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Drone autônomo ajuda a mapear florestas

Publicado em 17 agosto 2020

Pesquisadores brasileiros e norte-americanos desenvolveram um sistema computacional capaz de controlar um drone de forma autônoma (sem controle humano) no interior de florestas, permitindo que ele desvie de árvores e mapeie grandes territórios em poucos minutos. “Além de termos a possibilidade de fazer um inventário florestal em uma área de cobertura muito maior, com a atuação do drone esse processo se torna muito mais rápido, seguro e preciso”, explica Guilherme Nardari, pesquisador do INCT de Sistemas Autônomos Cooperativos (InSAC), sediado na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, e um dos autores do trabalho, que foi realizado em parceria com cientistas da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos.

O drone consegue mapear uma floresta inteira de quase 400 mil m² em apenas 30 minutos. Caso o mesmo trabalho fosse realizado por uma equipe de engenheiros florestais, o mapeamento levaria em torno de 12 dias e meio, desde que os profissionais trabalhassem 24 horas diárias. Com peso aproximado de 3kg e autonomia de voo de 20 minutos, o drone está sendo testado nos EUA e é composto por quatro hélices, uma câmera, um computador de bordo, um controlador de voo e um sensor a laser, responsável por calcular em tempo real a distância entre o equipamento e as árvores ao seu redor.

A utilização do veículo aéreo não tripulado (Vant) autônomo para mapear florestas possibilitará uma série de aplicações, como a elaboração de planos de manejo, atendimento a demandas de empresas florestais, definição de estratégias para preservar os recursos naturais da área e o combate ao desmatamento. “Nós conseguiríamos avaliar o estado de conservação das florestas e detectar locais que precisam de reflorestamento, servindo de alerta para as autoridades ambientais caso alguma região apresente transformações suspeitas ao longo do tempo. Esse tema é muito relevante, principalmente pelo atual cenário que vivemos, de total descaso com a Amazônia”, afirma Roseli A. Francelin Romero, pesquisadora do InSAC e professora do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos. Atualmente, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) realiza alguns levantamentos florestais por imagens de satélite, mas são estimativas que impossibilitam uma análise mais minuciosa da vegetação em áreas específicas.

Para evitar a colisão com algum objeto na floresta, o drone possui sensor a laser que dispara milhares de feixes de luz por segundo que, conforme acertam as árvores, calculam a distância delas para o Vant e estimam a espessura de cada tronco ou galho. Os dados coletados são interpretados por um código de computador (algoritmo) que foi desenvolvido e que utiliza inteligência artificial para detectar árvores, mapear a região e “guiar” o drone na direção correta, fazendo com ele se esquive dos obstáculos. Simultaneamente, o algoritmo gera um mapa em 3D da floresta, onde são especificadas a quantidade de árvores do local, o volume de madeira, a área coberta por vegetação, entre outros dados. Segundo os pesquisadores, o drone também é capaz de identificar folhagens no chão, permitindo avisar as autoridades sobre um risco maior de queimadas, que são muito comuns tanto no Brasil como nos EUA.

O drone autônomo foi testado pelos cientistas em uma floresta de pinheiros norte-americana no Estado de Nova Jersey e mostrou resultados positivos, pois o equipamento conseguiu desviar das árvores e levantar com precisão os dados da área. “Foi um desafio enorme do ponto de vista robótico, pois além de fazer um drone voar sozinho no meio das árvores, sem perdermos a comunicação com ele, precisávamos obter um mapa de qualidade, extremamente preciso”, conta Guilherme, que faz doutorado no ICMC e é orientado pela professora Roseli Romero.

O pesquisador desenvolveu o trabalho durante intercâmbio nos Estados Unidos e recebe financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Guilherme conta que o algoritmo desenvolvido para controlar o drone permite um mapeamento mais preciso e com informações mais detalhadas sobre a floresta, além de voos menos suscetíveis a interferências em comparação com outros modelos encontrados na literatura da área.

Os cientistas criaram uma empresa nos Estados Unidos para oferecer alguns serviços de mapeamento com o drone para a iniciativa privada. Segundo Guilherme, há interesse em trazer a tecnologia para Brasil, mas antes o sistema de controle do Vant precisaria passar por algumas adaptações, afinal, existem diferentes tipos de florestas no país, com obstáculos distintos, que podem dificultar as missões com o veículo aéreo. A estimativa de custo para cada drone autônomo como esse é de R$ 60 mil. “O valor não é alto se comparado ao retorno que ele pode trazer para a população em geral, com a preservação das florestas e do meio ambiente”, finaliza Roseli.