Estimativa do volume de pilhas de madeira utilizando dados de aeronave remotamente pilotada de baixo custo

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Membros da banca

Gilciano Saraiva Nogueira
Stanley Schettino

Resumo

Os conceitos inovação e controle são frequentemente aplicados nos processos produtivos atuais, incluindo no setor florestal. A gestão eficiente do estoque de madeira é uma tarefa importante nas empresas florestais, garantindo o fluxo contínuo e logística adequada das operações que ligam a silvicultura a indústria. A quantificação do volume empilhado de madeira é fundamental para essa gestão, demandando a coleta de informações em campo, como o comprimento das toras, comprimento da pilha de madeira e a altura da pilha. Em várias regiões do mundo, a medição manual dessas dimensões ainda é comum, o que torna o processo trabalhoso e demorando, dificultando o controle constante do estoque. Contudo, o uso de aerolevantamentos na área de manejo florestal tem crescido, impulsionado pelos avanços técnicos envolvendo aeronaves remotamente pilotadas (ARP), ou RPA na sigla em inglês (Remotely-Piloted Aircraft), e o desenvolvimento de algoritmos para processamento baseados na estrutura de movimento (SfM) e estereopsia multivista (MVS). No entanto, ainda há necessidade de avaliar as variáveis que influenciam a estimativa do volume de madeira empilhada com aerolevantamento, como o próprio plano de voo, o que representa uma lacuna operacional que merece destaque nas investigações para aplicações florestais. Portanto, o presente trabalho tem por objetivo estimar o volume de madeira empilhada em campo utilizando dados de sensoriamento remoto coletados por um drone de baixo custo. Para isso, foi realizada uma análise preliminar afim de identificar a configuração de voo mais apropriada para a estimativa do volume de uma pilha de madeira, variando a taxa de sobreposição e inclinação de câmera em relação ao eixo da aeronave. Com base nos resultados dessa análise e na literatura existente, uma nova avaliação foi conduzida em condições de campo para verificar se diferentes planos de voo gerariam estimativas precisas para o volume de pilhas de madeira. Ambos os testes foram realizados com uso de equipamento de baixo custo e sem a utilização de pontos de controle. Os resultados obtidos neste trabalho evidenciaram que o aerolevantamento com drone de baixo custo e sem o uso de pontos de controle é capaz de fornecer estimativas volumétricas precisas de madeira empilhada, contribuindo para os avanços na aplicação de drones no setor florestal, com destaque para o manejo florestal.

Abstract

The concepts of Innovation and Control are frequently applied in current production processes, including the forestry sector. Efficient wood stock management is an important task for forestry companies, ensuring a continuous flow and appropriate logistics for operations that connect forestry to industry. The quantification of stacked wood volume is essential for this management, requiring the collection of field data, such as log length, pile length, and pile height. In several regions of the world, manual measurement of these dimensions remains common, making the process labor-intensive and time-consuming, which complicates consistent stock control. However, the use of aerial surveys in forestry management has grown, driven by technical advances in remotely piloted aircraft (RPA) and the development of processing algorithms based on structure from motion (SfM) and multiview stereopsis (MVS). Nevertheless, there is still a need to evaluate the variables that influence stacked wood volume estimates with aerial surveys, including the flight plan itself, which represents an operational gap that warrants attention in forestry applications research. Thus, the present study aims to estimate the volume of stacked wood in the field using remote sensing data collected by a low-cost drone. For this purpose, a preliminary analysis was conducted to identify the most appropriate flight configuration for estimating the volume of a wood stack, varying the overlap rate and camera angle relative to the aircraft’s axis. Based on the results of this analysis and existing literature, a new field evaluation was conducted to verify whether different flight plans would yield accurate estimates of wood pile volumes. Both tests were performed using low-cost equipment and without the use of control points. The results obtained in this study showed that aerial surveys with low-cost drones and without the use of control points are capable of providing accurate volumetric estimates of stacked wood, contributing to advancements in drone applications within the forestry sector, particularly in forest management.

Assunto

Manejo florestal, Sensoriamento remoto, Voo -- Controle, Processamento de imagens

Palavras-chave

Aeronaves remotamente pilotadas (ARP), Manejo florestal, Plano de voo;, Nuvens de pontos baseadas em imagens

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