CSIC// JUAN LÓPEZ-VINIELLES
O drone fornece as informações necessárias para completar a análise quando o satélite perde confiabilidade em terrenos muito instáveis
MADRID, 25 set. (EUROPA PRESS) -
Uma equipe liderada pelo Laboratório InSAR do Instituto Geológico e Mineiro da Espanha do CSIC (IGME-CSIC) desenvolveu e validou uma estratégia para o monitoramento de encostas instáveis em minas, combinando tecnologia de satélite e drones.
Publicada na revista Engineering Geology, essa pesquisa abre novas possibilidades para detectar e acompanhar a evolução de movimentos do solo potencialmente perigosos e melhorar sua monitoramento em áreas onde os satélites perdem precisão.
Os satélites de radar permitem medir com grande precisão os deslocamentos do solo a partir do espaço por meio de uma técnica chamada InSAR, embora os resultados possam perder confiabilidade quando o solo se move de forma muito desigual entre áreas próximas.
Nesses casos, o uso de imagens captadas por drones e processadas por meio de técnicas avançadas de fotogrametria e correlação digital de imagens (SfM-DIC) fornece informações complementares e permite reconstruir os movimentos em três dimensões.
O estudo demonstra que a integração de ambas as técnicas permite melhorar a caracterização desses processos em áreas onde os deslocamentos variam abruptamente em distâncias curtas, onde a confiabilidade das medições InSAR pode ser limitada.
A pesquisa foi aplicada à pilha de rejeitos restaurada da antiga mina de carvão El Feixolín, no Vale de Laciana (León), onde a equipe analisou um deslizamento lento de grandes dimensões entre outubro de 2018 e setembro de 2020.
Os resultados mostram deslocamentos tridimensionais acumulados de até 3,16 metros nos pontos de validação, um valor muito próximo dos 3,23 metros medidos diretamente no terreno por meio de um sistema de posicionamento por satélite de alta precisão (GNSS diferencial) e muito superior à magnitude máxima de 1,22 metros registrada por InSAR na linha de visão do satélite nesses mesmos pontos. Essa comparação corrobora a capacidade da abordagem proposta para caracterizar grandes deslocamentos.
“Nossa metodologia não substitui a interferometria de radar por satélite, mas fornece informações complementares justamente onde os grandes gradientes de deformação podem limitar a confiabilidade dos resultados obtidos por satélite. A combinação de dados de satélite e de drones permite analisar os movimentos com maior detalhamento, reconstruí-los em três dimensões e avaliar a confiabilidade das medições InSAR”, explica Juan López-Vinielles, pesquisador do IGME-CSIC.
LIMITAÇÕES DAS TÉCNICAS INSAR
As técnicas InSAR se consolidaram nas últimas décadas como uma ferramenta de referência para monitorar movimentos do solo, graças à sua capacidade de cobrir grandes extensões com alta frequência de observação e precisão milimétrica.
No entanto, quando os deslocamentos variam abruptamente em distâncias curtas (ou seja, quando existem gradientes de deformação elevados), a confiabilidade das medições InSAR pode ser limitada pelo que é conhecido como aliasing de fase, um fenômeno que dificulta determinar de forma inequívoca o quanto o solo se deslocou.
Além disso, as observações de radar por satélite registram apenas o movimento projetado na linha de visão do satélite, portanto, não permitem reconstruir diretamente o deslocamento tridimensional completo.
Para superar essas limitações, a equipe processou imagens multitemporais adquiridas por drone utilizando uma técnica de fotogrametria digital conhecida como “estrutura a partir do movimento” (Structure from Motion, SfM) e técnicas de correlação digital de imagens (Digital Image Correlation, DIC).
Essa metodologia permitiu obter as duas componentes horizontais do movimento e combiná-las com os modelos digitais de superfície gerados por SfM para calcular a componente vertical e, assim, reconstruir o movimento tridimensional da encosta estudada.
A pesquisa baseou-se na análise de 237 imagens de radar adquiridas pela constelação de satélites europeus Sentinel-1, quatro campanhas de voo com drones e medições diretas realizadas por meio de GNSS diferencial em 22 pontos distribuídos pela área de estudo.
O estudo também avaliou quatro formas de combinar os deslocamentos obtidos por satélite e por drone. Para a encosta analisada, a integração dos dados InSAR ascendentes com os deslocamentos horizontais obtidos por meio do SfM-DIC proporcionou o melhor equilíbrio entre precisão e capacidade de reconstruir grandes deslocamentos.
NOVAS ESTRATÉGIAS DE MONITORAMENTO
O principal valor desta pesquisa reside em sua contribuição para o desenvolvimento de estratégias de monitoramento capazes de caracterizar movimentos do solo em áreas com altos gradientes de deformação (áreas onde os movimentos variam abruptamente em distâncias curtas). A disponibilidade de informações sobre a magnitude, a direção e a evolução desses movimentos pode facilitar sua interpretação e servir de apoio à tomada de decisões em ambientes afetados por instabilidades.
A metodologia proposta pode ser aplicada não apenas à análise de instabilidades caracterizadas por fortes gradientes de deformação em áreas de mineração, mas também ao monitoramento de outros processos naturais ou antropogênicos com características semelhantes. Nesses contextos, a combinação de medições obtidas por satélite e por drone permite dispor de informações complementares sobre os movimentos do terreno.
Essa complementaridade constitui uma das principais conclusões do estudo. Enquanto a interferometria de radar por satélite oferece alta frequência de observação, ampla cobertura espacial e grande sensibilidade para detectar deformações, os dados obtidos ao processar, por meio do SfM-DIC, imagens captadas por drones permitem reconstruir deslocamentos tridimensionais em setores onde as medições InSAR podem perder confiabilidade devido à presença de gradientes de deformação elevados. O uso combinado de ambas as tecnologias pode, portanto, contribuir para obter uma caracterização mais completa desses movimentos.
Além disso, melhorias futuras, como o aumento da frequência dos voos, o uso de drones com posicionamento de alta precisão (RTK) e a otimização dos parâmetros de correlação, poderiam melhorar a resolução temporal, a precisão e a sensibilidade da metodologia, ampliando ainda mais seu escopo de aplicação.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático