Ricerca. Droni e open source i nuovi alleati della viticoltura

2 Lug 2014, 14:40 | a cura di
Telerilevamento areo o da satellite? Acqua passata. Ora i dati per la viticoltura di precisione si acquisiscono con i droni: piรน economici, veloci, flessibili, precisi e personalizzabili, ideali per rilevare dati e informazioni sullo stato delle vigne. Fantascienza? No: futuro prossimo.

Uno degli aspetti fondamentali che caratterizza la viticoltura moderna, e lโ€™agricoltura in generale, รจ la sostenibilitร , ossia la realizzazione di una attenta gestione agronomica che miri alla riduzione degli impatti ambientali, al contenimento dei costi e al mantenimento di unโ€™elevata qualitร  del prodotto. Per raggiungere questi obiettivi e migliorare in maniera evidente la qualitร  produttiva vitivinicola la ricerca ha sviluppato nuove metodologie e strumenti conoscitivi in grado di caratterizzare in modo dettagliato lo stato vegetativo della pianta e il suo specifico ambiente di sviluppo.

Uno degli strumenti piรน efficaci di supporto per il miglioramento della qualitร  produttiva vitivinicola รจ senzโ€™altro il telerilevamento o remote sensing. Il termine telerilevamento indica lโ€™acquisizione a distanza di dati riguardanti il territorio e lโ€™ambiente e impiega immagini ad alta risoluzione comunemente rilevate da satelliti o aerei. Nel caso specifico dei vigneti, il telerilevamento permette di estrapolare importanti informazioni distribuite nello spazio relative allo stato di coltura; tali informazioni consentono di realizzare mappe tematiche georeferenziate, che distinguono le aree omogenee in termini di un dato parametro, come ad esempio la vigoria vegetativa delle piante. I dati rilevati consentono, inoltre, di descrivere il comportamento delle piante per mezzo del calcolo di indici vegetazionali quali ad esempio il noto NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), che sfrutta la diversa risposta della copertura vegetale alle bande spettrali del visibile (rosso) e del vicino infrarosso, in stretta relazione con lo stato di salute della vegetazione, intesa come biomassa e area fogliare, e ai processi biochimici ad essa correlati. Sembra complicato, ma รจ piรน semplice di quanto si immagina: si tratta, in sintesi, di uno metodo di rilevamento bilanciato su diversi parametri, quindi in grado di rispondere a diverse domande.

Le comuni metodologie di telerilevamento si basano sullโ€™impiego di satelliti e aerei, tuttavia entrambe queste piattaforme di monitoraggio presentano alcuni aspetti limitanti il loro utilizzo operativo nella viticoltura di precisione. Lโ€™utilizzo dei dati rilevati dai satelliti offre da una parte il vantaggio di coprire grandi porzioni di territorio, ma dallโ€™altra ha una bassa risoluzione a terra del dato che limita lโ€™utilizzo dei dati raccolti, non permettendo unโ€™efficace distinzione tra filare e interfilare. A questo vanno aggiunti i costi elevati delle immagini e lโ€™impossibilitร  di effettuare un monitoraggio personalizzato e continuo a causa delle tempistiche obbligate di passaggio dei satelliti e il rischio di eventuale copertura nuvolosa. Il telerilevamento aereo, invece, permette di fornire una risoluzione a terra superiore a quella del satellite e modulabile in funzione della quota di volo. La dipendenza dalla situazione meteorologica e i costi fissi elevati legati al volo aereo rendono perรฒ questa tecnica poco applicabile e molto costosa su superfici viticole di piccole dimensioni.

Unโ€™innovativa soluzione ai punti deboli delle metodologie classiche di telerilevamento viene proposta dal gruppo di viticoltura dellโ€™IBIMET-CNR, che nel 2011 ha identificato una soluzione mediante lo sviluppo di una applicazione che vede lโ€™utilizzo di UAV (Unmanned Aerial Vehicle) o impropriamente detto drone, ossia un velivolo senza pilota attrezzato con strumenti per lโ€™acquisizione di dati tele rilevati. Il sistema denominato Viptero รจ un multi-rotore a sei eliche della MikroKopter, caratterizzato sia da un basso costo sia dallโ€™essere un prodotto open source, ossia completamente svincolato dalla casa produttrice, cosรฌ da poter essere sviluppato in modo autonomo dallโ€™utente in base alle specifiche necessitร . Puรฒ essere pilotato a vista da un operatore, oppure volare in modalitร  autonoma per mezzo di un complesso sistema di sensori di controllo di volo gestiti da un microprocessore. Lโ€™alta tecnologia della strumentazione di bordo consente di minimizzare le vibrazioni ed effettuare un volo stabile e maneggevole permettendo un efficiente monitoraggio da remoto. Le immagini nel visibile ad alta risoluzione possono essere realizzate montando un qualsiasi tipo di camera digitale, su cui sarร  possibile impostare lo scatto dellโ€™immagine direttamente dallโ€™operatore a terra tramite il radiocomando interfacciato con lo strumento in volo.

