THE EFFECTIVENESS OF UNMANNED AERIAL VEHICLES (UAVS): A STUDY APPLIED TO NUCLEUS 15 IN MANAUS, AMAZONAS
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cl10202504291950
Thayna Soares Sampaio1
Erika Cristina Nogueira Marques Pinheiro2
Orientador: Prof. Me. Igor Nonato Almeida Pereira3
RESUMO
Este estudo comparou três métodos de levantamento topográfico georreferenciado aplicados a uma área de 12.223 m² e perímetro de 480 metros, com foco em precisão, produtividade e aplicabilidade. Foram utilizados: (1) estação total convencional, (2) drone DJI Mini 2 SE e (3) drone Phantom 4 RTK. Dois pontos de controle foram estabelecidos via RTK-GNSS para garantir o referenciamento dos dados. A estação total permitiu a coleta de 142 pontos em cerca de uma hora, com precisão de 0,008 m (RMSE), porém com baixa densidade (20 pts/m²) e maior esforço de campo. O DJI Mini 2 SE realizou um voo de 09 minutos, gerando mais de 100.000 pontos (150 pts/m²) com RMSE de 0,025 m, exigindo cerca de 1 hora de processamento. Já o Phantom 4 RTK, com correções em tempo real, produziu dados com RMSE de 0,012 m em apenas 07 minutos de voo e 45 minutos de processamento, dispensando pontos de apoio adicionais. Os dados demonstram que os drones proporcionam uma expressiva redução no tempo de execução, maior segurança para os profissionais e densidade superior de informações, contribuindo para levantamentos mais detalhados. Por outro lado, a estação total permanece essencial para medições pontuais de alta precisão e validação dos dados coletados por sensoriamento remoto. O estudo evidencia os benefícios de uma abordagem híbrida, que combina drones para cobertura ampla e rápida, e a estação total para controle e validação de pontos críticos. Conclui-se que a integração dessas tecnologias otimiza tanto a eficiência operacional quanto a qualidade final dos produtos cartográficos. Futuras pesquisas devem explorar fluxos de trabalho unificados e novas ferramentas de sensoriamento para aprimorar ainda mais a acurácia e a relação custo-benefício em levantamentos topográficos.
Palavras-chave: Fotogrametria digital; Veículos Aéreos Não Tripulados; Estação total; Georreferenciamento; Eficiência operacional.
ABSTRACT
This study compared three georeferenced topographic surveying methods applied to an area of 12,223 m² and a perimeter of 480 meters, focusing on accuracy, productivity, and applicability. The following were used: (1) conventional total station, (2) DJI Mini 2 SE drone, and (3) Phantom 4 RTK drone. Two control points were established via RTK-GNSS to ensure data referencing. The total station allowed the collection of 142 points in approximately one hour, with an accuracy of 0.008 m (RMSE), but with low density (20 pts/m²) and greater field effort. The DJI Mini 2 SE performed a 9-minute flight, generating more than 100,000 points (150 pts/m²) with an RMSE of 0.025 m, requiring approximately 1 hour of processing. The Phantom 4 RTK, with real-time corrections, produced data with RMSE of 0.012 m in just 7 minutes of flight and 45 minutes of processing, eliminating the need for additional support points. The data demonstrate that drones provide a significant reduction in execution time, greater safety for professionals and higher density of information, contributing to more detailed surveys. On the other hand, the total station remains essential for high-precision spot measurements and validation of data collected by remote sensing. The study highlights the benefits of a hybrid approach, which combines drones for broad and fast coverage, and the total station for control and validation of critical points. It is concluded that the integration of these technologies optimizes both operational efficiency and the final quality of cartographic products. Future research should explore unified workflows and new sensing tools to further improve accuracy and cost-effectiveness in topographic surveys.
Palavras-chave: Digital photogrammetry; Unmanned Aerial Vehicles; Total station; Georeferencing; Operational efficiency.
1. INTRODUÇĀO
O levantamento topográfico é essencial em projetos de engenharia, fornecendo informações precisas sobre o terreno, como relevo, limites e características naturais. Ele permite o planejamento adequado de obras, a execução de levantamentos topográficos para a determinação das características do terreno pode ser impactada por variáveis relacionadas às condições do próprio local, os métodos tradicionais de levantamento são eficazes e apresentam alta precisão em áreas predominantemente planas e com poucos obstáculos, uma vez que o número de pontos a ser coletado é diretamente proporcional à variação do relevo. Contudo, em terrenos com relevo acentuado ou de difícil acesso, a aplicação desses métodos pode se tornar economicamente inviável, dado o aumento do tempo necessário para a coleta dos dados, além dos riscos associados à integridade física dos profissionais em campo.
Embora esses métodos sejam eficazes em áreas planas e acessíveis, sua eficiência é diretamente afetada pela complexidade do terreno, o que demanda maior tempo em campo, maior número de observações por ponto e esforço físico considerável por parte da equipe técnica.
