Towards Mapping of Rock Walls Using a UAV-Mounted 2D Laser Scanner in GPS Denied Environments

In geotechnical engineering, the stability of rock excavations and walls is estimated by using tools that include a map of the orientations of exposed rock faces. However, measuring these orientations by using conventional methods can be time consuming, sometimes dangerous, and is limited to regions of the exposed rock that are reachable by a human. This thesis introduces a 2D, simulated, quadcopter-based rock wall mapping algorithm for GPS denied environments such as underground mines or near high walls on surface. The proposed algorithm employs techniques from the field of robotics known as simultaneous localization and mapping (SLAM) and is a step towards 3D rock wall mapping. Not only are quadcopters agile, but they can hover. This is very useful for confined spaces such as underground or near rock walls. The quadcopter requires sensors to enable self localization and mapping in dark, confined and GPS denied environments. However, these sensors are limited by the quadcopter payload and power restrictions. Because of these restrictions, a light weight 2D laser scanner is proposed. As a first step towards a 3D mapping algorithm, this thesis proposes a simplified scenario in which a simulated 1D laser range finder and 2D IMU are mounted on a quadcopter that is moving on a plane. Because the 1D laser does not provide enough information to map the 2D world from a single measurement, many measurements are combined over the trajectory of the quadcopter. Least Squares Optimization (LSO) is used to optimize the estimated trajectory and rock face for all data collected over the length of a light. Simulation results show that the mapping algorithm developed is a good first step. It shows that by combining measurements over a trajectory, the scanned rock face can be estimated using a lower-dimensional range sensor. A swathing manoeuvre is introduced as a way to promote loop closures within a short time period, thus reducing accumulated error. Some suggestions on how to improve the algorithm are also provided.

Cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico de Arca D'Água (sector de Carvalhido–Burgães): implicações para o modelo geomecânico comportamental

Este trabalho pretende enfatizar a importância da elaboração de uma base de dados extensa e robusta para o melhoramento da cartografia geotécnica subterrânea do maciço granítico do sector de Carvalhido–Burgães (Porto). Este estudo envolveu a análise e o refinamento das principais características geomecânicas ao longo de um traçado com cerca de 1220 m, para a caracterização do maciço rochoso da galeria subterrânea Carvalhido–Burgães. Para esta caracterização foram coligidos e uniformizados dados geológicos, geotécnicos e geomecânicos relativos a várias campanhas de campo, realizadas entre 2005 e 2011, tendo estado a técnica da amostragem linear aplicada ao grau de compartimentação do maciço rochoso na base do seu estudo. Além disso, procedeu‐se a um tratamento estatístico das descontinuidades, bem como dos parâmetros geológico‐geotécnicos e geomecânicos a estas associados. O zonamento geotécnico do maciço granítico foi realizado sempre em estreita ligação com o conhecimento das características do maciço in situ. Pretende‐se que esta metodologia contribua para um melhor conhecimento da compartimentação dos maciços rochosos em geral e, em particular, do modelo geomecânico comportamental do maciço rochoso do Porto.

Geotecnia urbana da zona ribeirinha de Vila Nova de Gaia: criação de uma base de dados SIG geotécnica

O presente trabalho apresenta os resultados dos estudos geotécnicos e de uma base de dados da zona ribeirinha de Vila Nova de Gaia, com o objectivo de compreender melhor os aspectos geotécnicos em ambiente urbano numa área sensível com um registo histórico de instabilidade de taludes rochosos. Além disso, os escassos estudos científicos recentes de natureza geológica e geotécnica em Vila Nova de Gaia justificam o estudo exploratório da geotecnia urbana da zona ribeirinha de Vila Nova de Gaia. A importância de Vila Nova de Gaia como a terceira maior cidade portuguesa e como centro de intensa actividade económica e cultural despoleta uma constante necessidade de expansão. O aumento da densidade populacional acarreta a realização de projectos complexos de engenharia, utilizando o subsolo para a construção e, com frequência, em terrenos com características geotécnicas desfavoráveis. As cidades de Vila Nova de Gaia e do Porto foram sendo edificadas ao longo de encostas numa plataforma litoral caracterizada por uma vasta área aplanada, inclinando ligeiramente para Oeste. Esta plataforma foi cortada pelo Rio Douro num vale encaixado de vertentes abruptas, nas quais se localizam as zonas ribeirinhas das duas cidades. Este trabalho envolveu, inicialmente, uma caracterização topográfica, morfoestrutural, geotectónica e geomecânica da área de estudo e, numa fase posterior, o desenvolvimento duma base de dados geotécnica. Todos os dados geológicos e geotécnicos locais e os estudos geotécnicos levados a cabo in situ pelas diversas empresas e instituições foram representados cartograficamente numa base apoiada pelos Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Esta metodologia inter‐disciplinar foi de grande valor para um melhor conhecimento dos riscos geológico‐geotécnicos ao longo das margens do Rio Douro. De facto, a cartografia geotécnica da zona ribeirinha de Vila Nova de Gaia deve constituir uma ferramenta importante para uma previsão mais rigorosa de futuras instabilidades de taludes e um bom instrumento para a gestão do espaço urbano.

