LITMUS – LIdar aeroTransportado para Mapeamento Uniforme e Sistemático de território

O Projecto foca-se na concepção, desenvolvimento, teste e validação de um sistema integrado de LIDAR, actuado por um Gimbal de pequenas dimensões, para mapeamento uniforme de território (produção de mapas digitais de superfície), com ênfase nos sectores da agricultura de precisão, da gestão florestal, da exploração mineira e da monitorização de zonas costeiras em risco de derrocada.

O projecto proposto relaciona-se com a necessidade de complementar os dados disponibilizados pelos actuais sistemas de micro-UAVs, que produzem mapas digitais de terreno exclusivamente baseados em técnicas de fotogrametria, e que por isso mesmo apresentam algumas dificuldades em circunstâncias específicas – nomeadamente em zonas em que o terreno é particularmente uniforme, em que a presença de ramos e folhagens (cujo aspecto se altera subtancialmente entre imagens obtidas com geometrias de observação diferentes) constitui um obstáculo à reconstrução de modelos digitais de terreno densos e precisos, ou em zonas de floresta densa em que seja particulamente difícil detectar a superfície através da vegetação.

A deteção directa permitida por um instrumento LIDAR, ao que será adicionado câmara visual full-frame de alta resolução, permitirá combinar os aspectos favoráveis de ambos os instrumentos, nomeadamente a mais alta resolução da câmara visual com a medida direta de distância permitida pelo LIDAR.

De forma a garantir um mapeamento uniforme do terreno quando o LIDAR é usado a partir de uma plataforma aérea que se move de forma irregular sobre o solo, poderá ser necessário guiar o sensor de forma a compensar o movimento da plataforma e, ainda assim, adquirir dados igualmente espaçados no chão para comparação com os resultados do processo de fotogrametria. Para este efeito, serão usadas as imagens do próprio sensor visual (ou de outro, adjacente, de menor resolução em pixel mas igual resolução angular e maior taxa de refrescamento), que forneçam informação de alta precisão sobre a direção instantânea de cada feixe emitido pelo LIDAR quando instalado no Gimbal. O desafio principal é o de desenvolver hardware de processamento de imagem com capacidade para adquirir imagens e usá-las para guiar o Gimbal com uma latência/atraso reduzidos e com uma precisão angular comparável a um pixel da imagem (<10cm ou 0.05deg).
Um objectivo secundário é o de aperfeiçoar os algoritmos existentes de ajuste recursivo de reconstrução 3D usando uma combinação de imagens visuais e de dados Lidar, obtidas para o mesmo terreno em simultâneo.
A meta pretendida com a execução do projecto é dotar a SPIN.WORKS da capacidade de obter mapas digitais de terreno no espectro visual (ou no infra-vermelho próximo) co-referenciados com uma malha uniforme e precisa de pontos 3D obtidos com recurso a um sensor LIDAR, o que potenciará a execução de serviços a clientes com uma precisão e fiabilidade muito superior à actualmente possível. As capacidades do actual sistema de micro-UAVs serão também francamente ampliadas como resultado do projecto proposto, permitindo no futuro que a Spin.Works venha a
ter uma maior participação em mercados nos quais o uso exclusivo de imagens é insuficiente (estimação de modelos completos de árvores para estimação de biomassa, construção de modelos digitais de terreno em zonas florestais densas, mapeamento 3D detalhado de áreas em torno de linhas de alta tensão, e construção mapas digitais de terreno em zonas de praia).