Nesse cenário, as limitações operacionais e logísticas associadas aos métodos tradicionais, como o uso da estação total, tornam evidente a necessidade de adoção de tecnologias mais versáteis e adaptáveis. A utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) surge como uma alternativa tecnológica promissora, capaz de fornecer levantamentos topográficos de alta precisão, com maior agilidade, menor esforço em campo e significativa redução de riscos à integridade física dos profissionais.
Em contrapartida, os levantamentos realizados com o uso de VANTs têm se destacado por sua capacidade de mapear extensas áreas em curtos intervalos de tempo, com redução de custos e riscos operacionais, além de proporcionarem densidade de pontos superior e a possibilidade de obtenção de produtos derivados de alta qualidade. A integração desses dados a ferramentas de geoprocessamento e Sistemas de Informações Geográficas (SIG) amplia, ainda mais, seu potencial analítico e aplicação em diferentes áreas do conhecimento.
Neste sentido, torna-se pertinente investigar a real eficácia dessa tecnologia em relação aos métodos consolidados, não apenas sob o ponto de vista técnico, mas também em termos de produtividade, esforço operacional, custo-benefício e aplicabilidade em diferentes cenários territoriais. Dessa forma, é possível contribuir para a consolidação de protocolos metodológicos que orientem a seleção adequada de técnicas em levantamentos topográficos de acordo com as exigências de cada projeto.
Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo geral realizar uma análise comparativa entre o levantamento topográfico realizado com VANTs e o método tradicional por meio de estação total, considerando aspectos como acurácia posicional, tempo de execução, esforço em campo e qualidade dos produtos gerados. O estudo será desenvolvido na área do Núcleo 15, localizada na cidade de Manaus/AM, uma região em expansão urbana que demanda soluções tecnológicas eficientes para o ordenamento territorial e o planejamento urbano.
Dessa forma, procura-se realizar uma avaliação detalhada não apenas dos custos diretos e indiretos envolvidos, mas também do tempo necessário para a execução das diferentes atividades de campo, assim como do tempo requerido para as etapas de pós-processamento.
Além disso, é essencial considerar a robustez da abordagem metodológica utilizada.
2. METODOLOGIA
A abordagem metodológica utilizada neste estudo é estruturada como um estudo de caso caracterizado por ser de natureza experimental e qualitativa. Este estudo é especificamente direcionado à comparação de três levantamentos topográficos que são georreferenciados.
Inicialmente, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre os principais métodos de levantamentos topográficos utilizados atualmente, com ênfase nas inovações tecnológicas aplicadas ao setor, em especial os avanços envolvendo veículos aéreos não tripulados (VANTs). Essa etapa teve como finalidade fundamentar tecnicamente a pesquisa e embasar a escolha dos métodos comparados.
Na sequência do processo, foi estabelecida a organização do experimento de campo, sendo definidos de forma clara e precisa os critérios que seriam utilizados para a análise dos dados coletados, além dos parâmetros de qualidade que deveriam ser observados em cada levantamento realizado. Essa estruturação é fundamental para garantir que os resultados obtidos sejam confiáveis e relevantes.
O experimento prático foi conduzido em uma área de 12.223 m² e perímetro de 480 metros, localizado no Núcleo 15, em Manaus/AM. Para a análise, foram realizados três levantamentos topográficos distintos, todos com pontos devidamente georreferenciados. As abordagens adotadas foram:
- Levantamento convencional por estação total: utilizando pontos de apoio georreferenciados e execução de visadas diretas e reversas, com redundância mínima de três observações por ponto, assegurando a precisão milimétrica dos dados coletados.
- Levantamento com VANT DJI Mini SE: também realizado por meio de voo em malha reticular, com a utilização de GCPs para refinamento do georreferenciamento.
- Levantamento com VANT DJI Phantom 4 RTK: aplicação de voo em malha reticular, com sistema de correção em tempo real, assegurando acurácia posicional elevada durante a coleta das imagens
Após a realização da coleta de dados em campo, as peças técnicas que foram obtidas de cada um dos métodos utilizados passaram por um processo de análise em ambientes computacionais que eram distintos entre si. Para a estação total, foi descarregado no topcon Link e posteriormente processado no software Autocad Civil 3D. Para a realização do VANT, foi empregado um software especializado em fotogrametria com a finalidade de gerar uma nuvem de pontos, além de um modelo digital de superfície.
Durante a fase de análise qualitativa, foram examinadas as peças técnicas levando em consideração uma série de parâmetros que haviam sido previamente determinados. Esses parâmetros incluíram, entre outros, o tempo total despendido na execução das atividades, o esforço que a equipe precisou empregar, a qualidade posicional, que foi mensurada utilizando o índice e também a facilidade com que as operações puderam ser realizadas. Essa abordagem metódica permitiu uma avaliação abrangente e precisa das peças, considerando diversos aspectos relevantes para um entendimento mais completo do desempenho das atividades.
