O documento descreve um sistema de monitoramento de reservatórios e bordas de represa utilizando veículos aéreos não tripulados (VANT) e banco de dados. O projeto piloto foi realizado no Reservatório de Jaguari e desenvolveu metodologias, ferramentas e um sistema de banco de dados para inspeções ambientais e gestão de aproveitamentos hidrelétricos. Mudanças detectadas nas imagens de satélite e VANT permitiram avaliar a viabilidade do sistema para monitoramento contínuo.
1. SISTEMA DE MONITORAMENTO DE RESERVATÓRIOS E BORDAS DE REPRESA UTILIZANDO VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS (VANT) E BANCO DE DADOS VI CITNEL 2011
2. Identificação/ Inovação Gerar um Sistema de Monitoramento de Reservatórios e Bordas de Represa, utilizando Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) e Sistema de Informação/Bancos de Dados Objetivos estratégicos Definir a área de interesse para validação do projeto (projeto piloto) Adquirir 2 protótipos operacionais de VANT totalmente equipados com dispositivos de aquisição de imagens e uma estação solo. Criar metodologias e desenvolver ferramentas computacionais, otimizar as inspeções de áreas ambientais cuja preservação seja de fundamental importância, em particular as bordas de reservatórios. Desenvolver um sistema de base de dados com o cadastro de informações georreferenciadas para o gerenciamento de aproveitamentos hidroelétricos.
3. Materiais e métodos Área piloto – Reservatório de Jaguari Imagem do Google Earth do reservatório de Jaguari. Detalhe para os pontos de controle.
4. Materiais e métodos – parte 1 O VANT Foto do VANT modelo Rascal 110” ARF Imagem de tela específica para o controle de vôo - Trajeto para levantamento de imagens - VANT
5. Materiais e métodos – parte 2 Mosaico de fotos do VANT sobre a represa de Jaguari – Pier (Dezembro 2010)
6. Materiais e métodos – parte 3 Imagens de satélites Imagem do satélite QuickBird - represa de Jaguari – Pier (Outubro de 2009)
7. Materiais e métodos – parte 4 Imagens de satélites Imagem do satélite WorldView - represa de Jaguari – Pier (Fevereiro de 2010)
9. Bloco 2 Equipamento PDA Levantamento de dados em campo Relatórios de inspeção ambiental e patrimonial RIAPs Aplicativo: XLS -> XML Aplicativo importador SQL Server GEORIAP Aplicativo importador Store procedure Bloco 1
11. Bloco 3 Imagens de satélites e VANT Imagens resultado “geotiff “ shapefile” Processamento Classificação/ Metodologia de detecção de mudanças ERDAS SQL Server GEORIAP Bloco 1 Bloco 4 Aplicativo de publicação de mapas GeoMedia Disparo de processo administrativo de averiguação de interferência e tomada de atitude
16. Difusão tecnológica dos resultados da pesquisa O trabalho foi apresentado em dois eventos: . Congresso no Brasil (evento internacional): SBSR – Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto em Maio de 2011, e . Congresso no exterior (evento internacional): IEEE PES Powertech em Junho de 2011
17. Conclusões e expectativas futuras Os objetivos foram alcançados. Metodologias, programas e aplicativos desenvolvidos foram entregues à Proponente e para estar por em prática, deverão treinar pessoal para tal uso. A análise técnica do novo sensor satelital ( Worldview ) se mostrou adequado para ser aplicado no projeto, porém novos sensores serão lançados e novas investigações deverão ser realizadas a fim de aprimorar suas aplicações técnicas. Aqui vale ressaltar que (para aplicação de imagens de satélite) as imagens devem ser compradas no formato “mosaicadas e fusionadas”; além de pedir as bandas separadamente (R G B e infra vermelho próximo). Com essas bandas se poderia aplicar e testar outros algoritmos e com isso tentar achar um que melhor se adéqüe à metodologia de detecção de mudanças. A metodologia de detecção deve ser aplicada e validada às imagens provenientes do VANT . Fora feita uma investigação inicial na imagem fornecida, porém, dado sua baixa qualidade sob aspecto de ortorretificação e equalização (apesar da altíssima resolução espacial), pode-se apenas afirmar que novos investimentos devem ser feitos com o intuito de aprimorar o processamento final da imagem já que, quanto a coleta, o procedimento está concluído e perfeito.
