Monitoramento Aerofotogramétrico da Dinâmica Costeira

IFSC - Campus Florianópolis

Alargamento Artificial da Orla e Avanço das Dunas Urbanas - Praia dos Ingleses, Florianópolis/SC

Projeto de pesquisa e extensão (12 meses) para avaliar a estabilidade do alargamento artificial da orla e monitorar o avanço das dunas urbanas via fotogrametria com drones (P4 RTK) e análise espacial em QGIS/Metashape.

Introdução

A proposta integra pesquisa e extensão para monitorar, com drones e SIG, o efeito do engordamento da praia e o avanço de dunas sobre a área urbana na Praia dos Ingleses. O foco é produzir evidências quantitativas (orto, MDS, DoD) e insumos úteis à gestão municipal e à formação de alunos.

Objetivo geral

Quantificar a evolução morfológica da faixa de areia alargada e da frente dunar.
Gerar ortomosaicos, MDS e DoD em três janelas sazonais para embasar decisões.

Escopo

Trecho de ~3 km entre linha de preamar e zona urbana adjacente.
GCPs geodésicos, PPK, GSD ≤ 3 cm, 80/70% de recobrimento.
Produtos: GeoTIFF, LAZ/OBJ, shapefiles, relatório, artigo e seminário.

Equipe

Coordenador (gestão, qualidade, relação institucional).
Pesquisador responsável (processamento avançado e análises).
Piloto/Técnico de campo + 2 bolsistas (campo, SIG e produtos).

Por que monitorar este trecho

O litoral norte de Florianópolis combina forte crescimento demográfico, fluxo turístico intenso e expansão urbana rápida. Na Praia dos Ingleses, o alargamento artificial da orla e o avanço das dunas urbanas podem alterar acessos, infraestrutura e o cotidiano dos moradores. Monitorar com aerofotogrametria cria uma linha de base objetiva para decisões de planejamento.

Transformações em curso

Adensamento residencial e verticalização pressionando a faixa costeira.
Alta sazonalidade turística gerando picos de circulação e uso da praia.
Reorganização viária e novas frentes de urbanização no entorno imediato.

Efeitos do alargamento

Mudança na largura da faixa de areia e no padrão de deposição sedimentar.
Alterações no escoamento de ventos que podem favorecer migração de dunas.
Redistribuição de usos recreativos e de serviços na orla.

Riscos e gestão urbana

Encobrir vias e lotes por avanço de areia; necessidade de faixas de proteção.
Impacto em drenagem, acessos e mobiliário urbano nas temporadas de pico.
Exigência de zoneamento e rotas de circulação que minimizem conflito praia–bairro.

Por que aerofotogrametria

Série temporal de alta resolução (cm) para medir deslocamento de dunas e frente de praia.
Integração com dados demográficos e fluxo turístico para priorizar intervenções.
Base transparente para diálogo entre gestão municipal, moradores e setor turístico.

Mapa de referência

Visualização interativa do recorte de estudo, com camada de dunas e área alargada.

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Metodologia

Fluxo completo: planejar voos, coletar GCPs, adquirir imagens em três campanhas, processar em Metashape, analisar no QGIS e integrar resultados em série temporal, entregando produtos e ações de extensão.

Planejamento e aquisições

Drone DJI Phantom 4 RTK; recobrimento 80/70%; altitude ajustada para GSD ≤ 3 cm.
15-20 GCPs com GNSS geodésico de dupla frequência (Topcon/Trimble).
Campanhas: M2 (baseline), M7 (pós-inverno), M10 (pós-verão).

Processamento

Metashape: alinhamento, georreferenciamento via GCPs/PPK, nuvem densa, MDS, orto.
DoD em Metashape/QGIS; vetorização de linha de costa e frente dunar no QGIS.
Controle de qualidade: checagem de RMSE, densidade de pontos, consistência de GCPs.

Entrega e extensão

Relatório técnico, artigo, seminário aberto e visualizador 3D.
Capacitação dos bolsistas em voo, SIG, fotogrametria e análise temporal.

Cronograma (12 meses)

Síntese visual dos marcos por trimestre e tabela detalhada por tarefa, responsável, meses e entregas.

