima em questão, um manual operacional dessas etapas, as plantas baixa e fluxogramas de cada uma das etapas de todo o sistema. Apresentar todo o sistema de proteção da atividade que será feita pelo empreendimento, e como será feita a sua segurança para que não haja risco aos operadores e as suas áreas de influência. 3.1.2 Diagnóstico ambiental O diagnóstico ambiental é a ferramenta do estudo ambiental que, após feito o levantamento da situação e caracterização do empreendimento, auxiliará na identificação dos impactos ambientais que a atividade irá gerar, isso dentro de uma visão geral da área de influência em que o processo se encontra, de forma a identificar esses impactos no meio físico, no meio biológico e no meio socioeconômico da área em implementação do empreendimento. Portanto, o diagnóstico ambiental irá caracterizar a qualidade ambiental da área de implantação do empreendimento e de sua abrangência no estudo em questão, tanto na área física, como mananciais superficiais e subterrâneos, o solo e subsolo do local, o clima na região, o regime hidrológico e as correntes atmosféricas. No meio biológico, será o levantamento das espécies nativas da flora e da fauna e, através do diagnóstico, destacar quais dessas espécies tem um valor significativo na qualidade do ambiente, as espécies que são raras e que também estão ameaçadas de extinção, o bioma em evidência no local e nas áreas de influência do entorno do empreendimento e também, as áreas de preservação existentes na região. Já no meio socioeconômico, os fatores que o diagnóstico irá auxiliar para a identificação dos impactos causados pelas atividades do empreendimento são os recursos como uso e ocupação do solo, a utilização dos recursos hídricos, tendo também uma preocupação com os sítios arqueológicos, histórico e culturais da comunidade estabelecida no local em questão. 20 Serão analisadas as condições da sociedade local, dos recursos ali encontrado e a dependência dessa sociedade para com os recursos, e também qual o potencial de utilização deles. 3.1.3 Planos e programas de monitoramento dos impactos Os planos e programas apresentados como solução desses problemas, podem ter uma função correspondente para prevenir futuras implicações de mesmo viés desses impactos identificados. Portanto, cada plano e cada programa tem influência direta de cada impacto identificado, assim também dependendo do tipo de estudo apresentado. Um PRAD (Plano de Recuperação de Áreas Degradadas) é um comum exemplo de um plano que pode ser realizado em diversos locais de forma a recuperar uma determinada área onde um empreendimento foi instalado. Esse tipo de trabalho, tem como aspecto a utilização dessas questões para o desenvolvimento do plano. Segundo o Caderno de Licenciamento Ambiental, Brasil (2009): O PRAD foi concebido para a recomposição de áreas degradadas pela atividade de exploração de recursos minerais. No entanto, tem sido utilizado para os diversos tipos de empreendimentos, e geralmente, é previsto no escopo dos Estudos Ambientais. Assim sendo, temos caracterizado cada etapa desses estudos com esses aspectos que têm especificidades bem definidas, sendo na maioria das vezes necessária uma tecnologia para o seu desenvolvimento. Em estudos ambientais, são utilizadas diversas ferramentas que facilitem os serviços dos profissionais que estiverem executando, fornecendo maiores benefícios aos serviços, visando a caracterização dos estudos, a elaboração do diagnóstico ambiental e assim, identificando seus impactos e, por fim, a determinação de planos e programas que vão auxiliar no monitoramento das atividades implantadas. Uma tecnologia que vem crescendo no auxílio dessas atividades e facilitando a execução dessas etapas e aspectos, é a utilização de drones, para realizar o levantamento desses dados com uma melhor qualidade para a caracterização do empreendimento e, consequentemente, favorecendo a identificação dosimpactos e, posteriormente, trabalhando de forma eficaz no monitoramento desses planos e programas. 3.2 O que são os drones? Segundo a Força Área Brasileira (2015), drone “é apenas um nome genérico. Drone (em português: zangão, zumbido) é um apelido informal, originado nos EUA, que vem se difundindo mundo a fora, para caracterizar todo e qualquer objeto voador não tripulado, seja ele de qualquer propósito (profissional, recreativo, militar, comercial, etc.), origem ou característica.” 21 Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) – do inglês UAV (Unnamed Aerial Vehicle) – no Brasil, “segundo a legislação pertinente (Circular de Informações Aéreas AIC N 21/10), caracteriza-se como VANT toda aeronave projetada para operar sem piloto a bordo. Esta, porém, há de ser de caráter não recreativo e possuir carga útil embarcada.” (FAB, 2015). Entretanto, existem dois diferentes VANTS, o mais conhecido é a Aeronave Remotamente Pilotada (ARP) – do inglês RPA (Remotely-Piloted Aircraft). Nesse modelo, o veículo aéreo será pilotado através de um controle remoto, computador, ou outro dispositivo. O outro modelo diferente de VANT é conhecido como “Aeronave Autônoma” que, quando programada, não há intervenção por pilotagem externa durante o seu voo. Todavia, não é permitido utilizar Aeronaves Autônomas em território brasileiro. Ou seja, os VANTS que não tiverem seus usos estabelecidos para hobby, são estes conhecidos como ARP (RPA), que, segundo a Força Área Brasileira (2015), “é a terminologia correta quando nos referimos a aeronaves remotamente pilotadas de caráter não-recreativo”. Para uma visão mais clara do conceito, apresenta-se a Figura 1 a seguir. Figura 1: Fluxograma ilustrativo representando denominações. Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. 22 Deste modo, entende-se que nem todo drone pode ser considerado como VANT, pois se um drone for utilizado para lazer, será enquadrado na legislação vigente dos aeromodelos, e não na de um VANT. “Criado em meados de 1888, este aparelho forneceu grande desempenho nos campos de guerra e atualmente vem sendo utilizado no monitoramento de áreas de interesse internacional e aplicações no campo ambiental.” (Xavier, 2013, p. 05). No estudo de Schreiber & Ostiari (2014), demonstra-se que, o maior mercado para o uso dos drones, é na prática das forças armadas, entretanto, se tem um grande potencial de desenvolvimento na área da publicidade (imobiliárias de luxo, por exemplo), agricultura, eventos, engenharia, mapeamento, ou seja, os drones têm amplos domínios para progredir com essa tecnologia. García (2017) apura que a utilidade mais comum de um drone atualmente, é o entretenimento. Sabe-se, entretanto, que é a vasta a aplicação desta tecnologia. Nesta diversidade, pode-se destacar o uso na área abrangente da segurança que, por exemplo, pode ser aplicada no controle fronteiriço e de resgate de pessoas, controle do tráfico, controle fiscal, vigilância de infraestrutura ferroviárias, luta contra incêndios e emergências. García (2017) mostra ainda que, as aplicações de drones estão sendo úteis para a agricultura, urbanismo, arqueologia e, ainda, para os recursos minerais. Como apontado por France et al. (2017), atualmente os drones são utilizados com maior intensidade para as práticas de vigilância, fotografias e lazer. Todavia, uma aplicabilidade apresentada por France e outros em seu trabalho, é o uso dos drones em ciências da terra. Os autores mostram que, a principal fundamentação para isso é o fato do drone ser capaz de reduzir custos para a execução dos serviços, e coletar dados de alta qualidade. Quando se busca atividades práticas das aplicações dos drones, pode-se obter variadas utilidades. Entre elas, como apresentado no estudo de Gallacher (2016), uma aplicação possível é da coleta de amostras de qualidade do ar e da água para análise em laboratório, ou ainda, avaliada in situ (no local), com sensores a bordo. 