MOTIVAÇÃO PARA A REALIZAÇÃO DA PESQUISA

Apesar da necessidade de maiores estudos no Brasil envolvendo a metodologia da inspeção, investigação e representação de manifestações patológicas, os mapas de danos têm revelado a sua importância como documento ilustrativo capaz de agrupar um grande número de informações referentes à quantidade, qualidade e intensidade dos problemas surgidos em edificações.

Os mapas de danos são importantes para diversos propósitos, citando-se: listar os possíveis agentes e causas da manifestação patológica, sintetizar as informações do estado atual da conservação da edificação, embasar as informações necessárias para as atividades de intervenção para os projetos de conservação e restauro de prédios históricos, e avaliar os efeitos ambientais sobre as fachadas. Estas são algumas das possibilidades que enfatizam a relevância

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dos mapas de danos e que incentivam a busca por metodologias que aprimorem as técnicas envolvidas para geração destes instrumentos.

As ortoimagens vêm sendo utilizadas para diversas finalidades e uma destas é a representação de mapa de danos. A ortoimagem é um instrumento promissor porque a partir dos procedimentos fotogramétricos consegue representar ortograficamente (sem efeito de perspectiva) a fachada das edificações com sua forma efetiva. Um dos primeiros trabalhos realizados no Brasil usando a fotogrametria digital foi desenvolvido por Groetelaars (2004), em que por meio de fotografias gerou-se o modelo geométrico da Capela de Nossa Senhora da Escada e, posteriormente, a ortoimagem da fachada principal, como ilustrado na Figura 1.

Figura 1 - Capela de Nossa Senhora da Escada: (a) fotografia frontal; (b) modelo geométrico; (c) ortoimagem

(a) (b) (c)

Fonte: Groetelaars (2004).

O tipo de processamento usado no experimento desta capela foi semi-automático, em que a identificação de pontos homólogos é realizada pelo usuário, já que neste período ainda não havia a técnica por DSM. Recentemente, trabalhos têm sido desenvolvidos com o uso da tecnologia DSM com diferentes propósitos. A Figura 2 apresenta a representação de modelos geométricos por nuvem de pontos e malha triangular da Casa Rosa na FAUBA, desenvolvidos por Brito e colaboradores (2012), visando o levantamento cadastral da edificação. É importante salientar que o modelo geométrico por malha triangular é gerado após a etapa de obtenção da nuvem de pontos, ou seja, o procedimento inicial e preponderante é obter as coordenadas geográficas dos pontos da nuvem por stereo matching.

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Figura 2 - (a) Modelos de nuvem de pontos da Casa Rosa no Revit Architecture; (b) Detalhe da malha triangular gerada no 123D Catch da Casa Rosa

(a)

(b) Fonte: Brito e colaboradores (2012).

A obtenção de modelos geométricos por DSM permite uma automatização no processo de reconhecimento dos pontos homólogos em que nuvens de pontos são geradas, criando modelos geométricos por meio de imagens fotográficas. Trabalhos vêm sendo realizados a partir da técnica por DSM, obtendo-se ótimos resultados. Porém, há ainda a necessidade de maiores estudos que se aprofundem nos métodos e técnicas, e que resultem num acervo de conhecimentos para a contribuição com o estado da arte e da prática desta técnica.

Uma das prerrogativas da técnica de obtenção de modelos geométricos por nuvem de pontos é que as imagens sejam obtidas perpendicularmente ao plano dos objetos e de pontos distintos. Os edifícios altos são objeto de estudo deste trabalho e a captura de imagens das partes mais altas de um ponto ao nível do solo contraria a prerrogativa citada. Além deste aspecto, sabe-se que as inspeções em edificações com muitos pavimentos são tarefas complexas e dispendiosas devido à dificuldade de acesso às partes mais altas.

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A aplicação de Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) como ferramenta de inspeção de pontes e viadutos é uma realidade recente, logo que, com câmeras embarcadas, permite o registro fotográfico ou em vídeo de todo o objeto de interesse, incluindo das regiões de difícil acesso, como ilustrado na Figura 3 (b) (METNI; HAMEL, 2007). A aplicação de VANTs como ferramenta de inspeção de edifícios altos ainda é pouco explorada no Brasil, mas com algumas aplicações práticas em outros países.

Figura 3 – (a) Plataforma para inspeções de fissuras em pontes; (b) Inspeção auxiliada por VANT no viaduto

Saint Cloud

(a) (b)

Fonte: Metni e Hamel (2007).

Sobre todos estes aspectos, há ainda a importância da realização de pesquisas que abordem o uso do VANT para captura de imagens a serem utilizadas para obtenção de modelos por DSM de altas edificações, porque não há trabalhos que abordam a técnica mencionada. O VANT de asa rotativa traz a solução para a captura de imagens perpendicularmente ao plano da fachada para serem processadas nos programas de fotogrametria digital por meio da técnica de DSM. A Figura 4 é uma ilustração dos procedimentos de captura de imagens, em planta, para serem aplicadas em programas de fotogrametria digital, particularmente para esta técnica. A Figura 4 (b) representa esquematicamente o posicionamento da câmera em relação aos planos da fachada de um edifício com muitos pavimentos. Outros aspectos importantes devem ser explicados, como a sobreposição entre as fotografias, mas estas abordagens serão trazidas no Capítulo 3.

