Pesquisador responsável: Bruno Benevit
Título original: Applications of unmanned aerial vehicle (UAV) in road safety, traffic and highway infrastructure management: Recent advances and challenges
Autores: Fatma Outay, Hanan Abdullah Mengash e Muhammad Adnan
Localização da Intervenção: -
Tamanho da Amostra: 91 estudos
Setor: Economia do Transporte
Variável de Interesse Principal: Tráfego rodoviário
Tipo de Intervenção: Drones
Metodologia: Revisão sistemática
Resumo
Os veículos aéreos não tripulados, popularmente conhecidos como drones, são amplamente utilizados na aplicação de fiscalização e aprimoramento de diversas áreas. O transporte terrestre representa um dos setores que mais se beneficia dessa ferramenta. Este artigo apresentou uma revisão sobre os últimos avanços dos drones para o setor rodoviário, destacando três funcionalidades: o aprimoramento da segurança de rodovias, o monitoramento de tráfego e a gestão de infraestrutura. O artigo discute os avanços em algoritmos de visão computacional para extrair informações de vídeos e imagens capturados por drones, relacionando-os a melhorias nas três principais funcionalidades analisadas no setor. Os autores também discutem as barreiras associadas à ampla implementação de drones e possíveis soluções para superá-las.
A utilização de drones tem se popularizado em muitos setores, permitindo a realização de tarefas com mais segurança e menores custos ambientais em comparação a operações de aviação pilotadas (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020). Nesse contexto, o mercado de drones civis e comerciais tem crescido a uma taxa de 19% (JOSHI, 2019), estando associado a pelo menos 100 mil empregos somente nos Estados Unidos. Seus usos são diversos, englobando áreas como mercado imobiliário, de seguros, agrícola, serviços de saúde e monitoramento.
No setor de transportes, essa ferramenta proporciona uma série de soluções para o seu aprimoramento. Em especial, essa tecnologia permite o monitoramento de tráfego e comportamentos de condutores através da captura de dados coletados a partir de câmeras acopladas aos drones. Esses dados podem ser utilizados para uma variedade de finalidades, como vigilância e monitoramento, reconhecimento de infrações de trânsito, auxílio na gestão da congestão do tráfego, otimização de sinais e extração de trajetórias de veículos para responder a perguntas de pesquisa relacionadas à avaliação de riscos de acidentes, entre outras.
Observando as vantagens dessa tecnologia, o Congresso dos Estados Unidos exigiu a integração de drones pequenos no espaço aéreo em 2012. Desde então, empresas como a Amazon começaram a usá-los para entregas. Com isso, observou-se uma expansão no financiamento e na pesquisa sobre drones, especialmente no setor de transporte. Dessa forma, se torna relevante compreender como os drones são utilizados, suas vantagens, barreiras à implementação e áreas para melhorias.
A metodologia deste artigo focou em revisar a literatura relacionada à utilização de drones em três funcionalidades para o setor de transporte: segurança rodoviária, monitoramento e gestão de tráfego, e gestão de infraestrutura rodoviária.
Assim, os autores objetivaram reunir e compilar todos os materiais relevantes disponíveis online, incluindo artigos de revistas, conferências, documentos de políticas, relatórios técnicos, entregáveis de projetos, capítulos de livros e páginas da web. O escopo temporal da pesquisa dos artigos considerou o período de 2000 a 2020 nas bases de dados SCOPUS e Google Scholar. Os estudos obtidos foram selecionados com base em sua relevância para o tópico específico do transporte.
Após isso, a literatura de pesquisa foi resumida em tabelas, dando ênfase aos casos onde o número de pesquisas era maior e destacando a evolução dos métodos e tecnologias. Patentes não foram explicitamente consideradas na revisão. Além disso, cabe destacar que a revisão focou nas aplicações realizadas por drones pequenos, geralmente equipados com hélices, que permitem decolar de qualquer ponto, em vez de drones de asa fixa que necessitam de instalações como pistas de decolagem.
As evidências na literatura sobre o uso de drones para segurança viária destacam duas principais áreas de aplicação: investigação de acidentes e avaliação de riscos. Com relação à investigação de acidentes, a tecnologia tem possibilitado avanços significativos na reconstrução de cenas a partir de fotografias e vídeos capturados por drones. Embora no passado houvesse desafios relacionados à captação de imagens, como ângulos de filmagem e altitude, o aprimoramento dos drones e dos softwares de processamento de imagem permitiu maior precisão. As metodologias para essa finalidade envolvem planejamento de voo, coleta e transferência de dados, processamento das imagens para gerar modelos 3D e validação dos sistemas. Apesar das contribuições, estudos apontam a necessidade de uma implementação em larga escala e de comparações entre diferentes sistemas para otimizar a reconstrução de cenas.
Referente à avaliação de riscos, o uso de drones possibilitou análises detalhadas de trajetórias de veículos, superando limitações de métodos tradicionais, como ângulos fixos de câmeras montadas em estruturas físicas. Segundo os autores, estudos recentes desenvolveram algoritmos para identificar eventos perigosos e avaliar riscos de colisão, incorporando medidas como o tempo para colisão. Algumas propostas utilizam múltiplos drones e redes veiculares para monitoramento mais eficaz, enquanto outras investem em sistemas de visão embarcada para detecção automática de situações anormais. Adicionalmente, também identificaram-se esforços voltados para a priorização, com a adoção da modelagem de terrenos e avaliação de distâncias de visibilidade em áreas críticas.