3.3 Principais componentes dos drones Mesmo que os drones tenham peças vendidas separadamente (como no caso do modelo tricoptero, apresentado anteriormente), com o intuito de prover a prática de hobby para amantes do aeromodelismo, um drone que seja comercializado pronto para o uso, necessita de alguns componentes para que seja possível executar o voo. 23 De acordo com o estudo de Dias (2017), os principais componentes de um drone são estes: Frame, motores, ESCs, controlador de voo, rádio, GPS, bateria e hélices. Cada um destes componentes, tem sua função específica para que de maneira conjunta, possam colocar em prática a utilização do equipamento. Na Figura 2 abaixo, apresenta-se através de uma ilustração os componentes com maior preponderância nos drones. Figura 2: Típicos componentes em um drone (quadricoptero). Fonte: Adaptado de midronepro, 2016. 3.3.1 Frame Dias (2017) define o Frame sendo: “[...] a base de um multirotor, pois todos os outros componentes serão fixados nele.” É nos frames que se diferenciam os modelos apresentados anteriormente, cujo os formatos podem ser por exemplo, tricoptero, quadricoptero, hexacoptero ou ainda, octocoptero. O Frame é exatamente a região central do drone. É nessa estrutura que serão acoplados os braços e onde serão fixados os sensores, controlador de voo e as baterias. Nas extremidades dos braços, ficam instalados os motores, que farão com que as hélices girem para que o drone possa executar os movimentos (DEMOLINARI, 2016). 24 3.3.2 Motores e hélices Os dois principais componentes de um drone: motores e hélices. Sem esses dois componentes, o drone não é capaz de colocar em prática sua funcionalidade. Para os motores elétricos, existem dois principais tipos, aqueles que são com escova e os sem escova (Brushless). “Este último, também conhecido como motor de indução magnética, é frequentemente mais utilizado devido sua eficiência e durabilidade.” (DIAS, 2017). Segundo Demolinari (2016), “as hélices de um VANT multirotor são os componentes que trabalham sob as mais severas condições.” As hélices são os componentes fundamentais para que o drone possa sofrer rápidas acelerações e rápidas desacelerações, fazendo com que o mesmo possa ficar estável durante o voo. Conforme apontado e exemplificado por Dias (2017), “as hélices são indicadas pelo fabricante e variam de acordo com a bateria utilizada. Para uma voltagem de 7,4V a hélice indicada é 11x7, que significa 11 polegadas de diâmetro e um passo de 7 polegadas [...].” 3.3.3 ESC e bateria A sigla ESC é proveniente do inglês Eletronic speed controller, que quando traduzida para o idioma português significa Controlador Eletrônico de Velocidade. Como o próprio nome sugere, este componente é o responsável por realizar o controle da velocidade dos giros dos motores do equipamento. Segundo Dias (2017), os ESCs são responsáveis também para realizar a distribuição de energia para outros componentes do drone, como por exemplo, o receptor de rádio. Dias destaca ainda que “para a escolha correta do ESC é preciso levar em consideração a corrente máxima do motor escolhido”. Sem a bateria, o motor não é capaz de realizar seu funcionamento e, consequentemente, as hélices são impossibilitadas de girar. Entretanto, como dito anteriormente, o drone sofre rápidas acelerações e desacelerações, o que causa um maior consumo de energia, exigindo maior capacidade da bateria para tal. Segundo Demolinari (2016), “as baterias de LiPO atuais são as líderes em utilizações de aeromodelos e VANT pelo mundo. Entre as características que as tornaram tão comuns, destaca-se a versatilidade e a variabilidade de modelos, existem baterias que vão, desde cargas baixas como 30 ou 50mAh, até 30000 mAh.” 25 3.3.4 Controlador de voo e rádio A principal função do controlador de voo, é fazer com o que o drone possa ser colocado em prática de modo que, a operaçãoseja conduzida de maneira segura e econômica. O controlador de voo tem capacidade de funcionar como um piloto automático, durante a utilização do equipamento. Conforme apresentado por Dias (2017), o controlador de voo “trabalha de forma a processar os sinais de entrada e gerar saídas adequadas durante as diversas fases do voo, e assim, mantendo a estabilidade.” Este componente possui um sistema de percepção através de sensores que, durante o voo, é capaz de perceber obstáculos podendo realizar respostas adequadas. Outro importante componente para o drone é o rádio controle, conhecido também como enlace de rádio. É através do rádio que será realizado o controle do drone durante sua operação. Como apontado no estudo de Demolinari (2016), “rádios modernos para controles de drone utilizam as mais diversas técnicas e protocolos de transmissão para se tornarem mais estáveis, confiáveis e seguros.” Tradicionalmente, os drones montados e prontos para o uso, são comercializados com o acompanhamento do rádio controle. Entretanto, quando se objetiva realizar a montagem de um drone, uma das fabricantes popularmente conhecida dentro deste ramo, é a Spektrum, cujo principal rádio transmissor de dados é chamado de DSMX. 3.3.5 GPS O GPS, nada mais é que Global Positioning System que, quando traduzido para a língua portuguesa significa Sistema de Posicionamento Global. O GPS permite que o piloto do drone acompanhe o seu trajeto, mesmo que este já tenha sido estabelecido e programado no instante anterior ao voo, pois, se o drone for atingindo por uma corrente forte de vento ou qualquer outra anomalia que faça com que ele saia de sua rota, possa retornar novamente a sua rota. O receptor GPS funciona através de mensagens previamente estabelecidas pelo seu fabricante, em que os sinais são gerados, armazenados e reproduzidos para o drone. Deste modo, coloca-se em prática o sistema de navegação do drone, onde outros sistemas de componentes do drone são combinados com o receptor GPS Alvané (2014) apresenta que o sistema de navegação de um drone, consiste num suporte de hardware e software, sendo o seu principal objetivo, guiar os drones por trajetórias previamente introduzidas, ou navegar através de WP (Waypoint), sendo que um sistema de navegação autônomo funcional deverá ter a capacidade de controlo do drone em todas as suas etapas: controle de altitude; controle de velocidade; decolagem e aterrisagem automática; 26 controle de ângulo de pitch; controle de ângulo de roll; coordenação de rotação; e, controle de direção. 