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Figura 4 - (a) Captura de imagens para uma edificação ao nível do solo; (b) Captura de para uma edificação alta em vários níveis

(a)

(b) Fonte: (a) Agisoft LLC (2014). (b) próprio autor.

O agrupamento de conhecimentos técnicos e científicos sobre o uso de VANT como equipamento de suporte para os registros fotográficos - de fachadas de altos edifícios - a serem empregados em procedimentos específicos da técnica de DSM são ainda raros, necessitando-se de mais experimentos para se criar referencial científico e das práticas sobre os principais aspectos que corroboram para a sua aplicabilidade, como em referência aos parâmetros a serem definidos nas câmeras digitais, quanto às questões de sobreposição entre imagens, e a versatilidade na geração de modelos geométricos e de ortoimagens a serem utilizadas como instrumento para a posterior geração de mapas de danos.

As fachadas de edificações são sistemas que estão predispostos ao surgimento de manifestações patológicas por vários fatores e muitos trabalhos sobre a temática são realizados com a finalidade de compreender os mecanismos de degradação, estudar soluções para o aumento da vida útil, direcionar as atividades de recuperação sistematizando informações, dentre outros aspectos. Prédios reconhecidos pela UNESCO como Patrimônio da Humanidade, como o Museu Nacional Honestino Guimarães (Figura 5), têm apresentado na sua vida recente manifestações patológicas, o que leva à necessidade de atividades de recuperação, baseando- se, preponderantemente, no levantamento dos danos.

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Figura 5 – (a) Museu Nacional Honestino Guimarães; (b) Fissuras observadas na fachada do Museu Nacional Honestino Guimarães

(a) (b)

Fonte: Próprio autor.

A aplicação das técnicas de extração de informações pelo processamento digital de imagens é uma realidade e acredita-se ser plausível sua aplicação no mapeamento de danos de fachadas. Entretanto, são escassos os trabalhos desenvolvidos para a geração automática de mapas de danos de fachadas de edificações históricas por meio de processamento digital de imagens (PDI), visando auxiliar nas atividades de recuperação e restauro destes edifícios.

Roque e colaboradores (2012) aplicaram técnicas de PDI em registros fotográficos de fachadas azulejadas de edificações do século XIX e XX em Portugal com a finalidade de avaliar a aplicabilidade da detecção automática de danos, como a falta de vidrado (camada vitrificada da peça cerâmica), ilustrado na Figura 6. Os autores afirmam que uma das maiores limitações é o grande número de objetos que são classificados sem serem realmente danos, levando o operador a realizar tarefas de edição nos resultados de classificação. Porém, são enfáticos ao afirmarem que esta tarefa de edição é menos onerosa e mais rápida que a digitalização ou vetorização manual por um usuário.

Figura 6 – Registro gráfico da fachada. Imagem obtida no ARCGIS®

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Melo Júnior e colaboradores (2014) realizaram uma das primeiras pesquisas no Brasil visando à extração de informações por técnicas de PDI sobre a formação de manchas escuras em fachadas, por meio da geração de mapas de danos em ortoimagens criadas a partir de fotografias capturadas com VANT. Os resultados permitiram quantificar a percentagem de manchas em função da área da fachada, assim como criar mapas de danos da manifestação patológica de maneira automática.

Em estudo realizado por Pereira (2015), foram implementados dois algoritmos para a indicação da presença de fissuras em alvenaria, utilizando-se também de VANTs para se ter acesso às partes mais altas das edificações. As implementações elaboradas, em MATLAB, basearam-se, em síntese, em filtragem de imagens e limiarização. Os algoritmos implementados foram desenvolvidos para serem embarcados em VANTs e não para a geração de mapas de danos a partir de ortoimagens de fachadas criadas com fotografias capturadas por este tipo de veículo e também pela técnica de DSM.

Finalizando, diante da contextualização, é importante destacar que a motivação desta pesquisa é a aplicação de métodos para geração de mapas de danos de fachadas a partir de técnicas e ferramentas que proporcionem uma forma automatizada de obtenção destes mapas e também a não existência de trabalhos direcionados à geração de mapas por meio dos seguimentos da visão computacional, utilizando-se de fotografias capturadas por VANT e emprego de processamento fotogramétrico automático (nuvem de pontos) no Brasil, embasando a originalidade da pesquisa. Por fim, destaca-se que este trabalho envolve a aplicação de conhecimentos das áreas da tecnologia e da informática, com o propósito de aplicar métodos para a geração de mapas de danos automáticos ou semiautomáticos por meio da multidisciplinaridade.