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Manual de Procedimentos

Mapeamento e Monitoramento de Áreas

Protegidas com Veículos Aéreos Não

Tripulados (VANT)

Elaborado por Luis Esquivel

Maio, 2016

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ÍNDICE

I. INTRODUÇÃO....................................................................................................................................pg. 3

II. OBJECTIVOS.....................................................................................................................................pg. 4

III. MATERIAIS......................................................................................................................................pg. 4

IV. PROCEDIMENTOS...........................................................................................................................pg. 4

MAPEAMENTO COM VANTs...................................................................................................pg. 5

PROCESSAMENTO DE IMAGENS.............................................................................................pg. 12

ANÁLISE DE IMAGENS.............................................................................................................pg. 27

V. DIAGRAM DO FLUJO DE TRABALHO.................................................................................................pg. 49

SIMBOLOGIA DE PROCESSO....................................................................................................pg. 50

VI. RECOMENDAÇÕES..........................................................................................................................pg. 51

VII. DOCUMENTOS DE APOIO...............................................................................................................pg. 52

3

I. INTRODUÇÃO

Em conformidade com o Pacote de Trabalho 5 (WP5) "Serviços de Ecossistemas, mercados alternativos e

governança" do projeto INTECRAL no Rio de Janeiro, o presente manual foi elaborado para fornecer

procedimentos detalhados e concisos sobre como mapear e monitorar áreas ribeirinhas protegidas, pela

aplicação de VANT e tecnologias de software. De acordo com o Código Florestal Brasileiro (Lei 12.651),

ecossistemas ribeirinhos são estruturas ecológicas importantes,classificadas como áreas de preservação

permanente (Área de Preservação Permanente - APP) e que têm que ser mapeados e monitorados por

lei. Neste sentido, o manual tem como objetivo auxiliar os gestores ambientais a implementar uma

metodologia para apoiar o processo de monitoramento das APPs ribeirinhas, verificar a conformidade

dos parâmetros de zonas tampão/zonas de protecção indicados na legislação do Código Florestal e

melhorar a base de informação ambiental. A Fig.1 mostra o diagrama de fluxo de trabalho do processo

de mapeamento e monitorização abrangido nestes procedimentos.

InicioMapeamento com

VANTsProcessamento de

ImagensAnálise de Imagens Fim

Fig. 1 Processo de Mapeamento e Monitoramento

Os procedimentos deste manual referem-se a atividades de campo relacionadas com UAV mapeamento

e atividades de software relacionados ao processamento e análise de imagem. Além disso, a operação de

tecnologias de UAV e software não requer uma capacidade técnica de alto nível e são adequados para

serem aplicados por qualquer pessoa nas instituições ambientais. Estas tecnologias são ferramentas

rentáveis que são fáceis de usar, proporcionar flexibilidade e têm uma curva de aprendizagem

superficial. Além disso, o uso contínuo desses procedimentos têm como objetivo aumentar a eficiência

de mão de obra em atividades de monitoramento, fornecer dados de qualidade a curto prazo e melhoria

do conhecimento ambiental.

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II. OBJETIVOS

Estabelecer diretrizes para garantir uma aplicação eficiente de tecnologia VANT e ferramentas de

software para fins de mapeamento e monitoramento em áreas ribeirinhas protegidas do interior do Rio

de Janeiro. Os objectivos específicos deste manual são:

Criar procedimentos iniciais de um processo de mapeamento e monitoramento de APP

usando a tecnologia VANT.

Verificar a conformidade dos parâmetros de APP ribeirinhas indicados na legislação do

Código Florestal.

Entregar/Remeter procedimentos para identificar áreas ribeirinhas degradadas para a

restauração ecológica.

III. MATERIAIS

Tabela 1. Materiais

Processo Equipamento / Software

Aplicação Propósito

Monitoramento com VANTs

DJI Phantom Vision 2+© VANT

Coleção de imagens com tecnologia VANT

Coletar dados de áreas ribeirinhas APP para análise

de pesquisa Processamento

de Imagens Pix4dmapper© Software de

processamento de imagem

Gerar mapas georeferenciados e DSMs

Análise de Imagens

Arc SIG© / Arc Scene©

Análise de imagens e mosaicos

Analisar características estruturais e espaciais das

florestas ribeirinhas

IV. PROCEDIMENTOS

PR-01.1 - Monitoramento com VANTs

PR-02.1 - Processamento de Imagens (“Open Project”)

PR-02.2 - Processamento de Imagens (“New Project”) – procedimento de apoio

PR-03.1 - Análise de Imagens (Áreas ribeirinhas afetadas APP)

PR-03.2 - Análise de Imagens (Alturas de Vegetação)

PR-03.3 - Análise de Imagens (Identificação de Espécies de Árvores)

INTECRAL Procedimento Nr: PR-01.1

Processo: Mapeamento e Monitoramento de

APPs com Tecnologia VANT Página 5 of 11

Nome do Procedimento: Mapeamento com VANTs

Versão: 1.0

Escrito por: Luis Esquivel

Aprovado por: Data de aprovação: (20-06-2016)

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Conteúdo 1. OBJETIVO ................................................................................................................................................... 6

2. ÂMBITO ..................................................................................................................................................... 6

3. DOCUMENTOS DE APOIO .......................................................................................................................... 6

4. DEFINIÇÕES ................................................................................................................................................ 6

5. PROCEDIMENTO ........................................................................................................................................ 7





Versão: 1.0



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1. OBJETIVO Definir um processo para mapear áreas ribeirinhas protegidos pela aplicação de tecnologia VANT. Este

procedimento tem como objectivo apoiar as instituições ambientais no Rio de Janeiro para aumentar a

eficiência de mapeamento, a eficácia ea rapidez do processo de coleta de dados em APPs ribeirinhas.

2. ÂMBITO Este procedimento compreende as atividades de trabalho de campo relacionadas com a manipulação da

tecnologia VANT em áreas ribeirinhas de pequena escala. As atividades incluem programação missão de

vôo, manipulação VANT e recepção de dados quando terminar missões de vôo. O resultado final deste

processo é imaginário das APPs ribeirinhas alta qualidade.

