Post on 17-Feb-2019
transcript
Premessa
"Agriculture is a very sophisticated industry andfarmers are very data hungry — and they have notbeen well served, historically, in providing thatdata. They need on-demand data, they need it veryhigh resolution and they need it often."
‘Meet the New Drone That Could Be a Farmer’s Best Friend’, Rachel Rohr, Modern Farmer, January 21, 2014
Tecniche ed esigenze emergenti
STRATEGIA GESTIONALE CHE UTILIZZA TECNOLOGIE INFORMATICHE PER
RACCOGLIERE DATI DA FONTI MULTIPLE IN VISTA DI UN LORO SUCCESSIVO UTILIZZO
NELL’AMBITO DI DECISIONI RIGUARDANTI LE ATTIVITA’ PRODUTTIVE DI CAMPO
STRATEGIA GESTIONALE CHE UTILIZZA TECNOLOGIE INFORMATICHE PER
RACCOGLIERE DATI DA FONTI MULTIPLE IN VISTA DI UN LORO SUCCESSIVO UTILIZZO
NELL’AMBITO DI DECISIONI RIGUARDANTI LE ATTIVITA’ PRODUTTIVE DI CAMPO
(NRC USA, 1999)AP innanzitutto come STRATEGIA DI GESTIONE…
QUALITA’ GESTIONALE
CAPACITA’ DECISIONALE
DECISIONI BASATE SU INFORMAZIONI MIRATE
L’AP come sistema integrato
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MONITORAGGIO E REGISTRAZIONE
DATI
ANALISI EPIANIFICAZIONE
CONTROLLOOPERAZIONI
LAVORAZIONIDEL TERRENO
CONCIMAZIONI
POTATURECIMATURE
TRATTAMENTIDISERBI
RACCOLTA
EXTERNALEXTERNALSERVICE
GE
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VA
ME
NT
O
ININOUTOUT
AP e management informatizzato
QUALITA’ GESTIONALE
CAPACITA’ DECISIONALE
Necessario automatizzare i processi di monitoraggio
ArchivioAttività di Campo
Archivio
Dati Ambientali
Arch
ivio
Dati
Coltu
rali
MONITORAGGIO OPERATIVOMONITORAGGIO OPERATIVO
MO
NIT
ORA
GG
IO C
OLT
URA
LE
MO
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GG
IO C
OLT
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LEM
ON
ITORAG
GIO
AMBIEN
TALE
MO
NITO
RAGG
IO AM
BIENTALE
Strumenti per l’analisi dei dati aziendali e per la sintesi intuitiva
delle informazioni (GIS, diagrammi, mappe
tematiche etc.)
ArchivioAttività di Campo
Archivio
Dati Ambientali
Arch
ivio
Dati
Coltu
rali
MONITORAGGIO OPERATIVOMONITORAGGIO OPERATIVO
MO
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TALE
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NITO
RAGG
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BIENTALE
Strumenti per l’analisi dei dati aziendali e per la sintesi intuitiva
delle informazioni (GIS, diagrammi, mappe
tematiche etc.)
Le forme di monitoraggio
parametri dell’ambiente in
cui ha luogo l’attività
produttiva
osservazioni sugli stati e sulla
dinamica delle colture in atto
dati sulle modalità di svolgimento
delle attività produttive aziendali
Stato dell’arte delle tecnologie per il monitoraggio colturale
TELERILEVAMENTO
MAPPE DI PRODUZIONE
GROUND SENSING
Rilievi spot
Rilievi di pieno campo
Rilievi in punti spia
SCOUTING
Il Ground Sensing: rilievi "spot"
QUALITA’ DEI FRUTTIQUALITA’ DEI FRUTTI
CONTENUTO IN CLOROFILLACONTENUTO IN CLOROFILLA
Spettrofotometri
Stima del contenuto di zuccheri, antociani, pH ecc.
Spad, Dualex
Indici di attività fotosintetica, contenuto di azoto nella pianta ecc.
PRESENZA E RICONOSCIMENTO STRESSPRESENZA E RICONOSCIMENTO STRESS
Spettrofotometri sperimentali
Il Ground Sensing: rilievi di pieno campo
Rilievo singoloRilievo singolo Rilievo effettuato in combinazione con un’operazione colturale
Rilievo effettuato in combinazione con un’operazione colturale
Mappa di NDVIMappa di NDVI
Il Ground Sensing: la mappatura delle produzioni
Sistemi di monitoraggio montati sulle macchine da raccolta
Considerazioni pratiche
Detto ciò:
Le mappe storiche di produzione sono un buon punto di partenza,ma non sempre consentono di risolvere i problemi dell’anno in corso.
Le tecniche Ground Sensing basate sul’analisi di campioni difoglie restituiscono misure “spot” accurate ma sono lente, costose enon necessariamente sono rappresentative dell’intera coltura.
Le immagini aeree sono molto valide ma possono soffrire diinsufficiente risoluzione temporale, modesta risoluzione spazialee sono, di norma, costose.
Le immagini da satellite offrono grande copertura territoriale, malimitata risoluzione temporale, bassa frequenza di rivisita del sito,bassa risoluzione spaziale e sono afflitte da problematiche legatealle condizioni meteo (es. copertura nuvolosa).
Lo scouting richiede molto tempo, grande esperienza e halimitatissima copertura territoriale.
Una prima importante conclusione
Un’accurata identificazione dello stress consente di realizzare un’accurata mappa di prescrizione.
Ciò, idealmente, si ottiene monitorando l’interacoltura alla scala di dettaglio della singola foglia.
Classificazione dei Droni
1. Impiego in base alle necessità
2. Decollo verticale
3. Costi contenuti
4. Possibilità di programmare le traiettorie di volo
1. Impiego in base alle necessità
2. Decollo verticale
3. Costi contenuti
4. Possibilità di programmare le traiettorie di volo
La scelta del sensore (1)
Il sensore a bordo deve essere scelto in funzione dello scopo delmonitoraggio, tenendo conto del drone a disposizione per trasportarlo
Da Pinto et al., 2014
Ampia disponibiltà di sensoriAmpia disponibiltà di sensori
La scelta del sensore (2)
Camere con peso e dimensioni ridotte ottimali per DroniCamere con peso e dimensioni ridotte ottimali per Droni
Possibili limitazioni:
Ottiche di qualità inferiori e meno stabili
Problemi con la focale
Problemi di stabilità di volo
Distorsioni non trascurabili sulle immaginiDistorsioni non trascurabili sulle immagini
Applicazione dei Droni in Agricoltura: monitoraggio
Monitoraggio colturale (nutrienti, acqua, vigorevegetativo, stress)
Gestione colture e allevamento
Gestione degli appezzamenti
Applicazione dei Droni in Agricoltura: controllo
Applicazione mirata di agrofarmaci
“Precision application, a practice especially useful for crop farmers and horticulturists, utilizes effective and efficient spray techniques to more selectively cover plants and fields. This allows farmers to provide only the needed pesticide or nutrient to each plant, reducing the total amount sprayed, and thus saving money and reducing environmental impacts.”
Source: Michael Toscano, President and CEO,AUVSI
Mappe di vigore
Immagine NDVI (il verdescuro indica biomassavigorosa e in salute)
Immagine in falso colore
Source: Ehsani, UFL
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Ricapitolando (1)
Satellite
Aereo
Ground Sensing
Drone
Risoluzione Spaziale
Risoluzione Temporale
Risoluzione Radiometrica
Risoluzione Spettrale
Ricapitolando (2)
Satellite
Aereo
Ground Sensing
Drone
Flessibilitàd’impiego
Presenzadello stress
Visione d’insieme
Architetturacanopy
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/
Da considerare:
•Durata delle batterie (modesta autonomia di volo limitata operatività)
• Ampia scelta di Droni
• Ampia scelta di sensori
• Capacità di carico del Drone
• Da indagare l’affidabilità (vita utile: 500 ore? 1000 ore?) e la robustezza
• Necessaria affidabilità nella registrazione e nel trasferimento dei dati
• Legislazione
Prospettive future
Negli USA, si stima che il settore “Precision Agriculture” possa riguardarecirca l’80% del mercato dei droni.
Si stima un volume di affari di circa 11 miliardi di dollari nei prossimi 3 anni e almeno 66 milioni di dollari nei successivi 11 anni.
Conclusioni
Le applicazioni AP richiedono approcci complessi:attenzione a non indurre aspettative eccessive e a noncreare false illusioni
Fondamentale procedere al trasferimento di tecnologieoperando nell’ambito di un quadro metodologico diriferimento (per quanto banale, è utile distinguere traesigenze di monitoraggio e di controllo)
Indispensabile l'automazione del monitoraggio
Operare con la consapevolezza che le maggiori difficoltàriguardano non tanto la disponibilità dell'hardware, bensì lagestione dei dati, la loro formattazione, l'elaborazione,l’archiviazione (in sostanza, la messa a punto del SIA)
La ricerca ha di sicuro un ruolo fondamentale, soprattuttonello sviluppo degli algoritmi per l’identificazione deglistress
Fondamentale la formazione delle FIGURE PROFESSIONALIcoinvolte