Atividade	M1	M2	M3	M4	M7	M8	M9	M10	M11	M12	Entrega
Preparação (licenças, materiais, briefing)	X	X									Doc. escopo/licenças
Campanha 1 (voo + dados)		X									Imagens brutas
Processamento Camp. 1			X	X							Orto_01, MDS_01, CQ
Campanha 2 (pós-inverno)					X						Imagens brutas
DoD 1-2 + linha de costa						X					DoD_1-2
Campanha 3 (pós-verão)							X				Imagens brutas
DoD finais e síntese								X	X		DoD_1-3, DoD_2-3
Relatório, artigo, seminário									X	X	PDF final + evento

Cronograma detalhado

ID	Atividade / Tarefa	Responsável	M1	M2	M3	M4	M7	M8	M9	M10	M11	M12	Entregas
1	ETAPA 1: PREPARAÇÃO	Coordenador
1.1	Planejamento Interno e Definição de Escopo	Coordenador	X	X									Doc. de Escopo
1.2	Obtenção de Licenças de Voo (DECEA, ANAC)	Piloto/Técnico		X									Licenças Aprovadas
1.3	Aquisição de Materiais Consumíveis	Bolsista I		X									Materiais em estoque
1.4	Briefing e Treinamento da Equipe	Coordenador		X									Equipe alinhada
2	ETAPA 2: CAMPO - Campanha 1	Equipe Campo
2.1	Implantação/Georref. dos Pontos de Controle (GCPs)	Técnico/Bolsista I		X									Coordenadas dos GCPs
2.2	Aquisição Aerofotogramétrica (Voo)	Piloto/Técnico		X									Imagens Brutas (SD)
3	ETAPA 3: PROCESSAMENTO - Camp. 1	Pesquisador/Bolsistas
3.1	Download, Backup e Organização dos Dados	Bolsista II			X								Banco de Dados Inicial
3.2	Processamento Fotogramétrico (Ortomosaico + MDS)	Pesquisador			X	X							Ortomosaico_01, MDS_01
3.3	Análise Preliminar e Controle de Qualidade	Coordenador/Pesquisador				X							Relatório de Qualidade
4	ETAPA 4: CAMPO - Campanha 2	Equipe Campo
4.1	Verificação dos GCPs	Técnico/Bolsista I					X						Checklist GCPs
4.2	Aquisição Aerofotogramétrica (Voo)	Piloto/Técnico					X						Imagens Brutas (SD)
5	ETAPA 5: ANÁLISE COMPARATIVA 1	Pesquisador/Bolsistas
5.1	Processamento Campanha 2	Pesquisador/Bolsista II						X					Ortomosaico_02, MDS_02
5.2	Geração de Mapa de Diferença (DoD 1 vs 2)	Pesquisador						X					DoD_1-2, Relatório Vol.
5.3	Análise de Deslocamento de Linha de Costa	Bolsista II						X					Shapefile_LinhaCosta
6	ETAPA 6: CAMPO - Campanha 3	Equipe Campo
6.1	Aquisição Aerofotogramétrica (Voo)	Piloto/Técnico							X				Imagens Brutas (SD)
7	ETAPA 7: ANÁLISE FINAL	Pesquisador/Bolsistas
7.1	Processamento Campanha 3	Pesquisador/Bolsista II								X			Ortomosaico_03, MDS_03
7.2	Geração de Mapas de Diferença Finais	Pesquisador								X	X		DoD_1-3, DoD_2-3
7.3	Análise Integrada e Síntese dos Resultados	Coordenador/Pesquisador									X	X	Dados para Relatório
8	ETAPA 8: DIVULGAÇÃO	Equipe
8.1	Redação do Relatório Técnico Final	Coordenador/Pesquisador									X	X	Relatório Final (.pdf)
8.2	Preparação de Artigo Científico	Pesquisador/Coordenador										X	Rascunho do Artigo
8.3	Organização do Seminário de Divulgação	Bolsistas										X	Seminário Realizado
8.4	Organização e Entrega dos Produtos Finais	Bolsista II

Orçamento (R$ 46.860)

Estrutura prioriza bolsas (formação e execução), itens críticos de campo/processamento e uma reserva de contingência para imprevistos.