18. CONTATOS CESP - Luiz Roberto da Silva - (11) 5613.3902 - [email_address] FITEC - Vancler José Masola – (19) 2137.6807 - [email_address] FDTE - Mauricio G. M. Jardini – (11) 2528.3664 - [email_address] CONTREL - Luiz Carlos Magrini – (11) 2528.3662 - [email_address]
Notas do Editor
Título do projeto. Entidade proponente: CESP Entidades Executoras: FITEC (coordenadora), FDTE e CONTREL Início em Março de 2009 e Término em Fevereiro de 2011
Leitura simples dos dizeres contidos nesta apresentação.
Definiu-se a Usina de Jaguari com a piloto. A imagem mostrada é do próprio reservatório. Em formato de gostas em azul estão os pontos de controle. Esses pontos foram determinados com alta precisão quanto suas coordenadas geográficas. Servirão para os georreferenciamentos das imagens futuras geradas pelo VANT.
A partir dessa, há figuras para exemplificar os 3 “materiais” utilizados para o desenvolvimento do projeto e metodologias. Este é o VANT - Veículo Aéreo Não Tripulado onde foi utilizada uma câmera fotográfica Canon EOS 7D, com resolução de 18 Mpixels e lente Canon EF 24mm f/2.8. O veículo aéreo utilizado foi o Rascal 110” ARF
Essas imagem trata-se do mosaico gerado pela fotos coletadas pelo VANT (resolução de 18cm por pixel). Detalhe para a construção irregular – pier.
Trata-se de imagem do satélite Quickbird (resolução de 60cm por pixel). Datada de Outubro de 2009. Detalhe do pier – evolução e reformas.
Trata-se de imagem do satélite WorldView (resolução de 50cm por pixel). Datada de Fevereiro de 2010. Detalhe do pier – evolução e reformas.
Esquema geral dos blocos que compõe o sistema desenvolvido. O texto a seguir serve para fins de entendimento. Nas telas seguintes há os detalhamentos de cada bloco e explicações. Vide anotações.
Bloco 1. Banco de dados SQL Server. Neste bloco está contido o banco de dados, onde os demais blocos se utilizam para consulta e armazenamento dos dados do sistema. De forma sucinta, o banco de dados serve como repositório de dados para todos os RIAPs gerados de vistas a campo (GeoRIAP, PDA e GeoMedia), bem como de referencia de localização para as imagens geradas em missões com VANT. Resumo : aqui são armazenadas as imagens de VANT, planilhas de RIAP (de escritório e de levantamento em campo com o PDAs adaptado. Bloco 2. Uso de PDA. Trata-se do bloco relacionado com as atividades de campo e coleta de informações . A Usina de Jaguari, represa piloto do projeto, contém alguns documentos RIAPs em planilhas eletrônicas (Microsoft Excel – formato “.xls”). Dessa forma foi desenvolvido um programa para importar os dados dessas planilhas para o banco de dados corporativo (SQL Server). O programa faz a leitura automática dos dados das planilhas e gera um arquivo “.xml” padronizado para ser inserido no banco de dados. Devido a falta de padronização das planilhas eletrônicas, após a geração automática dos arquivos XML, é necessário que seja feita uma verificação dos dados contidos nesses arquivos em relação as planilhas originais e que sejam feitas as modificações necessárias para completar as informações que faltarem. Por esse motivo recomendou-se à CESP a padronização das planilhas eletrônicas antes da importação dos dados para o banco de dados diminuído assim o tempo de processamento ao aplicar o desenvolvimento às demais usinas. Para o trabalho de levantamento em campo das inspeções no entorno das represas foram adquiridos alguns PDAs ( personal digital assistants ). Para esses PDAs foi desenvolvido um programa especifico para o cadastramento das informações das inspeções de campo. O programa foi desenvolvido de forma a manter, tanto no formato gráfico quanto nos tipos de dados e sua seqüência de cadastramento, compatíveis com o sistema utilizado pela CESP chamado GeoRIAP. Dessa forma diminui-se a tempo de aprendizado na nova ferramenta e atende a necessidades de padronização da CESP. Um quarto aplicativo foi desenvolvido com o intuito de sincronizar os RIAPs existentes no sistema do PDA ao banco de dados do sistema. Nesse aspecto, o pessoal de inspeção patrimonial tem como baixar no PDA um ou mais RIAPs específicos para, por exemplo, ir a campo numa missão determinada; ou mesmo ir a campo, na sua inspeção rotineira, e coletar os dados das inspeções de forma digital inserindo os dados diretamente no PDA e assim gerar novos RIAPs. Uma vez gerados, agora no escritório, esses são sincronizados com o banco de dados do sistema disponibilizando os dados para os demais blocos do sistema.