Estudo da antiga mina de volfrâmio das Aveleiras (Mire de Tibães): cartografia geotécnica e avaliação geomecânica

Este trabalho tem como objetivo sublinhar a importância de um estudo geológico‐geotécnico para apoiar a cartografia geotécnica do maciço rochoso subterrâneo da antiga mina de volfrâmio das Aveleiras (Mosteiro de Tibães, Braga). Foi realizado um trabalho de campo sistemático, ao longo de uma rede de galerias subterrâneas com uma extensão aproximada de 155 m. Estas galerias são constituídas, principalmente, por rochas metassedimentares, embora aflorem rochas graníticas num pequeno trecho de uma das galerias. A técnica de amostragem linear de descontinuidades aplicada ao grau de compartimentação do maciço rochoso esteve na base de todos os dados geológicos, geotécnicos e geomecânicos. Além disso, foram coligidos e integrados os dados de campanhas de campo anteriores, realizadas entre 2006 e 2011. Foram igualmente descritos os métodos de avaliação dos dados de campo, bem como a análise estatística dos parâmetros geológico‐geotécnicos. O zonamento geotécnico do maciço rochoso das Aveleiras foi desenvolvido tendo em conta o comportamento do maciço rochoso in situ, e foi apoiado por ensaios laboratoriais de resistência do material‐rocha através do Ensaio de Carga Pontual. Apresenta‐se uma proposta preliminar de zonamento geomecânico com o objectivo de apoiar o projeto de engenharia de maciços rochosos.

Tecnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento aplicadas ao mapeamento geologico e geotecnico no municipio de Tres Cachoeiras, litoral norte do Rio Grande do Sul

As técnicas de sensoriarnento remoto e geoprocessamento são fundamentais para processamento e integração de dados de mapeamento geológico/geotécnico, principalmente estudos de gerenciamento e planejamento. A área estudada compreende o município de Três Cachoeiras. Litoral Norte do Rio Grande do Sul o qual inclui-se na "Reserva da Biosfera da Mata Atlântica". O município tem st: deparado com problemas de localização de sitios adequados à disposição final dos resíduos sólidos. bem como o assentamento de loteamentos residenciais e industriais, localização de jazidas de extração de material para construção, fontes de abastecimento de água e necessidade de criação de áreas de preservação ambiental. O objetivo deste trabalho foi produzir mapeamentos da área em questão, através da pesquisa geológico-geotécnica desenvolvida com emprego de imagens de satélite e fotografias aéreas, em que as informações foram cruzadas no SIG. Baseado nisto, investigaram-se os aspectos acima mencionados. a partir de uma contribuição geológico/geotécnica ao município, incluindo-se levantamento de campo, fotointerpretação, processamento e classificação de imagens do município de Três Cachoeiras, sendo os dados integrados num sistema de geoprocessamento. Utilizando-se cartas planialtimétricas, fotografias aéreas e imagem de satélite LANDSAT TM5. foram criados planos de informação como o limite da área estudada, a estrutura viária municipal, a delimitação de reservas ecológicas baseadas na legislação ambiental vigente e, por meio do modelo numérico do terreno, a carta de declividade. A fotointerpretação gerou planos de rede de drenagem, litológica. morfoestruturas e formações superficiais. Os dados de campo. sobrepostos às litológicas obtidas por fotointerpretação, produziram a carta litológica. No tratamento das imagem, foram gerados produtos com contraste, operações entre bandas, filtragens e análise de componentes principais, os quais contribuíram parira classificação da imagem e resultando nos planos de rochas/solos e cobertura/uso do solo (carta de uso atual do solo). O cruzamento destas informações permitiu a obtenção da carta de formações superficiais, lidrogeológica que, juntamente com as cartas litológica, declividades e uso atual do solo distribuíram os atributos do meio físico em planos elaborados por novos cruzamentos, que satisfazem o objetivo do estudo, sendo estes planos o produto final, ou seja, cartas de recomendação: a extração de materiais para construção civil; a implantação de obras de infraestrutura; a disposição de resíduos sólidos e loteamentos; geotécnica à agricultura; à implantação de áreas destinadas à preservação ambienta1 e recuperação.

Mapeamento geoambiental como subsídio na determinação de áreas de instabilidades da faixa de dutos Osvat/Osplan - São Sebastião, SP

Works of linear engineering such as roads, pipelines and transmission lines have specific mapping due to their large scale impact on the environment, thus requiring mapping methods that are both efficient and of low cost. This paper presents a proposal of Geoenvironmental mapping for works linear. The work chosen for the implementation of the method was the Osvat/Osplan pipeline located in the cities of São Sebastião and Caraguatatuba. The geoenvironment mapping was elaborate trough photo-interpretation of images of the ETM+/Landsat-7 sensor and analysis of the drainage network, thus resulting in the partitioning of the geoenvironmental units and the fracture area (structural lineaments and lines of strikes), these maps were subsequently integrated into a product called Map of environmental susceptibility to gravitational and erosive processes, which helped define the areas with potential geotechnical problems that could damage both the pipeline and the environment.