3. DOCUMENTOS DE APOIO

Phantom 2 Vision + User Manual V1.6 (2014)

Pix4d Capture – Getting Started

4. DEFINIÇÕES

APP (Area de Proteção Permanente): áreas protegidas pelo Código Florestal Brasileiro (Lei 12.651), devido às suas funções vitais para a preservação dos recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica e biodiversidade, facilitar o fluxo gênico de fauna e flora, proteger o solo e assegurar o bem-estar das populações humanas.

Gimbal: é um suporte que mantém a câmara VANT numa posição vertical em relação ao

horizonte, apesar de o movimento de arfagem e do voo.

GPS (Global Positioning System): é um dispositivo que calcula com precisão a localização

geográfica, recebendo informações de satélites GPS.

LED (Light-Emitting Diode): é uma fonte de luz de semicondutores de dois chumbo.

SD (Secure Digital) Card: é um formato de cartão de memória para utilização em dispositivos

portáteis.

VANT (Veículos Aéreos Não Tripulados): comumente referido como "drones", um VANT é uma

aeronave sem piloto a bordo.

Pd4. file: é um arquivo de dados que contém informações de missão de vôo VANT, incluindo

dados de geolocalização precisos de cada imagem tirada na missão de mapeamento.





Versão: 1.0



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5. PROCEDIMENTO

Passo Descrição das Atividades Figuras

1. Configuração do VANT: 1.1 Coloque o VANT em um terreno plano aberto com indicadores de bateria virado para si. 1.2 Retire a tampa da lente braçadeira e câmera gimbal plástico. 1.3 Certifique-se de que o cartão SD está inserido correctamente. 1.4 Parafuso as quatro hélices no sentido horário para porcas cinza e anti-horário para porcas preto. Certifique-se de combinar com a cor das hélices com a cor das porcas. Nota: antes de usar o Van't você precisará ter dois aplicativos instalados no seu telemóvel ou tablet: Pix4dmapper Captura App e DJI Visão App.

2. Prepare o Controle Remoto: 2.1 Ligar o controlador 2.2. Certifique-se de colocar interruptores S1 e S2 na posição mais elevada. 2.3 Certifique-se de que todas as luzes verdes são visíveis (totalmente carregada).

Passo 1.2 Passo 1.4





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3. Preparando VANT: 3.1 Pressione o botão circular uma vez eo pressione novamente segurando-o por 2 segundos. 3.2 Certifique-se de que todas as luzes da bateria verdes são visíveis (100% de carga). Nota: lentas luzes intermitentes verdes sob os rotores traseiros significa que o VANT está pronto para vôo com sinal de GPS. Lentas luzes intermitentes amarelas indicam que o VANT está pronto para voar, sem sinal de GPS. As luzes piscando amarelo rápidos indicam que o sinal do controle remoto está perdido. Rápidas luzes vermelhas piscando indica um aviso de bateria fraca.

4. Calibrar Compas do VANT: 4.1 Abrir “DJI Vision App” no telefone celular ou tablet. 4.2 Selecionar “Compass Calibration” (Main Menu > Settings > Compass Calibration > Start Calibrating). 4.3 Mantenha o VANT horizontalmente em seguida, gire 360 ° em torno do eixo central até traseiros LED vôo Indicadores ir verde. 4.4 Segure o VANT verticalmente com o nariz apontando para o chão, girar 360 ° em torno do eixo central até traseiros LED vôo Indicadores retomar padrões piscar normalmente. Nota: Se o LED traseira de vôo Indicadores piscar em vermelho e amarelo, a calibração falhou. Re-calibrar, repetindo essas etapas até que os indicadores de vôo piscar verde.

5. Desligue o aplicativo “DJI Vision” e ligar “Capture app Pix4d”. Nota: para este procedimento será utilizado um sistema iOS, mas também é compatível com os sistemas móveis Android.

Passo 4.3 Passo 4.4

Passo 3.1

GPS

Locked





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6. Plano da Missão automática VANT: 6.1 Para preparar uma missão automática VANT, ir para Pix4d Captura página App selecione "Grid Mission", e então a ver o mapa será carregado. Tip: Se você estiver conectado à Internet, um mapa de fundo é exibida. A missão também pode ser preparado em seu escritório. O mapa apresentado é armazenado em cache e estará disponível quando se inicia a missão em uma área sem conexão à Internet.

6.2 Uma vez que o mapa é carregado, pressione o

ícone de “Settings ” para modificar a velocidade do robô e para alterar a sobreposição entre as imagens. 6.3 Selecione a altitude de vôo: No lado esquerdo da tela "Alt", selecione a altitude de voo desejado. 6.4 Coloque a grelha ao longo da área de interesse (Mata Ciliar APP). Para mover a grade, prima do meio da grelha e arrastá-lo. Para girar a grade, pressione uma das setas na fronteira da rede e girá-lo. Para redimensionar a grade, pressione um dos pequenos pontos verdes na fronteira da grade e arraste-o. Nota: aumentando a grelha, o tempo de voo é aumentado também. Certifique-se de que você tem bateria suficiente, se você aumentar o tamanho da grade. A vida útil da bateria depende de muitos fatores, como o vento, a temperatura, idade da bateria, etc.

7. Execute o voo automático: 7.1 Uma vez que a missão da rede foi preparado,

clique . 7.2 Leia com atenção as instruções de segurança que

são exibidos, e depois clique . 7.3 Verifique se o aplicativo está conectado ao

Passo 6.1

Passo 6.4

Passo 7.3





Versão: 1.0



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zumbido através de Wi-Fi. Se sim clique . Se não, clique em “Wi-Fi Settings” e ir para as configurações de Wi-Fi do seu dispositivo. Escolha do Wi-Fi do VANT e voltar para o aplicativo e clique

. 7.4 Verifique se todos os controlos de segurança que são exibidos são verdes. Se sim, o avião pode decolar. Se não, resolver cada problema de segurança até que se torne verde.