Bloco 1. Banco de dados SQL Server. Neste bloco está contido o banco de dados, onde os demais blocos se utilizam para consulta e armazenamento dos dados do sistema. De forma sucinta, o banco de dados serve como repositório de dados para todos os RIAPs gerados de vistas a campo (GeoRIAP, PDA e GeoMedia), bem como de referencia de localização para as imagens geradas em missões com VANT. Resumo : aqui são armazenadas as imagens de VANT, planilhas de RIAP (de escritório e de levantamento em campo com o PDAs adaptado. Bloco 2. Uso de PDA. Trata-se do bloco relacionado com as atividades de campo e coleta de informações . A Usina de Jaguari, represa piloto do projeto, contém alguns documentos RIAPs em planilhas eletrônicas (Microsoft Excel – formato “.xls”). Dessa forma foi desenvolvido um programa para importar os dados dessas planilhas para o banco de dados corporativo (SQL Server). O programa faz a leitura automática dos dados das planilhas e gera um arquivo “.xml” padronizado para ser inserido no banco de dados. Devido a falta de padronização das planilhas eletrônicas, após a geração automática dos arquivos XML, é necessário que seja feita uma verificação dos dados contidos nesses arquivos em relação as planilhas originais e que sejam feitas as modificações necessárias para completar as informações que faltarem. Por esse motivo recomendou-se à CESP a padronização das planilhas eletrônicas antes da importação dos dados para o banco de dados diminuído assim o tempo de processamento ao aplicar o desenvolvimento às demais usinas. Para o trabalho de levantamento em campo das inspeções no entorno das represas foram adquiridos alguns PDAs ( personal digital assistants ). Para esses PDAs foi desenvolvido um programa especifico para o cadastramento das informações das inspeções de campo. O programa foi desenvolvido de forma a manter, tanto no formato gráfico quanto nos tipos de dados e sua seqüência de cadastramento, compatíveis com o sistema utilizado pela CESP chamado GeoRIAP. Dessa forma diminui-se a tempo de aprendizado na nova ferramenta e atende a necessidades de padronização da CESP. Um quarto aplicativo foi desenvolvido com o intuito de sincronizar os RIAPs existentes no sistema do PDA ao banco de dados do sistema. Nesse aspecto, o pessoal de inspeção patrimonial tem como baixar no PDA um ou mais RIAPs específicos para, por exemplo, ir a campo numa missão determinada; ou mesmo ir a campo, na sua inspeção rotineira, e coletar os dados das inspeções de forma digital inserindo os dados diretamente no PDA e assim gerar novos RIAPs. Uma vez gerados, agora no escritório, esses são sincronizados com o banco de dados do sistema disponibilizando os dados para os demais blocos do sistema.
Bloco 3. Detecção de mudanças. Nesse bloco acontece a detecção de mudanças entre imagens com datas distintas. Depois de realizada a missão com o VANT (ou satélite) e obtidas as imagens, aplica-se a metodologia desenvolvida utilizando o software ERDAS e o módulo DeltaCue . Como resultado se tem imagens tipo “geotiff” e “shapefile” onde as diferenças (que agora estão juntas, em polígonos) estão realçadas e de onde também se obtém uma tabela com as coordenadas de todos esses pontos. Bloco 4. Publicação de mapas e investigação. Com os resultados (imagens e tabela de coordenadas) da etapa anterior, passa-se a etapa final de investigação dos resultados . Para essa etapa foi desenvolvido um aplicativo que, no software GeoMedia, permite que o usuário abra a imagem resultado e vincule a RIAPs existentes naquela área (geograficamente dispostos). Telas foram desenvolvidas para que o usuário administre suas investigações anotando, por exemplo, a data de investigação, nome de quem está investigando, solicitar vistoria no local, descartar a área selecionada pelo algoritmo de diferença de imagens ou acompanhar a evolução de um processo de invasão. Cumprindo essas etapas/ blocos, dispara-se o processo administrativo de averiguação de interferência e de tomada de atitude. O sistema permite que o processo de inspeção no entorno da represa seja mais rápido e eficiente, diminuindo o número e o tempo de deslocamento do pessoal especializado na fiscalização, bem como permite identificar áreas de maior pressão de expansão da ocupação possibilitando o redirecionamento de esforços na fiscalização.
Ressalta o interesse nacional e internacional nos desenvolvimentos realizados.
Leitura simples dos dizeres contidos nesta apresentação.
Leitura simples dos dizeres contidos nesta apresentação.
