Missão de voo do drone: planeamento e melhores práticas

Introdução

Na agricultura de precisão, o drone é hoje uma ferramenta insubstituível: permite observar as culturas a partir de cima, recolher dados visuais, multiespectrais e térmicos e transformar a informação em decisões agronómicas específicas. No entanto, a qualidade dos dados obtidos e a segurança do operador dependem diretamente da forma como o voo é planeado.
Há muitas vezes a tendência para considerar o voo como o momento "central" da missão, mas na realidade a parte mais importante ocorre antes da descolagem. Um planeamento cuidadoso permite não só garantir a qualidade dos dados recolhidos, mas também operar em conformidade com os regulamentos da ENAC, evitando riscos para pessoas, bens e equipamentos.

A preparação correta de um voo implica a definição prévia de uma série de parâmetros que influenciam diretamente o resultado final: resolução da imagem, sobreposição da imagem, altura do voo, velocidade do voo e qualidade dos dados processados.

Parâmetros-chave para a missão de voo

Os parâmetros técnicos que determinam diretamente a qualidade dos dados são a altitude de voo, a sobreposição lateral e frontal e a velocidade de voo. Estes parâmetros podem ser modulados através da interface de controlo de rádio. Existem outros parâmetros que estão indiretamente ligados aos anteriores: tempo de voo estimado e resolução no solo.

• A altura de voo influencia diretamente a resolução espacial (ou GSD, Ground Sampling Distance) e a duração da missão (quanto menor for a altura de voo, maior será a duração da missão). Por um lado, voar demasiado alto reduz a qualidade dos detalhes. Por outro lado, voar a uma altitude demasiado baixa significa ter de efetuar mais disparos e, consequentemente, um maior consumo de bateria e tempos mais longos. Dependendo do objetivo do levantamento, é necessário escolher uma altura de voo que dê uma resolução adequada (por exemplo, para um levantamento de ervas daninhas, a altura de voo pode ser bastante baixa para detetar até pequenos detalhes).
• A gestão da sobreposição frontal e lateral (sobreposição lateral e sobreposição frontal) entre imagens é crucial para obter dados processáveis corretamente e mapas e modelos compatíveis. A sobreposição refere-se à sobreposição efectiva da imagem obtida num ponto com imagens adjacentes (frontal, posterior, lateral). Uma boa sobreposição para uma boa reconstrução fotogramétrica é de 70-80%. Uma sobreposição insuficiente gera buracos e artefactos nos resultados do levantamento, sendo a única solução repetir o voo com uma sobreposição adequada.
• A velocidade de voo pode ser ajustada dentro de um determinado intervalo definido pelos fabricantes de drones com base nos outros parâmetros acima mencionados, pelo que é, de facto, uma variável dependente da altura de voo (resolução) e da sobreposição pretendida. Uma velocidade demasiado elevada pode provocar o efeito de "motion blur", ou seja, a desfocagem das imagens devido ao facto de avançarem demasiado depressa em comparação com a velocidade a que as fotografias são tiradas. Por outro lado, uma velocidade demasiado baixa reduz a eficiência do voo com uma duração de missão mais longa.

Fig.1: Principais parâmetros de uma missão de drone.

O tempo de voo estimado depende da altura e da velocidade de voo. É importante verificar este parâmetro porque afecta a gestão da bateria.

A resolução espacial (cm/pixel) depende da altura de voo e da qualidade do sensor. Em geral, um sensor multiespectral requer mais estabilidade e precisão, ao passo que uma câmara visível (RGB) pode ser utilizada para investigação de cobertura.

Fig.2: Sobreposição frontal e lateral entre imagens. A verde, a zona de interesse. A cinzento, a missão de voo com os pontos que identificam os disparos do sensor.

Erros mais comuns

Conhecer os erros mais comuns serve precisamente para evitar que eles aconteçam.
O primeiro erro é trabalhar com baterias que não estão totalmente carregadas ou não verificadas e é uma das causas mais comuns de interrupções súbitas e perda de dados. Da mesma forma, definir as alturas de voo erradas não só afecta a qualidade do levantamento, como também pode levar a violações dos regulamentos do espaço aéreo, com consequências não negligenciáveis.
Outro aspeto frequentemente subestimado é a calibração dos sensores: esquecê-la significa arriscar-se a recolher imagens inutilizáveis ou não comparáveis ao longo do tempo. As condições climatéricas também desempenham um papel decisivo: vento forte, luz variável e nebulosidade (parcial ou total) podem comprometer a qualidade das imagens adquiridas. Finalmente, a presença de obstáculos como árvores, linhas eléctricas ou edifícios, se não for corretamente avaliada, pode transformar um simples voo num potencial risco operacional.

Cuidar de todos os detalhes antes da descolagem significa reduzir drasticamente a possibilidade de erro e garantir a recolha de dados consistentes, homogéneos e verdadeiramente úteis para a análise agronómica.

Lista de controlo do piloto
Para evitar imprevistos, é útil ter sempre uma lista de controlo. É igualmente importante personalizar a lista de verificação de acordo com a frota de drones e o tipo de inspeção.

Segue-se um exemplo de uma lista de verificação para a utilização do drone em inquéritos agrícolas:

Nos dias que antecederam a missão de voo:

• Verifica o espaço aéreo (zonas restritas, NOTAMs, CTRs, etc.).
• Verifica a existência de obstáculos na zona de levantamento (árvores altas, postes, etc.), zonas congestionadas ou infra-estruturas sensíveis
• Verifica o estado de carga das baterias do drone e do rádio-controlo
• Verifica se a carga útil, as hélices, os motores e a estrutura do drone apresentam danos
• Formata os cartões SD e certifica-te de que tens memória suficiente para as fotografias
• Verifica a previsão do tempo e o índice K (perturbações electromagnéticas)
• Simula a missão de voo na aplicação dedicada
• Define os parâmetros de voo e escolhe a melhor combinação
• Grava a missão de voo com os parâmetros identificados
• Certifica-te de que tens os documentos necessários para voar em segurança (licença, seguro) e as autorizações necessárias

No terreno no momento da missão de voo:

• Tem pilhas sobressalentes e um kit de emergência (kit de primeiros socorros, extintor de incêndio) à mão
• Controla a área da missão de voo para cumprir os regulamentos
• Verificação e limpeza das áreas de descolagem e aterragem
• Verifica a presença de pessoas não informadas na zona de sobrevoo
• Calibração de sensores multiespectrais utilizando painéis de calibração
• Executa a missão mantendo sempre o controlo visual do drone e da área circundante

Fig.3: Missão típica de um drone num ambiente agrícola.

Conclusões

O planeamento do voo é um passo fundamental. Definir corretamente os parâmetros antes da descolagem significa garantir dados de qualidade a partir dos quais podem ser gerados mapas fiáveis. Os mapas devem apoiar as decisões agronómicas. Por esta razão, as fases de planeamento de voo e de voo no terreno devem ser consideradas parte integrante do trabalho: é aqui que se juntam a perícia técnica, o conhecimento do terreno e a atenção à segurança.

Graças ao iDronea equipa da Agrobit pensa em tudo. O nosso método envolve o planeamento do voo, a captação de imagens aéreas e, por fim, a transformação dos dados recolhidos em mapas de apoio às decisões agronómicas.
Desta forma, o agricultor e o agrónomo podem concentrar-se no que realmente interessa: interpretar os mapas e utilizar dados objectivos para tomar decisões mais informadas, sustentáveis e rentáveis.