Foi realizada uma comparação cruzada entre os resultados obtidos, o que possibilitou a identificação tanto das discrepâncias quanto das convergências que existem entre as diversas técnicas aplicadas. A utilização de uma abordagem qualitativa possibilitou uma análise aprofundada que favoreceu a compreensão detalhada das diferentes condições sob as quais cada método é empregado, bem como das limitações que podem estar associadas a eles e do potencial que cada um desses métodos apresenta.
As etapas do desenvolvimento da pesquisa podem ser vistas de acordo com a Figura 1.
Figura 1 – Etapas do desenvolvimento da pesquisa.
Fonte: Própria (2025).
3. RESULTADOS
3.1 Revisão de literatura
3.1.1 Levantamento topográfico
O levantamento topográfico representa uma etapa essencial no desenvolvimento de projetos de engenharia, sendo regido por normas técnicas que visam garantir a precisão, a confiabilidade e a integridade dos dados geoespaciais obtidos. Para assegurar a qualidade dessas informações, é imprescindível a utilização de instrumentos apropriados — como estação total, níveis e teodolitos — devidamente referenciados a uma rede geodésica, a qual tem por finalidade assegurar a compatibilidade entre os dados coletados e os sistemas geoespaciais existentes, promovendo a consistência das coordenadas no sistema de referência adotado.
A NBR 13133 (ABNT, 1994) classifica os levantamentos topográficos conforme sua natureza: planimétricos, altimétricos e planialtimétricos, além de levantamentos voltados à obtenção de informações específicas, como a delimitação de contornos, a identificação de elementos naturais e antrópicos e a caracterização de edificações. A escolha do método e dos equipamentos deve considerar as características da área de estudo, levando em conta a morfologia do terreno, a acessibilidade e os objetivos do projeto. Em regiões planas, os métodos tradicionais mostram-se eficazes; contudo, em terrenos com grandes variações altimétricas ou de difícil acesso, recomenda-se a adoção de tecnologias mais avançadas, como os VANTs.
Adicionalmente, a norma ressalta a importância de estruturar os dados geoespaciais em formatos compatíveis com Sistemas de Informações Geográficas (SIG), promovendo sua integração em estudos multidisciplinares e facilitando análises subsequentes. Essa prática contribui significativamente para a continuidade, atualização e aprimoramento dos projetos ao longo do tempo.
3.1.2 Levantamento topográfico por estação total e confiabilidade dos pontos de controle
O levantamento por estação total baseia‑se em medições angulares e lineares de alta precisão, integradas à amarração em estações de controle posicionadas previamente no terreno. Esse procedimento permite o estabelecimento de uma rede geodésica local, cuja confiabilidade advém da repetição de visadas diretas e reversas, redução de erros instrumentais e aplicação de procedimentos de calibração periódica (ELIAS; FERNANDES; SILVA, 2017).
O levantamento topográfico que é executado com o uso de uma estação total continua sendo considerado uma referência de precisão em nível milimétrico. Essa técnica é especialmente essencial em projetos que demandam um elevado grau de detalhamento tanto em termos de planejamento horizontal quanto vertical, conhecido como planialtimetria. Dessa forma, a precisão que esse método oferece garante resultados confiáveis e minuciosos, fundamentais para a execução de obras que requerem alta acurácia nas informações geoespaciais.
A abordagem utilizada nessa técnica fundamenta-se na amarração realizada nos pontos de controle, o que tem como efeito a minimização de erros sistemáticos que podem ocorrer no processo de coleta. Além disso, essa prática proporciona uma garantia de rastreabilidade dos dados que são coletados no campo, assegurando que as informações obtidas possam ser rastreadas e verificadas com maior eficiência (ELIAS; FERNANDES; SILVA, 2017).
A realização da calibração adequada dos instrumentos utilizados, assim como a implementação de procedimentos rigorosos de qualidade nos laboratórios, são etapas essenciais e imprescindíveis para garantir a confiança e a precisão dos resultados obtidos. Essas práticas não apenas ajudam a manter a integridade dos dados, mas também promovem a eficácia das análises realizadas.
Segundo a NBR 13133 (ABNT, 1994), este método é recomendado para áreas com relevo moderado e de fácil acesso, sendo capaz de fornecer resultados precisos tanto em levantamentos planimétricos quanto altimétricos, quando aplicadas as devidas correções e calibrações. No entanto, este tipo de levantamento pode ser mais demorado e exige maior esforço físico dos profissionais, especialmente em terrenos de difícil acesso ou com grandes variações de relevo.
3.1.3 Fotogrametria digital aplicada à VANTs
A fotogrametria digital, base dos produtos gerados por VANTs, fundamenta-se na reconstrução tridimensional de superfícies a partir de múltiplas imagens aéreas sobrepostas. O método envolve a calibração interna do sensor, o emparelhamento de pontos homólogos e a geração de nuvens de pontos densas, resultando em Modelos Digitais de Superfície (MDS) e ortofotos de alta resolução (FONSECA ET AL., 2017).