3.3.6 Barômetro Outro componente necessário para que o drone possa executar o serviço pelo qual está sendo proposto, é o barômetro. Esse componente é responsável por pressentir a mudança climática de maneira eficaz, indicando ao piloto do drone se será possível continuar o voo programado, ou se será melhor o retorno à base e garantir os cuidados ao equipamento. Segundo Demolinari (2016), [...] “sensores como altímetros, barômetros e ultrassom são ferramentas bastante utilizadas por serem de preços relativamente baixos e de respostas com considerável precisão até em ambientes fechados”. 3.3.7 Gimbal Durante os percursos no qual o drone percorre, é normal que tenha trepidação por conta da motorização ocasionando em acelerações e desacelerações e, de acordo com o serviço que está sendo praticado, pode-se obter imagens trêmulas ou sem foco. O gimbal é o acessório para o drone que permite que a câmera fique estável durante a utilização do equipamento. Segundo o manual do Phantom 3 da DJI (2015), “o gimbal de 3 eixos oferece uma plataforma estável para a câmera conectada, permitindo capturar imagens e vídeo estabilizados. O gimbal pode inclinar a câmera em até 120 graus.” É apresentado ainda pela fabricante que, o gimbal pode ser operado em diferentes modos, através do aplicativo DJI Pilot. 3.4 Principais modelos de drones Segundo a ANAC (2017), os drones que são utilizados com fins comerciais, corporativos ou experimentais têm suas categorias divididas em: Classe I (acima de 150 kg); Classe II (acima de 25 kg e abaixo ou igual a 150 kg); Classe III (abaixo ou igual a 25 kg). Os drones podem ser diferenciados por dois tipos: asa fixa ou rotativa. Os drones de asa fixa tem o fator aerodinâmico em favorecimento, pois utilizam asas similares as dos aviões, obtendo maior sustentação e, fazendo com que a rentabilidade de energia seja maximizada. Os drones de asa rotativa, são classificados como multirotores. Estes, mais populares, são capazes de voar em alturas mais baixas e mais lentamente, além de possuírem maior facilidade para operação. 27 3.4.1 Multirotor De acordo com Jorge & Inamasu (2014), “o veículo aéreo não tripulado do tipo multirotor é uma plataforma aérea com sofisticada eletrônica embarcada que permite transportar diferentes sistemas de captura de imagens”. Os autores apresentam ainda que, pelo fato dos multirotores possuírem um tamanho compacto, facilidade de operação, segurança e custo operacional reduzido, tornam essa classe a mais interessante. Os multirotores oferecem um conjunto de vantagens tecnológicas que otimizam sua performance, tais como: Estabilização autônoma das atitudes em voo da plataforma obtido pelo acionamento direto de quatro ou mais hélices e sistema de controle embarcado; Pouso e decolagem vertical (VTOL) permitindo uso em espaço restrito, necessitando apenas 1m² de área; Possibilidade de programação de voo estacionário ou avanço em alta velocidade até pontos predeterminados (coordenadas geográficas), por computador; Comando de retorno autônomo para a base operacional; Baixo peso da plataforma e alto potencial de carregamento (sensores e câmeras embarcados); Possibilidade de uso de câmeras especiais, como infravermelho (FLIR) e de alta resolução (HD) de foto e vídeo; Estação Base (em terra) com integração de dados de voo, captura de imagem e cartografia; Alta capacidade de customização para diferentes aplicações. (JORGE & INAMASU, 2014). Um drone multirotor pode conter diferentes quantidades de hélices. Disponíveis no mercado, existem os drones tricopteros, quadricopteros, hexacopteros, octocopteros, onde, respectivamente, apresentam três, quatro, seis e oito hélices em sua motorização, como apresentado na Figura 3. Figura 3: Tipos de drones de acordo com o número de hélices. Fonte: Adaptado de LOPES, 2017. O tricoptero é o modelo com menor quantidade de aparições em aplicações profissionais. A Drone Central (2015) mostra que, essa modelo tem seu uso, geralmente, para práticas de lazer, por hobby, como o modelo HJ-Y3 exibido na Figura 4. A empresa DJI realiza 28 a comercialização de kits populares com componentes separados para que os praticantes possam construir seus drones do zero. Figura 4: Drone tricoptero HJ-Y3 construído com componentes unitários. Fonte: Fun Tech, 2018. Entretanto, como apurado no site Doctor Drone (2015), um drone tricoptero anfíbio já é produzido pela Rapid Composites. Este foi denominado Bullray (Figura 5), que teve seu desenvolvimento e construção adequados para o mercado militar, de segurança pública e mercado comercial. Este drone é a prova d’água, capaz de realizar decolagens e pousos em superfícies de água. Figura 5: Drone Bullray, produzido pela Rapid Composites. Fonte: Doctor Drone, 2015. 29 Os drones quadricopteros (Figura 6) possuem quatro hélices, são os mais conhecidos popularmente e utilizados para diversas aplicações. Os quadricopteros são movidos, geralmente, por quatro motores, sendo que dois destes giram em sentido horário e, os outros dois, no sentido anti-horário. Os quadricopteros contém uma grande variedade de modelos, tamanhos e preços. Segundo o estudo de Agrawal & Shrivastav (2015), o quadricoptero (também chamado de quadrotor) têm os quatro motores montados em simetria, com cadabraço estando a 90 graus de distância. Os autores destacam que, a configuração do quadricoptero é o tipo que contém maior popularidade pelo fato de ser estável, simples e fácil de compreender. Entre os drones quadricopteros, existem alguns modelos concorrentes. A escolha do melhor modelo varia de acordo com qual a prática aplicada. A marca DJI é a que comercializa os modelos mais populares: Phantom, Spark e Mavic. Figura 6: Drone quadricoptero DJI Phantom 4 PRO. Fonte: DJI, 2018. Outro modelo destaque dos multirotores quadricopteros é o AR Drone 2.0 Power Edition, produzido pela Parrot. Este modelo demonstrado na Figura 7, em estética, apresenta- se ser um pouco diferente dos tradicionais, pois uma possui alças ao redor de suas hélices para proteção das mesmas, porém, não causa interferência em seu desempenho. Entretanto, a Parrot, além do AR Drone, também apresenta outros modelos, como o Bebop e Mambo. 30 Figura 7: Drone quadricoptero Parrot AR Drone 2.0 Power Edition. Fonte: Parrot, 2018. Pegoraro & Philips (2011), apresentam o drone MD4 – 1000 da marca Microdrone que, como mostrou-se no estudo, este quadricoptero realizou imagens aéreas obtidas com o uso de geosensores onde, posteriormente, foi aplicado no cadastro territorial. No site da própria fabricante Microdrones (2018), aponta que, dentre as atividades nas quais foram pensadas, uma função do drone para execução, é justamente a de documentação de terra. Os outros dois modelos de drones multirotores são os de seis e oito hélices, ambos são utilizados profissionalmente, por possuírem maior estabilidade, capacidade de carga e autonomia, como o hexacoptero DJI Spreading Wings S900 (Figura 8) e octocoptero Spreading Wings S1000 (Figura 9). Segundo publicado no site Drone Central (2015), o drone de oito hélices é o utilizado pela National Geographic, pois é capaz de suportar até 13 kg, podendo voar e carregar o peso de uma câmera cinematográfica. Figura 8: Drone hexacoptero DJI Spreading Wings S900. Fonte: DJI, 2018. Os drones com seis e oito hélices, são os considerados profissionais e são empregados, geralmente, no mercado da aerofotogrametria e, como dito anteriormente, na cinematografia. 