No que tange o monitoramento e gestão do tráfego, a literatura evidencia que os drones têm desempenhado um papel significativo no monitoramento e gestão do tráfego, especialmente no processamento de vídeos para extração de parâmetros de tráfego. A partir de avanços em algoritmos de visão computacional, como extração de características de imagem e aprendizado profundo (deep learning), tornou-se possível detectar veículos, rastrear suas trajetórias e calcular parâmetros como velocidade, densidade e fluxo. Estudos iniciais utilizaram drones de asa fixa, que eram grandes e caros, mas os avanços na tecnologia de drones rotativos, mais leves e acessíveis, ampliaram sua aplicação (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020). Tais dispositivos permitiram tanto a captura de imagens quanto análises em tempo real e/ou offline.
Os drones também têm sido empregados em análises de fluxo de tráfego, contribuindo para o estudo de geometrias viárias, comportamento de fluxo e modelos de seguimento de veículos. Dados extraídos de vídeos aéreos possibilitam análises como aceitação de lacunas em interseções, identificação de ondas de choque em semáforos e avaliação do desempenho de rotatórias. Além disso, a aplicação de modelos de aprendizado tem permitido compreender comportamentos complexos de trânsito em em cenários urbanos dinâmicos e congestionados. Estudos recentes também destacam o potencial do uso massificado de drones (“enxames”) para capturar dados em grande escala, abrangendo redes urbanas complexas e oferecendo novas perspectivas para compreender congestionamentos e sua propagação.
O uso de drones no gerenciamento de infraestrutura rodoviária tem sido explorado em áreas como inspeção de pontes e monitoramento de condições de pavimentos. Para inspeções de pontes, os drones oferecem benefícios como economia de tempo, redução de interrupções no tráfego e menor necessidade de equipamentos especializados. Drones equipados com câmeras de alta resolução e tecnologia de termografia infravermelha podem identificar danos estruturais e monitorar o estado de pontes com eficiência. Métodos avançados de processamento de imagem, como algoritmos de detecção de bordas aprimoradas e redes neurais profundas, têm demonstrado maior precisão na detecção de fissuras e outras falhas. Dessa forma, essa tecnologia proporciona uma alternativa mais segura e econômica em relação aos métodos tradicionais (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020).
No monitoramento de pavimentos, drones estão sendo utilizados para mapear superfícies rodoviárias, identificar irregularidades e avaliar condições como rachaduras e deformações. A integração de imagens capturadas por drones com ferramentas como radares de penetração no solo e fotogrametria tem mostrado resultados promissores na obtenção de dados detalhados sobre a infraestrutura. Adicionalmente, algoritmos específicos foram desenvolvidos para analisar nuvens de pontos tridimensionais, permitindo a reconstrução de modelos digitais de estradas e a detecção de distresses com alta precisão. Apesar dos avanços, os autores destacam que desafios como a necessidade de validação rigorosa dos sistemas e a complexidade técnica para aplicações em larga escala ainda limitam a adoção generalizada dessa tecnologia.
Nos últimos anos, progressos regulatórios, como os propostos pela União Europeia, visaram harmonizar o uso de drones e tecnologias associadas em contextos urbanos. Contudo, a implantação em larga escala de drones enfrenta desafios significativos, especialmente relacionados a regulamentações do espaço aéreo e limitações tecnológicas. Regulamentações frequentemente exigem que drones operem dentro do campo visual do operador e imponham restrições quanto ao peso, altura de voo e operações noturnas, além de demandarem treinamentos e certificações específicas. Apesar de algumas nações, como Espanha e França, adotarem normas mais flexíveis, a integração segura de drones em ambientes urbanos requer avanços em sistemas de detecção de falhas e condições meteorológicas adversas. Além disso, a adoção de plataformas tecnológicas para gerenciamento do tráfego aéreo se faz necessária, como o sistema baseado em nuvem implementado na China.
Além dos desafios regulatórios, limitações tecnológicas, como a curta duração da bateria, também restringem a utilização de drones. Avanços em baterias de lítio e células de combustível de hidrogênio, além do uso de energia solar, têm sido explorados para aumentar o tempo de voo. Paralelamente, algoritmos de planejamento de rotas e otimização energética têm sido desenvolvidos para maximizar a eficiência de missões. No entanto, questões como segurança cibernética e aceitação social permanecem desafios, ressaltando a necessidade de abordagens que equilibrem a automação e a interação humana no gerenciamento do tráfego aéreo.
As evidências da literatura relacionada a drones apresentada neste artigo ajudam a compreender os desafios e as possíveis soluções para a adoção em larga escala de drones, fornecendo subsídios para a formulação de políticas públicas que incentivem o uso seguro e eficiente dessa tecnologia. Apesar dos desafios técnicos e regulatórios, os drones apresentam um grande potencial de elevar a produtividade e reduzir os custos no setor de transportes, transformando significativamente a segurança, o monitoramento e a gestão de infraestrutura rodoviária.
Referências
JOSHI, D. Drone technology uses and applications for commercial, industrial and military drones in 2020 and the future: Business Insider Intelligence research report preview of Drones for the Enterprise. [s.l: s.n.]. . Acesso em: 13 jan. 2025.
OUTAY, F.; MENGASH, H. A.; ADNAN, M. Applications of unmanned aerial vehicle (UAV) in road safety, traffic and highway infrastructure management: Recent advances and challenges. Transportation Research Part A: Policy and Practice, v. 141, p. 116–129, nov. 2020.
Consulte aqui o cadastro da Instituição no Sistema e-MEC
© 2025 Todos Direitos Reservados