A precisão posicional obtida depende diretamente da resolução do sensor, do grau de sobreposição frontal e lateral e da distribuição dos Pontos de Controle de Solo (GCPs), que corrigem distorções sistemáticas (SOUZA, 2015). O autor Bastian (2020) também destaca que o planejamento de voo, incluindo altitude, velocidade e padrão de malha, é essencial para garantir a qualidade geométrica dos produtos. Além disso, a autonomia e versatilidade dos VANTs permitem acessos a áreas de difícil alcance, otimizando tempo de campo sem comprometer a confiabilidade dos dados (VASCONCELOS, 2019).
De maneira ampla, a fotogrametria digital realizada por meio de VANTs é caracterizada pela coleta de diversas imagens capturadas do ar, que apresentam uma alta taxa de sobreposição entre si. Essas imagens são posteriormente submetidas a processos de análise e tratamento com a finalidade de criar MDS e também nuvens de pontos com grande densidade, que são fundamentais para diversas aplicações tecnológicas e científicas. Este método se distingue pela sua agilidade no mapeamento de áreas amplas, possibilitando a coleta de dados em lugares que apresentam dificuldade de acesso, utilizando equipes menores. Essa característica torna o processo mais eficiente e prático, permitindo que as informações necessárias sejam obtidas de maneira rápida, mesmo em regiões de complicada logística (VASCONCELOS, 2019).
A base teórica que sustenta a fotogrametria digital está ancorada na triangulação espacial, um processo que envolve a identificação de pontos homólogos em imagens que estão sobrepostas. Esse procedimento inicial é crucial, pois permite estabelecer correspondências entre as imagens. Em sequência, é realizada a calibração, que pode ser dividida em duas etapas: calibração interna, que refere-se à correção das configurações intrínsecas do sensor, e calibração externa, que é responsável pela correção de distorções geométricas que podem afetar a qualidade e a precisão das imagens obtidas (DALMOLIN ET AL., 2018).
Além disso, a utilização de receptores GNSS que operam em alta frequência e estão instalados no solo contribui significativamente para o aprimoramento da precisão centimétrica dos GCPs. Essa tecnologia permite que os dados coletados sejam mais exatos, resultando em melhorias notáveis nas medições geoespaciais realizadas. Contudo, foi destacado que a presença de ventos intensos, assim como mudanças na iluminação, pode afetar de maneira negativa a qualidade das imagens capturadas (DALMOLIN ET AL., 2018).
Desse modo, esses passos garantem que as informações coletadas sejam fiéis à realidade representada. A aplicação de GCPs, que são posicionados de maneira estratégica em diferentes locais do terreno, garante uma diminuição significativa dos erros sistemáticos que podem ocorrer durante a coleta de dados, o que, consequentemente, aumenta a confiabilidade dos levantamentos realizados (PEDREIRA ET AL., 2020).
Além disso, é importante ressaltar que a seleção dos parâmetros de sobreposição tanto frontal quanto lateral tem uma influência significativa e direta sobre a densidade, bem como sobre a qualidade resultante da nuvem de pontos gerada. Dalmolin e seus colegas, em um estudo realizado em 2018, destacam a importância da fase de pós-processamento, que inclui a filtragem de ruídos, a qual se torna indispensável para a correção de artefatos indesejados. Dessa maneira, a combinação entre os princípios clássicos que regem a fotogrametria e os recentes avanços tecnológicos que têm surgido no campo contribui de forma significativa para a solidez e a consistência da metodologia utilizada (DALMOLIN ET AL., 2018).
No contexto da altimetria, o trabalho realizado por Pedreira et al. (2020) teve como objetivo investigar a precisão das altitudes que foram obtidas através de VANTs. Essa pesquisa evidenciou que a forma como os GCPs estão distribuídos geograficamente é um fator crucial que influencia diretamente a confiabilidade dos perfis altimétricos obtidos. Ao realizar uma comparação entre as curvas de nível que foram geradas por diferentes métodos, observou-se que as diferenças médias apresentaram valores que permaneceram abaixo de 15 centímetros em terrenos caracterizados por um relevo que é suave. Isso indica uma precisão considerável dos métodos utilizados para esse tipo de terreno, onde as variações não ultrapassam esse limite estabelecido.
A evolução da modelagem tridimensional de construções urbanas, realizada por meio de VANTs, tem avançado consideravelmente, como descrito por Costa et al. (2024). Esses pesquisadores integraram, de forma eficaz, fluxos de trabalho fotogramétricos com programas de desenho assistido por computador (CAD) e Modelagem da Informação da Construção (BIM). Essa integração permite a conversão de nuvens de pontos, que são representações tridimensionais obtidas a partir das capturas feitas pelos VANTs, em elementos paramétricos que podem ser utilizados de maneira mais conveniente e eficiente em projetos de arquitetura e engenharia.
Os autores Dos Santos, et al. (s.d.) apresentaram um conjunto de diretrizes metodológicas que têm como objetivo a padronização dos parâmetros relacionados à sobreposição mínima e às altitudes de voo utilizadas nas operações. Além disso, eles também sugerem a realização de auditorias de qualidade, as quais devem incluir comparações com bases geodésicas que servem como referência. Essas recomendações visam garantir a precisão e a confiabilidade dos dados obtidos.
