Mapeamento de drones para cada tipo de projeto de construçã
| Publicado pela primeira vez | 20 de julho de 2018 |
| Atualizado | 10 de junho de 2020 |
A STRABAG, uma grande empresa de construção austríaca, tem usado drones nos últimos quatro anos e descobriu que o mapeamento de drones economiza tempo e reduz riscos significativamente. Em alguns casos, a tecnologia também fornece resultados nunca antes possíveis com os métodos tradicionais de levantamento.
Após mais de quatro anos de trabalho com Pix4D e experimentando outras opções, a conclusão da STRABAG é: "Pix4D é muito fácil de mapear e processar"
A STRABAG vem utilizando o software Pix4D há vários anos, mapeando centenas de projetos utilizando a tecnologia de fotogrametria. Neste artigo, focalizamos apenas três:
Sobre STRABAG
Sediada na Áustria, a STRABAG tem mais de 72.000 funcionários e oferece serviços em todo o mundo. Sua divisão de drones está sediada em Regensburg, Alemanha, e está focada no mapeamento de infra-estrutura como estradas e pontes, medição de estoques e monitoramento de canteiros de obras.
A divisão drone é uma equipe de seis pessoas que gerencia projetos de mapeamento complexos e em larga escala em todo o mundo. Esta escala é alcançada em parte através do treinamento das unidades de negócios da STRABAG para mapear projetos com seus próprios drones. As unidades de negócios lidam com mais de 40 projetos por mês - um número que continua a aumentar.
Mapeamento com drones e software de fotogrametria Pix4D
Os resultados e a compatibilidade com um fluxo de trabalho existente são apenas dois dos fatores levados em consideração na escolha de uma solução de software. Era importante para a equipe da STRABAG que qualquer software fosse fácil de usar, produzisse resultados confiáveis e fosse compatível com outros softwares, tais como CAD e BIM. Além de ser fácil de usar, o software tem que se integrar perfeitamente com os fluxos de trabalho de construção existentes e escalar para lidar com o número sempre crescente de projetos.
Depois de comparar outras soluções de software, a STRABAG escolheu Pix4D - "Temos muitas pessoas em nossa empresa, um fluxo de trabalho suave é importante para nós, e Pix4D é um dos softwares mais fáceis de usar", comenta Thomas Gröninger, Chefe da Divisão UAV da STRABAG.
PIX4Dengine: integração perfeita para empresas
Para projetos complexos e de grande escala, a necessidade de tempos de processamento acelerados e fluxos de trabalho simplificados significa que as soluções empresariais da Pix4D se tornaram a escolha certa para a STRABAG. PIX4Dengine API e SDK abrem o poder dos algoritmos de processamento da Pix4D para qualquer negócio. O motor de processamento da Pix4D foi personalizado para atender as necessidades da STRABAG, e hospedado em um servidor de computação em nuvem seguro. As equipes se beneficiam de maior flexibilidade e tempos de processamento reduzidos.
Levantamento de bens inacessíveis com fotogrametria
Construção de estradas com renovação de pontes na Colômbia
O estado de Antioquia, no noroeste da Colômbia, é uma região montanhosa e densamente florestada. A STRABAG foi contratada para planejar, construir, financiar e operar 176 quilômetros de rodovias que atravessam este difícil terreno. A Autopista al Mar 1, como é conhecida a estrada, liga a capital do estado, Medellín, e o município de Bolombolo.
Informações sobre o projeto
| Tipo de projeto | Construção e modernização de rodovias |
| Localização | Colômbia |
| Tamanho do projeto | 176 km |
| Número de imagens | Mais de 20 pontes mapeadas com até 2.000 imagens por local |
| Resolução | GSD ~1,2 pixels por centímetro |
| Workflow | DJI Inspire 1 drone com uma câmera X3 operada pelo aplicativo Pix4Dcapture + GCPs |
| Software | PIX4Dengine PIX4Dcapture |
A Autopista al Mar 1 consiste em 75 quilômetros de construção de novas estradas, bem como a modernização de 65 quilômetros de estrada existente, um túnel, mais a reconstrução de mais de 20 pontes. As pontes são a chave para o sucesso do projeto, mas os detalhes técnicos foram esparsos. Para mapear tudo (incluindo fundações, pilares e terrenos circundantes), a STRABAG recorreu a drones e ao software Pix4D.
"Com drones, pudemos voar ao redor das pontes e ter uma visão completa da infra-estrutura: lados, partes inferiores e terreno. No final, você tem muito mais dados do que os que obteria com os métodos tradicionais de levantamento, e tudo é feito mais rapidamente", diz Thomas.
A inspeção de pontes pode ser um processo complexo, caro e demorado
Com os métodos tradicionais de inspeção de pontes, a inspeção de pontes é um processo complicado, caro e demorado. Também é perigoso, com riscos potenciais, incluindo tráfego e locais precários. Thomas explica: "Se você pegar os pontos com um rover GPS, você tem que andar no trânsito. É muito perigoso e, às vezes, não é possível". Com zangões, você pode voar ao redor da ponte enquanto o tráfego ainda está fluindo. É por isso que é melhor voar com um drone e usar um mapeamento fotogramétrico do que os métodos tradicionais de levantamento".
Além disso, algumas áreas da ponte são impossíveis de serem mapeadas com métodos tradicionais. Thomas continua: "Com os métodos tradicionais, temos que medir cada ponto da ponte. Se a ponte tem 100 metros de largura e 200 metros de comprimento, temos que medir um ponto a cada metro e em cada borda. Temos que medir mais e mais pontos pelos métodos tradicionais de estação total. Este processo leva tempo e não é suficientemente bom porque não podemos medir pontos sob a ponte, nem a coluna da ponte, nem a viga sob a ponte. Só podemos medir onde podemos caminhar, o que significa que só obtemos dados sobre a superfície da ponte. Além dessas limitações com os métodos tradicionais de levantamento, o terreno muito íngreme deste projeto colombiano também era uma limitação, sendo inacessível para os topógrafos normais. Tivemos que usar uma tecnologia diferente".
Desafios do mapeamento de uma ponte sobre um terreno íngreme
O projeto teve seus desafios e foi complicado pelo terreno montanhoso. Os problemas enfrentados pela equipe incluem:
- As fundações e pilares da ponte tiveram que ser mapeados em modo de vôo livre com o aplicativo Pix4Dcapture.
- Como tanto as fundações quanto os pilares estavam na área de interesse, pontos de controle de solo (GCPs) teve que ser colocado tanto horizontalmente na estrada quanto verticalmente nos pilares da ponte. Além disso, não havia rede de conexão GNSS, o que significava que os GCPs tinham que ser medidos usando estações totais.
- A área tinha uma vegetação muito densa que tinha o potencial de gerar ruídos e artefatos inconvenientes sobre as nuvens de pontos 3D. Entretanto, com a solução rayCloud da Pix4D, é fácil editar as nuvens de pontos e gerar modelos precisos.
Agilizando os processos com o software de mapeamento de drones Pix4D
Todas as imagens coletadas foram processadas com o software de mapeamento Pix4D e geram modelos 3D precisos e altamente detalhados das pontes existentes e ortofotos georreferenciados da área circundante (resolução ou a distância de amostragem do solo (GSD) de 1,2 pixels por centímetro). Os modelos 3D ajudaram a equipe a visualizar em detalhes as áreas de interesse e posteriormente planejar eficientemente o projeto de construção com medidas precisas e cálculos de volume. Eles vetorizaram as nuvens de pontos 3D para obter linhas de ponte e usaram os DTMs gerados para calcular os volumes.
Para STRABAG, o software Pix4D racionalizou o processo e reduziu o tempo necessário para mapear cada ponte. "Em comparação com outros softwares de fotogrametria, o Pix4D provou ser mais rápido. Suas características automáticas integradas, tais como a marcação automática GCP que diminui significativamente os tempos de processamento manual. Outro software foi testado em projetos anteriores, mas provou ser mais lento ou ter problemas no alinhamento de estruturas complexas, como pontes", confirma Thomas.
Usar drones para este projeto não apenas economizou tempo e dinheiro, mas também mediu o que de outra forma seria impossível de ser medido. Como já analisamos, poucas indústrias são tão complexas ou potencialmente perigosas quanto a construção.
Monitoramento de terraplenagem 80% mais rápido
Gestão de terraplenagem na Alemanha
Quando estiver completo, as Instalações de Pesquisa Antiproton e Ion em Darmstadt, Alemanha, serão um dos maiores e mais complexos aceleradores de partículas do mundo. A peça central será um acelerador de anel com uma circunferência de 1.100 metros. A construção do 'Anel FAIR ' é apenas uma parte do projeto. Este projeto de quatro anos envolve dez países, portanto, o monitoramento fácil e eficiente da terraplenagem é essencial.
