Pesquisadores desenvolvem drone autônomo para conservação de florestas

Cientistas da USP e da Universidade da Pensilvânia construíram um drone autônomo que desvia de obstáculos e calcula quantidade de árvores em grandes vegetações.

Pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos desenvolveram um sistema computacional capaz de controlar um drone de forma autônoma no interior de florestas, permitindo que ele desvie de árvores e mapeie grandes territórios em poucos minutos. Um trabalho que duraria horas que pode ser realizado em menor tempo e com mais segurança, de acordo com o InSAC.

O estudo desenvolvido por um pesquisador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) de Sistemas Autônomos Cooperativos (InSAC), da USP, com cientistas da Universidade da Pensilvânia, nos EUA, foi publicado na revista científica internacional IEEE Robotics and Automation Letters.

Inventário florestal

Para mapear uma área extensa na floresta, fundamental para orientar governos e instituições no desenvolvimento de políticas públicas de conservação ambiental, especialistas produzem um inventário florestal - um estudo quantitativa e qualitativo da biodiversidade de uma área. Conforme o desmatamento aumenta, sobretudo em áreas remotas, este trabalho se faz mais urgente, porém pode levar semanas para ser finalizado.

O drone desenvolvido pelos pesquisadores seria capaz de mapear uma floresta inteira de 400 mil metros quadrados em apenas 30 minutos. Uma equipe de engenheiros florestais levaria 12 dias e meio, trabalhando 24 horas por dia. Pela dificuldade da tarefa, os profissionais optam por avaliar pequenos trechos da floresta e fazer uma estimativa dos dados totais, gerando informações muito menos precisas e detalhadas.

O equipamento utiliza um código com inteligência artificial que permite um mapeamento mais preciso e com informações mais detalhadas da floresta.

“Além de termos a possibilidade de fazer um inventário florestal em uma área de cobertura muito maior, com a atuação do drone esse processo se torna muito mais rápido, seguro e preciso”, explica Guilherme Nardari, pesquisador do INCT/InSAT, um dos autores do trabalho.

Vant

Com peso aproximado de 3 quilos e autonomia de voo de 20 minutos, o drone é composto por quatro hélices, uma câmera, um computador de bordo, um controlador de voo e um sensor a laser, responsável por calcular em tempo real a distância entre o drone e as árvores ao seu redor.

O veículo aéreo possui um sensor a laser que dispara milhares de feixes de luz por segundo. Conforme esses feixes acertam as árvores, calculam a distância delas para o Vant e estimam a espessura de cada tronco ou galho. Os dados são interpretados por um algoritmo desenvolvido pelos pesquisadores que utiliza inteligência artificial para detectar árvores, mapear a região e “guiar” o drone na direção correta, fazendo com ele se esquive dos obstáculos.

Ao mesmo tempo, o algoritmo gera um mapa em 3D da floresta, revelando o número de árvores do local, o volume de madeira, a área coberta por vegetação, entre outros dados. Segundo os pesquisadores, o drone também é capaz de identificar folhagens no chão, permitindo avisar as autoridades sobre um risco maior de queimadas.

O drone foi testado pelos cientistas em uma floresta de pinheiros norte-americana no Estado de Nova Jersey. No experimento, o drone conseguiu desviar das árvores e levantar com precisão os dados da área. Durante os trajetos, ele se comunicava em tempo real com operadores em solo, que formavam uma base móvel que recebia imagens da câmera do veículo aéreo, informações do voo, bem como do gasto de bateria, de acordo com publicação do Instituto.

“Foi um desafio enorme do ponto de vista robótico, pois além de fazer um drone voar sozinho no meio das árvores, sem perdermos a comunicação com ele, precisávamos obter um mapa de qualidade, extremamente preciso”, conta Guilherme, que faz doutorado no ICMC e é orientado pela professora Roseli Romero.

De acordo com o INCT/InSAT, a utilização de um veículo aéreo não tripulado (Vant) autônomo para monitorar e mapear florestas possibilitará a elaboração de planos de manejo, atendimento a demandas de empresas florestais, definição de estratégias para preservar os recursos naturais da área e o combate ao desmatamento.

Relatório divulgado no primeiro semestre deste ano pelo MapBiomas, 99% do desmatamento feito no Brasil em 2019 foi ilegal. Ao todo, mais de 1,2 milhão de hectares de mata nativa foram devastados, ou 12.187 km², o equivalente a oito municípios de São Paulo. Mais de 60% da área desmatada está na Amazônia, com 770 mil hectares derrubados.

Pesquisa divulgada na última semana pelo Inpe, entre agosto de 2019 e julho de 2020 foram registrados mais de 45 mil alertas de desmatamento na Floresta Amazônica, um aumento de 34,5% em comparação com o período anterior.

“Nós conseguiríamos avaliar o estado de conservação das florestas e detectar locais que precisam de reflorestamento, servindo de alerta para as autoridades ambientais caso alguma região apresente transformações suspeitas ao longo do tempo. Esse tema é muito relevante, principalmente pelo atual cenário que vivemos, de total descaso com a Amazônia”, afirma Roseli A. Francelin Romero, pesquisadora do InSAC e professora do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos.

Segundo a docente, atualmente o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) realiza alguns levantamentos florestais por imagens de satélite, mas são estimativas que impossibilitam uma análise mais minuciosa da vegetação em áreas específicas.

Mercado

Nos Estados Unidos, os cientistas parceiros no estudo criaram uma empresa e já começaram a oferecer alguns serviços de mapeamento com o drone para a iniciativa privada. Segundo Guilherme, há interesse em trazer a tecnologia para Brasil, mas antes o sistema de controle do Vant precisaria passar por algumas adaptações devido à diferença de biodiversidade, entre outras dificuldades que podem sificultar a aplicação o Brasil.

A estimativa de custo para cada drone autônomo como esse é de R$ 60.000,00. “O valor não é alto se comparado ao retorno que ele pode trazer para a população em geral, com a preservação das florestas e do meio ambiente”, finaliza Roseli.

*Com informações de Henrique Fontes, Assessoria de Imprensa InSAC

Fonte: Portal Cimm