APRESENTAÇÃOAPRESENTAÇÃOAPRESENTAÇÃOAPRESENTAÇÃO Armindo das Neves – ESTEREOFOTO

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Aplicações de coberturas de base LiDAR na produção de

informação geográfica

SumárioSumário‐ Enquadramento do LiDAR na produção de informação

geográfica;g g ;

‐ Configuração indicada para estudos de planeamento ‐

Menor detalhe;Menor detalhe;

‐ Configuração indicada para projecto de execução e

estado de referência ‐ Detalhado;

‐ Configuração indicada para beneficiação ‐ Muito

detalhado;

‐ Exemplos práticos / QuestõesExemplos práticos / Questões.

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Definição de LiDARDefinição de LiDAR(FromWikipedia, the free encyclopedia)

LIDAR (LIght Detection And Ranging) is an optical remotesensing technology that measures properties of scatteredlight to find range and/or other information of a distantt t Th l t th d t d t i di t ttarget. The prevalent method to determine distance to anobject or surface is to use laser pulses. Like the similar radartechnology, which uses radio waves, the range to an object istechnology, which uses radio waves, the range to an object isdetermined by measuring the time delay betweentransmission of a pulse and detection of the reflected signal.LIDAR technology has application in Geomatics, archaeology,geography, geology, geomorphology, seismology, forestry,remote sensing and atmospheric physics [remote sensing and atmospheric physics.[

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Laser Laser –– PrincípioPrincípioComo Einstein demonstrou, o Fotão emitido por cada Átomoestimulado, tem exactamente a mesma frequência e a

f d f lmesma fase do fotão que o estimulou.

Partindo deste conhecimento teórico há muito que se sabiaí l li di õ it i tili dser possível realizar medições muito rigorosas utilizando

estes feixes de luz tão bem “comportados” porque seria fácildetectar através da análise do tempo de propagação de umdetectar através da análise do tempo de propagação de umfeixe incidido/reflectido, a distância a que estaria um objectoatingido pelo feixe. Sabendo a frequência, também sabemoso desfasamento de Fase e sabemos a distância percorrida.

Cont.

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LiDAR LiDAR –– Vector da inovação em detecção remotaVector da inovação em detecção remota

Componentes base:

‐Fonte Laser;

‐ Óptica (geralmente um prisma rotativo);

‐ Receptor;

‐ Sistema de posicionamento e orientação.

555

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Que Sensor?Que Sensor?A distinção entre sensores pode ser feita em função daplataforma que os transporta. O transporte tem

ê d d l dconsequência directa no tipo de aplicações desses sensores.

Assim sendo, podemos dividir os sensores entre aqueles queã l t f é lrequerem uma operação em plataformas aéreas e aqueles

que operam a partir de plataformas terrestres.

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Pontos comunsPontos comunsEm comum: os princípios de posicionamento, que se baseiam nadeterminação precisa das trajectórias.A trajectória que um determinado sensor descreve no espaçoA trajectória que um determinado sensor descreve no espaço,resulta do somatório das posições e atitude que esse sensorassume ao longo do tempo e a intervalos temporais pré‐d fi id A d t i ã d t j tó i d f idefinidos. A determinação de uma trajectória de forma rigorosa ediscretizada requer a utilização de sensores de atitude (IMU) eequipamentos de posicionamento (GNSS) extremamenteprecisos.O conhecimento da trajectória, permite numa fase subsequente,interligar os diferentes sensores a operar na plataformag p pescolhida, aérea ou terrestre, obtendo o grau de precisãorequerido para cada um dos produtos a obter (fotografia, vídeo,LiDAR Características de materiais etc )LiDAR, Características de materiais, etc.).

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LiDAR aéreoLiDAR aéreoO sistema ALS60 opera a partir de avião ou helicóptero e foiespecialmente desenhado para aquisição de modelos deterreno e de superfície com grande detalhe e precisão:terreno e de superfície com grande detalhe e precisão:

Em avião

Em helicóptero

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ALS60ALS60Laser com 200.000 Pulses por Segundo (200KHz), até 4retornos por pulse e ângulo do scan variável com aberturaaté 60 graus (+/ 30 graus);até 60 graus (+/‐30 graus);Câmara RCD105, médio formato, com resoluçãoradiométrica igual ou superior a 12 bits, tamanho do pixelg p , p(ccd) de 6.8 micron, distância focal de 60mm, 4 canaisespectrais, pancromático, vermelho, azul, verde eplataforma giroestabilizada PAV80;plataforma giroestabilizada PAV80;IPAS ‐ Inertial Position and Attitude System, disponibiliza eregista o tempo de referência, assim como as posições dag p , p çtrajectória da aeronave e a informação de atitude usando ainformação combinada da antena GNSS e o IMU de altaprecisão

