Tecnologia a laser pode indicar a poda ideal e reduzir quedas de árvores nas cidades

Pesquisadores da Universidade de São Paulo utilizaram pela primeira vez a tecnologia LiDAR para analisar a estabilidade de árvores urbanas e calcular podas capazes de reduzir o risco de quebra de galhos e queda de exemplares durante ventos fortes.

O sistema de sensoriamento a laser produz uma réplica tridimensional extremamente detalhada da árvore. A partir desse modelo, um algoritmo simula a incidência de ventos em diferentes direções, identifica as regiões estruturalmente mais frágeis e indica quais galhos poderiam ser removidos para melhorar o equilíbrio da planta.

O estudo foi desenvolvido por uma equipe formada por biólogos e engenheiros da USP e publicado na revista científica Trees: Structure and Function.

O objetivo dos pesquisadores é aprimorar a metodologia até que ela possa ser incorporada a um aplicativo de apoio ao manejo da arborização urbana.

A ferramenta não substituiria os profissionais responsáveis pelas podas, mas forneceria informações técnicas para que as intervenções fossem realizadas de forma mais segura e adequada à estrutura de cada árvore.

Podas inadequadas podem aumentar o risco de queda

A poda é uma das principais ferramentas utilizadas na manutenção das árvores urbanas. Quando realizada sem planejamento, entretanto, pode provocar desequilíbrios na copa e aumentar a vulnerabilidade da planta.

A retirada excessiva ou mal distribuída de galhos pode criar assimetrias, concentrando o peso em determinadas partes da árvore e alterando a forma como ela responde ao vento.

O problema se torna ainda mais grave em árvores isoladas, doentes ou localizadas em regiões de túneis de vento, também conhecidos como cânions urbanos.

Esses corredores são formados pela disposição dos edifícios e podem direcionar e acelerar as rajadas pelas ruas.

Segundo Marcos Silveira Buckeridge, coordenador do Laboratório de Fisiologia Ecológica de Plantas do Instituto de Biociências da USP e coautor do estudo, ventos fortes, chuva e temperaturas elevadas durante o período chuvoso ampliam os riscos, principalmente quando as árvores apresentam problemas de saúde ou foram manejadas de forma inadequada.

Quedas de árvores afetam cidades durante temporais

Em dezembro de 2025, ventos superiores a 90 quilômetros por hora atingiram a capital paulista e municípios próximos.

Na ocasião, foram registrados 1.327 chamados relacionados a quedas de árvores na Região Metropolitana de São Paulo, incluindo ocorrências com pessoas feridas. Mais de 2 milhões de moradores também ficaram sem energia elétrica.

Em 29 de julho de 2026, a Grande São Paulo voltou a ser atingida por fortes rajadas de vento. Até o levantamento apresentado pelos pesquisadores, o Corpo de Bombeiros havia recebido mais de 30 chamados para quedas de árvores.

Esses episódios demonstram a necessidade de melhorar o monitoramento e o manejo preventivo da arborização urbana.

Como funciona o escaneamento LiDAR?

LiDAR é a sigla em inglês para Light Detection and Ranging, tecnologia que utiliza pulsos de laser para medir distâncias e reproduzir objetos e superfícies em três dimensões.

No estudo, os pesquisadores utilizaram o equipamento para escanear uma tipuana, da espécie Tipuana tipu, localizada no campus Butantã da USP. A árvore é amplamente empregada na arborização de cidades brasileiras.

O scanner foi instalado sobre um tripé próximo à base da planta. Para registrar toda a árvore, o equipamento precisou ser deslocado para diferentes posições ao redor do exemplar.

Cada perspectiva acrescentou novas informações ao modelo, até que houvesse dados suficientes para reproduzir a arquitetura da árvore.

O procedimento gerou uma nuvem com aproximadamente 30 milhões de pontos, formando um molde digital tridimensional do tronco e dos galhos.

Durante o processamento, as folhas foram removidas do modelo para que os pesquisadores pudessem concentrar a análise na estrutura de sustentação.

