Lo sviluppo del Sistema Informativo per l analisi dell adattamento al clima in Agroscenari

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1 WORKSHOP AGROSCENARI CAMPANIA giugno 2011 Lunedì 27 Giugno 2011 ore 11 (Facoltà di Agraria di Portici, Aula dei Grifoni) Lo sviluppo del Sistema Informativo per l analisi dell adattamento al clima in Agroscenari C. De Michele 1, M. Colandrea 1, S. Falanga Bolognesi 1, A. Staiano 2 (1) Spin-off Company Università Degli Studi Di Napoli Federico II - (2) Università Degli Studi Di Napoli Federico II dipartimento di Ingegneria Agraria ed Agronomia del Territorio

2 È lo spin off del Dipartimento di Ingegneria Agraria ed Agronomia del Territorio dell Università degli Studi di Napoli. Ha messo a punto in Regione Campania il sistema per la stima e l invio dei consigli irrugui mediante una tecnica che utilizza immagini satellitari multispettrali ad elevata risoluzione temporale (PRCI) Partecipa al Progetto Life SOILCONSWEB Sviluppo di un sistema di supporto alle decisioni per la conservazione del suolo e la gestione del paesaggio Partecipa a 2 progetti del FP7 ( Ceop AEGIS e SIRIUS) Effettua Consulenze e progetti nel settore agricolo e forestale 2

3 Piano Regionale di Consulenza all irrigazione nella Regione Campania - PRCI 1) Monitoraggio in tempo reale dello sviluppo delle colture mediante dati satellitari multi-spettrali ad alta risoluzione 2) Calcolo dei fabbisogni irrigui secondo la procedura 1-step F.A.O. con dati dalla rete agrometeorologica 3) Distribuzione del consiglio irriguo personalizzato direttamente agli agricoltori 3

4 SOILCONSWEB Lo strumento contiene diversi strati informativi spaziali relativi al suolo ed al paesaggio Attraverso il web consentirà agli utenti di utilizzare e produrre documenti, relazioni e mappe su importanti tematiche relative all'agricoltura ed all'ambiente. Ampiamente utilizzabile da privati, gruppi di interesse, enti pubblici ed altri soggetti interessati. 4

5 Sviluppo di un sistema software a supporto delle attività del CNR ISAFOM Interpolazione ed estrapolazione di osservazioni o previsioni di variabili meteorologiche. Progetto e sviluppo di un sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico e salino per le aree di interesse. Progettazione, popolamento ed informatizzazione della base di dati. Gestione ed analisi della base di dati. 5

6 aree di interesse Destra Sele Valle Telesina Fortore Valpadana Piacenza Valpadana Faenza Oristano..ulteriori scenari climatici 6

7 Dati meteo Data-base colture-suolo - gestione Modello di Bilancio idrico Database elaborazioni 7

8 Attività 1: spazializzazione di dati meteo temperatura min, max e media; precipitazione; radiazione; ET0 rilevate presso stazioni distribuite in modo irregolare nel territorio da analizzare e/o ricavati da griglia equispaziate di dimensioni variabili 8

9 Scelta dei modello di spazializzazione A tal fine sono stati valutati diversi criteri geo-statistici e morfologici che, prendendo a riferimento l area della valle Telesina, possano trovare applicazione anche per casi più generali. Inverse Distance Weighted, IDW. Kriging Regressione multiparametrica 9

10 Scelta del motore di interpolazione geostatistica L'implementazione di modelli geostatistici è stata oggetto di diversi progetti di sviluppo software. Al fine di utilizzare il know-how già esistente e di utilizzare le soluzioni più moderne e testate, si è deciso di fare un analisi dei codici di calcolo già disponibili al fine di utilizzare un motore di calcolo a lungo testato, affidabile e robusto. Sono stati confrontati diversi codici di calcolo geostatistici che garantivano semplicità d'uso e di compilazione. I software che sono stati presi in considerazione sono i seguenti: 10

11 Confronto tra alcuni pacchetti geostatistici S-Plus,R+Gstat, Surfer, ISATIS, GEOEAS, GISLIB, GRASS, PCRaster, ILWIS, IDRISI, ArcGIS, SAGAGIS 11