7.5 Pressione o botão . O VANT vai retirar imediatamente e verticalmente até a altura da missão e, em seguida, vai para o primeir pont do voo. Aviso: certifique-se para ligar o controle remoto antes de voar. Se não estiver ligado você não pode voltar para o controle manual do zangão. O controle manual do zumbido é a única maneira de recuperar um zangão que voa para longe ou para evitar obstáculos.

8. Durante a missão de vôo: 8.1 Mantenha as mãos no controle remoto e verifique o caminho de vôo na tela do aplicativo. 8.2 Certifique-se de que a câmera está apontando para o chão. 8.3 Mantenha o controle visual do zangão. Atenção: em caso de perigo, virar para baixo o interruptor S1 do controlo remoto. Isto irá mudar para o modo manual e você pode retomar o controle do robô usando o controle remoto. Além disso, se você perder de vista o ANT ea bateria é curta, você pode ativar o modo de "voltar para casa", desligando o controlador remoto (situação de emergência).

Passo 7.4

Passo 8.1





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FINAL DO PROCEDIMENTO

9. Acabar com a missão de vôo: 9.1 No final da missão, o VANT volta para o ponto em

casa e terras automaticamente. Quando o avião toca o solo, ele pára após alguns segundos. 9.2 As imagens no trono será sincronizado automaticamente com o App. Durante este processo, geolocalização imagem correcta está escrito nos dados da imagem. Não desligue o zumbido eo extensor de alcance até que a sincronização seja concluída. Atenção: Devido à imprecisão GPS, o avião pode pousar alguns metros de distância do ponto de partida. Se o avião está pousando em um lugar onde não deveria pousar, coloque o S1 mudar para baixo e pousar o avião manualmente. Tip: Quando o avião está pousando, você pode pegá-lo a partir do fundo e mantenha-o em uma posição estável. As hélices desliga-se automaticamente após alguns segundos.

10. Extrair informação missão de vôo: 10.1 conectar a porta dos dados da câmera para um PC usando um cabo Micro-USB para copiar fotos e PD4. arquivo para um computador. 10.2 Se não houver PD4. arquivo gerado, tomar o cartão SD do VANT e transferir as informações para o computador. Estas imagens foram georreferenciados informação que pode ser utilizada no software de pós-processamento. 10.3 Crie uma pasta em um computador e organizar os dados Vant. Fim do procedimento

Passo 10.2

Passo 10.1

Passo 9.1


Processo: Mapeamento e Monitoramento de APPs com Tecnologia VANT

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Nome do Procedimento: Processamento de Imagens (Open Project)

Versão: 1.0



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Contenúdo 1. OBJETIVO ................................................................................................................................................. 13

2. ÂMBITO ................................................................................................................................................... 13

3. DOCUMENTOS DE APOIO ........................................................................................................................ 13

4. DEFINIÇÕES .............................................................................................................................................. 13

5. PROCEDIMENTO ...................................................................................................................................... 14



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Versão: 1.0



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1. OBJETIVO

Definir um processo que utiliza imagens VANT para gerar ortomosaicos de alta qualidade e modelos

digitais de superfície (DSMs). Este procedimento tem como objetivo gerar dados de qualidade que

podem preencher lacunas de informação presentes nas instituições ambientais. Posteriormente, esta

informação vai se tornar o principal dado de entrada para as análises dos ecossistemas ribeirinhos e a

monitorização dos parâmetros de APP.

2. ÂMBITO

O âmbito deste procedimento compreende actividades relacionadas com software que visam gerar

ortomosaics e DSMs de áreas ribeirinhas selecionadas ou qualquer outra APP. As atividades incluem a

organização de imagens, ligar missões de vôo no software e seus passos de programação associados para

executar funções de processamento de imagem.


PR-02.2 – Processamento de Imagem (Novo Projeto)

Pix4dmapper Software Manual

4. DEFINIÇÕES

DSM (Modelo Digital de Superficie): é uma representação da elevação do terreno numa área específica. Este tipo de modelo de elevação considera elevações de características naturais (vegetação) e características culturais (estradas).

Ortomosaico: é uma imagem corrigida geometricamente com escala uniforme que é formado

pela combinação de várias imagens numa única imagem (mosaico). Imagens aéreas recolhidas

do VANT são corrigidas de distorções, tais como elevações, inclinação do drone e dos sensores

(ortorretificação).

Arquivo Pd4: é o formato de arquivo de projeto Pix4Dmapper que contém informações da

missão de voo, incluindo dados de geolocalização das imagens de VANT.

Pixel: em imagem digital é um ponto físico de uma imagem raster ou o mais pequeno elemento

controlável de uma imagem representada no ecrã.



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Versão: 1.0



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Resolução espacial: é um termo que se refere ao número de pixels utilizados na construção de

uma imagem digital sobre uma determinada área (por exemplo pixels por centímetro).

5. PROCEDIMENTO

Passo Descrição das Atividades Figuras 1. Abrir o software Pix4dmapper.

2. Selecione "Project" em barra de ferramentas, em seguida, clique em "Open Project".

3. Selecione o arquivo pd4. onde os dados da missão VANT foram salvos. Em seguida, clique em "open". Nota: se o arquivo pd4. não for encontrado, as imagens ainda podem ser processados seguindo o processo "PR-02.2" deste manual.



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Passo Descrição das Atividades Figuras 4. Quando a mensagem "Question

q0020" aparece, selecione "Keep from pd4". Desta forma, as imagens terão informações de geolocalização mais precisas do que a partir da câmara VANT.

5. O software irá abrir um mapa do trajeto de vôo da missão selecionado e a localização da aquisição das imagens do VANT.

6. Na barra de ferramentas

selecione "Process" e clique em "Local Processing".

7. O janela do status "Local Processing" aparecerá abaixo. Certifique-se de que todas as caixas estão selecionadas: “Initial Processing”, “Pont Cloud and Mesh” e “DSM, Orthomosaic and Index”.



