Sistema usa laser para tornar poda de árvores mais eficiente

Uma conversa informal entre dois pesquisadores 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, 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.

Segundo ele, 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. “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.”