As orientações fornecidas englobam a utilização de uma lista de verificação, com o intuito de assegurar a conferência dos GCPs, além da realização de uma calibração interna do sensor utilizado, bem como a execução de testes que visam garantir a consistência geométrica, tanto antes quanto depois do processo de processamento das informações. A implementação desses protocolos tem como objetivo principal a padronização dos resultados entre diversas plataformas e operadores, garantindo assim que os levantamentos realizados possam ser repetidos de forma consistente e confiável (DOS SANTOS ET AL., S.D.).
De forma resumida, a investigação das obras evidencia que a utilização da fotogrametria digital em VANTs está em um nível bastante desenvolvido, proporcionando respostas que são tanto ágeis quanto seguras para a realização de levantamentos nas áreas de topografia, altimetria, hidrologia e também para a inspeção de construções. Essa tecnologia se mostra eficaz e prática, possibilitando um trabalho mais eficiente e de maior qualidade nestes setores (DOS SANTOS ET AL., S.D.).
As pesquisas realizadas demonstram de forma unânime a relevância da distribuição estratégica dos pontos de GCPs, assim como a necessidade de um planejamento de voo que seja bem estruturado e, por fim, a importância da calibração rigorosa dos sensores utilizados para a coleta de dados (PEDREIRA ET AL., 2020; MELO JÚNIOR ET AL., 2018).
A utilização de pontos de controle bem distribuídos assegura a rastreabilidade dos dados e a minimização de desvios sistemáticos, servindo de referência para a avaliação de outras técnicas de levantamento (NETO ET AL., 2017). Em contextos de cadastro e engenharia, a robustez metodológica da estação total é crucial para projetos que exigem precisão milimétrica, justificando seu uso como padrão de comparação em estudos de eficácia de VANTs.
Pesquisas realizadas indicam que a precisão da localização dos dados espaciais coletados por veículos aéreos não tripulados, pode alcançar níveis semelhantes aos dos levantamentos tradicionais, desde que esses dados sejam apoiados por uma rede de pontos de controle que estejam adequadamente distribuídos ao longo do terreno analisado (FONSECA ET AL., 2017).
3.2 Área De Estudo
Para a realização deste estudo, a área de interesse, objeto do levantamento topográfico, está situada no Núcleo 15, no bairro Novo Aleixo, no município de Manaus/AM. A delimitação geográfica da região de estudo é definida pelas vias: Rua 182, ao norte; Rua 184, ao sul; Rua 179, a leste; e pela Rua 178, a oeste, conforme ilustrado na Figura 2.
Figura 2 – Área de estudo.
Fonte: Google Earth (2025).
O presente estudo foi desenvolvido em múltiplas etapas (Figura 3), iniciando-se com o georreferenciamento dos pontos de controle, fundamentais para assegurar a precisão espacial dos dados adquiridos. Em seguida, foi realizado um levantamento topográfico utilizando uma estação total, servindo como base comparativa para os dados obtidos por aerolevantamento. A coleta aérea foi dividida em dois segmentos, utilizando dois modelos distintos de drones: inicialmente, o DJI Mini 2 SE, com a elaboração do plano de voo, execução do voo e posterior processamento dos dados. Na sequência, foi utilizado o drone Phantom 4 RTK, repetindo-se o mesmo procedimento de planejamento, voo e processamento. Por fim, os dados provenientes dos dois sistemas foram comparados, permitindo a análise dos resultados e a avaliação da acurácia e eficiência de cada método de levantamento.
Figura 3 – Etapas da coleta.
Fonte: Própria (2025).
3.3 Georreferenciamento de Pontos de Controle
Foram realizados pontos de controle, pois eles são fundamentais para garantir a precisão e confiabilidade dos dados coletados, permitindo a correção de erros e a calibração das imagens geradas pelo drone. A correta distribuição e georreferenciamento dos pontos de controle impactam a qualidade do modelo digital do terreno, desta forma foram realizados 2 pontos de controles.
O ponto de controle M01 foi georreferenciado no dia 15/03/2025 hora inicial: 12:51 e hora final: 14:51 (Figura 4). O processamento foi realizado por meio da técnica de Posicionamento por Ponto Preciso (PPP), utilizando dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), resultando nas seguintes coordenadas no sistema UTM: Norte 9662718.250 m, Leste 169386.072 m, com altitude ortométrica de 33,46 m. Este ponto foi adotado como referência principal para o sistema de coordenadas dos levantamentos realizados.
Figura 4 – Ponto de controle M01
Fonte: Própria (2025).
O segundo ponto de controle, identificado como M02, também foi georreferenciado na mesma data, com intervalo de observação compreendido entre 12h52 e 15h29 (Figura 5). Após o processamento, obteve-se a localização UTM: Norte 9662723.836 m, Leste 169378.187 m, e cota de 33,26 m. Este vértice foi empregado como ponto de controle suplementar, contribuindo para o ajuste geométrico e validação dos dados coletados.