12 Risultati analisi Si è scelto di utilizzare GStat nella versione R in quanto : è di elevata qualità: è un prodotto non commerciale, frutto della collaborazione internazionale fra statistici al top. aiuta a pensare in modo critico: stimola il pensiero critico del problem-solving piuttosto che incoraggiare la mentalità del click di un pulsante. Si tratta di un software open-source: il codice sorgente è pubblico, in modo da vedere esattamente quali sono gli algoritmi utilizzati, quindi l'esperto di statistica può rassicurarsi che il codice è corretto. 12

13 Risultati analisi (2) Si è scelto di utilizzare GStat nella versione R in quanto : Consente l'automazione: procedure ripetitive possono essere facilmente automatizzate mediante script o funzioni scritte dall'utente. É in grado di gestire e generare mappe: R è ora dotato anche di servizi più ricchi per l' interpolazione e l'analisi statistica dei dati territoriali, compresa l'esportazione di pacchetti GIS e Google Earth. 13

14 Funzionamento del software di spazializzazione gli algoritmi di spazializzazione sono implementati tramite Gstat, eventuali algoritmi non gestiti possono essere implementati in C++ inoltre e' stata interfaccia WEB per l'inserimento dei dati meteorologici e per le mappe ( raster ) di mascheratura e per la gestione dei progetti di spazializzazione. I dati meteorologici, le mappe e le informazioni sulle stazioni meteo (posizione, quota ) sono raccolte in catalogo gestito tramite il sito WEB. Che provvede anche alla normalizzazione dei dati in input 14

15 Funzionamento del software di spazializzazione Inserimento nel progetto corrente delle coordinate delle stazioni meteo sequenze temporali di dati meteo riferiti ad un set di stazioni meteo maschera della zona d'interesse sotto forma di raster (ed opzionalmente come poligono presente in uno shape) 15

16 Funzionamento del software di spazializzazione Inserimento nel progetto corrente della maschera di spazializzazione WORKSHOP AGROSCENARI CAMPANIA 27, 28 giugno 2011 Elaborazione, scelta dei parametri. (eventuali parametri di configurazione dell'algoritmo di spazializzazione) 16

17 Funzionamento del software di spazializzazione Output del processo di spazializzazione un insieme di raster formato da un raster per ogni step temporale e per ogni grandezza meteo elaborata relativo alla grandezza in questione Il gestore e' in grado di limitare le elaborazioni ad un sottoinsieme delle grandezze meteo e ad un sottoinsieme delle stazioni meteo disponibili. 17

18 Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico e salino per le aree di interesse Swap esegue le elaborazioni su di un singolo cilindro di sezione non determinata, un apposito programma driver scritto in C++ permette di iterare queste elaborazioni su di una area arbitraria. È stato realizzato un port non ufficiale di SWAP in ambiente linux 18

19 Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico e salino per le aree di interesse Il programma driver è in grado di iterare l'esecuzione di swap su di un numero di celle che possono essere sia singoli pixel di un raster sia poligoni di uno shape (il driver è in grado di capire in maniera automatica quale modalita' utilizzare in base ai dati che riceve in input) il programma driver permette di iterare l'esecuzione di swap su differenti set di dati. I risultati delle elaborazioni vengono poi salvate in un catalogo per la successiva analisi statistica e l'interrogazione della base dei dati ottenuta. SWAP (Soil, Water, Atmosphere and Plant) simulates transport of water, solutes and heat in unsaturated/saturated soils. 19

20 Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico e salino per le aree di interesse E' stata implementata un interfaccia WEB per l'inserimento dei dati, la gestione dei progetti si simulazione e per la successiva interrogazione della base dei dati dei risultati delle elaborazioni. 20

21 Sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico e salino per le aree di interesse 21

22 Stato di Avanzamento del progetto Interpolazione ed estrapolazione di osservazioni o previsioni di variabili meteorologiche (realizzato) Progetto e sviluppo di un sistema software di simulazione del bilancio idrico, termico e salino per le aree di interesse. (testing) Progettazione, popolamento ed informatizzazione della base di dati (progetto). Gestione ed analisi della base di dati (progetto). 22

23 Grazie per l attenzione Lo sviluppo del Sistema Informativo per l analisi dell adattamento al clima in Agroscenari C. De Michele 1, M. Colandrea 1, S. Falanga Bolognesi 1, A. Staiano 2 (1) Spin-off Company Università Degli Studi Di Napoli Federico II - (2) Università Degli Studi Di Napoli Federico II dipartimento di Ingegneria Agraria ed Agronomia del Territorio