Silos de grãos do patrimônio preservados digitalmente através de UAV integrado e pesquisa de varredura a laser 3D

Visão geral do projeto

Com décadas de experiência no fornecimento de soluções de levantamento, mapeamento e captura da realidade em projetos industriais, de infraestrutura, de patrimônio cultural e de renovação urbana, a Tianbaonet continua a ajudar os clientes a transformar ativos físicos complexos em modelos digitais precisos.

Em um projeto recente de preservação do patrimônio na região do Delta do Rio das Pérolas, em Guangdong, China, a Tianbaonet concluiu com sucesso o levantamento de alta precisão e o mapeamento de fachada de um complexo histórico de silos de grãos usando um fluxo de trabalho integrado de aquisição de dados aéreos e terrestres.

O projeto envolveu oito silos cilíndricos de grãos e vários edifícios retangulares de armazenamento construídos entre as décadas de 1950 e 1970. Como testemunhas importantes do desenvolvimento industrial e agrícola da região, estas estruturas estão agora a ser consideradas para preservação, renovação e reutilização adaptativa. A documentação geométrica precisa era, portanto, essencial para manutenção futura, planejamento de restauração e arquivamento digital.

O Desafio: Levantar Estruturas Históricas Complexas

O cliente exigiu cálculos precisos de:

• Áreas de superfície de parede cilíndrica

• Superfícies cônicas do telhado

• Circunferências e dimensões

• Desenhos detalhados da fachada de cada silo

No entanto, vários desafios tornaram os métodos convencionais de levantamento ineficientes:

Geometria Curva Complexa

A forma cilíndrica dos silos tornava as medições ponto a ponto das estações totais tradicionais difíceis e demoradas. A captura de pontos suficientes para um ajuste preciso da curva aumentaria significativamente a duração do trabalho de campo.

Condições restritas do site

A instalação industrial apresentava estradas de acesso estreitas, terreno irregular, vegetação densa e linhas de visão limitadas, criando obstáculos para equipamentos topográficos convencionais.

Estruturas de telhado inacessíveis

Os telhados cônicos elevados e as aberturas de ventilação eram difíceis de alcançar com segurança a partir do nível do solo, dificultando a coleta completa de dados.

Para superar essas limitações, a Tianbaonet projetou uma solução abrangente de captura de realidade combinando fotogrametria UAV e digitalização LiDAR portátil.

A solução: levantamento aéreo e terrestre integrado

A Tianbaonet implementou um fluxo de trabalho de levantamento integrado aéreo-solo baseado no Sistema de Coordenadas Geodésicas da China 2000 (CGCS2000), garantindo o alinhamento preciso entre todos os conjuntos de dados.

Levantamento aéreo para cobertura completa do telhado

Para documentação do telhado e da estrutura superior, a equipe implantou um DJI Mavic 3 Enterprise equipado com:

• Câmera grande angular 4/3 CMOS

• Obturador mecânico

• Módulo de posicionamento RTK

A missão do UAV foi cuidadosamente planejada para garantir a cobertura completa dos telhados e fachadas superiores dos silos.

Principais parâmetros de voo incluídos:

• Altitude de voo excedendo as estruturas circundantes

• 85% de sobreposição frontal e lateral

• Georreferenciamento habilitado para RTK dentro da estrutura de coordenadas nacionais

Esta abordagem permitiu a captura de áreas inacessíveis ao pessoal e ao equipamento convencional, mantendo ao mesmo tempo uma elevada precisão geométrica.

Varredura LiDAR baseada em solo para fachadas detalhadas

Para capturar as estruturas verticais e detalhes arquitetônicos, a Tianbaonet utilizou o scanner a laser 3D portátil Lingguang L2 Pro.

O scanner forneceu:

• Campo de visão de 360° * 270°

• Coleta de dados baseada em SLAM móvel

• Integração RTK em tempo real

• Geração de nuvem de pontos coloridos

Os operadores caminharam livremente pelos silos, escadas, aberturas de ventilação e espaços internos, coletando rapidamente dados de nuvens de pontos de alta densidade.

A mobilidade do sistema tornou-o particularmente eficaz em ambientes industriais confinados, onde seria difícil implantar equipamentos baseados em tripés.

Fluxo de trabalho e processamento de dados

Aquisição de dados de campo

A pesquisa de campo incluiu:

1. Planejamento de voo de UAV e captura de imagens aéreas

2. Digitalização de fachada externa

3. Escaneamento de silo interno

4. Controle unificado de coordenadas usando CGCS2000

Ao combinar conjuntos de dados aéreos e terrestres, a Tianbaonet garantiu a cobertura completa de todos os elementos estruturais visíveis.