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Versão: 1.0



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Passo Descrição das Atividades Figuras 8. 8.1 Na janela "Local Processing

Window", clique em "Options". 8.2 Certifique-se de selecionar a caixa de seleção "GeoTIFF" em "Raster DSM" e na sub-seção "Orthomosaic". 8.3 Clique em "Ok"

9. Clique em "Start" na janela "Local

Processing ". O software irá começar a processar as imagens do VANT começando pelo primeiro processo " Initial Processing ".

10. Depois de "Initial Processing", um documento de relatório de qualidade será exibido numa nova janela. Nota: o usuário pode salvar o relatório de qualidade num arquivo pdf.



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Versão: 1.0



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Passo Descrição das Atividades Figuras 11. O software continuará com o

processamento das imagens automaticamente até completar 100% de todos os processos. Nota: neste momento os três processos serão representados na cor verde.

12. Os resultados do software de processamento de imagem será localizado numa pasta chamada "mission", na pasta que contém o arquivo pd4. e imagens do VANT. A pasta "mission" contém informações do resultado de processamento: “1_initial”, “2_densification” e “3_dsm_ortho”. Esta informação será o principal insumo/dado de entrada para a análise SIG. Fim do procedimento.




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Nome do Procedimento: Processamento de Imagens (New Project) – Backup

Versão: 1.0



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2. ÂMBITO ................................................................................................................................................... 19


5. PROCEDIMENTO ...................................................................................................................................... 20



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Versão: 1.0



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1. OBJETIVO Definir um processo que utiliza imagens VANT para gerar ortomosaicos de alta qualidade e modelos

digitais de superfície (DSMs). Este procedimento tem como objetivo gerar dados de qualidade que

podem preencher lacunas de informação presentes nas instituições ambientais. Posteriormente, esta

informação vai se tornar o principal dado de entrada para as análises dos ecossistemas ribeirinhos e o

monitoramento dos parâmetros de APP. Nota: Este refere-se a um procedimento de apoio para

processar as imagens sem ter um arquivo pd4.

2. ÂMBITO

O âmbito deste procedimento compreende actividades relacionadas com software que visam gerar

ortomosaics e DSMs de áreas ribeirinhas selecionadas ou qualquer outra APP. As atividades incluem a

organização de imagens, ligar missões de vôo no software e seus passos de programação associados para

executar funções de processamento de imagem.


PR-02.1 - Processamento de Imagens (“Open Project”)

Pix4dmapper Software Manual



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Versão: 1.0



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5. PROCEDIMENTO

Passo Descrição das Atividades Figuras 1. Abrir o software

Pix4dmapper.

2. Selecione "Project" em barra de ferramentas, em seguida, clique em “New Project”.

3. 3.1 Na janela "New Project", digite um nome para o projeto. 3.2 Em "Create In" clicque em “Browse”. Selecione a pasta onde você deseja armazenar as informações, clique em "Select folder". 3.3 Na janela "New Project", clique em "Next".



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Passo Descrição das Atividades Figuras 4. Adicionar Imagens no

programa: 4.1 Na janela "Selected Images”, clique em adicionar imagens “Add Images” 4.2 Localize a pasta com as respectivas imagens do VANT. 4.3 Selecione as imagens e clique em abrir “Open”. 4.4 Todas as imagens serão exibidas na janela “Selected Images”. 4.5 Clique em "Next"



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Passo Descrição das Atividades Figuras 5. A janela das propriedades da

imagem “Image Properties” irá aparecer. Nota: nesta janela você pode selecionar as propriedades para sistema de coordenadas, Geolocalização e Orientação. O símbolo de seleção verde indica que tudo está em ordem.

Clique em "Next"

6. A janela Opções Modelo de Processamento “Processing Options Template” irá aparecer. Clique em "Next"



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Versão: 1.0



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Passo Descrição das Atividades Figuras 7. A janela para a seleção do

Sistema de Coordenadas "Select Output Coordinated System" irá aparecer. Selecione a unidade métrica de preferência. Clique em "Next"

8. O software irá abrir um mapa do trajeto de vôo da missão VANT e a localização das imagens recolhidas.



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Versão: 1.0



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Passo Descrição das Atividades Figuras 9. Na barra de ferramentas

selecione "Process" e clique em "Local Processing".

10. O curso "Local Processing" aparecerá abaixo. Certifique-se de que todas as caixas estão selecionadas: “Initial Processing”, “Pont Cloud and Mesh” e “DSM, Orthomosaic and Index”.

11. 11.1 Em "Local Processing Window", clique em "Options". 11.2 Certifique-se de marcar a caixa de seleção "GeoTIFF" em "Raster DSM" e na subseção "Orthomosaic". 11.3 Clique em "Ok"



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Passo Descrição das Atividades Figuras 12. Clique em "Start" na janela

"Local Processing". O software vai começar a processar as imagens do VANT começando com o primeiro processo "Initial Processing".

13. Depois de "Initial Processing", um documento com relatório de qualidade será exibido numa nova janela. Nota: o usuário pode salvar o relatório de qualidade num arquivo pdf.

14. O software continuará com o processamento das imagens automaticamente até completar 100% de todos os processos. Nota: neste momento os três processos serão representados na cor verde.



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Versão: 1.0



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Passo Descrição das Atividades Figuras 15. Os resultados do software de

processamento de imagem serão localizados numa pasta chamada "mission", na pasta que contém o arquivo pd4. E as imagens do VANT. A pasta "mission" contém informação com resultados do processamento: “1_initial”, “2_densification” and “3_dsm_ortho”. Esta informação será o principal insumo para a análise SIG. Fim do procedimento.




