Precision Farming, un caso di studio: il vigneto in località Bodoglie (Todi)
Il progetto ha visto l’applicazione di una nuova tecnologia, il telerilevamento per mezzo di drone, nell’ambito del “Precision Farming”, o agricoltura di precisione. Quest’ultima è una strategia di gestione delle coltivazioni che utilizza le tecnologie dell’informazione per acquisire dati sul campo, i quali, opportunamente rielaborati, sono di supporto nella fase decisionale della gestione di alcune operazioni agricole, come lo spandimento di fertilizzanti e fitosanitari o la densità di semina. Lo scopo dell’agricoltura di precisione è quello di gestire le varie parti di una coltivazione in maniera eterogenea, a seconda delle particolari esigenze di ciascuna area, di cui si rilevano le specifiche caratteristiche per mezzo di supporti tecnologici.
L’agricoltura di precisione è l’insieme delle applicazioni ad alto contenuto tecnologico che permettono una gestione ottimale dell’azienda agricola, differenziando spazialmente sia l’utilizzo delle risorse che le pratiche agricole da adottare, in modo da aumentare la resa riducendo gli sprechi. Grazie all’utilizzo congiunto di immagini telerilevate acquisite da drone si ottengono mappe di stato della vegetazione le quali consentono all’azienda agricola di ottimizzare le varie pratiche agrarie (irrigazione, potatura, fertilizzazione, raccolta). Le tecniche di precision farming consentono ai viticoltori di pianificare le strategie di vendemmia e di definire le pratiche colturali ottimali (irrigazione, potatura, scelta del tipo di impianto, miglioramento dei suoli, fertilizzazione, trattamenti fitosanitari) non solo per le colture agricole nella loro interezza, ma anche per singole porzioni all’interno dello stesso appezzamento, permettendo in tal modo di modulare gli interventi a seconda delle effettive esigenze. Grazie all’utilizzo di immagini acquisite dal drone e di software per il loro trattamento ed elaborazione, si possono ottenere mappe di stato della vegetazione che vengono in aiuto all’azienda agricola, guidandola nella scelta delle varie pratiche agrarie al fine di massimizzarne il rendimento.
Il progetto di sperimentazione delle tecniche di precision farming è stato realizzato presso il vigneto dell’Istituto Ciuffelli, ubicato a Todi, in località Bodoglie. Lo scopo del progetto è stato quello di realizzare analisi di vigoria vegetativa delle viti, attraverso tecniche di telerilevamento, utilizzando un drone, velivolo senza pilota comandato da un operatore a terra, di tipo mini UAV – Unmanned Aerial Vehicle (peso <20 Kg).
– Prima fase del progetto
Nella prima fase del progetto, per la rilevazione delle immagini si è utilizzata una camera ad infrarossi (NIR) montata a bordo del drone.
L’utilizzo di un sensore a infrarossi (NIR) per le osservazioni fenologiche ha consentito di gestire in modo puntuale la produzione e di ottimizzare le risorse produttive del vigneto, sia in termini di qualità che di produzione. Le foto, opportunamente acquisite con tecniche fotogrammetriche e in modo da coprire l’intera area di interesse, sono state utilizzate come base per la creazione di mappe di vigoria.
Inoltre, sucessivamente, è stata eseguita la mappatura, tramite rilievo GPS, dei punti di campionamento del terreno, utili per conoscere nel tempo l’evolversi puntuale delle caratteristiche pedologiche del terreno, consentendo anche di adottare strategie di intervento sul vigneto più incisive e mirate, intervenendo laddove ce n’è effettivamente bisogno.
Le mappe tematiche che sono state prodotte rappresentano l’Indice di Vegetazione NDVI (acronimo dall’inglese Normalized Difference Vegetation Index). Il NDVI viene così calcolato:
NDVI = (NIR-RED) / (NIR+RED)
dove RED e NIR stanno rispettivamente per le misure di riflettanza spettrale acquisite nella regione visibile del rosso e nel vicino infrarosso. La riflettanza è, il potere riflessivo di un corpo sottoposto a radiazione. La riflettanza spettrale è la riflettanza misurata all’interno di uno specifico intervallo di lunghezza d’onda.
Il valore di questo indice assume valori compresi tra -1 e +1. Esso mette in relazione l’assorbimento spettrale della clorofilla nella banda del rosso (RED) con il fenomeno di riflessione nel vicino infrarosso (NIR) laddove è fortemente influenzata dal tipo di struttura fogliare e si basa sulla combinazione di bande spettrali del rosso e dell’infrarosso vicino. Valori positivi indicano un buono stato di salute delle piante.
Le mappe prodotte sono state tematizzate in base all’indice NDVI e rappresentano, per aree omogenee, mediante opportune scale di colore, lo stato vegetativo delle piante. Tali mappe sono state utilizzate come supporto decisionale per la gestione diversificata delle singole viti.
Nel campo delle tecniche agricole, l’utilizzo di sensori montati su droni per il monitoraggio delle caratteristiche specifiche intracolturali rappresenta un modo nuovo di gestione della pratica agricola, che permette di ottenere diversi vantaggi in campo agricolo, ambientale, economico e sociale:
– Miglioramento delle rese della coltivazione
– Diminuzione dell’inquinamento ambientale per l’utilizzo dei prodotti solo nelle aree dove realmente c’è necessità, in accordo con le indicazioni della nuova PAC (Politica Agricola Comune)
– Miglioramento della qualità della coltivazione, perché condotta con pratiche più sostenibili
– Risparmio economico per l’utilizzo di prodotti localizzato
– Alleggerimento della gravosità del lavoro agricolo
I punti di forza dell’utilizzo del sensore per il monitoraggio di appezzamenti agricoli, rispetto alle metodiche tradizionali di monitoraggio, sono diversi:
– facilità di monitoraggio dell’area, ridotti tempi di acquisizione;
– oggettività dei risultati;
– ripetibilità delle misure in caso di errori;
– disponibilità immediata dei dati;
– costi contenuti della spesa iniziale (drone) e costi quasi nulli per ogni volo di rilevamento, utilizzabile anche da piccole aziende agricole.
Il presente progetto rappresenta senza dubbio un modello di supporto per tutte quelle imprese agricole che vogliono mantenere sul territorio il valore aggiunto delle produzioni locali e non solo. Con questa tecnica innovativa i risultati sono immediati sia a breve che a lungo periodo sia sotto il profilo del risparmio sui costi di produzione sia sul versante del notevole risparmio ambientale, in termini idrici ed energetici.
– Seconda fase del progetto
La seconda fase del progetto è stata in parte finanziata dalla regione Umbria con i fondi POR-FESR 2007-2013, nell’ambito del Bando per il sostegno alle PMI per la diffusione delle Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (TIC).
In questa fase del progetto si sta mettendo a punto un nuovo sensore per ottenere immagini telerilevate migliori di quelle ottenute con la tetracam utilizzata in precedenza. I limiti della tetracam, infatti, sono la capacità di acquisire solo in 3 bande dello spettro elettromagnetico, permettendo di ottenere un indice di vigoria spesso non molto preciso. Il nuovo sensore, invece, è stato progettato per acquisire immagini in 4 bande dello spettro e questo consentirà di ottenere risultati di indagine più precisi.
Allo scopo di testare le potenzialità del nuovo sensore, sono stati effettuati due voli comparativi del drone sul vigneto dell’Istituto Ciuffelli in località Bodoglie, uno per l’acquisizione di immagini con il nuovo sensore e un altro per l’acquisizione di immagini con la tetracam già utilizzata in precedenza, impostando per entrambi gli stessi punti di acquisizione immagini durante i voli.