Identificação e mapeamento de cavas e pilhas de bota-fora de mineração como unidade geológico-geotécnica no município de Estiva Gerbi - SP

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Mapeamento geológico-geotécnico a partir de metodologia de análise integrada: ensaio de aplicação no município de Poços de Caldas - MG

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise integrada aplicada ao mapeamento geológico-geotécnico na escala de 1:20.000 da estrada de Castelhanos, Ilhabela - SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Zoneamento geotécnico do sítio urbano do município de Rio Branco/AC e seus arredores, para fins de planejamento com ênfase à expansão urbana, através do sensoriamento remoto

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Avaliação da vulnerabilidade natural à contaminação do solo e aqüífero do reservatório Batatã - São Luís (MA)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Zoneamento ecológico-econômico no Tocantins: contribuição metodológica e processual para sua execução

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

MAPAGEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DA BACIA DO RIO BACANGA – SÃO LUÍS (MA)

Este trabalho apresenta as características do meio físico da Bacia do Rio Bacanga, localizada na cidade de São Luís (MA). Dentro da compartimentação geomorfológica regional, a área insere-se no Golfão Maranhense, sendo caracterizada por duas unidades de relevo: colinas dissecadas a partir dos tabuleiros e planícies flúvio-marinhas. Os estudos objetivaram a elaboração de um mapa geológico- geotécnico, fundamentado no método do detalhamento progressivo, sendo integradas as informações geológicas, geomorfológicas e de solos em uma base topográfica na escala de 1:20.000. Para esses estudos foi utilizada como ferramenta principal a fotointerpretação detalhada, associada ao controle de campo e ensaio in situ. No mapa resultante foram caracterizadas seis unidades geológico-geotécnicas: Unidade I – depósitos construídos; Unidade II – áreas planas de fundo de vales; Unidade III – terrenos associados à fácies arenosa da Formação Barreiras; Unidade IV – fácies areno-argilosa da Formação Barreiras; Unidade V – área de domínio da fácies areno-argilosa da Formação Barreiras; Unidade VI – domínio da Formação Itapecuru. Nas unidades foram identificados os processos geológicos e os problemas ambientais que compõem a dinâmica da bacia do Rio Bacanga. O mapa elaborado é uma das ferramentas indispensáveis para subsidiar o planejamento do uso e ocupação do solo. Palavras-chave: mapeamento geológico-geotécnico, relevo de tabuleiro, Rio Bacanga, São Luís (MA).

Carta geotécnica das sub-bacias dos córregos do sossego e do barracão nos municípios de Americana e Santa Bárbara D'Oeste na escala 1:20.000

The Geotechnical Mapping is an extreme important tool for the urban planning, so the public authorities can establish guidelines for medium and long term for a better life conditions for the population. The division region between the cities of Americana and Santa Bárbara D’Oeste has an intense conurbation problem, which is causing problems of occupation in risks areas on environmental terms. In this context this project has as an objective the elaboration of a Geotechnical Map from the sub- basins of Sossego and Barracão rivers, whicht are located in between the area of the two cities, and presents some of the process causes of the conurbation problem. For this study, the following steps were proposed: bibliographic and topographic maps research for better knowledge from the theme and the area, and also preparing cartographic basis; making of preliminary geotechnical area map with a 1:10.000 scale, gather all the information acquired at the previous step and compartmentation of the area; field step to collect more information and soil for the laboratory analysis, objecting the characterization of the geotechnical unities; lab analysis; final geotechnical map preparation; and final report elaboration. The final product of this study is the Final Geotechnical Map, with a 1:10.000 scale, and the principal objective is to help the urban planning

Carta geológico-geotécnica aplicada ao planejamento urbano da região do Córrego Bertini, município de Americana - SP

This paper focuses on the implementation of a geological and geotechnical mapping to the planning of the region stream Bertini, territorial expansion area of the municipality of Americana (SP), a medium-sized city in the countryside of Sao Paulo state, with great potential for growth industrial and residential. To this end, based on the methodology established by the Institute for Technological Research, the charters geological and geotechnical aimed at exposing the capabilities and limitations of the soil. The analysis of similar soil characteristics such as geology, geomorphology, slope, geotechnical testing and the current use and land cover was possible to recognize four geotechinical units. The units I and III are related to areas of top and concave and convex parts of the study area, shown to be sites of low occupancy restriction. However the units II and IV, respectively allocated in the floodplain of the Piracicaba River and the banks of the stream Bertini and some of its drainage, showed a more restricted area due to proximity to water bodies and drainages that offer higher slopes.