Il principale punto di forza di VIPtero sono i ridotti tempi di acquisizione e fruibilitร  delle immagini. La natura della strumento, permette, infatti di organizzare ed effettuare interventi di telerilevamento in tempi brevissimi, rispetto ad applicazioni da aereo in cui la preparazione e la realizzazione del volo richiedono piรน giorni. Questa possibilitร  di economia temporale consente di ottimizzare tempi di reazione nellโ€™organizzazione di piani di monitoraggio a eventuali imprevisti di natura tecnica o relativa a condizioni metereologi che avverse. Inoltre, a differenza del monitoraggio da aereo o satellite, lo strumento consente di valutare direttamente in campo la qualitร  delle immagini appena acquisite e ripetere le acquisizioni intervenendo sulle variabili connesse alla programmazione del volo. Questa caratteristica permette di ottenere i migliori risultati per ciascun intervento di monitoraggio e soddisfare al meglio le esigenze dellโ€™utente finale.

Lo strumento si presta al monitoraggio di vigneti di medio-piccola superficie; la possibilitร  di effettuare un qualsiasi numero di passaggi, anche nella stessa giornata rende il VIPtero un ottimo strumento di telerilevamento in termini di flessibilitร  e prontezza di acquisizione di immagini.
La piattaforma UAV o drone, รจ proposta alle aziende come strumento in grado di rispondere alle esigenze della viticoltura di precisione in termini di telerilevamento, distinguendosi per costi bassi, tempestivitร  e flessibilitร  delle misure, personalizzazione della strumentazione, completa automazione del piano di volo, precisione e alta qualitร  del dato acquisito. La principale criticitร  del sistema UAV resta tuttavia lโ€™alta competenza necessaria per pilotare il drone. Il sistema, tuttavia, รจ in continua evoluzione grazie al carattere open-source che lo distingue. Saranno quindi presto disponibili migliori prestazioni in termini di capacitร  di carico, autonomia di volo, stabilitร  e sensori innovativi, con dirette conseguenze sulla qualitร  operativa dello strumento e dei dati finali di uscita. Dati i bassi costi del sistema, si puรฒ affermare che una ditta di servizio potrebbe facilmente dotarsi di una flotta di piรน elementi e riuscire a offrire prodotti di altissima qualitร  a bassi prezzi proporzionali alla superficie monitorata senza limiti minimi di dimensione e gestire con tempestivitร  anche unโ€™alta concentrazione di richieste.

Queste caratteristiche renderanno accessibili prodotti di telerilevamento, come ad esempio le mappe di vigoria, anche alle piccole aziende, fornendo cosรฌ (e non solo ad aziende di grandi dimensioni) uno strumento fondamentale per la gestione sito-specifica del vigneto.

a cura di Alessandro Matese
Istituto di Biometeorologia

Gli articoli della nostra rubrica "Ricerca" sono pubblicati nell'ambito di un accordo quadro di collaborazione ad ampio raggio tra Cnr e Gambero Rosso

Per leggere il primo articolo Ricerca. Un viaggio oltre il gusto: la Mozzarella di Bufala Campana clicca qui
Per leggere il secondo articolo Ricerca. Per fare chiarezza sulla nutraceutica: esistono davvero i cibi del benessere? clicca qui
Per leggere il terzo articolo Ricerca. Nuove strategie contro la celiachia: rendere inoffensivo il glutine clicca qui
Per leggere il quarto articolo Ricerca. Analizzare le abitudini alimentari di bambini e preadolescenti: i progetti IDEFICS e I.Familyร‚ร‚ย clicca qui
Per leggere il quinto articolo Ricerca. Dalla valorizzazione della biodiversitร  ad un consapevole consumo dellโ€™extravergine cliccaร‚ร‚ย qui
Per leggere il sesto articolo Ricerca. Oggi รจ possibile trasformare i residui dei frantoi in fertilizzanti clicca qui

linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram