O projeto de Monitorização Persistente de Pista (MPP) tem como foco a monitorização da pista aeroporto, de forma inovadora, baseada num scanner a laser terrestre (TLS – Terrestrial Laser Scanning) para identificação da eventual degradação da superfície do pavimento da pista, eventual presença de detritos/objetos estranhos (FOD — foreign object debris), que possam afetar significativamente a operação da pista e bem como caracterizar eventuais lençóis de água. Devido às medições diretas, a abordagem de varrimento a laser permite ao usuário analisar áreas substanciais da pista em um curto período de tempo, constituindo a solução mais viável para aplicações críticas.

Para esta solução técnica, de primordial importância é a possibilidade de obter a caracterização da nuvem de pontos 4D (x, y, z, I), onde a quarta dimensão do ponto é a medida de sua intensidade I, definida, por sua vez, pela geometria (distância e ângulo de incidência) e propriedades locais do material (textura, rugosidade, cor e albedo).

Durante a monitorização, o scanner a laser deve conseguir obter uma densidade de pontos sobre a pista suficientemente elevada para detectar FODs e avaliar a espessura de eventual lençol de água. Esta não é uma tarefa fácil devido a uma série de limitações técnicas que o ambiente aeroportuário impõe, nomeadamente à localização do ponto de observação, a localização do TLS de forma a serem cumpridas as regras de segurança da operação aeroportuária. Para a instalação do TLS um compromisso deve ser encontrado entre o tecnicamente desejável para aumentar a densidade de pontos recolhidos sobre a pista, o ideal seria colocado à cota mais elevada e à menor distância da pista, e em simultâneo cumprindo os vários regulamentos aeroportuários, nomeadamente respeitando as áreas de proteção da pista. Este compromisso deve visar:

  • minimização da distância até a área da pista a ser analisada e
  • maximização do ângulo de incidência do feixe de laser

Com a distância segura à pista e um limite imposto à cota máxima da colocação do TLS (recorrendo a masto ou torre), é necessário realizar o varrimento da pista a laser usando ângulos de incidência inevitavelmente pequenos. Como já referido, a esta limitação estão associadas uma série de dificuldades, como a perda de pontos devido à pequena reflectividade do pavimento com incidência muito oblíqua do feixe de laser.

Outro problema está relacionado a uma redução adicional da reflectividade da pista para pavimentos molhados ou cobertos por água — uma característica comum do varrimento da pista a laser usando comprimentos de onda seguros para os olhos, que são caracterizados por uma absorção muito alta na água.

Todas estas questões comprovam a extrema importância do alcance do scanner nessas condições adversas. O requisito de alcance aceitável traduz-se no requisito de alta energia de impulso do laser, suficiente para produzir o eco detectável, mesmo na condição de baixa reflectividade do alvo. O modo de energia máxima dos impulsos do laser requer uma refrigeração adicional, o que se traduz na necessidade de maior intervalo entre os impulsos, ou seja, menor frequência de repetição dos impulsos. Por outro lado, a utilização de lasers mais potentes aumentaria o preço do equipamento, o que poderia tornar o uso do TLS economicamente inviável.

Para enfrentar estes desafios,

  • extensas estimativas teóricas foram realizadas, avaliando uma ampla gama de scanners a laser industriais disponíveis do ponto de vista de sua adequação para a aplicação,
  • os scanners com melhor relação entre eficiência e preço foram testados em ambiente relevante do Aeroporto de Lisboa (ALS).

Extensos dados experimentais, recolhidos durante os testes de campo, fornecem evidências de que o scanner de médio alcance comercializado pela RIEGL, o VZ-400i, é capaz de fornecer o varrimento da pista com a precisão e densidade de pontos necessárias.