CICLO XXIII. Smart Vineyard. Nuove tecnologie per la sostenibilità ambientale dell agricoltura: un applicazione in viticoltura di precisione

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1 I U A V UNIVERSITÀ IUAV DI VENEZIA SCUOLA DI DOTTORATO DOTTORATO DI RICERCA IN NUOVE TECNOLOGIE E INFORMAZIONE TERRITORIO - AMBIENTE CICLO XXIII Smart Vineyard Nuove tecnologie per la sostenibilità ambientale dell agricoltura: un applicazione in viticoltura di precisione Tiziana Antonietta De Filippis RELATORE Prof. Luigi Di Prinzio COORDINATORE DEL CICLO Prof. Domenico Patassini ANNI ACCADEMICI

2 Smart Vineyard Nuove tecnologie per la sostenibilità ambientale dell agricoltura Un applicazione in viticoltura di precisione INDICE 1. INTRODUZIONE 1.1 Obiettivi della ricerca Obiettivi specifici 1.2 Struttura della tesi 2. LO SCENARIO DI RIFERIMENTO 2.1 Il cambiamento in atto nel settore agricolo Agricoltura e cambiamento climatico Sistemi di produzione e tecnologie Il mercato e la globalizzazione Sviluppo agricolo e capitale sociale Consumi e qualità degli alimenti 2.2 Nuova indirizzi in materia di politica agricola Europea Le sfide da affrontare Sicurezza dell approvvigionamento alimentare Ambiente e cambiamento climatico Equilibrio territoriale Obiettivi strategici della futura Politica Agricola Comune Una produzione alimentare efficiente Una gestione sostenibile delle risorse naturali e un'azione per il clima Uno sviluppo territoriale equilibrato La PAC nel contesto della strategia EUROPA Crescita intelligente Crescita sostenibile Crescita inclusiva 2.3 Sostenibilità ambientale dell agricoltura Evoluzione del concetto di sostenibilità Il concetto di sostenibilità ambientale applicato all agricoltura L approccio olistico di sostenibilità ambientale La multifunzionalità dell agricoltura Le strategie gestionali per la sostenibilità dell agricoltura La nuova direttiva europea in materia di produzione integrata 3. AGRICOLTURA DI PRECISIONE: UNA STRATEGIA GESTIONALE PER LA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE 3.1 Agricoltura di precisione: fra mito e realtà Definizione del concetto di agricoltura di precisione Agricoltura di precisione e gestione della variabilità spaziale e temporale Nuove tecnologie e razionalizzazione dei sistemi produttivi Il monitoraggio ambientale Il monitoraggio produttivo Il monitoraggio operativo 3.2 Tecnologie dell informazione territoriale a supporto dell agricoltura di precisione

3 3.2.1 Integrazione, gestione e diffusione dei dati Aspettative degli utenti finali nei confronti delle nuove tecnologie e delle informazioni Informazione geografica e tecnologie dell informazione e della comunicazione Soluzioni e tecnologie Open Source Panoramica su gli strumenti di sviluppo di sistemi GIS distribuiti Strumenti proprietari Strumenti Open Source Strategie di implementazione di un sistema GIS distribuito Architetture WebGIS Applicazioni Client-side Applicazione Server-side Database spaziale Gestione dei Metadati Elementi di base per la diffusione della tecnologia Web GIS Trasferimento dei dati geospaziali La visualizzazione interattiva delle mappe Internet Map Servers Open geospatial web services e OpenGis standards in agricoltura di precisione Interoperabilità e standardizzazione Web services OpenGIS standards 4. LA VITICOLTURA DI PRECISIONE: NUOVE TECNOLOGIE, QUALITA E AMBIENTE 4.1 Caratteristiche dei comparto vitivinicolo La produzione vitivinicola italiana Superfici vitate e produzioni di vino La struttura dell offerta Le filiere vitivinicole Mercato e consumi Caratteristiche della domanda Importazioni ed esportazioni Dinamiche dei prezzi e canali di vendita Criticità ed opportunità Le performance economiche Sostenibilità ambientale e strategie gestionali Informazione e comunicazione 4.2 Principi della viticoltura di precisione Osservazioni e raccolta dei dati Interpretazione e valutazione dei dati Implementazione dei piani di gestione Variabilità dei vigneti Variabilità spaziale e temporale delle produzioni Variabilità della qualità Misure della variabilità spaziale della qualità delle uve 4.3 Strumenti per la viticoltura di precisione GPS system GIS e gestione dei dati Telerilevamento aereo e indici di vegetazione per il monitoraggio dei vigneti Sensori e reti di monitoraggio a scala locale Meccanizzazione per le produzioni viticole