31 Como apresentado no próprio site da DJI (2018), uma aplicação para o drone octocoptero é no ramo da agricultura. A DJI apresenta o modelo AGRAS MG-1, que é preparado para a aplicação de pesticidas. Segundo a indústria, este drone é capaz de carregar até 10 kg de líquido e pode realizar o serviço em apenas 10 minutos, cobrindo uma área de 4.000 a 6.000 m². Figura 9: Drone octocopero DJI Spreading Wings S1000. Fonte: DJI, 2018. 3.4.2 Asa fixa Os drones de asa fixa assemelham-se, esteticamente, aos aviões. São utilizados com finalidades específicas, pois seu custo é elevado, assim como seu desempenho. Como apresentado no site Doctor Drone (2016) um multirotor precisa de, no mínimo, três motores para garantir seu funcionamento enquanto voa. Diferentemente do drone de asa fixa, no qual precisa apenas de um único motor, resultando em economia de bateria e, desta forma, ficando mais tempo no ar, podendo realizar o serviço em uma área maior. Figura 10: General Atomics MQ-1 Predator. Fonte: Gielow, 2017. 32 Um drone de asa fixa conhecido mundialmente é o General Atomics MQ-1 Predator, apresentado anteriormente na Figura 10, que foi utilizado pelas Forças Aéreas dos EUA e pela CIA (Central Intelligence Agency). Segundo Gielow (2017), o Predator entrou em operação em 1995, onde fez o reconhecimento visual na Bósnia. Em 2001 foi testado pelo militarismo americano como arma ofensiva e, em 2002, estreou no Afeganistão. O Predator tem uma autonomia de 14h de voo e retorno à base. Pode percorrer uma distância de até 740 km nesse tempo. Deixou de ser utilizado pelos EUA, após 22 anos. Neto (2017), destaca a respeito desses modelos de drone, que: Com as aeronaves do tipo asa fixa não é possível parar em cima de um objeto por exemplo, o que acaba limitando a sua utilização para este fim. Porém, neste mercado também há a necessidade de verificar as faixas de servidão, que nada mais é que o monitoramento das linhas para verificar se a vegetação está invadindo as linhas, nestes casos é recomendado o uso de uma asa fixa devido às grandes extensões de áreas. Figura 11: Drone Parrot Disco - PRO AG. Fonte: Parrot, 2018. Outro modelo de drone com asa fixa é o Parrot Disco-Pro AG, apresentado na Figura 11. Segundo o próprio site da fabricante Parrot (2018), este drone é capaz de cobrir uma área de 80 hectares voando a 120 metros de altura. Sua publicidade é feita inteiramente para as práticas no ramo da agricultura. Para obter uma base média dos preços dos drones de acordo com sua classificação, apresenta-se a Tabela 1 a seguir. 33 Tabela 1: Caracterização dos drones e preços médios de cada modelo. MODELO FABRI- CANTE NÚMERO DE HÉLICES CLASSIFI- CAÇÃO PREÇO MÉDIO (2018) EM DÓLAR (US$) Trifecta Quanum 03 Tricoptero 80,42 Spark DJI 04 Quadricoptero 549,00 AR Drone 2.0 Parrot 04 Quadricoptero 636,00 Phantom 3 Advanced DJI 04 Quadricoptero 695,00 Mavic Air DJI 04 Quadricoptero 1.088,00 Phantom 4 PRO DJI 04 Quadricoptero 1.599,00 Spreading Wings S900 DJI 06 Hexacoptero 3.189,00 Disco PRO-AG Parrot 01 Asa fixa 4.800,00 Spreading Wings S1000 DJI 08 Octocoptero 4.834,00 Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. Os modelos apresentados na Tabela 1 são aqueles descritos anteriormente, entretanto, outros modelos foram colocados para que se possa apresentar a diferença entre os preços dos drones, de acordo com sua classificação. 3.5 Principais softwares utilizados com drones Os principais softwares (ou aplicativos) utilizados com drones se subdividem em dois tipos: aplicativos para automatização e planejamento de voos; aplicativos para processamento de imagens obtidas pelos drones. A seguir é apresentada a descrição dos principais softwares utilizados. 3.5.1 Agisoft PhotoScan O software PhotoScan é capaz de fazer triangulação fotogramétrica processando vários tipos de imagens com calibração automática de quadros. Assim edita e classifica nuvens de pontos densos obtendo resultados precisos, capaz de fazer uma exportação ortomosaica georreferenciada. O programa possui ainda, ferramentas embutidas com capacidade de executar medições de distâncias, áreas e volumes, processando também imagens multiespectrais, com costura panorâmica e modelando as imagens em 3D com imagens texturizadas e 4D para modelagem de cenas dinâmicas. 34 3.5.2 DJI FlightHub Um software desenvolvido pela DJI com intuito de automatizar a execução usando a tecnologia de controle de voo, permitindo informações em tempo real com dados de voo, podendo ser realizada através de uma transmissão ao vivo, possibilitando que a pilotagem seja executada de forma segura, não gerando riscos. Essa plataforma foi desenvolvida sob medida para os equipamentos da DJI, ela tem a capacidade de operar simultaneamente o software enquanto o drone ainda estiver sobrevoando a área de estudo, tendo acesso a dados reais e instantâneos. Dados como coordenadas geográficas, tempo de voo, altitude, velocidade, entre outros. Assim, tendo um controle total de sua operação. 3.5.3 DroneDeploy Dentre os principais softwares para a realização do mapeamento de voos, um dos mais populares é o DroneDeploy. Esta plataforma conta com um aplicativo capaz de criar mapas precisos e de alta resolução, relatórios e modelos 3D, tal como mapas em tempo real em 2D, para uma análise no próprio local em que o voo está sendo realizado. Entretanto, este software é disponibilizado apenas para drones produzidos pela fabricante DJI. Mas como apurado pela Drone Central (2015), a DroneDeploy criou uma ferramenta chamada Map Engine, onde é disponibilizada para qualquer proprietário dedrone para criar mapas e modelos 3D, fazendo apenas o upload de seus dados no software. 3.5.4 Menci Software A Menci Software é uma empresa de origem italiana, líder europeia na produção de softwares para fotogrametria. A principal representativa neste segmento da marca, é o APS Photogrammetric. Este programa é capaz de proporcionar alta precisão e capacidade de processamento dos dados obtidos pela execução de drones. O software é capaz de atender todas as classes de usuários. Este programa é capaz realizar o processamento de imagens aéreas com tamanhos variando em mapas 2D e 3D, podendo atingir centímetros de precisão. Este software é dividido em quatro extensões, StereoCAD, Ferramentas de Terreno, APS Check e OPK, para aplicar o uso diretamente na ferramenta que melhor proporcionar o desempenho. 35 3.5.5 Microsoft ICE O Microsoft Image Composite Editor (ICE) é um software gratuito, capaz de criar imagens panorâmicas. Após a inserção das imagens no programa, o mesmo reconhece as imagens e utiliza uma série de mecanismos para que as fotos se unam e fiquem sincronizadas, de acordo com a realidade. O Microsoft ICE, apresenta ser um software intermediário, não tendo as funções profissionais como nos softwares apresentados anteriormente. Todavia, é um programa gratuito e de livre acesso. Se o objetivo for obter panorâmicas através de um programa sem complicações, o Microsoft ICE se mostra ideal. No próprio site da Microsoft (2018), o download do programa é disponibilizado para interessados. 