Fotografia aérea Matrice 3E do topo do silo de grãos

Use L2pro para escanear o celeiro

Processamento de dados e geração de modelos

Após a aquisição de dados, o fluxo de trabalho incluiu:

• Triangulação aérea e reconstrução fotogramétrica

• Pré-processamento de nuvem de pontos LiDAR

• Redução e registro de ruído

• Fusão de dados aéreo-terrestres

• Geração completa de nuvem de pontos coloridos

O modelo resultante forneceu uma representação digital altamente precisa de todo o complexo de silos de grãos, incluindo estruturas de telhado anteriormente inacessíveis.

Após a triangulação aérea, uma reconstrução 3D é gerada e exportada como modelo LAS.

Modelo de nuvem de pontos coloridos de silo de grãos

Nuvem de pontos interior do silo de grãos

Mapa de layout do silo de grãos

Dados de nuvem de pontos no telhado dos silos de grãos adquiridos com sucesso usando UAV integrado e varredura de solo.

Entregáveis ​​de engenharia

Os dados da nuvem de pontos fundidos foram importados para o software CAD para análise detalhada de engenharia.

Usando extração transversal e técnicas de ajuste geométrico, Tianbaonet gerou:

• Medições precisas de circunferência

• Cálculos de área de superfície

• Anotações dimensionais

• Desenhos de elevação de fachada em escala 1:1

Esses resultados fornecem dados de referência confiáveis ​​para futuras atividades de renovação, manutenção e avaliação estrutural.

Resultados do Projeto

A abordagem de levantamento integrado produziu vários resultados importantes:

Documentação digital completa

O projeto capturou com sucesso todos os elementos estruturais visíveis, incluindo seções do telhado que seriam difíceis ou inseguras de medir usando métodos tradicionais.

Cálculos de superfície precisos

Medições detalhadas de paredes cilíndricas e superfícies cônicas do telhado foram geradas para todos os oito silos de grãos.

Desenhos de engenharia de alta qualidade

Desenhos abrangentes de fachadas, layouts dimensionais e anotações de circunferência foram produzidos para apoiar aplicações de engenharia.

Ativos Digitais de Longo Prazo

O cliente recebeu um conjunto completo de recursos digitais, incluindo:

• Nuvens de pontos coloridos

• Modelos 3D

• Desenhos CAD

• Conjuntos de dados de medição

Estes ativos podem apoiar futuras iniciativas de monitorização, planeamento de restauro, projetos de renovação e preservação do património digital.

Modelo integrado de nuvem de pontos coloridos aéreo-solo do complexo de silos de grãos

Cálculo de circunferência em CAD

Desenho da fachada desembrulhada dos oito silos cilíndricos de grãos

Cálculo de áreas de superfície de cilindros, cones truncados e cones com dimensões de silo em escala real

Por que a captura integrada da realidade é importante

Este projeto demonstra a eficácia da combinação da fotogrametria UAV com a digitalização LiDAR móvel para projetos desafiadores de documentação industrial e patrimonial.

Comparado com métodos de levantamento convencionais, o fluxo de trabalho integrado proporcionou:

• Coleta de dados de campo mais rápida

• Limitações reduzidas de acesso ao site

• Cobertura abrangente sem pontos cegos

• Precisão em nível centimétrico

• Maior eficiência para estruturas curvas e irregulares

Mais importante ainda, permitiu a criação de um registo digital completo de edifícios historicamente significativos, ao mesmo tempo que minimizou as perturbações no local.

Sobre Tianbaonet

A Tianbaonet tem ampla experiência no fornecimento de levantamento topográfico, mapeamento, digitalização a laser 3D, fotogrametria UAV, captura de realidade baseada em SLAM e soluções de gêmeos digitais em uma ampla gama de setores.

Desde instalações industriais e ativos de infraestrutura até locais de patrimônio cultural e projetos de renovação urbana, a Tianbaonet ajuda as organizações a capturar, gerenciar e utilizar dados espaciais com maior eficiência e precisão.

À medida que a procura pela gestão de activos digitais e pela preservação do património continua a crescer, a Tianbaonet continua empenhada em fornecer tecnologias geoespaciais inovadoras que preencham a lacuna entre o mundo físico e o seu futuro digital.