Figura 5 – Ponto de controle M02
Fonte: Prórpia (2025).
3.4 Levantamento com a Estação Total – Cygnus 202
O método tradicional de levantamento topográfico foi conduzido com o uso da estação total Cygnus 202 (Figura 6), com base nos pontos de controle M01 e M02. O ponto M01 foi utilizado como estação de ocupação, enquanto M02 serviu como visada de ré, garantindo a orientação do equipamento.
Fonte: Própria (2025).
Durante a operação em campo (Figura 7), com duração total de 52 minutos, foram coletados 140 pontos topográficos, contemplando feições relevantes do terreno. As medições foram registradas em caderneta de campo para posterior processamento.
Figura 7 – Levantamento com a Estação Total tendo como ponto de partida o ponto de controle M01
Fonte: Própria (2025).
O fluxo de trabalho técnico adotado no levantamento com estação total envolveu a transferência dos dados por meio do software TopconLink, utilizado para a extração e conversão dos arquivos brutos do equipamento. Em seguida, os dados foram processados no Autodesk Civil 3D, onde foram elaboradas curvas de nível, modelos altimétricos e representações planialtimétricas. Esse método se destaca pela elevada precisão pontual e pelo controle rigoroso durante a coleta, sendo especialmente indicado para áreas reduzidas ou em projetos que demandam alto nível de detalhamento em elementos específicos do terreno.
3.5 Levantamento com Drone DJI Mini 2 SE (com GCPs)
A segunda metodologia empregada consistiu na utilização do drone DJI Mini 2 SE (Figura 8), operando a uma altitude constante de 30 metros.
Figura 8 – Drone DJI Mini 2 SE
Fonte: Própria (2025).
A missão de voo teve duração de aproximadamente 9 minutos, período no qual foram capturadas 343 imagens com sobreposição adequada e georreferenciamento indireto, viabilizado por meio da amarração fotogramétrica aos pontos de controle previamente implantados em campo. A execução do voo seguiu o plano previamente estabelecido, garantindo cobertura total da área de interesse e permitindo a obtenção de dados compatíveis com os objetivos do levantamento (Figura 9).
Figura 9 – Levantamento com drone DJI MINI 2 SE amarrado aos pontos de controle
Fonte: Própria (2025).
O processamento das imagens foi realizado no software Agisoft Metashape, o software foi utilizado em função de maior nível de detalhamento em função dos resultados, com a inserção manual dos GCPs, possibilitando o ajuste do modelo tridimensional por meio da triangulação fotogramétrica. A partir desse processamento, foram gerados os seguintes produtos cartográficos: ortoimagem georreferenciada, nuvem de pontos densa, mapa de declividades, MDS e planialtimetria. A nuvem de pontos resultante, composta por 188.450 pontos, apresentou elevado nível de detalhamento, permitindo a representação tridimensional precisa da área mapeada. Embora o equipamento empregado não possua sistema de correção embarcado, a acurácia dos resultados foi assegurada pela correta marcação dos GCPs, demonstrando a viabilidade técnica e econômica de sua aplicação em levantamentos preliminares ou em regiões de difícil acesso.
3.6 Levantamento com Drone DJI Phantom 4 RTK
A terceira abordagem fez uso do drone DJI Phantom 4 RTK (Figura 10), o qual possui sistema de correção em tempo real, conferindo acurácia centimétrica diretamente no momento da captura das imagens, sem a necessidade obrigatória de um número elevado de pontos de controle.
Figura 10 – Drone Phantom 4 – RTK
Fonte: Própria (2025).
O voo (Figura 11) foi executado na mesma altitude de 30 metros, com tempo total de 7 minutos e captura de 266 imagens aéreas. O diferencial dessa metodologia está na eliminação da necessidade de múltiplos GCPs em campo, devido à correção das coordenadas pelo receptor GNSS embarcado em tempo real.
Figura 11 – Levantamento com Drone Phantom 4 – RTK
Fonte: Própria (2025).
Semelhante ao método anterior, o processamento dos dados obtidos via fotogrametria foi realizado no software Agisoft Metashape, resultando na geração dos seguintes produtos cartográficos: ortofoto com precisão submétrica, nuvem de pontos composta por 132.153 pontos, mapa de declividades, MDS e representação planialtimétrica. O modelo final apresentou elevada fidelidade à topografia real, com mínima necessidade de correções externas, mostrando-se particularmente eficaz para levantamentos de grandes extensões, áreas de difícil acesso e projetos com limitações operacionais ou prazos reduzidos.
3.7 Análise Comparativa por critérios específicos
Para uma avaliação mais técnica e objetiva dos métodos de levantamento topográfico analisados neste estudo, foi realizada uma comparação com base em cinco critérios: tempo de execução, custo operacional, precisão dos dados, densidade de pontos gerados e complexidade operacional. A seguir, apresenta-se uma síntese dos resultados observados:
- Tempo de Execução: O levantamento com o Drone Phantom 4 RTK demonstrou maior agilidade, seguido pelo DJI Mini 2 SE, ambos significativamente mais rápidos que o método com estação total, o qual demanda mais tempo devido à operação manual ponto a ponto.