3.5.6 Pix4d Pix4Dmapper Este software processa imagens de diversos ângulos extraindo quadros estáticos de vídeo para assim, criar um projeto que o torna excelente com fotogrametria para mapeamento. Com sua configuração ele detecta e visualiza pontos de controle no solo georreferenciando assim os pontos visualizados. Contudo esse software tem alta capacidade de processamento das imagens capturadas pelo drone obtendo bons resultados em seu mapeamento. Pix4Dmodel Este software permite realizar a modelagem em 3D das imagens geradas através dos drones. Com o uso dele é possível conseguir inserir suposições de texturas sobre as imagens, indicando, por exemplo, diferentes tipos de solos. O software permite ainda, calcular distâncias e áreas de superfície das imagens geradas com os drones. 3.5.7 SisCob Como a própria Embrapa (2018) define, “O Siscob é um software para análise da cobertura sobre o solo. As imagens adquiridas são classificadas, possibilitando a quantificação de alterações e geração de mapas temáticos.” Suas aplicações principais são realizadas em análise de imagens aéreas com o objetivo de determinar zonas diferenciadas, estimativa de produção agrícola e, avaliação especializada da propriedade. Uma grande vantagem deste software é o fato de conter sua licença gratuita. 36 O software, focado principalmente no ramo da agricultura, utiliza técnicas avançadas para realizar o processamento, obtendo análises rápidas e precisas. Através deste programa, podem ser analisadas imagens terrestres e aéreas orbitais visando diferentes aplicações. 3.5.8 SkyDrones A SkyDrones desenvolveu e lançou em 2016 um software que automatiza e auxilia o drone em seu voo, proporcionando ao operador um maior controle do seu planejamento de voo. O software possui características diversas com configurações amplas para ser ajustado adequadamente, essas configurações abrangem o ângulo da câmera, selecionando a sobreposição tanto lateral quanto frontal, é estipulada a velocidade em que o drone fará o voo variando entre 4,0 e 6,0 m.s-1. Pode-se alterar o modo de captura e regular o homepoint, que seria o local de decolagem. 3.5.9 Trimble Inpho A Trimble é a empresa na qual comercializa o grupo software Inpho, que foi separado em categorias de softwares, de acordo com a aplicação que será realizada. O Inpho é capaz de realizar georreferenciamento, captura geográfica e modelagem geográfica. Segundo o próprio site da empresa, o software possui técnicas de fotogrametria e sensoriamento remoto de última geração. Segundo a própria Trimble (2018), o Inpho foi projetado para que as imagens geradas por drones, pudessem ser transformadas de maneira precisa, através dos recursos 3D oferecidos pelo software, em mosaicos ortomosaicos georreferenciados. Para cada aplicação, existe um tipo de software. Se o objetivo da aplicação for realizar através da captura geográfica, pontos densos para mapeamento, o software do grupo Inpho que melhor se encaixa para essa execução é o MATCH-T DSM. Entretanto, outro software que conseguiria realizar a mesma atividade é o Summit Evolution, sendo que este ainda é capaz de gerar arquivos compatíveis com ArcGIS, AutoCAD, Global Mapper ou MicroStation. Existem ainda, no grupo Inpho, outros softwares para diferentes práticas, no qual, são eles, DTMaster, SCOP++, Building Generator and Building Add-on, OrthoMaster, OrthoVista, e o MATCH-AT. Com intuito de demonstrar os preços médios dos softwares de acordo com as suas funcionalidades mencionadas anteriormente, apresenta-se a Tabela 2 na página seguinte. 37 Tabela 2: Preço e utilidade de plataformas de softwares. NOME DO SOFTWARE FABRICANTE UTILIDADE PREÇO MÉDIO (2018) EM DÓLAR (US$) DroneDeploy Business DroneDeploy Processamento de imagens 3.000,00/ano DroneDeploy Pro DroneDeploy Planejamento e automatização do voo 996,00/ano FlightHub Advanced DJI Planejamento e automatização do voo 2.999,00/ano FlightHub Basic DJI Planejamento e automatização do voo 999,00/ano Menci Software Aps Menci Software Processamento de imagens 4.111,44/ano Menci Software StereoCAD Menci Software Processamento de imagens 3.426,12/ano Menci Software Terrain Tools Menci Software Processamento de imagens 2.055,72/ano PhotoScan Professional Edition Agisoft Processamento de imagens 3.499,00/versão PhotoScan Standard Edition Agisoft Processamento de imagens 179,00/versão Pix4Dmapper Pix4D Processamento de imagens 3.504,00/ano Pix4Dmodel Pix4D Processamento de imagens 504,00/ano Microsoft ICE Microsoft Processamento de imagens * SisCob Embrapa Processamento de imagens * SkyDrones app SkyDrones Planejamento e automatização do voo * Inpho Trimble Processamento de imagens ** * Gratuito; ** Necessita de orçamento. Fonte: Elaborada pelos autores, 2018. 38 De acordo com as informações apresentadas na Tabela 2, pode-se observar que o custo médio para software de processamento de imagens é de US$ 2.534,91 e para planejamento e automatização de voos é de US$ 1.664,66. O software que realiza processamento de imagens e representa o maior custo é o Menci Software APS, que é capaz de realizar Mosaico de Ortofoto, Modelo Digital de Superfície e Modelo Digital do Terreno, que são os três principais produtos oferecidos por softwares disponíveis no mercado. Assim, foi possível observar que existem softwares que processam as imagens como o Microsoft ICE por exemplo, mas que não é capaz de realizar bases cartográficas, ou seja, é um software com capacidade apenas de editar as imagens capturadas por drones de forma simples. Há softwares que realizam também o processamento de imagens, porém não disponibilizam esses três produtos em sua plataforma de uso, como por exemplo o PhotoScan Standard Edition, tornando o seu custo mais acessível. Em contrapartida, o PhotoScan Professional Edition, produzido pelo mesmo fabricante, permite maiores aplicações para o processamento das imagens, no entanto, com um custo mais elevado. Entretanto, existem softwares gratuitos capazes de realizar o planejamento e automatização do voo, como o SkyDrones que é um software capaz de programar o voo, determinando os pontos de captura de imagens necessários, a velocidade no qual o drone irá percorrero trajeto pré-determinado e realizando a sua decolagem de maneira automática, assim como o seu retorno ao ponto de partida. 3.6 Principais áreas de aplicações para drones As principais aplicações mencionadas na literatura sobre a utilização de drones, foram encontradas nas seguintes áreas: agricultura, jornalismo e comunicação, segurança e estudos ambientais. A Tabela 3 apresentada na sequência expõe os autores referente à revisão da literatura, separados por suas aplicações. Os estudos dos autores a seguir serão apresentados como resultado deste trabalho. 39 Tabela 3: Principais aplicações do uso de drones. ASSUNTO QUANTIDADE DE AUTORES AUTORES Agricultura 06 Pacheco & Da Silva (2014); Marchioni & Trevisan (2017); Otake (2017); Nunes & Lopes (2016); Jesus et al. (2015); Jorge & Inamasu (2014). Jornalismo e comunicação 05 Pase & Goss (2013); Simões et al. (2016); Chinea & Abreu (2015); Hongkeun (2015); Camacho & Lavín (2016). Segurança 10 Nunes (2017); Andrade et al. (2013); Cezne et al. (2016); Cardoso (2015); Nascimento et al. (2018); Chaves (2013); Peron (2016); Mauricio et al. (2016); Da Silva & Dutra (2015); Lemos et al. (2014). Estudos ambientais 18 Faria & Costa (2015); Xavier (2013); Lozano et al. (2016); Araújo et al. (2017); Cândido et al. (2015); Felix et al. (2017); Brasil (2012); Hoerlle et al. (2015); Machado et al. (2017); Neto & Coelho (2018); Junior (2017); Pegoraro & Philips (2011); De Sousa (2017); Chaves et al. (2015); Borges et al. (2017); Longhitano (2010); Silva (2013); Silva et al. (2017). Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. 40 3.7 Legislação brasileira aplicada a drones As normas e leis existentes abordam as regras gerais para aeronaves não tripuladas, onde se estabelece condições operacionais no Brasil. O principal regulamento para o uso de drones é o RBAC-E nº 94 da ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil) que cita de maneira detalhada, quais os principais requisitos sobre VANTS para o uso civil. A documentação necessária para colocar o equipamento em voo, são apresentados pela ANATEL, ANAC e DECEA. É necessário ainda que o equipamento contenha seguro e que seja realizada uma avaliação de risco operacional, designando diretrizes de voo. Recentemente a ANAC – Agência Nacional de Aviação Civil – regulamentou através da Resolução nº 419, de 2 de maio de 2017, os Requisitos Gerais para Aeronaves Não Tripuladas de Uso Civil. Esse regulamento se aplica justamente às aeronaves como os VANTS: aeronaves não tripuladas de uso civil, capazes de se auto sustentar ou circular no espaço aéreo na prática de reações aerodinâmicas. Essa regulamentação é explicitada através do RBAC-E nº 94, que apresenta as diretrizes e requisitos de uma forma a mostrar quais os deveres de quem adquiri uma aeronave dessa e também seus direitos, até mesmo limites e dados como, VANTS de até 25 kg e maiores que 250 gramas seu voo não pode ultrapassar os 120 metros de altura. O cadastro no Sistema de Aeronaves não Tripuladas (SISANT) é obrigatório para aeronaves não tripuladas, de uso recreativo (aeromodelo) ou não recreativo (RPA), com peso máximo de decolagem superior a 250g e limitado a 25kg e que não voará além da linha de visada visual (BVLOS) ou acima de 400 pés (120 metros) acima do nível do solo (AGL). Deve ser feito 1 (um) cadastro por aeronave e cada equipamento deve estar vinculado a uma pessoa ou empresa no Brasil, que será a responsável legal pela aeronave (ANAC, 2017). O ICA 100-40 que trata sobre os sistemas de aeronaves remotamente pilotadas e o acesso ao espaço aérea brasileiro, mostra de forma clara quais as disposições necessárias como, qual a finalidade de se realizar o voo, quais as intenções. Procura também apresentar abreviaturas e definições sobre as nomenclaturas relacionadas ao sistema, mostra os deveres e direitos de se utilizar do espaço aéreo brasileiro e suas premissas básicas. Apresenta juntamente com todas essas informações as certificações necessárias, registros e toda documentação para que se possa obter a autorização de voo. E todos esses dados apresentados pelo ICA 100-40 tem como base a lei 7.656/86 que dispões sobre o Código Brasileiro de Aeronáutica. Essa autorização de voo deve ser solicitada ao DECEA (Departamento de Controle do Espaço Aéreo), que é o órgão responsável por emitir essa solicitação, isso pode ser realizado de maneira fácil e rápida online. 41 O seguro RETA (Responsabilidade Civil do Explorador ou Transportador Aéreo), é um seguro obrigatório que toda e qualquer aeronave deve ter, independentemente de sua atividade ou operação para garantir a proteção de suas bagagens e passageiros, podendo também assegurar que caso a aeronave sofra danos possa estar amparada pelo seguro. Esse seguro é fiscalizado pela ANAC, podendo ser feito em qualquer corretora especializada em seguros aeronáuticos. Quando essas diretrizes não forem obedecidas, ou os drones forem utilizados de maneira errônea, existem enquadramentos nos quais podem gerar penalidades para os responsabilizados. Como previsto no Código Penal (Lei nº 2848/1940), no Artigo 132, “expor a vida ou saúde de outrem a perigo direto e iminente”, e no Artigo 261, “expor a perigo embarcação ou aeronave, própria ou alheia, ou praticar qualquer ato tendente a impedir ou dificultar navegação marítima, fluvial ou aérea [...].” Outra Lei que realiza esses enquadramentos e tipificações é a nº 3688 de 1941 na qual, o Artigo 33 indaga que “dirigir aeronave sem estar devidamente licenciado” e no Artigo 35 que diz “entregar-se à prática da aviação fora de zona em que a Lei o permita.” Entretanto, praticar o voo com os drones sem que essas diretrizes sejam respeitadas, podem trazer consequências severas, seja para o contratante do serviço ou para a empresa ou operador que esteja prestando o serviço com o drone. Entre as principais sanções, se destacam: pagamentos de multas que podem chegar a R$ 30.000,00; apreensão do equipamento; cassação de licenças; processo criminal (neste caso, crime contra o espaço aéreo); prisão do operador do equipamento. 42 4 METODOLOGIA Como bem nos assegura Oliveira (2004, p. 117), pode-se dizer que pesquisa é a prática de buscar novos conhecimentos através de questionamentos que envolvam o meio onde o ser humano vive e, tudo a sua volta. Nesse contexto, fica-se claro que é através da pesquisa que se pode adquirir os resultados daquilo que se procura. O mais preocupante, contudo, é constatar que a pesquisa deve ser realizada com conhecimentos metodológicos, dificultando esse processo. Segundo Marconi & Lakatos (2003, p. 160) “Estudo descritivo, de caráter informativo, explicativo ou preditivo” tem como natureza a caracterização de problemas de estudos acadêmicos. Para Oliveira (2004, p. 134), “Ênfase dada à descoberta de práticas ou diretrizes que precisam modificar-se e na elaboração de alternativas que possam ser substituídas.”, assim a classificação é caracterizada como exploratória. Como verificado por Gil (2008, p. 175), a análise dos dados em pesquisas bibliográficas se caracteriza predominantemente por ser uma análise qualitativa, pois tem uma grande dependência da capacidade de entendimento do pesquisador, já que não se baseia em dados métricos estatísticos de pesquisas com propriedades quantitativas. Conforme citado acima, esta revisão apresenta propriedade qualitativa através do entendimento de conteúdos analisados relacionados ao tema. Como conceito para a coleta de dados, um fator importante para esse procedimento é o levantamento bibliográfico que é baseado em fontes diversas, sendo assim identificada as utilizadas para a realização deste trabalho. O método utilizado para a realização deste trabalho é o da revisão bibliográfica narrativa, empregando uma análise qualitativa dos dados coletados. A revisão bibliográfica narrativa consisteem uma maneira simples para abordar um determinado assunto. A seleção das fontes de informações e da interpretação fica sujeita a interpretação total dos autores. Sendo assim, o procedimento de coleta de dados, tem como fonte de suas informações e dados os trabalhos acadêmicos, estudos científicos, revistas, livros, sites e periódicos. Estabeleceu-se para a realização deste trabalho, a sequência a ser efetuada em basicamente cinco itens: formulação da questão de pesquisa; buscas na literatura; verificação dos estudos inclusos na revisão; interpretação dos resultados; e por fim, apresentação da revisão. • Formulação da questão de