4 5. SVILUPPO DI UN SISTEMA WEB GIS OPEN SOURCE PER LA VITICOLTURA DI PRECISIONE. 5.1 Il contesto dello sviluppo del sistema per la viticoltura sito-specifica Il Consorzio Tuscania Il progetto di ricerca Monitoraggio integrato dell attività di vigneto e in cantina 5.2 Obiettivi dello sviluppo dell applicazione Obiettivi di ricerca Obiettivi operativi 5.3 Analisi dei bisogni degli utenti Gli attori coinvolti L approccio user-center 5.4 L acquisizione dei dati dei vigneti sperimentali L area di studio Immagini ad alta risoluzione acquisite da piattaforma aerea Georeferenziazione delle immagini ad alta risoluzione Elaborazione di immagini multispettrali e indici di vegetazione dei vigneti Indici di vegetazione derivati da tecnologie di proximal sensing Mappe di pedologia da rilievi di soil sensing I parametri agro-meteorologici della rete di sensori wireless Sensori dell Unità Master Sensori dell Unità Slave Il monitoraggio meteorologico in tempo reale Analisi di laboratorio per l analisi dei parametri ecofisiologici, le proprietà ottiche e biochimiche delle piante. 5.5 Ciclo di sviluppo dell applicazione del sistema Web GIS Analisi dei requisiti Difficoltà riscontrate e soluzioni adottate Disegno concettuale del sistema Valutazione, acquisizione e configurazione hw e sw Configurazione hardware e software Librerie esterne e pacchetti Open Source necessari Progettazione e sviluppo del GeoDB del sistema Il modello concettuale e logico del geodatabase Il modello fisico e strumenti di modellazione del database relazionale Stumenti per l implementazione Il sistema di interrogazione Integrazione e test delle componenti del sistema WebGIS Sviluppo del general framework per lo sviluppo di applicazione WebGIS personalizzate Moduli per la gestione del flusso dei dati 5.6 Un geoportale per viticoltura di precisione L architettura del sistema L applicazione WebGIS Il catalogo dei metadati Una banca dati per la ricerca avanzata in viticoltura Flusso dei dati: webservices e moduli ETL La connessione alla rete agrometeorologica dei sensori wireless

5 6. RISULTATI 6.1 Il sistema Smart Vineyard Accesso e distribuzione dell informazione La WebApp per dispositivi mobili L informazione in situ Raccolta di informazioni speditive medinate un approccio Web Trasferibilità del sistema 6.2 Analisi da telerilevamento aereo Analisi della variabialità intravigneto Correlazioni fra NDVI e parametri di qualità delle uve Analisi multiscala: remote sensing e proximal sensing Utilizzo delle immagini NDVI per macchine ad alta specializzazione operativa 7. DISCUSSIONE E CONCLUSIONI 7.1 Dalla ricerca alle applicazioni operative Mappe di vigore, qualità e ambiente Distribuzione razionale di fitofarmaci e fertilizzanti 7.3 Criticità e prospettive future Interoperabilità dei dati e flusso delle informazioni Nuove frontiere della ricerca in agricoltura di precisone 8. BIBLIOGRAFIA 8.1 Sitografia 9. INDICE DELLE FIGURE

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