Maguirre et al., 1991 In Conceitos Básicos de Sistemas de Informação Geográfica e Cartografia Aplicados à Saúde

precisão.

agu e e a , 99 Co ce os ás cos de S s e as de o ação Geog á ca e Ca og a a p cados à Saúde

999

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Densidade / ResoluçãoDensidade / Resolução

In Sistemas de Informação Geográfica: Introdução, João Matos

101010

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Aerotransportado:Aerotransportado:

‐Para uma menor densidade (digamos <10 Pontos/m2)

e menor precisão posicional altimétrica (digamose menor precisão posicional altimétrica (digamos

sobredecimétrica) em estudos como:

‐Modelação de superfícies ou do terreno;

‐Inventários urbanos, florestais, de redes viárias,

barragens etc;barragens, etc;

‐Cartografia de escalas médias ou pequenas.

Maguirre et al., 1991 In Conceitos Básicos de Sistemas de Informação Geográfica e Cartografia Aplicados à Saúde

11111111

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Exemplos (em curso):Exemplos (em curso):

‐ Bacias dos Rios Somes e Banat – Roménia – Mais

de 3 000 0000 Hade 3.000.0000 Ha;

‐ Polónia ‐ Lote 2 – 2.170.000 Ha (rurais) ePolónia Lote 2 2.170.000 Ha (rurais) e

221.000 Ha (urbanos) + acréscimo de 50%;

‐ Brasil – Campos de exploração da Petrobras –

706.700 Ha (média resolução) e 57.200 Ha (alta

resolução)resolução).

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Bacia de Somes:Bacia de Somes:

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Bacia de Somes:Bacia de Somes:

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Bacia de Somes:Bacia de Somes:

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Bacia de Somes:Bacia de Somes:

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Bacia de Somes:Bacia de Somes:

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Bacia de Somes:Bacia de Somes:

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Bacia de Somes:Bacia de Somes:

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Projecto ISOK Projecto ISOK –– Polónia Polónia –– Bloco 2Bloco 2

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Projecto ISOK Projecto ISOK –– Intensidade Laser Intensidade Laser

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Projecto ISOK Projecto ISOK –– Laser com atributo RGB Laser com atributo RGB

22

Projecto ISOK Projecto ISOK –– Laser classificadoLaser classificado

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ISOK ISOK –– Std. II Std. II –– DSM Grid 0.5 mDSM Grid 0.5 m

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Brasil Brasil –– Campos de Exploração da Campos de Exploração da Petrobras Petrobras Petrobras Petrobras

- O projecto obteve a mais alta classificação

atribuída pela Petrobras para umap p

avaliação intermédia (9.1/10) – Novembro

de 2011.

2525

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Vantagens do LiDAR aerotransportadoVantagens do LiDAR aerotransportado

‐ Para estudos de grande extensão,

apresenta um custo mais favorável;

‐ Permite maior autonomia operacional;

Maguirre et al., 1991 In Conceitos Básicos de Sistemas de Informação Geográfica e Cartografia Aplicados à Saúde

262626

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HelitransportadoHelitransportado

‐Para uma densidade, digamos, entre 10 e 50 Pontos/m2) e

uma precisão posicional altimétrica subdecimétrica) em

estudos como:

‐Projectos de execução de vias;

‐Inventários de redes (Ex. transporte de energia);

‐Cartografia de escalas médias ou grandes

GA

‐Cartografia de escalas médias ou grandes.

IG

27SI

2727

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Exemplos Exemplos -- ConcluídosConcluídos

‐ Subconcessão do Douro Interior –250 Km;250 Km;‐ Subconcessão do Pinhal Interior –180 Km;R d d lt t ã d B l á i‐ Rede de alta tensão da Bulgária –

11.000 Km.000

28282828

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Alta tensãoAlta tensão

2929292929

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RodoviaRodovia

Laser RGB “Clássico”

303030303030

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Produção topográfica Produção topográfica –– Na óptica do CQNa óptica do CQ

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RodoviaRodoviaN fi fi i t ltit d i é- Nos perfis finais entregues a altitude no eixo é

a obtida aquando da piquetagem da diretriz,validada sobre a informação laser;validada sobre a informação laser;- Na geração da altimetria dos levantamentosde pormenor são tomados em conta os perfisp ptransversais finais;- Aquando da recepção do poligonal de apoio,

t bé t é lid d b b ttambém esta é validada sobre as coberturaslaser, para verificação geral.