pesquisa: o trabalho iniciou-se definindo o tema revisado. Após a identificação do assunto tratado, estabeleceu-se perguntas para a 43 pesquisa, como: Quais as principais aplicações de drones? Quais os usos pertinentes de drones para os estudos ambientais? • Busca na literatura: considerou-se palavras chave para busca de artigos em meios eletrônicos. Essa busca se efetuou em determinados sites especializados em artigos científicos e de livros relacionados ao assunto determinado e descrito a seguir. • Verificação dos estudos inclusos na revisão: após realizar essa busca relacionada ao tema escolhido, verificou-se se atendem aos critérios estabelecidos e, assim, mantendo no trabalho apenas os artigos que atenderam aos critérios determinados para a verificação. • Interpretação dos resultados: de acordo com a verificação realizada, apurou-se as diferentes aplicações dos drones nos trabalhos e pesquisas levantados. Com estes resultados obtidos, apresenta-se as aplicações referentes aos setores mencionados, com ênfase nos estudos ambientais. • Apresentação da revisão: após ter a base de trabalho definida, cria-se, portanto, a síntese do conhecimento que nada mais é que, um resumo dos destaques disponíveis apresentadas através de um documento que descreva esta revisão. Adotou-se alguns critérios para realizar as buscas. O assunto definiu-se como sendo “drones em estudos ambientais”. Para a pesquisa, utilizou-se palavras-chave como: drones, monitoramento ambiental, agricultura, segurança, jornalismo, comunicação e legislação. Outro critério empregado, foi a data de publicação, que se fixou de acordo com disponibilização nos meios eletrônicos sendo originária do ano de 2010 a 2018 para os artigos relacionados ao tema, tendo um intervalo de tempo de 8 anos devido ao fato do desenvolvimento e crescimento acelerado desta tecnologia. A bibliografia utilizada para elaboração de conceitos e critérios relacionados a estrutura desta revisão, não teve determinação de data limite. A busca dos artigos relacionados ao tema, no entanto, realizou-se através de sites de pesquisa acadêmica e de trabalhos científicos, como Google Acadêmico, SciELO, CAPES, LILACS e ResearchGate, assim como também ocorreu uma pesquisa na literatura impressa, tanto no assunto relacionado aos usos de drones em estudos ambientais quanto na realização da metodologia e do desenvolvimento do trabalho. Pelo fato de o assunto ser uma tecnologia em ascensão, as pesquisas realizaram-se também em sites de notícias. 44 Como último critério, adotou-se a aplicação do estudo, que se refere ao que será tratado especificamente dentro do assunto, que se teve como foco os artigos e notícias de acordo com as palavras-chaves utilizadas. A seleção concretizou-se verificando se havia a integração entre os assuntos nos quais busca-se realizar na revisão bibliográfica. Se os que foram escolhidos não atenderam aos critérios adotados citados anteriormente, eles foram excluídos do trabalho. A Figura 12 na sequência, expressa toda a metodologia aplicada para a realização deste trabalho, em forma de um fluxograma. Figura 12: Fluxograma ilustrativo da metodologia utilizada para a execução da revisão. Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. 45 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO Para a realização deste trabalho, procurou-se conhecer e posteriormente apresentar, a aplicabilidade dos drones em diversos segmentos, principalmente aqueles que demonstraram sua maior inserção desde o início de sua utilização. Apresenta-se a seguir, os estudos selecionados e relacionados a área ambiental, que é tida como ênfase deste trabalho. Sequencialmente, é exibida uma visão geral da aplicação do uso de drones nas diversas áreas em que se encontrou resultados relacionados ao mesmo. 5.1 Resultados para o uso de drones em estudos ambientais Os estudos apresentados a seguir foram inclusos de acordo com a metodologia proposta neste trabalho e, seguindo as diretrizes expressas no mesmo, essas pesquisas apontam determinados resultados que são discutidos nesta revisão de forma a apresentar os proveitos que obtiveram utilizando essa ferramenta e as dificuldades que experienciaram. Diversos trabalhos na área ambiental nos últimos tempos vinham adotando e sendo aprimorados diversas ferramentas em suas metodologias, que auxiliavam na resolução dos problemas encontrados nessa área, tal como afirma Neto & Coelho (2018). Dentre os que foram revisados e que compõem este trabalho, estes também apresentam os drones como ferramenta de auxílio. Portanto, nesse capítulo contém interações entre os pontos positivos e negativos que os diversos autores apresentam, expondo os desafios e benefícios da utilização do drone como ferramenta em suas atividades. Para facilitar o entendimento e simplificar a visualização dos pontos de interação entre eles, apresenta-se a seguir a Tabela 4 com os autores de cada estudo de forma a auxiliar na apresentação dos resultados desta revisão. 46 Tabela 4: Principais informações dos estudos inclusos, para a realização da revisão. AUTORES TÍTULO DO ESTUDO LOCAL ÁREA INSTITUIÇÃO PERIÓDICO CATEGORIA ANO ORIGEM DA BUSCA Faria & Costa A inserção dos Veículos Aéreos Não Tripuláveis (drones) como tecnologia de monitoramento no combate ao dano ambiental Santa Catarina, (Brasil) Monitoramento ambiental ACORS – Associação de Oficiais Militares de Santa Catarina Revista Ordem Pública Artigo 2015 Google Acadêmico Xavier A utilização do VANT em levantamento ambientais Paraná, (Brasil) Análise de plataforma Universidade Federal do Paraná Acervo Digital - UFPR Monografia 2013 Google Acadêmico Lozano et al. Drones: Nuevas aplicaciones geomáticas en el campo de las Ciências de la Tierra Salamanca, (Espanha) Fotogrametria Universidad de Salamanca IX Congreso Geológico de España Artigo 2016 ResearchGate Araújo et al. Estudo de uso de drones para monitoramento de barragens Minas Gerais, (Brasil) Monitoramento de infraestrutura UNIPAM – Centro Universitário de Patos de Minas Congresso Mineiro de Engenharia e Arquitetura Trabalho de evento 2017 Google Acadêmico Cândido et al. Imagens de Alta Resolução Espacial de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) no Planejamento do Uso e Ocupação do Solo Mato Grosso, (Brasil) Planejamento ambiental UFMS – Universidade Federal do Mato Grosso do Sul Anuário do Instituto de Geociências - UFRJ Artigo 2015 Google Acadêmico Felix et al. Mapeamento da cobertura vegetal a partir de imagens de alta resolução obtidas por VANT Minas Gerais, (Brasil) Monitoramento ambiental Instituto de Geociências - Unicamp I Congresso Nacional de Geografia Física Trabalho de evento 2017 ResearchGate 47 Continuação da Tabela 4. AUTORES TÍTULO DO ESTUDO LOCAL ÁREA INSTITUIÇÃO PERIÓDICO CATEGORIA ANO ORIGEM DA BUSCA Brasil Monitoramento ambiental com a utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) Paraná, (Brasil) Monitoramento ambiental Universidade Federal do Paraná Acervo Digital UFPR Dissertação 2012 Google Acadêmico Hoerlleet al. Monitoramento de Áreas de Preservação Permanente através de ortofotos geradas por VANTs e Fotogrametria Rio Grande do Sul, (Brasil) Monitoramento e fotogrametria Universidade Federal do Rio Grande do Sul VI Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental Trabalho de evento 2015 ResearchGate Machado et al. Monitoramento de Áreas de Preservação Permanente no Córrego do Sabão no Município de Serra do Salitre/MG utilizando Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) e Técnicas de Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento Minas Gerais, (Brasil) Monitoramento ambiental UNIPAM – Centro Universitário de Patos de Minas Congresso Mineiro de Engenharia e Arquitetura Trabalho de evento 2017 Google Acadêmico Neto & Coelho O uso de drones na fiscalização do processo de abastecimento de navios no porto de Santos São Paulo, (Brasil) Fiscalização Universidade do Sul de Santa Catarina Revista Gestão & Sustentabilidade Ambiental Artigo 2018 Google Acadêmico Junior O uso de VANT no monitoramento ambiental: estudo de caso do rio M’Boicy Paraná, (Brasil) Monitoramento ambiental Universidade Federal da Integração Latino- Americana Repositório Institucional UNILA Monografia 2017 Google Acadêmico 48 Continuação da Tabela 4. AUTORES TÍTULO DO ESTUDO LOCAL ÁREA INSTITUIÇÃO PERIÓDICO CATEGORIA ANO ORIGEM DA BUSCA Pegoraro & Philips Quadrirotores/Microdrone como Portadores de Geosensores aplicados ao Cadastro Territorial Santa Catarina, (Brasil) Análise de plataforma UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto Artigo 2011 Google Acadêmico De Sousa Sensoriamento Remoto com VANTs: uma nova possibilidade para a aquisição de geoinformações Vila Real, (Portugal) Sensoriamento remoto Universidade do Estado do Rio de Janeiro Revista Brasileira de Geomática Artigo 2017 Google Acadêmico Chaves et al. Uso de VANTs e processamento digital de imagens para a quantificação de áreas de solo e de vegetação São Paulo, (Brasil) Análise e monitoramento ambiental USP – Universidade de São Paulo XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto Artigo 2015 Google Acadêmico Borges et al. Utilização de drones de pequeno porte como alternativa de baixo custo para caracterização topográfica da infraestrutura de transportes no Brasil Tocantins e Distrito Federal, (Brasil) Monitoramento de infraestrutura Departamento Nacional de Infraestrutura em Transportes DNIT XXVII Congresso Brasileiro de Cartografia Artigo 2017 Google Acadêmico Longhitano VANTs para sensoriamento remoto: aplicabilidade na avaliação e monitoramento de impactos ambientais causados por acidentes com cargas perigosas São Paulo, (Brasil) Monitoramento ambiental Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Biblioteca Digital USP Dissertação 2010 Google Acadêmico 49 Continuação da Tabela 4. AUTORES TÍTULO DO ESTUDO LOCAL ÁREA INSTITUIÇÃO PERIÓDICO CATEGORIA ANO ORIGEM DA BUSCA Silva Veículos aéreos não tripulados: panorama atual e perspectivas para o monitoramento de atividade ilícitas na Amazônia Amazonas, (Brasil) Monitoramento e fiscalização CENSIPAM – Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto Artigo 2013 Google Acadêmico Silva et al. Zoneamento ecológico econômico através de geotecnologias como subsídio para gestão territorial na Vila de Algodoal, Maracanã – PA Pará, (Brasil) Planejamento e gestão ambiental Universidade Federal Rural da Amazônia Sociedade Brasileira de Cartografia, Geodésia, Fotogrametria e Sensoriamento Remoto Artigo 2017 Google Acadêmico Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. 50 Como já apresentado neste trabalho, quando se trata de meio ambiente, as ações atenuantes que uma atividade ou serviço devem compreender e abranger a problemática como um todo e, para isso, entra a utilização de drones e, como aponta Xavier (2013), esse equipamento faz com eficácia o levantamento de dados para uma melhor análise da situação, e assim, facilitando a tomada de decisão. Portanto, a inserção dos drones no mercado de aerolevantamento tem se mostrado cada vez mais promissor, devido a qualidade dos dados com que se pode obter através dessa ferramenta, como conclui Xavier (2013). Os estudos ambientais que foram pesquisados neste trabalho apresentam quais os benefícios de se aplicar o drone como ferramenta de auxílio, como é retratado por Faria & Costa (2015). A inserção dessa tecnologia no Batalhão da Polícia Militar Ambiental, visa colaborar no rastreio de danos ambientais através do monitoramento em determinadas áreas e regiões. O trabalho de Faria & Costa (2015) mostra a importância de a Polícia Militar Ambiental ter a seu dispor ferramentas e equipamentos tecnológicos que possam ajudar em suas atividades, para que seus serviços possam garantir principalmente a preservação do meio ambiente contra possíveis danos. Na busca pela preservação ambiental o drone tem se destacado pelas suas características, sendo sua utilização avaliada por Brasil (2012), que analisa três metodologias de aplicação de drones em monitoramento de Áreas de Preservação Permanente (APP). Brasil (2012) através de seu estudo busca concluir se realmente as qualidades das imagens geradas contribuem para o monitoramento e controle dessas áreas. Sua análise apresenta que a fotointerpretação é determinada como eficiente garantindo assim a qualidade e eficácia desse experimento. Logo, pode-se verificar que a utilização de drones para obtenção de imagens de alta qualidade é comprovada, e o uso dessas imagens começa a ser mais elaborado para que dessa forma possa ser mais proveitoso. Um exemplo disso é apresentado por Hoerlle et al. (2015), onde se utilizam imagens coletadas por drones por meio de técnicas como a de MDS (Modelos Digitais de Superfície), ortofotos e fotogrametria para criação do cenário de análise. Isso é o que auxilia o técnico a acompanhar a recuperação de uma APP. Esse monitoramento de APP em córregos tem obtido bons resultados com a utilização dessa tecnologia em suas análises, tanto quando se tem um melhor uso da imagem como mostrado anteriormente no estudo do Hoerlle et al. (2015), como também é apresentado por Machado et al. (2017), que expõe um diagnóstico ambiental através de imagens geradas por um drone, utilizando o modelo Phantom 4 comercializado pela fabricante DJI, onde o mesmo 51 utiliza técnicas de sensoriamento remoto juntamente com geoprocessamento, conseguindo atingir os resultados estabelecidos para o monitoramento da APP do córrego. A degradação de certos corpos hídricos pode ser identificada e monitorada por meio de dados obtidos por essa tecnologia. Junior (2017) afirma que a urbanização tem grande responsabilidade por essa degradação, que vem ocorrendo nos últimos trinta anos, e conclui sugerindo formas de mitigação que essa urbanização causa ao córrego do estudo, como por exemplo uma melhoria no contorno da bacia hidrográfica. O trabalho realizado por Silva (2013) representa uma especificidade de suma importância para o Brasil, onde é demonstrado que por meio dessa tecnologia, é possível apontar atividades ilegais na Amazônia. Isso mostra que essa ferramenta tem um grande valor para essa área do monitoramento de modo geral, mostrando diversas possibilidades de ação, pelos dados que se é capaz de coletar com esse instrumento. Como foi apresentado, essa tecnologia vem sendo utilizada de modo geral no monitoramento, ou também em áreas específicas para supervisão,
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