Levantamento com Laser Scanning 3D Terrestre – Porto da Calada

O LIDAR é um método de medição de distâncias baseado na emissão e recepção de um feixe laser, sendo capaz de gerar uma grande quantidade de pontos tridimensionais num curto intervalo de tempo durante o varrimento de um determinado objecto ou paisagem. Como produto final, após o processamento, obtém-se nuvens de pontos 3D, que podem ser utilizadas para diferentes propósitos, como extracção de pontos de interesse, modelação em 3D, análise espacial e visualização. Os sistemas LIDAR estão divididos em dois tipos de plataformas, a aérea (ALS) e a terrestre (TLS). No âmbito deste trabalho, no entanto será dado enfase apenas ao TLS, uma vez que esta secção visa a monitorização de arribas por via terrestre [Caltrans – Survays Manual, 2011].

Apesar de não se encontrar dentro da área de estudo anteriormente definida, a praia do Porto da Calada, situada na freguesia de Encarnação, pertencente ao concelho de Mafra, foi também alvo de um processo de monitorização através da execução de um levantamento com TLS.

Marcada por uma beleza natural, traduzida pelas suas bonitas paisagens e conservação da natureza e biodiversidade, a praia do Porto da Calada é constituída por uma pequena baía com aproximadamente 300 metros de areal, rodeada por quatro arribas íngremes e de altura elevada com formações rochosas da idade Cretácica e vegetação rasteira e arbustiva [APA/ARHTO, 2001]. Representa uma zona de risco, uma vez que é alvo da ocorrência de movimentos de vertentes provocados pela acção contínua de alguns factores de instabilidade, como a erosão diferencial e marinha, originando a queda de detritos e blocos e desmoronamentos e escorregamentos superficiais. Na ilustração 53 pode visualizar- se um enquadramento em Google Earth da praia do Porto da Calada e ainda a baia que a constitui.

O TLS utilizado no levantamento efectuado na praia do Porto da Calada foi um Topcon GLS – 1500, que permite obter 30 mil pontos por segundo com um alcance de 500 metros, assegurando observações de alta resolução. Este é descrito como um equipamento robusto, compacto e independente, uma vez que foi concebido para operar sozinho. Neste caso, no entanto preferiu-se conectá-lo a um PC de modo a visualizar-se os dados armazenados. Na tabela seguinte pode observar-se algumas das características do TLS Topcon GLS – 1500 fornecidas pelo fabricante.

Tabela 6 - Características do TLS Topcon GLS - 1500.

Performance do sistema Sistema LST

Alcance máximo /

reflectividade 500m / 90% 223m / 18%

Tipo Pulso

Cor do laser Invisível

Taxa de varrimento máxima 30mil pontos / seg. Precisão por ponto:

Distância Ângulo 4mm em 150m 6’’ Vertical 7mm em 500m 6’’ Horizontal

Densidade varrimento (resolução):

Dimensão do Spot Densidade de amostragem 6mm em 40m 1mm em 25m Precisão da detecção do alvo 3’’ em 50m

Campo de visão máximo:

Horizontal / Vertical 360º / 70º Imagem digital colorida 2,0 Mega pixels

Na ilustração 54 pode visualiza-se uma imagem obtida durante o levantamento com o LST Topcon GLS – 1500na praia do Porto da Calada.

Antes de se iniciar o levantamento foi necessário assegurar que os pontos estação escolhidos permitiam ao TLS cobrir toda a área de interesse e eliminar as zonas com sombra. O processo de georreferenciação será feito posteriormente em gabinete. Deste modo o TLS foi estacionado em primeiro lugar no parque de estacionamento (P3), onde se procedeu com a sua orientação para um alvo (P4), foram no entanto encontradas algumas dificuldades por parte do TLS em reconhecer o respectivo alvo. Por sua vez o seu segundo posicionamento foi efectuado na passadeira de acesso à praia perto do bar (P1), sendo orientado para um alvo estacionado no ponto P2 que se localizava perto das escadas de acesso para a praia. Na tabela 7 podem ser consultadas as coordenadas dos pontos estação e do ponto de orientação utilizados.

Tabela 7 - Coordenadas dos pontos estação e de orientação.

Identificação do Ponto M [metros] P [metros] H [metros]

Orientação (P2) -111187,002 -69743,292 30,623

Estação (P3) -111186,533 -69751,650 30,440

Orientação (P4) -111209,330 -69813,720 17,69

O TLS foi ainda conectado ao PC, sendo o software utilizado para armazenamento e visualização dos dados designado por Topcon ScanMasterViewer. Procedeu-se com a calibração do TLS, tendo em consideração que a precisão a obter em X e Y deveria ser menor que 6’’, tendo sido conseguida uma precisão em X de 1’’ e em Y de 2’’. Foi ainda necessário determinar a altura a que o LST deveria operar, tendo em consideração a altura das arribas, que era aproximadamente de 80 metros, e definir a sua resolução. Para um primeiro teste definiu-se uma resolução de 5 milímetros para 50 metros de distância, sendo a resolução final obtida de 25 milímetros para 100 metros de distância. A primeira fase do levantamento demorou cerca de 3 horas e meia, sendo a segunda fase de levantamento mais curta, uma vez que iria cobrir uma área menor. Na ilustração 55 pode observar-se imagens com a localização dos pontos estação e orientação utilizados.

Ilustração 55 - Localização dos pontos estação (P1 e P3) e ponto de orientação (P2), no levantamento com TLS na praia do Porto da Calada.

Como produto final, após o processamento em gabinete dos dados, que viria a incluir também a sua georreferenciação, obteve-se uma nuvem de pontos tridimensional, orientada segundo o mesmo sistema de coordenadas utilizado durante o processo de georreferenciação. A cada ponto constituinte da nuvem de pontos estão associadas coordenadas X,Y e Z, a intensidade de retorno do laser e valores RGB. Apesar de as nuvens de pontos tridimensionais poderem ser utilizadas em variados processos, no âmbito deste trabalho pretende-se apenas visualizá-las. Na ilustração 56 pode precisamente visualizar-se a nuvem de pontos 3D referente ao levantamento com o LST realizado na praia do Porto da Calada.

Ilustração 56 - Nuvem de pontos 3D referente ao levantamento com o LST realizado na praia do Porto da Calada.

A execução de levantamentos com o TLS traz algumas vantagens como o facto de permitir levantar áreas de difícil acesso e geometria complexa aliando uma alta qualidade e precisão, conjugando também a aquisição de uma grande densidade de pontos com uma elevada precisão, efectua simultaneamente um levantamento a laser e um levantamento fotográfico permitindo ainda a visualização em 3D dos dados obtidos após a finalização do respectivo levantamento laser. No entanto existem algumas desvantagens na utilização deste método, como o custo associado ao equipamento e o tempo despendido na execução do levantamento.