Sistema usa laser para tornar poda de árvores mais eficiente e diminuir risco de queda
Uma conversa informal entre dois pesquisadores da USP foi o ponto de partida para elaborar um sistema que torna mais eficiente a poda de árvores urbanas. O mecanismo usa luzes de laser para fazer uma varredura da árvore, fornecendo dados para um algoritmo calcular seu equilíbrio no computador e definir como vai ser feita a poda. A ferramenta, que já começa a ser testada na cidade de São Paulo, tem o seu funcionamento descrito em artigo da revista científica Trees.
“A ideia surgiu durante uma conversa entre um biólogo de árvores e um engenheiro especializado em topologia na frente de uma grande árvore num restaurante de São Paulo”, conta ao Jornal da USP o professor Marcos Silveira Buckeridge, do Instituto de Biociências (IB) da USP, um dos responsáveis pelo trabalho. O diálogo ocorreu com o também autor da pesquisa Emílio Carlos Nelli Silva, engenheiro e professor da Escola Politécnica (Poli) da USP.
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“O objetivo da pesquisa foi desenvolver um sistema computacional capaz de orientar podas urbanas de forma mais segura e eficiente, reduzindo o risco de queda de árvores durante eventos climáticos extremos, especialmente em casos de ventos fortes”, relata o biólogo. “O trabalho integra escaneamento a laser (LiDAR), modelagem computacional e algoritmos de otimização estrutural para avaliar o equilíbrio biomecânico das árvores antes e depois da poda.”
A pesquisa analisou a tipuana (Tipuana tipu), uma das árvores urbanas mais comuns em São Paulo. “A espécie apresenta crescimento vigoroso, copa ampla e alta tolerância ao ambiente urbano, incluindo poluição, calor e períodos de seca”, descreve o professor do IB. “Por outro lado, podas excessivas ou mal executadas podem alterar sua arquitetura natural e aumentar sua vulnerabilidade mecânica ao vento.”
Resistência estrutural
O estudo demonstrou que diferentes formas de poda podem modificar significativamente a resistência estrutural da árvore. “A poda altera diretamente a distribuição de peso, a simetria da copa e a forma como a árvore responde às cargas de vento”, explica Buckeridge. “Quando realizada sem critérios biomecânicos, ela pode enfraquecer a estrutura natural da árvore, criando pontos de maior deformação e aumentando o risco de quebra ou de tombamento.”
Para fazer a varredura das árvores, o sistema desenvolvido na pesquisa usa um dispositivo com a tecnologia LiDAR, uma técnica de escaneamento baseada em pulsos de laser. “O equipamento emite milhares de feixes de luz que atingem a árvore e retornam ao sensor, permitindo reconstruir sua geometria tridimensional com alta precisão”, destaca o professor do IB. “A partir desses pulsos, é criada uma “nuvem de pontos” que representa digitalmente o tronco, os galhos e a copa.”
“A varredura gera um modelo tridimensional detalhado da árvore, permitindo medir o volume, a distribuição dos galhos, a inclinação, a simetria da copa e a resposta estrutural ao vento”, detalha Nelli Silva. “Esses dados alimentam modelos matemáticos capazes de simular deformações e identificar as regiões mais vulneráveis da árvore.”
De acordo com Buckeridge, a ferramenta funciona como um sistema de apoio à decisão para Prefeituras, concessionárias e equipes de arborização urbana. “Ela permite avaliar previamente quais galhos podem ser removidos sem comprometer o equilíbrio biomecânico da árvore”, salienta. “O sistema também pode ajudar a priorizar árvores de maior risco e orientar podas mais precisas e menos agressivas.”
Processo automatizado
Para o sistema ser adotado em grande escala, o professor do IB observa que será necessário automatizar algumas etapas do processo, especialmente a geração de modelos tridimensionais e a análise computacional das árvores. “Também será importante integrar a ferramenta aos inventários urbanos existentes e ampliar os testes com diferentes espécies e em diferentes condições ambientais”, recomenda. “Segundo o artigo, projetos piloto em setores urbanos específicos podem acelerar a adoção prática do sistema.”
“Há um projeto em andamento em São Paulo que está escaneando todas as árvores nas ruas da cidade”, diz Buckeridge. “A ferramenta descrita no trabalho poderá ajudar muito a entender o estado atual delas e ajudar no manejo arbóreo”, conclui.
O estudo envolveu pesquisadores do IB e dos Departamentos de Engenharia Mecânica, Mecatrônica e Engenharia Elétrica da Poli. Participaram da pesquisa Luís Otávio Trotti Martins Guedes de Souza, Fernanda Mendes de Rezende, Marcelo Knörich Zuffo, Julio Romano Meneghini, Marcos Silveira Buckeridge e Emílio Carlos Nelli Silva. O artigo Improving tree stability with optimized pruning: a comprehensive cycle method foi publicado na revista científica Trees.
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