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Nome do Procedimento: Análise de Imagens (Áreas ribeirinhas afetadas APP)

Versão: 1.0



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2. ÂMBITO ................................................................................................................................................... 28


4. DEFINIÇÕES .............................................................................................................................................. 28

5. PROCEDIMENTO ...................................................................................................................................... 29



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1. OBJETIVO

Definir um processo para quantificar o status de APP dos ecossistemas ribeirinhos analisando imagens de

ortomosaicos de VANT na ferramenta SIG. Este procedimento tem como objectivo melhorar o processo

de monitoramento das APPs e verificar a conformidade dos parâmetros de zonas ribeirinhas tampão

estabelecidos na Legislação do Código Florestal. Além disso, este procedimento tem como objetivo

fornecer dados fiáveis para a gestão do uso da terra e dos ecossistemas, incluindo medidas de

conservação e restauro.

2. ÂMBITO

O âmbito deste procedimento compreende atividades de software em SIG tais como digitalização de

áreas de uso da terra, criar zonas tampão e identificar áreas degradadas em APPs. Além disso, o cálculo

de áreas degradadas nas zonas tampão representa o principal resultado deste procedimento.




4. DEFINIÇÕES

Zona tampão: uma área restritiva que é definida/delimitada para proteger o meio ambiente e a

população.

Digitalização: é o processo de conversão de dados geográficos em dados vetoriais, traçando as

características. Durante o processo de digitalização, as características do mapa traçado ou

imagem são capturados como coordenadas do ponto, linha ou formato de polígono.

SIG (Sistema de Informação Geográfica): um sistema projetado para capturar, armazenar,

manipular, analisar, gerenciar e apresentar todos os tipos de dados espaciais ou geográficas.

Polígono: é um tipo de dados de vector que é confirmado por uma série de pontos que se inicia

e termina no mesmo lugar e são usados para representar as áreas de uma característica

geográfica como tipos de florestas, rios e uso da terra, por exemplo.



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Shapefile: é um formato de dados vector geoespacial para o software de sistema de informação

geográfica (SIG), que pode espacialmente descrever os recursos do vetor: pontos, linhas e

polígonos, o que representa, por exemplo, poços de água, rios e lagos.

UTM (Universal Transverse Mercator): utiliza um sistema de coordenadas cartesianas, 2-

dimensional para dar locais na superfície da Terra. WGS84 (World Geodetic Sistema de 1984) é

agora geralmente utilizado para modelar a Terra no sistema de coordenadas UTM.

5. PROCEDIMENTO

Passo Descrição das Atividades Figuras 1.

Abrir Arc Map SIG



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Passo Descrição das Atividades Figuras 2. Ligar a pasta de imagens de missão VANT:

2.1 Em a guia "Catalog", clique direito em "Folder Connections" e selecione "Connect to Folder". A janela de pesquisa irá aparecer. 2.2 Pesquisa para a pasta onde as missões de vôo são salvos. Clique em "Ok". A pasta será guardada e visualizada na janela "Catálogo".

Passo 2.2

Passo 2.1



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Passo Descrição das Atividades Figuras 3. Abra imagens da missão VANT:

3.1 Em guia "Catalog", expanda a pasta que é sincronizada no (Passo 2). 3.2 Pesquisa e expandir a missão de vôo VANT que você deseja trabalhar. 3.3 Expandir pasta "3_dsm_ortho" e em seguida, expanda "2_mosaic". Clique e

arraste o arquivo da missão rgb.tif na tela em branco. 3.4 O orthomosaico aparecerá na tela principal.

Passo 3.4

Passo 3.4



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Passo Descrição das Atividades Figuras 4. Criar um novo shapefile para o rio

4.1 Na guia catálogo, clique direito sobre a pasta que está a trabalhar e selecione “New”, em seguida clique “Shapefile”. 4.2 Escolha o nome do seu shapefile "River" e tipo de recurso "Polígono". 4.3 Selecione o sistema de coordenadas "WGS_1984_ UTM ZONE 23S":

4.3.1 No "Create New Shapefile" janela, clique em "Edit", selecione "Projected Coordinate System", selecione "UTM", selecione "WGS 1984", selecione "Southern Hemisphere" e, finalmente, selecionar "UTM Zone 23 S" .

4.4 Clique em "Ok"

Passo 4.1

Passo 4.3



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33

Passo Descrição das Atividades Figuras 5. Desenhar um polígono do rio:

5.1 Na tabela da guia de conteúdo “Table of Contents”, clique em "River". 5.2. Clique na barra de ferramentas do “Editor” e selecione "Start Editing". As janelas de edição de "Create Features" e "Construction Tools" aparecerá ao lado direito da tela. Nota: se a janela editor não aparece, selecione a guia "Editor", então clique em "Editing Windows" e clique em "Create Features".

5.3 No janela “Create Features”, clique em "River" e depois em a janela "Construction Tools", clique em "Polygon". 5.4 Comece a desenhar o polígono clicando pontos na borda do rio. Nota: você pode ampliar o mosaico, a fim de ver o canal do rio e definir a área do polígono.

5.5 Quando o polígono do rio está terminado, clique direito no polígono rio e selecione esboço terminado “Finish Sketch”. 5.6 Se o polígono não exige mais a edição selecione "Square and Finish". Em seguida, selecione "Editor" e clique em "Save Edits" e, em seguida, clique em "Stop Editing".

Passo 5.2

Passo 5.4

Passo 5.3



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Versão: 1.0



34

Passo Descrição das Atividades Figuras 6. Desenhar um tampão para o rio:

6.1 Selecione "Arc Toolbox", selecione a ferramenta "Analyst", selecione "Proximity", em seguida, dê um duplo clique no "Buffer". A janela "Buffer" irá aparecer. 6.2 Em "Input Features", selecione o shapefile "River". 6.3 No "Outup Feature Class", selecione uma pasta e nome para o shapefile buffer. 6.4 Nos unidades “Linear Unit”, selecione "metros" e digite "5". Nota: 5 metros constitui o parâmetro de tampão de acordo com este exemplo.