Ventos são simulados no computador

Após a construção do modelo tridimensional, a equipe utilizou simulações de elementos finitos para avaliar a resposta da árvore aos ventos.

Esse método computacional divide uma estrutura complexa em pequenas partes, permitindo calcular como cada uma delas reage a diferentes forças e tensões.

Os pesquisadores simularam ventos vindos de várias direções e observaram quais regiões da árvore apresentavam maior flexibilidade ou fragilidade mecânica.

A análise mostrou que a remoção de um galho de forma a gerar uma assimetria topológica pode deixar a árvore mais vulnerável.

Com base nesses resultados, foi aplicado um algoritmo de otimização topológica.

Algoritmo identifica quais galhos devem ser removidos

A otimização topológica é utilizada em áreas da engenharia para determinar como uma estrutura pode ter parte de seu material removida sem perder resistência.

Aplicada às árvores, a técnica analisa a distribuição das tensões causadas pelo vento e indica quais regiões da copa poderiam ser podadas para melhorar o equilíbrio estrutural.

O algoritmo prioriza áreas com maior flexibilidade mecânica e procura reduzir os pontos de fragilidade.

No modelo desenvolvido, a retirada recomendada não pode ultrapassar 20% da composição total da árvore.

A poda calculada pode melhorar a resposta ao vento, especialmente em exemplares que já apresentam algum desequilíbrio causado por doenças, quebra de galhos ou intervenções anteriores.

O estudo funciona como uma prova de conceito, demonstrando que é possível combinar escaneamento LiDAR, equações matemáticas e simulações para planejar podas mais seguras.

Árvores agrupadas podem ser mais resistentes

A tipuana analisada está localizada em uma região do campus considerada um túnel de vento.

Embora tenha árvores próximas nas laterais, não possui exemplares diretamente à frente ou atrás, ficando mais exposta às rajadas.

Os pesquisadores observaram que a planta apresentava maior resistência justamente nos lados onde não mantinha contato com as árvores vizinhas.

O resultado também levantou uma questão importante sobre a estabilidade dos conjuntos arbóreos.

Quando as copas se entrelaçam, os galhos podem ajudar a dissipar parte da força do vento, fazendo com que um grupo de árvores seja mais resistente do que um exemplar completamente isolado.

A equipe ainda pretende realizar cálculos específicos sobre a dissipação do vento pelas folhas e pela interação entre diferentes árvores.

Método não pode ser aplicado a todas as plantas

De acordo com os pesquisadores, a metodologia pode ser utilizada em angiospermas eudicotiledôneas, grupo que inclui grande parte das plantas com flores e árvores com estruturas clássicas de troncos e ramificações.

Entre elas estão ipês e roseiras, além de plantas como feijão, soja, laranja, morango e girassol.

O método não pode, porém, ser diretamente aplicado às palmeiras, que apresentam uma estrutura de crescimento diferente.

Os autores também ressaltam que a ferramenta não foi desenvolvida para substituir o trabalho humano.

A decisão final sobre uma poda precisa continuar envolvendo profissionais capacitados, capazes de avaliar as condições da árvore e do ambiente urbano.

Escaneamento detalhado ainda exige tempo

A digitalização da tipuana utilizada no estudo levou aproximadamente 40 minutos.

Esse nível de detalhamento pode dificultar a aplicação do mesmo procedimento em centenas de milhares de árvores espalhadas por uma cidade.

A Prefeitura de São Paulo possui um projeto em andamento para escanear cerca de 650 mil árvores das vias públicas utilizando LiDAR e inteligência artificial.

Por enquanto, a tecnologia está sendo empregada para catalogar e monitorar os exemplares, e não para indicar podas.

Embora os levantamentos em larga escala provavelmente não alcancem a mesma precisão do estudo realizado com uma única árvore, os dados podem contribuir para estimar o estado de saúde das plantas e identificar situações que precisam de avaliações mais detalhadas.

Raízes também precisam entrar no modelo

O artigo publicado não incluiu informações detalhadas sobre as raízes da árvore analisada.

