Bem-vindo à nossa série 101, onde damos uma vista de olhos para principiantes sobre LiDAR, cartografia móvel, gémeos digitais e tudo o que está relacionado com Hovermap . Este artigo explora os prós e os contras das tecnologias populares de levantamento digital.

Um gémeo digital é uma representação digital exacta de um espaço do mundo real. Os gémeos digitais são utilizados em várias indústrias, desde a automóvel à dos cuidados de saúde e à aeroespacial. Verificou-se também que trazem grande valor para as indústrias mineira, de construção e de inspeção. Como tal, estão a tornar-se rapidamente uma necessidade em muitos projectos.

Dispor de um modelo que reflicta com precisão o ativo com informações em tempo real pode melhorar a tomada de decisões. Por exemplo, permitem o acompanhamento de métricas críticas durante a construção de edifícios para verificar se o trabalho está a progredir como pretendido e identificar precocemente potenciais problemas para reduzir o retrabalho e garantir que o projeto se mantém dentro do prazo e do orçamento. Na indústria mineira, podem ser utilizados para estabelecer uma linha de base para a monitorização, o que permite o acompanhamento da deformação ao longo do tempo e pode ajudar os planeadores a determinar se as galerias e os túneis devem ser reforçados ou abandonados por meios alternativos. No caso das inspecções, os gémeos digitais também fornecem uma base de referência para a monitorização e manutenção durante a vida útil de um bem.

Existem várias opções no que diz respeito à captura de dados para a criação de gémeos digitais. Duas das mais populares são a digitalização LiDAR móvel e a fotogrametria. Vejamos as duas opções e as vantagens de cada uma.

O que é o LiDAR

LiDAR, ou Light Detection and Ranging, é um método de deteção que mede distâncias com base no tempo de voo de um impulso de luz laser. Na digitalização móvel, um algoritmo SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) permite que o LiDAR produza um mapa 3D (conhecido como nuvem de pontos) do ativo digitalizado.

As nuvens de pontos podem ser processadas em modelos 3D e, com a adição de informações adicionais, podem tornar-se modelos BIM ou gémeos digitais.

Os scanners LiDAR móveis estão disponíveis como scanners de mão ou montados em drones ou robôs terrestres para captar os dados necessários.

O que é a fotogrametria

O processo de fotogrametria envolve a captura de muitas imagens sobrepostas do mesmo ativo. Estas imagens são processadas por um software de fotogrametria, utilizando múltiplas vistas para triangular as suas coordenadas x, y e z no espaço e produzir uma nuvem de pontos. O software utilizará então a orto-retificação, ou costura de imagens, para encaixar as imagens e combiná-las com a nuvem de pontos para obter um modelo digital fotorrealista, que pode tornar-se um gémeo digital.

A fotogrametria pode ser captada através de equipamento portátil ou montado num drone.

Estas tecnologias têm várias vantagens e desvantagens, dependendo da aplicação, pelo que a sua compreensão pode ajudar a garantir que é utilizada a técnica mais adequada para a sua aplicação. Segue-se um resumo de alguns dos principais atributos a considerar.

Exatidão

Como LiDAR é uma medição direta, pode ser mais preciso do que a fotogrametria (uma medição inferida), embora a precisão de ambos os métodos possa ser melhorada com fluxos de trabalho de pós-processamento.

Em ambos os métodos, a adição de pontos de controlo no solo pode melhorar a precisão. As funcionalidades de pós-processamento, como o Automated Ground Control do Automated Ground Control do Hovermap, podem simplificar o seu fluxo de trabalho, detectando automaticamente os alvos de controlo do solo reflectores na nuvem de pontos e utilizando-os para georreferenciar a nuvem de pontos LiDAR e melhorar a precisão.

Velocidade

Para gerar um modelo 3D exato, a fotogrametria requer uma sobreposição de imagens até 80%. Se a captura for efectuada com um voo de drone, isto requer um padrão de voo específico para garantir uma sobreposição suficiente, o que pode ser moroso. Em contrapartida, a digitalização LiDAR não requer tanta sobreposição, pelo que o voo pode ser mais eficiente para a captura de dados.

No caso do LiDAR, o tempo de processamento para a saída 3D é significativamente mais rápido. Por exemplo, o tempo de processamento dos dadosLiDAR Hovermap é aproximadamente equivalente ao tempo de digitalização.

Conveniência

O equipamento para fotogrametria tende a ser um pouco mais leve, facilitando o acesso ao local ou uma carga útil mais pequena para um drone.

Como LiDAR utiliza lasers, funciona em muito mais condições de iluminação do que a fotogrametria, permitindo-lhe captar mais durante o dia e trabalhar em dias em que a iluminação pode não ser adequada para a fotogrametria. Este facto também torna LiDAR ideal para trabalhos subterrâneos, por exemplo, em minas.

Penetração da vegetação

LiDAR pode penetrar na vegetação para deteção do solo, tornando-o ideal para levantamentos no solo. A vegetação pode ser facilmente removida no pós-processamento, deixando-o com um levantamento topográfico preciso.

Muitas vezes, a fotogrametria só detecta a parte superior da copa das árvores, o que dificulta a captura de uma varredura precisa do solo.

Imagem: fotogrametria vs varrimento LiDAR com vegetação. Imagem cortesia de EROCK.

Realismo

Como a fotogrametria junta fotografias para criar o seu modelo, os modelos são tão fiéis ao mundo real quanto possível.

As nuvens de pontos LiDAR podem parecer abstractas, no entanto, a adição de coloração a cores reais pode melhorar o nível de realismo das nuvens de pontos.