Rubrica	Valor (R$)	Observação
Pessoal/Bolsas	38.400	1 bolsa superior (24.000) + 2 bolsas técnicas (7.200 cada)
Equip./Consumo	3.000	Baterias, SD, alvos GCP, material gráfico, HDs
Serviços terceiros	1.200	Transporte/deslocamento
Reserva técnica (10%)	4.260	Contingências
Total	46.860

Detalhamento

Cód.	Item	Qtde	Unid.	R$/un	Total (R$)	Observação
51001	Bolsa pesquisa Nível Superior	12	Mês	2.000	24.000	Processamento avançado/análise
51002	Bolsa extensão Técnico (Grad. I)	12	Mês	600	7.200	Campo e processamento inicial
51003	Bolsa extensão Técnico (Grad. II)	12	Mês	600	7.200	SIG e produtos cartográficos
52001	Baterias extras DJI P4RTK	2	Unid.	800	1.600	Autonomia de voo
52002	SD 128GB U3	3	Unid.	150	450	Armazenamento seguro
52003	Alvos GCP (lona)	1	Lote	400	400	20 alvos duráveis
52004	Material expediente/gráfico	1	Lote	300	300	Toner, papel, pastas
52005	HD externo 2TB	2	Unid.	250	500	Backup
53001	Transporte para campo	6	Saída	200	1.200	Combustível/deslocamento
	Subtotal				42.600
54001	Reserva técnica (10%)		Percentual		4.260	Contingências
	Total Geral				46.860

Riscos e mitigação

Principais riscos e contramedidas para assegurar continuidade das campanhas, qualidade dos dados e entrega dos produtos.

Operação de voo

Clima/vento: janelas flexíveis e replanejamento rápido; monitoramento de previsão.
Baterias/SD: redundância, inspeção pré-voo e rotação de mídias.
GCPs: alvos duráveis, revisão antes de cada campanha, registro fotográfico.

Dados e software

Backups 3-2-1 (campo, HD externo, nuvem/servidor) e verificação de integridade.
Licença Metashape validada; QGIS/PDAL como fallback para DoD e vetores.

Equipe e prazos

Substitutos treinados e guia de procedimentos; divisão clara de responsabilidades.
Licenças DECEA/ANAC solicitadas no M1 e monitoradas até a execução.

Glossário

Termos-chave para leitura rápida dos produtos e métodos empregados.

GCP (Ground Control Point)

Ponto de controle no solo usado para georreferenciar e ajustar a precisão dos produtos fotogramétricos.

GSD (Ground Sample Distance)

Tamanho do pixel no terreno (cm/pixel); define a resolução espacial do ortomosaico.

MDS (Modelo Digital de Superfície)

Modelo de elevação que representa todas as superfícies (solo + objetos), derivado da nuvem densa.

DoD (Difference of DSM)

Mapa de diferença entre MDS de campanhas distintas para estimar erosão/deposição (cálculo volumétrico).

PPK (Pos-Processamento Cinemático)

Método de correção de posição GNSS aplicado após o voo para elevar a acurácia dos registros.

RTK (Real Time Kinematic)

Correção GNSS em tempo real usada pelo drone para melhorar a precisão das coordenadas de imagem.

Ortomosaico

Imagem aérea corrigida geometricamente, com escala uniforme, adequada para medições em planta.

Nuvem de pontos densa

Conjunto de pontos 3D gerado pelo SfM, base para MDS e modelos texturizados.

Recobrimento longitudinal/lateral

Sobreposição entre fotos consecutivas nas direções de voo e faixas adjacentes, essencial para o SfM.

Referências e Fundamentação Teórica

Compilação de metodologias e estudos de caso sobre monitoramento costeiro com drones, fotogrametria e análise espacial em praias e dunas.

Base teórica e metodológica

Estudos recentes no Brasil consolidam o uso de VANTs em análises costeiras. Simões et al. (2019) apresentam fluxo completo com DJI Phantom, recobrimento 80/70%, processamento de mosaicos, MDS, perfis de praia e análise de linha de costa. A série temporal permite correlacionar eventos meteorológicos com mudanças morfológicas e erosão costeira.

Simões, R. S.; Oliveira, U. R.; Espinoza, J. M. A.; Albuquerque, M. G.; Alves, D. C. L. (2019). "Uso de drone de pequeno porte para análise costeira: enfoque metodológico." Revista Brasileira de Geografia Física, v. 12, n. 2, p. 622-640. DOI: https://doi.org/10.26848/rbgf.v12.2.p622-640

Checklist de campo (adaptado de Simões et al.)