Esse é um aspecto importante, pois aproximadamente 30% das quedas de árvores registradas na cidade de São Paulo estão relacionadas a problemas no sistema radicular.

Os pesquisadores já desenvolvem outro estudo comparando árvores localizadas em estacionamento, calçada e parque.

Para visualizar as raízes, a equipe utiliza um georradar, equipamento movimentado ao redor da árvore que permite identificar estruturas existentes abaixo do solo.

No primeiro trabalho, foi incluído um ajuste matemático para compensar a ausência dessas informações. Ainda assim, os pesquisadores reconhecem que integrar o sistema radicular ao modelo será necessário para ampliar sua precisão.

Água e temperatura também influenciam a estabilidade

A equipe pretende incluir outros fatores associados ao risco de queda.

Um deles é a expansão e a contração da madeira em resposta às variações de temperatura e à presença de água.

Para investigar essas alterações, os pesquisadores adquiriram dendrômetros, instrumentos utilizados para medir mudanças no diâmetro dos troncos.

Durante períodos prolongados de chuva, a quantidade de água presente na árvore pode aumentar seu peso e contribuir para a instabilidade.

Incorporar peso, umidade, temperatura, raízes, folhas e características da madeira às simulações tornaria o modelo mais completo, mas também exigiria grande capacidade de processamento computacional.

Tecnologia também pode ajudar no diagnóstico

A equipe vem testando diferentes aplicações do LiDAR nas árvores do campus da USP.

Em uma das iniciativas, pesquisadores analisam individualmente as árvores da Avenida Professor Luciano Gualberto para identificar seu estado de saúde e o risco que podem oferecer.

Um equipamento LiDAR menor, instalado em um veículo, permite mapear as árvores enquanto o automóvel se desloca a aproximadamente 20 quilômetros por hora.

Segundo os pesquisadores, a tecnologia pode atingir precisão centimétrica e ajudar a identificar problemas como cavidades nos troncos.

Outro experimento está sendo realizado em sibipirunas, da espécie Caesalpinia pluviosa, contaminadas por fungos do gênero Ganoderma.

Para avaliar a madeira, a equipe utiliza um penetrômetro, que mede a resistência do tronco, e um equipamento de ultrassom, que ajuda a detectar cavidades internas.

Foram encontradas cinco árvores contaminadas e com cavidades no tronco, além de outras cinco sem esses problemas.

O próximo passo será utilizar o LiDAR para comparar as copas e verificar se existem características externas que indiquem a condição interna das plantas.

A combinação dessas tecnologias poderá contribuir para a criação de protocolos mais completos de diagnóstico.

Pesquisadores buscam marcadores universais

Além das características estruturais, cientistas da USP também investigam alterações bioquímicas que possam indicar a vulnerabilidade das árvores.

As análises incluem açúcares, álcoois, substâncias do metabolismo secundário e possíveis alterações na expressão de genes.

O objetivo é identificar marcadores que possam ser utilizados em diferentes espécies, inclusive nas palmeiras, que não podem ser avaliadas pelo mesmo modelo estrutural de poda.

Tecnologia pode tornar a arborização urbana mais segura

O estudo demonstra como conhecimentos da botânica, da engenharia e da computação podem ser combinados para aperfeiçoar o manejo das árvores nas cidades.

Atualmente, decisões de poda podem depender principalmente de inspeções visuais e da experiência das equipes responsáveis.

A construção de modelos tridimensionais e a simulação das forças do vento permitem acrescentar informações objetivas sobre a estabilidade de cada exemplar.

Ainda será necessário reduzir o tempo de escaneamento, incluir raízes, folhas, água, temperatura e outras variáveis nos cálculos.

Mesmo assim, a pesquisa abre caminho para que, no futuro, profissionais possam utilizar aplicativos e modelos digitais para planejar intervenções que preservem a saúde das árvores e reduzam riscos à população.

O artigo científico Improving tree stability with optimized pruning: a comprehensive cycle method foi publicado na revista Trees: Structure and Function.

Fonte: Agência FAPESP.