6.5 No "Side Type (optional)", selecione "OUTSIDE_ONLY". Em seguida, clique em "Ok". A zona tampão irá aparecer em torno do rio. 6.6 Cores mudança de zona tampão para um vermelho transparente. No "Table of Contents", clique na cor símbolo do "River_Buffer" e selecione uma cor vermelha. Em seguida, clique direito em "River_Buffer" e selecione "Properties". Selecione a guia "Display" e aumentar a transparência a um 80%.

7. Criar um novo shapefile para APP invadido: 7.1 Na guia catálogo, clique direito sobre a pasta que está a trabalhar e selecione “New” e, em seguida clique “Shapefile”.

Passo 6.1 – 6.5

Passo 6.2



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Versão: 1.0



35


7.2 Escolha o nome do seu shapefile "Invaded_APP" e em “Feature Type” selecione "Polygon". 7.3 Selecione o sistema de coordenadas"WGS_1984_UTM_zone_23":

7.3.1 No "Create New Shapefile" janela, clique em "Edit", selecione "Projected Coordinate System", selecione "UTM", selecione "WGS 1984", selecione "South Hemishphere" e, finalmente, selecionar "UTM Zone 23 S".

7.4 Clique em "Ok".

8. Digitalizar polígonos de áreas invadidas que na zona tampão: 8.1 Na tabela da guia conteúdo “Table of Contents”, clique em "Invaded_APP" 8.2. Clique em “Editor” e selecione "Start Editing". As janelas de edição de "Create Features" e "Construction Tools” aparecerán ao lado direito da tela. Nota: se a janela editor não aparece, selecione a guia "Editor", então "Editing Windows" e clique em "Create Features".

8.3 No janela "Create Features", clique em "Invaded_APP" e depois em a janela "Construction Tools", clique em "Polígono". 8.4 Comece a desenhar o polígono clicando pontos nas fronteiras de limites do buffer e as margens do rio.

Passo 7.3

Passo 8.1



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36


Nota: você pode ampliar o mosaico para ver o canal do rio e definir com precisão a área do polígono.

8.5 Para cada parte digitalizada em o shapefile "Invaded_APP", clique direito e selecione "Finish Part". Nota: os polígonos em "Invaded_APP" são mostrados na cor amarela.

8.6 Quando todos os polígonos são digitalizados, clique direito sobre um polígono e selecione "Finish Sketch" 8.7 Em "Editor", clique em "Save Edits” e clique em "Stop Editing". Nota: As áreas-tampão fora imagery ribeirinha deve ser calculado e subtraído aos valores da área finais.

9. Calcular áreas das zonas invadidas: 9.1 Clique direito em "Invaded_APP" e selecione "Open Attribute Table". A tabela de atributos irá aparecer. 9.2 Clique em "Table Options" no canto superior esquerdo e clique em "Add Field". A janela de adicionar campo aparecerá. 9.3 Nome do campo "Area_m2" e selecione “Double” em opção suspensa "Type". Em seguida, clique em "Ok". 9.4 Botão direito do mouse em novo campo criado "Area_m2" na tabela da matriz e selecione "Calculate Geometry". A janela "Calcular Geometry" irá aparecer.

Passo 8.5

Passo 9.2



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37


9.5 Selecione "Area" e, em seguida, marcar o sistema de fonte de dados de coordenadas e selecione "metros quadrados “Square Meters (sq_m)” em unidades. Em seguida, clique em "Ok". 9.6 Os valores de área em metros quadrados serán exibidos na tabela de atributos. A soma desses valores resultará da área invadida total de APP. Fim do procedimento. Nota: estes valores são o resultado final deste processo e são importantes para determinar o quanto as áreas não estão sendo protegidos de acordo com os parâmetros do Código Florestal APP.


Passo 9.4

Passo 9.5

Passo 9.6



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Nome do Procedimento: Análise de Imagens (Alturas de Vegetação)

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2. ÂMBITO ................................................................................................................................................... 39


4. PROCEDIMENTO ...................................................................................................................................... 40



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1. OBJETIVO

Definir um processo para medir alturas de vegetação em APPs ribeirinhas através da análise de mosaicos

e DSMS na ferramenta de SIG. Este procedimento tem como objectivo apoiar as atividades de

monitoramento de ecossistemas ribeirinhos com o objetivo de identificar padrões de crescimento de

árvores e vegetação dominante dentro de zonas de amortecimento. Além disso, este procedimento tem

como objetivo fornecer dados fiáveis para a gestão da terra e dos ecossistemas, incluindo medidas de

conservação e restauro.

2. ÂMBITO

O âmbito deste procedimento compreende atividades de software em SIG, tais como a criação de

mosaicos ribeirinhas 3D ea medição das alturas de vegetação em zonas de amortecimento de APP. Além

disso, o cálculo da altura da vegetação amostras em cada uma das margens do rio representa o principal

resultado deste procedimento.






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4. PROCEDIMENTO


Abrir Arc Scene no SIG 1.1 Abrir Arc Map 1.2 Abrir Arc Scene

2. Ligar a pasta de imagens de missão VANT: 2.1 Em a guia "Catalog", clique direito em "Folder Connections" e selecione "Connect to Folder". A janela de pesquisa irá aparecer. 2.2 Pesquisa para a pasta onde as missões de vôo são salvos. Clique em "Ok". A pasta será guardada e visualizada na janela "Catálogo".

Passo 1.1 Passo 1.2

Passo 2.2

Passo 2.1



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Versão: 1.0



41


3.1 Em guia "Catalog", expanda a pasta que é sincronizada no (Passo 2). 3.2 Pesquisa e expandir a missão de vôo VANT que você deseja trabalhar. 3.3 Expandir pasta "3_dsm_ortho" e em seguida, expanda "2_mosaic". Clique e

arraste o arquivo da missão rgb.tif na tela em branco. 3.4 Expandir pasta “1_dsm” e em segued, expanda “2_mosaic”. Clique e arrastre o

arquivo da missão dsm.tif file na tela em branco. Nota: ambos os arquivos aparecerão sobrepostos na tela principal.