323232

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Vantagens do LiDAR helitransportadoVantagens do LiDAR helitransportado

‐ Apresenta um custo muito favorável quando

comparado com os processos topográficos decomparado com os processos topográficos de

precisão equivalente, para estudos de extensãop q p

significativa;

‐ Permite obter informação com boa precisão em

l d dexcelentes condições operacionais e de

segurança.segurança.

333333

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LiDAR TerrestreLiDAR TerrestreO sistema utilizado é constituído pelos componentes:‐ DMI (Distance Measurement Instrument), comoinstrumento de apoio ao sincronismo do IMU (InertialMeasurement Unit);

R t i t d 12 i L1/L2/L2C/L5‐ Receptor interno de 12 canais L1/L2/L2C/L5 erespectiva antena;Sistema Inercial (IMU) a 256Hz;‐ Sistema Inercial (IMU) a 256Hz;

‐ Sensores laser operando a 300KHz com uma distânciade leitura de 500m;de leitura de 500m;‐ Câmaras Digitais (12 Mpixel), direccionadas nosentido de circulação.ç

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LiDAR Terrestre:LiDAR Terrestre:

Para uma densidade muito alta, digamos de mais de 50

Pontos/m2, uma precisão posicional altimétrica centimétrica,

sendo possível circular sobre a infraestrutura a levantar em

estudos como:estudos como:

‐Projecto de alargamento, reabilitação, telas finais e Fiscalização;

‐Inventário do domínio público;

‐Auditorias de segurança rodoviária;‐Auditorias de segurança rodoviária;

‐Apoio aos trabalhos de conservação corrente.

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Exemplos Exemplos -- ConcluídosConcluídos

‐ Subconcessão do Pinhal Interior –360 Km;360 Km;‐ A28;‐ Túnel de Montemor da CREL.

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Projecto de beneficiação de viasProjecto de beneficiação de vias

‐ Levantamento longitudinal de elementos de via:

‐ Levantamento perfilométrico transversal periódico de

l t d ielementos de via:

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Túnel de MontemorTúnel de Montemor

38383838

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A28A28

Ortofoto de intensidade

Clip de video

39393939

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Terrestre Terrestre -- VantagensVantagens

‐ Apresenta um custo muito favorável quando comparado

com os processos topográficos de precisão equivalente,com os processos topográficos de precisão equivalente,

para estudos de extensão significativa;

‐ Permite obter informação muito robusta, com excelente

precisão, em excelentes condições operacionais e deprecisão, em excelentes condições operacionais e de

segurança:

404040

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Vantagens do LiDAR face aos processos Vantagens do LiDAR face aos processos clássicos de cartografia / topografiaclássicos de cartografia / topografiaclássicos de cartografia / topografiaclássicos de cartografia / topografia

‐ Melhor saldo ambiental e salvaguarda da segurançados técnicos;

‐ Diminuição dos prazos de entrega;

‐ Responde melhor à ocorrência de alterações aosprojectos;

‐ Produz informação mais robusta e objectiva que a“clássica”, onde a recolha é discreta e subjectiva;j

‐ Para estudos de grande extensão, apresenta umcusto mais favorável, embora implique um, p qsignificativo custo imediato de mobilização de meios.

41414141

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Incorporação de Engenheiros Geógrafos Incorporação de Engenheiros Geógrafos nos Projectos em curso:nos Projectos em curso:nos Projectos em curso:nos Projectos em curso:

li i d é l h‐ 7 licenciados pré‐Bolonha;

‐ 3 alunos de mestrado em Engenharia

Geográfica da Faculdade de Ciências

d d d d bda Universidade de Lisboa.

4242424242

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OfficesPortugal (Lisbon)

- Offices

g ( )Brazil (Curitiba)Romania (Bucarest)Bulgaria (Sofia)Poland (Krakow)Mozambique (Maputo)

- Production Centers

- Projects

Mozambique (Maputo)Angola (Luanda)

434343

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