- Custo Operacional: O DJI Mini 2 SE apresentou o menor custo operacional, devido à sua simplicidade e menor investimento inicial. A estação total e o Phantom 4 RTK possuem custos mais elevados, sendo o último justificado pela tecnologia embarcada RTK.
- Precisão dos Dados: Tanto a estação total quanto o Phantom 4 RTK apresentaram alto nível de precisão, sendo adequados para projetos que exigem rigor técnico. O DJI Mini 2 SE, embora precise de pontos de controle para maior acurácia, mostrou desempenho satisfatório.
- Densidade de Pontos Gerados: Os métodos com drones, em especial o Mini 2 SE, destacaram-se nesse critério, gerando nuvens de pontos com altíssima densidade e maior riqueza de detalhes na modelagem da superfície.
- Complexidade Operacional: O Mini 2 SE demonstrou ser o mais simples em termos operacionais, ideal para levantamentos rápidos e com menor exigência técnica. O Phantom 4 RTK, embora automatizado, exige maior planejamento de voo e conhecimento do sistema RTK. Já a estação total requer operação mais técnica e manual, com necessidade de dupla em campo.
A Figura 12 apresenta uma comparação dos três métodos de levantamento topográfico analisados neste estudo, considerando cinco critérios técnicos. Essa síntese visa evidenciar de forma objetiva os pontos fortes e limitações de cada tecnologia, permitindo uma avaliação mais clara de sua aplicabilidade em diferentes contextos de mapeamento.
Figura 12 – Comparativo dos aspectos positivos e negativos dos métodos de levantamento
Fonte: Própria (2025).
A Figura 13 apresenta o desempenho comparativo dos métodos de levantamento topográfico com base nos critérios definidos. O Phantom 4 RTK obteve o melhor desempenho em tempo, precisão e densidade, destacando-se como a solução mais eficiente para levantamentos de alta acurácia e detalhamento, embora com maior custo e complexidade operacional devido ao uso de RTK embarcado. O DJI Mini 2 SE apresentou desempenho intermediário, com excelente custo-benefício, operação simplificada e alta densidade de pontos, porém com menor precisão relativa, sendo indicado para aplicações menos exigentes em termos de acurácia. A estação total, por sua vez, alcançou o melhor desempenho em precisão pontual, mas apresentou maior tempo de execução, baixa densidade de pontos e maior demanda operacional, sendo mais adequada para levantamentos locais e validações de alta precisão.
Figura 13 – desempenho dos métodos de levantamento por critério específico
Fonte: Própria (2025).
No primeiro método, utilizando a estação total, foram coletados 142 pontos topográficos ao longo da área de estudo. O levantamento com estação total demonstrou elevada confiabilidade e precisão posicional pontual, características essenciais em obras civis, levantamentos cadastrais e medições técnicas de divisas.
Apesar de os pontos de partida (M01 e M02) estarem devidamente georreferenciados, observou-se uma limitação na cobertura do levantamento, especialmente no perímetro central dos lotes, devido à restrição de acesso aos fundos das propriedades. Essa limitação comprometeu a continuidade das curvas de nível, que apresentaram triangulações distorcidas entre ruas opostas, dificultando a obtenção de cotas precisas e contínuas em toda a extensão do terreno (Figura 14).
Logo, a necessidade de coleta manual e movimentação em campo torna esse método mais demorado e dependente de condições físicas do terreno e da equipe técnica. Além disso, seu uso em áreas urbanas pode demandar autorizações para acesso a fundos de lotes, o que pode limitar a eficiência do processo.
Figura 14 – Levantamento do método 01
Fonte: Própria (2025).
O segundo método, realizado com o drone DJI Mini 2 SE em GCPs, gerou uma nuvem de pontos com 188.450 vértices, permitindo uma triangulação densa e detalhada da superfície. A utilização de imagens aéreas e a distribuição dos GCPs contribuíram para uma melhor representação da topografia local, mesmo em áreas de difícil acesso, proporcionando maior integridade no modelo tridimensional, com resultados satisfatórios em termos de acurácia e fidelidade do modelo gerado (Figura 15). Sua operação é simples, de baixo custo e altamente indicada para levantamentos preliminares, estudos ambientais e terrenos de difícil acesso.
Figura 15 – Levantamento do método 02
Fonte: Própria (2025).
Por fim, o terceiro método, utilizando o drone DJI Phantom 4 RTK, demonstrou-se o mais eficiente, incorporando a tecnologia de correção em tempo real. O voo teve duração de apenas 7 minutos e, devido ao sistema de correção RTK embarcado, dispensou o uso de GCPs, agilizando tanto a coleta quanto o processamento dos dados. A nuvem gerada foi composta por 132.153 pontos, com alto nível de precisão posicional (Figura 16). O tempo de processamento também foi inferior ao dos demais métodos, o que torna esta metodologia a mais vantajosa em termos de eficiência operacional, acurácia geométrica e produtividade na geração dos produtos cartográficos.
