Missão de voo com drone: planeamento e boas práticas

Introdução

Na agricultura de precisão, o drone tornou-se uma ferramenta insubstituível: permite observar as culturas a partir do ar, recolher dados visuais, multiespectrais e térmicos, e transformar essas informações em decisões agronómicas direcionadas. No entanto, a qualidade dos dados obtidos e a segurança do operador dependem diretamente da forma como o voo é planeado. Há frequentemente uma tendência para considerar o voo como o momento “central” da missão, mas, na realidade, a parte mais importante acontece antes da descolagem. Um planeamento cuidadoso permite não só garantir a qualidade dos dados recolhidos, mas também operar em conformidade com a regulamentação ENAC, evitando riscos para pessoas, bens e equipamentos.

Configurar corretamente um voo significa definir antecipadamente uma série de parâmetros que influenciam diretamente o resultado final: resolução das imagens, sobreposição entre imagens, altitude de voo, velocidade de 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 ajustados através da interface do rádio comando. Existem outros parâmetros indiretamente relacionados com os anteriores: o tempo de voo estimado e a resolução no terreno.

• A altitude de voo influencia diretamente a resolução espacial (ou GSD, Ground Sampling Distance) e a duração da missão (quanto mais baixa for a altitude de voo, maior será a duração da missão). Por um lado, voar demasiado alto reduz a qualidade do detalhe. Por outro, voar a uma altitude demasiado baixa implica ter de tirar mais fotografias, com o consequente maior consumo de bateria e tempos mais longos. Consoante o objetivo do levantamento, é necessário escolher uma altitude de voo que proporcione uma resolução adequada (por exemplo: para um levantamento de infestantes, a altitude de voo poderá ter de ser bastante baixa para detetar até os pequenos detalhes).
• Gerir a sobreposição frontal e lateral (side-overlap e frontal-overlap) entre as imagens é fundamental para obter dados que possam ser processados corretamente, bem como mapas e modelos conformes. Por sobreposição entende-se a sobreposição efetiva da imagem captada num ponto com as imagens adjacentes (à frente, atrás, lateralmente). Uma boa sobreposição para garantir uma boa reconstrução fotogramétrica situa-se entre 70 e 80%. Uma sobreposição insuficiente gera lacunas 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, em função dos outros parâmetros acima referidos, pelo que, na prática, é uma variável dependente da altitude de voo (resolução) e da sobreposição pretendida. Uma velocidade demasiado elevada pode provocar o efeito “motion blur”, ou seja, a desfocagem das imagens devido a um avanço demasiado rápido em relação à velocidade de captura das fotografias. Pelo contrário, uma velocidade demasiado baixa reduz a eficiência do voo, prolongando a duração da missão.

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

O tempo de voo estimado depende da altitude e da velocidade de voo. É importante controlar este parâmetro, uma vez que influencia a gestão das baterias, avaliando a possibilidade de dividir a missão em várias fases (para trocar a bateria).

A resolução espacial (cm/pixel) depende da altitude de voo e da qualidade do sensor. Em geral, um sensor multiespectral requer maior estabilidade e precisão, enquanto uma câmara visível (RGB) pode ser utilizada para um levantamento de cobertura.

Fig.2: Sobreposição frontal e lateral entre as imagens. A verde, a área de interesse. A cinzento, a missão de voo, com os pontos a assinalar as fotografias captadas pelo sensor.

Erros mais comuns

Conhecer os erros mais comuns serve precisamente para evitar que aconteçam. O primeiro erro é trabalhar com baterias não totalmente carregadas ou não verificadas, uma das causas mais comuns de interrupções súbitas e perda de dados. Da mesma forma, definir altitudes de voo incorretas não só afeta a qualidade do levantamento, como também pode implicar violações da regulamentação do espaço aéreo, com consequências não negligenciáveis. Outro aspeto frequentemente subestimado é a calibração do sensor: esquecê-la significa arriscar recolher imagens inutilizáveis ou não comparáveis ao longo do tempo. As condições meteorológicas também desempenham um papel determinante: vento forte, luz variável e nebulosidade (parcial ou total) podem comprometer a qualidade das imagens adquiridas. Por fim, a presença de obstáculos, como árvores, linhas elétricas ou edifícios, se não for corretamente avaliada, pode transformar um simples voo num potencial risco operacional.

Cuidar de cada detalhe antes da descolagem significa reduzir drasticamente a possibilidade de erro e garantir a recolha de dados coerentes, homogéneos e verdadeiramente úteis para a análise agronómica.

Checklist do piloto

Para evitar imprevistos, é útil dispor sempre de uma checklist. É igualmente importante personalizar a checklist em função da própria frota de drones e do tipo de levantamento a realizar.

Segue-se um exemplo de checklist para a utilização do drone em levantamentos agrícolas:

Nos dias anteriores à missão de voo:

• Verificar o espaço aéreo (zonas sujeitas a restrições, NOTAM, CTR, etc.)
• Verificar a eventual presença de obstáculos na zona do levantamento (árvores altas, torres, etc.), áreas congestionadas ou infraestruturas sensíveis
• Verificar o estado de carga das baterias do drone e do rádio comando
• Verificar se o payload, as hélices, os motores e a estrutura do drone não apresentam danos
• Formatar os cartões SD e assegurar-se de que há memória suficiente para as fotografias
• Verificar as previsões meteorológicas e o índice K (perturbações eletromagnéticas)
• Simular a missão de voo na aplicação dedicada
• Definir os parâmetros de voo e escolher a melhor combinação
• Guardar a missão de voo com os parâmetros definidos
• Assegurar-se de que dispõe dos documentos necessários para voar em segurança (licença, seguro) e das eventuais autorizações necessárias

No terreno, no momento da missão de voo:

• Ter disponíveis baterias sobresselentes e um kit de emergência (kit de primeiros socorros, extintor)
• Verificar a área da missão de voo para garantir o cumprimento da regulamentação
• Verificar e desimpedir as áreas destinadas à descolagem e à aterragem
• Verificar a presença de pessoas não informadas na área de sobrevoo
• Calibrar os sensores multiespectrais com recurso a painéis de calibração dedicados
• Realizar a missão mantendo sempre o controlo visual do drone e da área circundante

Fig.3: Missão típica de drone em contexto agrícola.

Conclusões

O planeamento do voo é uma etapa fundamental. Configurar corretamente os parâmetros antes da descolagem significa garantir dados de qualidade a partir dos quais se geram mapas fiáveis. Os mapas devem apoiar as decisões agronómicas. Por este motivo, as fases de programação do voo e o voo no terreno devem ser consideradas parte integrante do trabalho: é o momento em que se reúnem a competência técnica, o conhecimento do terreno e a atenção à segurança.

Graças ao serviço iDrone, a equipa da Agrobit trata de tudo. O nosso método inclui o planeamento do voo, a aquisição de imagens aéreas e, por fim, transformamos os dados recolhidos em mapas de apoio às decisões agronómicas. Desta forma, o agricultor e o agrónomo podem concentrar-se no que realmente importa: interpretar os mapas e utilizar dados objetivos para tomar decisões mais informadas, sustentáveis e rentáveis.