Informações sobre o projeto
| Tipo de projeto | Construção de uma grande instalação |
| Localização | Darmstadt |
| Tamanho do projeto | 30km² |
| Número de imagens | 1.800 imagens por mês |
| Resolução | GSD ~1,3 pixels per centimetre |
| Workflow | Microdrones MD4-1000 drone com câmera Sony RX1 R2 42 MP + GCPs em placas |
| Software | PIX4Dengine |
O valor dos dados atualizados
Para ter dados atualizados e ser capaz de calcular as mudanças de volume ao longo do tempo, a STRABAG sobrevoa a área no final de cada mês. Eles processam as imagens coletadas com o software Pix4D para calcular os Modelos Digitais de Terreno (DTMs) e calcular os volumes para estimar as mudanças. Estas mudanças podem ser facilmente compartilhadas com as partes interessadas, tais como gerentes de projeto e empreiteiros. Também serve como um registro do projeto, bem como documentar que o trabalho está progredindo no tempo e de acordo com o planejado.
Entregando resultados mais rapidamente
Drones e Pix4D representam uma economia de tempo significativa, proporcionando resultados até 80% mais rápidos do que os métodos tradicionais. Uma única pesquisa usando técnicas padrão levaria aproximadamente duas semanas. Entretanto, com um drone, a STRABAG pode voar na área em um dia e processar imagens em outro. "Precisamos de dois dias no total para voar e processar em comparação com duas semanas - é por isso que estamos usando a tecnologia do zangão. Economizamos muito tempo, e a precisão é boa", explica Thomas.
Documentar projetos de grande escala com mais eficiência
Construção de represas no Quênia
A barragem de Thiba, no Quênia, mudará a face da região. Com um abastecimento seguro de água durante todo o ano, uma segunda safra a cada ano será possível.
Antes que a construção pudesse começar, a STRABAG teve que mapear 8 quilômetros quadrados da área ao redor da barragem. O uso de drones era a maneira mais eficiente e econômica de obter uma visão aérea e criar modelos 3D do terreno.
Informações sobre o projeto
| Tipo de projeto | Construção da barragem |
| Localização | Quênia, região de Nairobi |
| Tamanho do projeto | 8km² |
| Número de imagens | 6.500 |
| Resolução | GSD ~2,4 pixels por centímetro |
| Workflow | Inspire II drone com uma câmera X4S + GCPs em concreto |
| Software | PIX4Dengine |
Para mapear com precisão este projeto de grande escala e adquirir dados georreferenciados, a STRABAG colocou uma série de GCPs. Mas eles se depararam imediatamente com um desafio: medir os GCPs. A pulverização de marcas no solo para GCPs era então impossível, pois a chuva forte caía a cada manhã, apagando as marcas, o que significava que os dados coletados num dia não podiam ser comparados de forma confiável com os dados coletados no dia seguinte.
A equipe encontrou uma solução ao construir GCPs feitos de concreto que finalmente lhes permitiu obter as medidas e ter confiança em sua precisão. O processo de construção e medição dos GCPs durou três semanas - no entanto, uma vez que os GCPs estavam instalados, levou apenas três dias para voar e coletar imagens de toda a área. O grande número de imagens levou uma semana para que a equipe processasse com Pix4D.
Como o processo de marcação de GCPs provou ser tão desafiador, a STRABAG decidiu buscar uma solução mais eficiente em termos de tempo e recentemente testou o sistema de Georreferenciamento Direto PPK com seus drones. "Este sistema GPS está em grande compatibilidade com o software Pix4D. Nós o testamos, e obtivemos resultados muito bons. Você não precisa mais computar a calibração no Pix4D. Você tem informações de GPS embutidas no arquivo de imagem com uma precisão superior a dois centímetros. Podemos então reduzir nossos GCPs e, no futuro, economizar uma quantidade significativa de tempo. Por exemplo, neste projeto - não precisaríamos mais de 100 GCPs, mas apenas 20", explica Thomas.
Projetos diferentes, uma única ferramenta
À primeira vista, os projetos aqui apresentados são muito diferentes, em escala, complexidade e localização. No entanto, para a mais eficiente coleta e processamento de dados, a STRABAG conta com a mesma caixa de ferramentas: drones e software de mapeamento de drones Pix4D.
Em nosso webinar gratuito, Harvey Jassal, gerente de inovação e tecnologia da Costain, junta-se a Julian Norton da Pix4D para discutir como o mapeamento de drones pode economizar tempo e dinheiro em projetos de construção. Assista ao webinar agora.
