SENSORES REMOTOS

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Sensores LIDAR

O que é a tecnologia LIDAR?

LIDAR significa Light Detection and Ranging ou Laser Imaging Detection and Ranging. É uma tecnologia que permite determinar a distância de um emissor a um objeto ou superfície usando um feixe de laser, a distância ao objeto é determinada medindo o tempo de atraso entre a emissão do pulso e sua detecção através do sinal refletido.< /p >

Este equipamento emite feixes de laser que viajam pelo ar, e ao atingir uma superfície ou objeto, o feixe de laser é refletido e detectado por um receptor presente no sensor. A questão fundamental é que esses aparelhos sejam capazes de medir o tempo gasto nessa ida e volta, de forma que seja possível calcular a distância real entre os dois pontos.

Sabendo a direção em que esse raio foi emitido, a distância percorrida e repetindo o processo milhares de vezes, um LIDAR é capaz de gerar uma nuvem de pontos muito densa que se encaixa perfeitamente o ambiente que foi verificado.

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A tecnologia de imagem LIDAR tornou-se referência como um instrumento avançado para medir distâncias e cenas sem contato e a distâncias significativas. Permite obter imagens 3D em tempo real.

← Fig: Esquerda: Sensor Lidar comercial. Direita: imagem 3D obtida com um sensor LIDAR

Ultimamente, a tecnologia LIDAR está sendo aplicada para muitas soluções:

- - Incorporado a um meio aerotransportado, permite obter uma maior densidade de medições da estrutura da vegetação (principalmente alturas e cobertura) do que qualquer outro sistema conhecido, apresentando uma vantagem sobre outros sensores para ser capaz de penetrar na cobertura vegetal e, assim, capturar informações de diferentes estratos de vegetação. Uma das grandes aplicações práticas desse conhecimento preciso está ligada à prevenção e manejo de incêndios florestais. Com efeito, o risco e perigo de incêndio, bem como o comportamento do fogo, estão fortemente condicionados pela estrutura da vegetação e pelas características e estado do estrato arbustivo dentro e fora da floresta.
  - Reconstrução Arbórea: Montada em um veículo todo-o-terreno, pode-se obter informações sobre as características geométricas e estruturais das plantações de frutas. Conhecer e levar em consideração as dimensões externas da copa foliar (altura, largura e volume), bem como as características internas e estrutura da copa (porosidade, ocupação do espaço e índice de área foliar) pode, por exemplo, melhorar a poda ou o manejo de produtos fitossanitários (o conhecimento das características geométricas-estruturais das plantações permite otimizar o uso dos recursos e, com isso, reduzir o impacto ambiental e econômico de sua aplicação).
  - Montado em um veículo todo-o-terreno, pode nos auxiliar na detecção, caracterização de frutos e estimativa de safras de frutos. A detecção de frutas no campo é essencial para fazer previsões precisas de colheita, progredir na colheita automatizada ou otimizar operações de desbaste, entre muitas outras aplicações.

A aplicação mais amplamente utilizada na agricultura é o monitoramento do crescimento de árvores e culturas agrícolas, criando modelos 3D da superfície da cultura e observando o crescimento da copa da cultura ao longo do tempo

Fig. Esquerda. Sistema 3D LiDAR (+ antena GNSS) digitalizando uma macieira. Fonte: Gené-Mola et al. (DOI: 10.1016/j.compag.2019.105121). Direita: Da esquerda para a direita: imagem RGB da macieira; nuvem de pontos LiDAR; maçãs detectadas a partir da intensidade do sinal refletido. Fonte: Gené-Mola et al. (DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2019.08.017). →

Vantagens

- - A tecnologia LIDAR não requer boas condições de luz para acumular pontos. O sensor emite sua própria energia para capturar pontos tanto de dia quanto de noite.
  - Montado em um drone:
    - - Os sistemas LIDAR são capazes de oferecer uma densidade de pontos muito alta. Por exemplo, dispositivos comerciais de médio alcance são capazes de gerar entre 300 e 1.000 pontos por metro quadrado. Eles são capazes de reconstruir elementos finos, como cabos e linhas de energia.
      - São equipamentos com produtividades muito altas, pois requerem menor sobreposição de linhas de voo (20%-30%). Além disso, cada “passe” do drone geralmente cobre uma largura maior do que com as câmeras mais comuns (uma regra prática fácil é considerar a largura como o dobro da altura do voo).
      - Em geral, cada ponto medido gera uma coordenada mais precisa do que o equivalente com métodos fotogramétricos.
      - O laser tem alguma capacidade de penetração, possibilitando a obtenção de modelos digitais que podem, por exemplo, ignorar a vegetação. Nesse caso, o “número de pulsos” emitidos pelo sensor determina quantos saltos ele pode detectar em uma determinada direção.

Desvantagens

- - O custo dos sensores LIDAR é alto.
  - O tratamento dos dados obtidos é especializado.
  - Nem todos os lidars são capazes de reconstruir o aspecto visível dos objetos, portanto, em alguns casos, apenas a nuvem de pontos sem cor está disponível.