Desbloqueando todo o potencial do escaneamento a laser móvel para monitoramento de infraestrutura

Digitalizar vastas áreas e identificar áreas de preocupação

Explorar todo o potencial do escaneamento a laser móvel levanta a questão de saber se os resultados obtidos são suficientemente precisos para o monitoramento da deformação. Este artigo enfoca a qualidade geométrica da varredura a laser móvel e propõe um método para aprimorá-la a um nível em que possa ser efetivamente empregada no monitoramento de infraestrutura civil. Esta pesquisa é motivada não por mera curiosidade, mas por uma necessidade urgente.

A infraestrutura civil é a pedra angular da sociedade moderna, permitindo o transporte de bens e pessoas por longas distâncias. No entanto, manter a segurança e a integridade de túneis, pontes, barreiras acústicas e muros de contenção é uma tarefa desafiadora, principalmente porque os operadores de infraestrutura enfrentam demandas crescentes de volumes crescentes de tráfego e caprichos do clima extremo. Deixar de detectar sinais de deterioração pode levar a consequências graves, como aumento dos custos de reparo e até mesmo falhas estruturais catastróficas.

Infelizmente, tal tragédia atingiu a Brenner Highway, uma importante artéria norte-sul para o tráfego de cargas e passageiros nos Alpes europeus. Em 2012, um muro de contenção adjacente a um posto de pedágio desmoronou, lançando toneladas de concreto em cascata na rodovia (Figura 1). Em uma fração de segundo, um caminhão foi soterrado e seu motorista perdeu a vida tragicamente. Este incidente angustiante provocou uma mudança na consciência da Áustria em relação ao potencial de risco das estruturas geotécnicas. Havia uma necessidade urgente de métodos mais precisos e eficientes para detectar defeitos nas dezenas de milhares de estruturas que revestem as estradas e ferrovias do país.

Garantir a segurança e a confiabilidade da infraestrutura é fundamental, e a avaliação de sua condição estrutural desempenha um papel crucial para atingir esse objetivo. Decisões oportunas e bem informadas podem ser a diferença entre um transporte tranquilo de pessoas e mercadorias ou um desastre total. Em muitas partes do mundo, regulamentos rigorosos se aplicam à manutenção da infraestrutura, e tecnologia de ponta está sendo implantada para obter informações mais profundas sobre o desempenho estrutural. Embora novos sensores e recursos de análise de dados possam ajudar nas inspeções de construção e avaliações de segurança, eles não podem substituir as inspeções visuais como a base definitiva para a avaliação da condição.

No entanto, é crucial reconhecer o valor dos dados objetivos. Várias deficiências geotécnicas ou estruturais podem não ser visíveis a olho nu. O Eurocódigo 7 (EN 1997-1, 2004) destaca os múltiplos modos de falha que podem levar a assentamentos, deslocamentos laterais e inclinação. É aí que o monitoramento da deformação se torna uma ferramenta indispensável, fornecendo um meio padrão para observar o comportamento e avaliar o estado atual da saúde estrutural. No entanto, as técnicas tradicionais de monitoramento de deformação têm suas limitações. Medir milhares de objetos com estações totais ou instalar dezenas de milhares de nós sensores é impraticável e pode consumir muito tempo e consumir muitos recursos.

A varredura a laser móvel (MLS) emergiu como uma tecnologia de ponta para a captura da realidade. Ao contrário da varredura estática, permite a aquisição de nuvens de pontos 3D dos arredores durante o movimento, seja a pé, por ar ou por veículo. O segredo do seu sucesso está no georreferenciamento direto, que permite a aquisição de nuvens de pontos 3D no referencial de coordenadas desejado sem a necessidade de configurar e medir pontos de controle no solo. Isso é obtido pela integração de dados de sensor de várias fontes, como GNSS, unidades de medição inercial, odômetros, câmeras e scanners. A qualidade desses componentes individuais e os algoritmos usados ​​para fundir os dados desempenham um papel crítico na qualidade das nuvens de pontos resultantes.

Para monitorar a infraestrutura civil ao longo de estradas e ferrovias, os sistemas Lidar móveis baseados em veículos são a escolha ideal. Eles permitem a coleta rápida de dados enquanto se integram perfeitamente ao tráfego de fluxo livre. Além disso, tamanho e peso são menos preocupantes em comparação com sistemas baseados em veículos aéreos não tripulados (UAVs ou 'drones'), por exemplo.