Verificação de bateria e calibração do drone antes do voo.
Localização de GCPs e verificação de marcações.
Configuração de câmera (ISO, shutter, white balance manual).
Teste de comunicação com estação base (se RTK).
Checagem de clima: vento, nuvens, visibilidade.
Arquivo de imagens após cada campanha em mídia única + backup.

Aplicações em praias e dunas

Mapeamento multitemporal: Análise mensal/sazonal do limite praia-duna e frente dunar.
Resposta a eventos: Ciclones, temporais e impacto em erosão costeira.
Gestão urbana: Subsídio ao planejamento de defesa civil e ocupação ordenada.
Indicadores: Volume sedimentar, taxa de recuo/avanço, correlação com maré/ondas.

Processamento e análise (fluxo consolidado)

Alinhamento de fotos e georreferenciamento com GCPs no Metashape.
Geração de nuvem densa, MDS, ortomosaico em alta resolução.
Digitalização de linha de costa e limite dunar no QGIS (polígonos de mudança).
Cálculo de deslocamento e variação de volume entre campanhas.
Integração com dados de maré, meteorologia e análise temporal.

Vantagens e desafios documentados

Vantagens: Resolução ultra-alta (cm/pixel), flexibilidade operacional, baixo custo, aquisição rápida, série temporal detalhada, integração com SIG.

Desafios: Precisão GNSS em áreas abertas, validação de GCPs, processamento computacional, licenças (DECEA), condições meteorológicas, consistência de procedimentos.

Desafios em contextos de difícil acesso e biodiversidade heterogênea (Alves, 2023)

Alves (2023) documenta a aplicação de drones em contextos amazônicos (32 comunidades tradicionais no baixo rio Negro). Equipamentos de baixo custo (DJI Mavic Mini 2) reduzem burocracia e facilitam logística, mas enfrentam:

Logística: Infraestrutura limitada, acesso restrito, transporte e manutenção em campo.
Ambiente: Sobreposição de objetos homogêneos (floresta, rios), sombras, umidade extrema.
Processamento: Classificação de ortomosaicos desafiadora; necessário hardware/software robusto e reclassificação manual.
Extensão: Suporta mapeamento participativo e regularização fundiária de comunidades tradicionais.

Oportunidades para o projeto (síntese)

Integrar metodologia de Simões et al. (2019) + aprendizados de contextos complexos (Alves, 2023).
Aplicar checklist consolidado e fluxo de processamento em ambiente costeiro (menos sombras, mais definição de linha de costa).
Aproveitar experiência em análise temporal para correlacionar com eventos meteorológicos e marés.
Potencial de extensão: Capacitar alunos em geotecnologia, suportar gestão municipal e planejamento urbano.

Grupos de pesquisa de referência

FURG – Rio Grande/RS

Laboratório de Geomorfologia e Recursos Hídricos.
Foco: Erosão costeira, dinâmica de praias e dunas.
Pesquisadores: U.R. Oliveira, R.S. Simões, M.G. Albuquerque.

IFRS Campus Rio Grande

Grupo GEOMA (Geotecnologias e Meio Ambiente).
Sensoriamento remoto, drones, processamento de imagens.
Pesquisador: J.M.A. Espinoza.

UNICAMP – Campinas/SP

NEPAM (Núcleo de Estudos e Pesquisas Ambientais).
Foco: Drones em ambientes complexos, comunidades tradicionais, geoprocessamento.
Pesquisador: J.D.G. Alves.

Referências completas

Simões, R. S.; Oliveira, U. R.; Espinoza, J. M. A.; Albuquerque, M. G.; Alves, D. C. L. (2019). "Uso de drone de pequeno porte para análise costeira: enfoque metodológico." Revista Brasileira de Geografia Física, v. 12, n. 2, p. 622-640. https://doi.org/10.26848/rbgf.v12.2.p622-640
Alves, J. D. G. (2023). "Possibilidades e desafios no uso de drone para mapeamento de comunidades tradicionais na Amazônia." Revista Brasileira de Geografia Física, v. 16, n. 5, p. 2594-2608. https://doi.org/10.26848/rbgf.v16.5.p2594-2608
Vieira, A. F. S. G.; Frota Filho, A. B. da. (2023). "Avaliação das técnicas de monitoramento de voçorocas: o exemplo da Região Metropolitana de Manaus-AM, na região amazônica." Revista Brasileira de Geomorfologia, v. 24, Número Especial - Voçorocas. https://doi.org/10.20502/rbg.v24i00.2302