Passo 3.5

Passo 3.4



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Versão: 1.0



42

Passo Descrição das Atividades Figuras 4. Criar um mapa 3D com a camada DSM:

4.1 No janela "Table of Contents”, clique direito sobre o DSM e selecione “Properties”. 4.2 Selecione a aba "Base Heights" e em "Elevation from surfaces" clique em "Floating on a custom surface". Clique em "Ok". 4.3 No janela "Table of Contents", clique direito sobre a camada DSM e selecione “Properties”. 4.4 Selecione a aba "Symbology" e marque a caixa de seleção "Use hillside effect” (Z: 1). Clique em Aplicar. Clique em "Apply" e depois clique em "Ok". 4.5 No "Table of Contents" se certificar de que a caixa de seleção da camada DSM é marcado. 4.6 Botão direito sobre a camada de DSM e selecione "Zoom To Layer". O mapa 3D DSM aparecerá. Nota: rampa de cor pode ser alterada clicando duas vezes no símbolo de cor da camada DSM no "Table of Contents".

Passo 4.2

Passo 4.4

Passo 4.6



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Versão: 1.0



43

Passo Descrição das Atividades Figuras 5. Criar um mapa 3D com a camada de

mosaico: 5.1 No janela "Table of Contents", clique direito sobre a camada do orthomosaico e selecione propriedades “Properties”. 5.2 Selecione a aba "Base Heights" e em "Elevation from Surfaces" clique em "Floating on a custom Surface". Clique em "Apply" e depois clique em "Ok". 5.3 No "Table of Contents" se certificar de que a caixa de seleção da camada DSM é desmarcado e a camada do mosaico é marcado. 5.4 Botão direito do mouse sobre a camada de mosaico e selecione "Zoom To Layer". O mapa em mosaico 3D irá aparecer.

Passo 5.4



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44

Passo Descrição das Atividades Figuras 6. Medir alturas vegetação ribeirinha:

6.1 Utilize as ferramentas de visualização (“navigation pane, zoom e zoom out”) para definir o mosaico 3D em uma posição adequada para medir alturas de vegetação. 6.2 Pesquisar e clique na ferramenta "Measure". Uma janela de caixa de ferramentas irá aparecer.

6.3 Selecione a ferramenta de alturas e coloque o ponteiro da ferramenta no fundo do chão ao lado de uma área de vegetação. 6.4 Clique e mover o instrumento de ponteiro para cima, até que atinja o topo da área de vegetação. Uma linha vermelha aparece indicando a medida da altura. 6.5 Movendo a direita ou para a esquerda do rato irá criar uma circunferência altura que é útil para comparar a altura da área maior. A janela da ferramenta irá indicar os valores de altura da linha vermelha vertical. Nota: repita este processo e recolher várias amostras de alturas de vegetação em cada margem do rio.

6.6 Calcular uma média de alturas para cada margem (Σx / Qx). Soma de todos os valores (Σx) dividido pela quantidade de amostras (Qx). Fim do procedimento. Nota: a medição dos valores médios de altura em cada margem é útil para determinar estágios de sucessão ecológica, bem como para identificar as áreas degradadas que são impactados negativamente por sistemas de agricultura e por eventos naturais (inundações ou deslizamentos de terras).


Passo 6.1

Passo 6.6

Passo 6.3



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Nome do Procedimento: Análise de Imagens (Identificação de Espécies de Árvores)

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2. ÂMBITO ................................................................................................................................................... 46


4. PROCEDIMENTO ...................................................................................................................................... 47



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1. OBJETIVO

Definir um processo para identificar espécies de árvores em APPs ribeirinhas através da análise de

imagens UAV na ferramenta GIS. Este procedimento tem como objectivo apoiar actividades de

acompanhamento relacionados com a identificação de espécies arbóreas pioneiras em zonas de

amortecimento, para determinar indicações de estágio de sucessão, a presença árvore e cobertura. Além

disso, este procedimento tem como objetivo fornecer dados fiáveis para a gestão da terra e dos

ecossistemas, incluindo medidas de conservação e restauro.

2. ÂMBITO

O âmbito deste processo compreende a análise de imagens de mosaico ribeirinha em SIG,

especificamente, fazendo zoom em imagens de vegetação para identificar espécies de árvores,

procurando por características como cor, altura, copa e forma das folhas. As etapas deste procedimento

referem-se à identificação de um pioneiro nativa espécies de árvores ribeirinhas na zona rural de Rio de

Janeiro: Cecropia hololeuca Miq.






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4. PROCEDIMENTO


Abrir Arc Map SIG

2. Ligar a pasta de imagens de missão VANT: 2.1 Em a guia "Catalog", clique direito em "Folder Connections" e selecione "Connect to Folder". A janela de pesquisa irá aparecer. 2.2 Pesquisa para a pasta onde as missões de vôo são salvos. Clique em "Ok". A pasta será guardada e visualizada na janela "Catálogo".

Passo 2.2

Passo 2.1



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3.1 Em guia "Catalog", expanda a pasta que é sincronizada no (Passo 2). 3.2 Pesquisa e expandir a missão de vôo VANT que você deseja trabalhar. 3.3 Expandir pasta "3_dsm_ortho" e em seguida, expanda "2_mosaic". Clique e arraste o arquivo da missão

rgb.tif na tela em branco. 3.4 O orthomosaico aparecerá na tela principal.

4. Procura de uma espécie de árvore 4.1 Zoom no mosaico de ribeirinha e procurar características de árvores tais como a cor, altura, copa e forma das folhas. 4.2 Repita o processo para quantificar a quantidade de espécies presentes nas margens ribeirinhas APP. Fim do procedimento. Nota: este procedimento refere-se à identificação de cecropia hololeuca Miq. (Nome comum: embaúba), uma espécies típica pioneiras de árvores ribeirinhas da Mata Atlântica, que é reconhecida pela sua altura de altura e forma de suas folhas grandes.


