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Autocópteros munidos de câmeras mapeiam dosséis florestais

Mini-helicópteros não tripulados geram mapas interativos 3-D de paisagem

Cortesia de Daniëlle Hoogendijk/Ecosynth
Um autocóptero em pleno vôo no local de pesquisas do Instituto de Pesquisa Tropical do Smithsonian na ilha Barro Colorado, no Panamá, em junho de 2013.
Por Wynne Parry e Txchnologist

 Publicado originalmente no site Txchnologist

 Árvores não facilitam o trabalho de cientistas que querem estudá-las, nem as paisagens que elas criam já que as folhas, frutos e flores de um dossel de floresta em geral se encontram muito além do alcance humano. Por essa razão, uma equipe de pesquisadores recorreu a drones, programando esses aparelhos não tripulados a sobrevoar florestas e tirar fotos.

 “Só aciono o interruptor no controlador e lá vai ele por conta própria”, comentou Jonathan Dandois, um candidato a doutorado na University of Maryland,em Baltimore County, enquanto lançava um drone sobre um trecho de floresta na área do campus em um dia nublado de outubro. “Ele subirá a uma altitude de cerca de100 metrose prosseguirá em sua rota programada”.

O aparelho, parecido com uma aranha, está equipado com uma câmera “point-and-shoot” (que focaliza e tira a foto) monitorada do solo, à medida que ele voa ao longo de um percurso pré-programado, definido por coordenadas de GPS. Dandois e seus colegas pesquisadores querem mais que apenas uma visão panorâmica de copas de árvores.

Dandois está trabalhando no Ecosynth, um conjunto de ferramentas que sua equipe está desenvolvendo com financiamento da National Science Foundation (NSF). O objetivo do grupo é possibilitar que qualquer pessoa, desde um ecologista profissional até um cidadão cientista gere um mapa tridimensional interativo de qualquer paisagem. Dandois afirma que uma confluência de drones cada vez mais baratos — ele prefere o termo menos ameaçador autocópteros — munidos de softwares de mapeamento e visualização em 3-D mais acessíveis e simples de usar viabilizou o projeto.

Insights obtidos do alto

Dandois prevê que o projeto vá além de apenas facilitar levantamentos florestais. “Ele pode inspirar ecologistas a repensar os métodos como coletam dados”, argumenta ele. Isso poderia incluir potencialmente o desenvolvimento de algoritmos para detectar aspectos específicos, como flores, em imagens captadas do alto.

Em junho, Dandois visitou um local de estudos do Instituto de Pesquisa Tropical do Smithsonian no Panamá para testar o sistema. Ali, as árvores são vistoriadas a intervalos regulares por pessoas que se encontram no solo. Portanto, as informações colhidas até agora se limitaram a aspectos como o diâmetro de troncos, que podem ser medidos facilmente a pé, explica Helene Muller-Landau, uma ecologista do instituto. “Mas essas medidas não são necessariamente as coisas mais úteis ou interessantes que você quer saber”.

Outras opções dos ecologistas, entre elas dados de satélites ou imagens por varreduras feitas por aeronaves, têm inconvenientes. Elas podem ter baixa resolução espacial, frequência irregular de coleta ou custar muito caro, observa Muller-Landau.

Ela está interessada na variação anual dos ciclos em que diferentes espécies de árvores crescem, perdem suas folhas, frutificam e florescem. As flutuações desses ciclos refletem a reação das árvores à variabilidade anual do clima, e indicam como elas comportarão em face da mudança climática em longo prazo. Para documentar os ciclos, ela quer reunir imagens semanalmente, ao longo de vários anos, o que atualmente é impossível.

O teste no Panamá teve alguns problemas: a queda de um autocóptero e a percepção de que as imagens colhidas precisavam ser mais sobrepostas. De modo geral, porém, o sistema se provou bem-sucedido, conclui Muller-Landau. Observar as imagens em 3-D facilita a identificação da altura das árvores, falhas (clareiras) na floresta, árvores sem folhas ou frutas.

“Essa técnica é tão nova que acredito que à medida que as pessoas começarem a explorá-la, descobriremos muito mais coisas que podemos fazer com ela”, declara.

 O amadurecimento tecnológico abre oportunidades

A abordagem do Ecosynth tornou-se viável quando o custo de helicópteros autônomos multirotores de amadores caiu para cerca de US$ 5 mil há três anos. Paralelamente, o software de reconstrução em 3-D necessário para compilar todas as imagens foi ficando mais fácil de usar. Cientistas da computação do Ecosynth estão trabalhando para tornar o software mais acessível ao desenvolverem seu próprio programa de mapeamento 3-D open-source.

Fazer a varredura da superfície da Terra do alto, uma técnica conhecida como sensoriamento remoto, exige um alto grau de sofisticação técnica; mas o Ecosynth pretende abrir esse campo para praticamente qualquer pessoa.

Como dados em 3-D muitas vezes vêm em arquivos proibitivamente grandes, envolver pessoas novas e leigas no processo significa tornar essas informações fáceis de visualizar e acessar remotamente, explica Dandois. É aqui que entra a dimensão social do Ecosynth. Seus colaboradores estão criando um sistema para transformar o mapa 3-D em um mundo virtual que os usuários podem acessar com um simples navegador padrão da Internet. Nele, os visitantes podem interagir uns com os outros em tempo real, por exemplo, ao destacarem árvores e baterem papo. Uma demonstração está disponível no site do Ecosynth (http://ecosynth.org/ em inglês).

Finalmente, tornar esse sistema o mais acessível possível significa descartar os helicópteros, já que é preciso algum treinamento para usá-los, comenta Dandois.

O financiamento da NSF também está apoiando a tentativa do Ecosynth de desenvolver um sistema que permite aos usuários coletar imagens com um Smartphone ou tablet em vez de um helicóptero. Isso poderia permitir que uma pessoa andasse por uma floresta, um parque ou um quintal e captasse imagens que poderiam ser utilizadas para gerar uma versão virtual do ecossistema de qualquer pessoa, acrescenta.