Estimativa da profundidade de cursos d’água combinando o imageamento por VANTs e o método Slope Break

Abstract

Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de avaliar a combinação de Veículos Aéreos Nãotripulados (VANTs) com o método matemático “quebra de declividade” (slope break method) na estimativa da profundidade de seções topobatimétricas em pequenos e médios cursos d’água. A motivação desta combinação é reduzir custos de serviços de campo em levantamentos e diagnósticos preliminares e permitir a coleta de informações topobatimétricas em locais de difícil acesso ou remotos. Além disso, a utilização de VANTs vêm sendo amplamente difundida no levantamento de informações da superfície e do terreno, permitindo, em várias ocasiões, uma proveitosa relação entre custo, rapidez e qualidade do levantamento para estimativas iniciais e/ou complementação de técnicas tradicionais de topobatimetria. A parte da aerofotogrametria foi realizada com a aquisição de imagens aéreas dos cursos d’água de interesse através de VANTs e o processamento das imagens com o software Agisoft Metashape. Uma vez gerado o modelo digital de elevação, foram extraídas informações de superfície para o ArcGIS e deste para a planilha eletrônica para a aplicação do método slope break. O trabalho foi dividido em cinco campanhas de campo e analisou rios com largura de calha variando entre 15 e 60 metros, aproximadamente. Em termos absolutos para a estimativa da profundidade máxima, o presente trabalho encontrou erros variando de -0,95 a 0,35 m, enquanto em termos relativos os erros variaram de 0,1 a 55,9 %. O mesmo não foi possível para a estimativa da profundidade média, devido à falta de informações mais confiáveis para a região da campanha 4. Os resultados deste trabalho sugerem uma combinação promissora para a obtenção de informações topobatimétricas em termos de magnitude, uma vez que tanto o levantamento quanto o processamento das informações mostraram-se relativamente rápido e barato com produtos finais satisfatórios. Este trabalho recomenda que estudos mais completos desta combinação sejam realizados, com maior número de dados, para que seja possível estabelecer relações de aplicabilidade do método.

This work was developed to evaluate the combination of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) with the mathematical method "slope break method" in estimating the depth of topobathymetric sections in small and medium watercourses. The motivation of this combination is to reduce the costs of field services in preliminary surveys and diagnoses and to allow the acquisition of topobathymetric information in remote regions. In addition, the use of UAVs has been widespread in the survey of surface and terrain information, allowing, on several occasions, a profitable relationship between cost, speed, and quality of the survey for initial estimates and/or complementation of traditional topobathymetryc techniques. The aerial photogrammetry was performed with the acquisition of aerial images of the waterways of interest through UAVs and the image processing with the Agisoft Metashape software. Once the digital elevation model was generated, surface information was extracted to ArcGIS and from there to the electronic spreadsheet for the application of the slope break method. The work was divided into five field campaigns and analyzed rivers with channel widths varying between 15 and 60 meters, approximately. In absolute terms for estimating the maximum depth, the present work found errors ranging from -0.95 to 0.35 m, while in relative terms the errors ranged from 0.1 to 55.9%. The estimation of the average depth was not possible due to the lack of more reliable information for the region of campaign 4. The results of this work suggest a promising combination for obtaining topobathymetric information in terms of magnitude, since both the information acquisiton and the processing proved to be relatively fast and cheap with satisfactory final products. This work recommends that more studies of this combination be carried out, with a greater number of data, so that it is possible to establish relations of applicability of the method.