Passo 3.4

Passo 4.1

49

V. DIAGRAMA DE PROCESSO

Mapeamento e Monitoramento de APPs com Tecnologia VANT

Processamento de Imagem

Mapeamento VANT Análise de Imagem

Início

Na revisão área de voo

Prepare dispositivo VANT e definir

parâmetros de voo em aplicativo móvel

Voar missão VANT

Missão bem sucedida

São as condições climáticas adequadas?

NãoProcurar outra área

ou adiar.

Definir propriedades para processar imagens

Gerar orthomosaicos e

DSMs

Coordenadas de GPS e dimensões de

vôo

Sim

Extrair os dados do cartão SD

VANT a um computador

Sim

Não

Calcular valores (áreas degradadas

APP, alturas de vegetação ou identificações

espécies de árvores)

Fim

Manter o registro de dados de missão

de vôo

Armazenar e organizar

dados gerados no

computador

Ligar dados em ARC SIG

Analisar os dados de acordo com a legislação APP

Trabalhar dados em SIG (Digitalização de cobertura do solo, zonas tampão e de

criação de mapa 3D)

Vôo e aterrissagem

Processamento de imagens em software

Transferência de dados para uma planilha do Excel

Abra dados da missão em software

Pix4D

50

SIMBOLOGIA DE PROCESSO

Símbolo Descrição

Indica o "Início" ou "Fim" de um processo.

Descreve uma atividade de processo

Representa uma decisão em um processo. Isso

pode ser "Sim" ou "Não"

Indica uma actividade de documentação

Indica uma actividade de transferência de

dados

As setas indicam a direcção em que o processo

se desenvolve

Mostra durações de tempo durante o processo

Sinal de Perigo: faz você ciente da

possibilidade de ferimentos e possíveis danos

materiais

Sinal de Atenção: faz consciente de uma

atividade que requer atenção especial

51

VI. RECOMENDAÇÕES

No geral

Rever e verificar os regulamentos VANT de acordo com a legislação nacional do espaço aéreo.

Os procedimentos podem ser executados por uma só pessoa, mas recomenda-se ter um

segundo observador durante todo o processo. Leia o manual do usuário do VANT (documento de

suporte) e praticar passagens automáticas e manuais em um local seguro antes de começar a

mapear as florestas.

Certifique-se de que nenhum obstáculo a trajetoria de voo. Além disso, certifique-se de

passagens automáticas são programadas a uma altitude que é segura de ter um impacto com

objetos como árvores, infra-estrutura elétrica e edifícios, por exemplo.

Evite voos VANT em condições de muita chuva ou vento. Além disso, evitar voar perto de

grandes multidões, áreas restritas, aeroportos ou grandes comunidades de aves (falcões ou

águias, por exemplo).

Técnico

A primeira vez que a aplicação móvel "Capture App" é aberta, ele é obrigado a registar-se em

pix4dmappera fim de começar a usar o aplicativo.

Certifique-se de carregar totalmente as baterias, controlador e telemóvel antes dos vôos.

Calibrar sempre VANT antes de qualquer voo.

Formato de cartão Micro SD antes dos vôos.

Realizar voos VANT com uma sobreposição de 80%, a fim de assegurar um quadriculado da

imagem adequada.

À medida que a vida útil da bateria depende de vários factores tais como o vento, altitude,

temperatura, etc., é impossível prever o tempo de vida da bateria. Se o App está ligado ao trono

e que a bateria está em 20%, o avião voa para casa. Controle manual pode ser necessária nessa

fase.

Voos em altas altitudes vai aumentar a área de cobertura de mapeamento, mas vai reduzir a

qualidade de resolução de imagem. Voos em baixas altitudes irá aumentar a resolução da

imagem, mas vai reduzir a área de cobertura de mapeamento.

Se a conexão da missão VANT é quebrada, as imagens não são tomadas mais. No entanto, o

VANT continua a missão como os waypoints são carregados no VANT antes da decolagem.

Bom sinal GPS é necessária: se o VANT interpreta mal as coordenadas GPS interno, pode voar

para longe em uma direção aleatória. Isso acontece quando o VANT está voando em um

ambiente com interferência para o sinal de GPS. Por exemplo, pode acontecer se o VANT voa

perto de grandes estruturas metálicas ou em áreas onde o sinal GPS salta para trás em objetos

como edifícios altos. O controle manual é necessária para obter o VANT para trás.

Para diminuir os erros na geração de orthomosaics em software pix4dmapper, recomenda-se

realizar missões de UAV em uma altitude elevada.

52

VII. DOCUMENTOS DE APOIO

DJI (2014) Phantom 2 Vision + Quick Guide <http://www.dji.com/product/phantom-2-vision>

DJI (2014) Phantom 2 Vision + User Manual V1.6. <http://www.dji.com/product/phantom-2-

vision>

Pix4d Capture Getting Started <https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/204692015--iOS-

Pix4Dmapper-Capture-App-Getting-Started#label7>

Pix4d Mapper Software Manual < https://support.pix4d.com/hc/en-

us/articles/202557969#gsc.tab=0>

Dissertação de Mestrado (Luis Esquivel): "Monitorização Floresta com Drones: Estratégias de

Aplicação em Rural Rio de Janeiro".

Comentários Adicionais

É importante mencionar que este manual de procedimentos refere-se a um processo de mapeamento e

monitoramento inicial usando a tecnologia VANT. As atividades nos procedimentos destinam-se a ser

modular, principalmente porque estas são tecnologias que estão avançando rapidamente e será um

assunto de mudança no futuro próximo.

Agradecimentos

O manual de procedimentos é baseada nas atividades aplicadas no mestre tese de pesquisa

"Monitoramento Floresta com Drones: estratégias de aplicação em Rural Rio de Janeiro",

supervisionados pelo Dr. Udo Nehren e co-orientada pelo M.Sc. Georg Meier.

https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/204692015--iOS-Pix4Dmapper-Capture-App-Getting-Started#label7

https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/204692015--iOS-Pix4Dmapper-Capture-App-Getting-Started#label7

https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/202557969#gsc.tab=0

https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/202557969#gsc.tab=0

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