La personalizzazione dei SAPR nel settore dell’agronomia per la mappatura delle coltivazioni

La customizzazione dei SAPR è uno dei principali vantaggi delle nuove tecnologie che impiegano massicciamente l’ausilio delle macchine a controllo numerico e della stampa 3D durante la fase di costruzione dei vari componenti del drone. Tutto ciò rappresenta un’opportunità aggiuntiva, in quanto consente di ottenere mezzi progettati ed equipaggiati per rispondere alle specifiche esigenze professionali. Possiamo citare a questo proposito l’esempio di una commessa, relativa all’agricoltura di precisione, da cui si è sviluppata l’ideazione di un gimbal di dimensioni più grandi rispetto a quelle standard proprio per permettere di montare due sensori in simultanea. Questa peculiarità ha offerto la possibilità di dotare l’APR di sensore fotografico RGB e multispettrale, in modo da acquisire l’immagine di riferimento al sito di interesse nello spettro visibile e, contemporaneamente, il dato nelle bande di interesse per le analisi sullo stato vegetativo. Questa doppia sensoristica è estremamente utile per ricavare mappe e ortofoto di dettaglio con un’unica panoramica completa: scattando allo stesso tempo si ha una visione d’insieme e si può monitorare sia lo stato di salute delle coltivazioni, sia le condizioni del terreno. Per le applicazioni in ambito agricolo tre modelli di APR che si adattano ottimamente sono il FlyGeo, il FlyNovex e il FlyBit. Tutti i mezzi garantiscono risultati e osservazioni del raccolto commisurate alle loro caratteristiche. Nel primo caso parliamo di un mezzo ad ala fissa che si caratterizza per la velocità e la considerevole autonomia di volo, difatti si possono coprire aree molto grandi in breve tempo dando informazioni d’insieme sullo stato del raccolto. Nel caso del multirotore FlyNovex, in grado di stazionare su un determinato punto, si possono acquisire informazioni di dettaglio oltre che in orizzontale anche in verticale, su sezioni più o meno grandi del terreno e lo stesso vale anche per il FlyBit che unitamente alla sua grande autonomia di volo e al maggiore payload, si presta come per il Flynovex, ad essere impiegato per il monitoraggio dei filari dei vigneti. L’equipaggiamento con camere multispettrali risulta proficuo per valutare gli interventi da eseguire e individuare precocemente e con precisione le situazioni di stress e risolvere le criticità delle colture, salvaguardando e ottimizzando così le risorse. Il processo ha inoltre il vantaggio di essere sostenibile dal punto ambientale: si riduce il movimento dei mezzi a terra, il consumo di pesticidi e lo spreco di acqua. Un valore aggiunto anche in termini di peso poiché le multispettrali sviluppate per i droni sono molto più leggere rispetto a quelle da terra e hanno una maggiore velocità di scatto. Inoltre, il collegamento con la centralina del drone fa sì che il rilievo venga eseguito impostando in tempo reale le modalità di scatto desiderate. È importante sottolineare che il rilievo con APR è uno strumento per valorizzare le competenze dei professionisti poiché attraverso questa tecnologia si producono immagini di altissima risoluzione e dettaglio con tempi ridotti e più facilmente.A riprova dei risultati che è possibile ottenere con sensori ad hoc viene riportato, come caso di studio, il volo eseguito a luglio dello scorso anno su un campo di mais della campagna romana. La missione è stata svolta da FlyTop S.p.A per eseguire il collaudo del sistema Flynovex, provvisto doppio sensore “fotografico e multispettrale. 

 

Dott. Ing. Daniele Latini, remote sensing specialist di GEO-K S.r.l. spin-off dell’Università di Tor Vergata di Roma (Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Informatica), un’azienda specializzata nell’elaborazione delle immagini e del telerilevamento basato sulle microonde, ottico e iperspettrale. “Lo sviluppo della sensoristica applicata ai droni nel settore del precision farming presenta delle grandi potenzialità”, afferma l’Ing. Latini. “Attraverso il rilievo da APR – prosegue – è possibile acquisire informazioni con alto livello di risoluzione, indipendentemente dal passaggio satellitare e ovviando a problematiche legate alla copertura nuvolosa. Quest’ultimo aspetto è di estrema importanza nella pianificazione puntuale del monitoraggio e negli interventi sulla coltura, consentendo una gestione agronoma ottimale. Proporzionalmente alla profondità di analisi richiesta e all’accuratezza, è necessario che i sensori offrano un’opportuna risposta con bande centrate sulle frequenze di interesse ed un’adeguata risoluzione spettrale. Per i rilievi in ambito agricolo è possibile equipaggiare i droni con camere multispettrali, termiche e iperspettrali in base al risultato che si intende ottenere. Nelle immagini è riportata una sperimentazione eseguita su un campo di mais. I dati raccolti sono stati utilizzati per monitorare e valutare lo stato di salute della piantagione e considerando quella di 3 bande centrate nello spettro del green (520 nm), red (630nm – 690nm) e near-infrared (NIR, 760nm – 900nm) riportate in fig.1. Terminata la fase di acquisizione, il dataset è stato elaborato con il supporto dei specifici software. Nello specifico, la calibrazione radiometrica del dato è strettamente vincolante all’ottenimento di informazioni significative, anche in ottica di confronto con dati da diversi sensori o acquisiti in tempi diversi. Un primo prodotto generato è l’immagine a falsi colori (fig. 2a), la quale permette una prima interpretazione visiva su comportamento e drenaggio del terreno, sulla presenza e i stadi di crescita della vegetazione. Quest’ultima sarà descritta dalle diverse tonalità di rosso. In generale, profonde tonalità rosse indicano fogliame abbondante e vegetazione sana, mentre i rossi più leggeri significano praterie o aree a bassa densità di vegetativa. Il secondo prodotto dell’elaborazione è il calcolo del Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) e la sua rappresentazione in scala di colori (fig.2b). Questo parametro fornisce una stima dell’attività di fotosintesi, biomassa e area fogliare assumendo valore tra -1 e 1, e secondo cui una vegetazione in salute viene rappresentata dal range 0,3 – 0,8. Quanto ottenuto indica un campo in salute, con una buona attività fotosintetica omogenea su tutto il campo. È possibile riconoscere lo schema di seminazione parallelo, ortogonale all’acquisizione, dove le zone di suolo nudo tra le linee coltivate hanno un valore di NDVI basso, come ci si aspetta. La qualità del dato e la potenzialità delle informazioni in esso contenute, incoraggia ulteriori sperimentazioni che saranno volte ad approfondire ed espandere le analisi qui riportate che, in questo senso, sono da considerarsi di stato preliminare”. Va detto che da sola la tecnologia non è sufficiente se non è supportata dall’interpretazione eseguita dall’esperto e dalla calibrazione dei dati acquisiti per compensare eventuali problematiche dovute alla luminosità e agli effetti dell’ora dello scatto. La ricerca dei sensori più adatti insieme all’ottimizzazione e all’uso responsabile degli strumenti tecnologici sono i requisiti insostituibili in campo agronomico e non solo.