Figura 16 – Levantamento do método 03
Fonte: Própria (2025).
Do ponto de vista da segurança e da acessibilidade, a tecnologia embarcada nos drones minimiza os riscos operacionais, reduz o esforço físico da equipe e viabiliza levantamentos em áreas de difícil acesso ou com obstáculos naturais e urbanos.
Os levantamentos realizados com drones, especialmente com sistemas RTK, apresentam-se como uma alternativa tecnológica moderna, eficiente e precisa ao método convencional, com significativa redução no tempo de execução e superior detalhamento dos dados. Ainda assim, a integração entre métodos, como a utilização de drones para cobertura aérea e estação total para refinamento local ou validação, mostra-se como a estratégia mais completa e eficaz em projetos topográficos complexos, oferecendo robustez técnica, flexibilidade operacional e qualidade nos resultados.
A escolha do método ideal deve considerar as especificidades do projeto, incluindo área de abrangência, orçamento disponível, exigência de precisão, restrições físicas e o prazo para entrega dos produtos cartográficos.
4. CONCLUSÃO
Este estudo comparativo analisou a eficiência e a precisão do levantamento topográfico tradicional, utilizando estação total, em relação ao levantamento realizado com drones, considerando uma área de 12.223 m² e perímetro de 480 metros. Os resultados obtidos demonstraram que o método convencional com estação total permitiu a coleta de mais de 142 pontos ao longo de um período de uma hora, o que demanda um tempo significativo de trabalho em campo. Além disso, esse método pode apresentar desafios relacionados à acessibilidade do terreno e à carga de trabalho dos profissionais envolvidos.
Por outro lado, a utilização de drones, que empregam tecnologia de sensoriamento remoto e georreferenciamento, possibilitou a captura de mais de 100.000 pontos em apenas 10 minutos de voo. Essa abordagem proporcionou uma expressiva redução no tempo de execução do levantamento, otimizando o processo.
Além da agilidade, o uso de drones resultou em uma densidade muito maior de pontos, contribuindo para uma representação mais detalhada e precisa do terreno. Esse fator é particularmente vantajoso em projetos que exigem alto nível de detalhamento topográfico, como planejamento urbano, obras de infraestrutura e modelagem tridimensional do relevo. Os dados obtidos foram processados para a geração de ortofotos, modelos digitais de superfície e curvas de nível, apresentando uma precisão comparável ou até superior à obtida pelos métodos convencionais. Isso se mostra especialmente útil para análises volumétricas, como o cálculo de volumes de terra e drenagem.
Outro aspecto relevante do estudo foi a constatação de que, além de reduzir significativamente o tempo de trabalho em campo, a utilização de drones contribui para minimizar os riscos à segurança dos profissionais, especialmente em áreas de difícil acesso ou que apresentam alto grau de perigo. A integração de tecnologias como georreferenciamento e fotogrametria viabiliza uma coleta de dados em alta resolução, e o processamento dessas informações também se mostrou mais eficiente, reduzindo o tempo necessário para a geração dos produtos cartográficos em comparação aos métodos tradicionais.
Dessa forma, os resultados evidenciam que o levantamento topográfico com drones se apresenta como uma alternativa mais moderna e eficiente, tanto em termos de tempo quanto de qualidade dos dados, quando comparado ao levantamento convencional com estação total. Além disso, a combinação dos dois métodos – utilizando drones para captação aérea e a estação total para detalhes específicos – pode potencializar ainda mais a qualidade e a precisão do levantamento topográfico.
5. REFERÊNCIAS
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1Acadêmica finalista do curso de bacharelado em Engenharia Civil pela Universidade Nilton Lins. E-mail: thaynasoares36@gmail.com
2Graduação em Engenharia Civil , Engenharia de Segurança no Trabalho e Licenciada em Matemática, Pós Graduada em Didática do Ensino Superior e Tutoria e Docência em Educação a Distância. Mestranda em Engenharia Industrial pela Universidade Nilton Lins. Professora da Universidade Nilton Lins lecionando disciplinas em sua área de atuação e trabalhando como orientadora em diversos Trabalhos de Conclusão de Curso (TCCs). E-mail: erikamarquespinheiro@gmail.com
3Graduação em Engenharia Civil pela Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e mestrado em Ciências e Engenharia de Materiais, com ênfase em pavimentação e solos, pela Universidade Federal do Amazonas (UFAM). Especialização em Avaliações e Perícias e em Didática do Ensino Superior. Experiência na área de materiais, pavimentação, solos, estruturas, saneamento, orçamento, licitações, regularização fundiária e construção civil. Parte da Empresa Júnior StarHub, a qual está localizada no âmbito do Centro de Pesquisa e Inovação HUB localizado nas dependências da UEA. Professor da Universidade Nilton Lins lecionando disciplinas em sua área de atuação e trabalhando como orientador em diversos Trabalhos de Conclusão de Curso (TCCs).