IL MONITORAGGIO COLTURALE CON SOLUZIONI GROUND SENSING PER SISTEMI INFORMATIVI AZIENDALI DI VITICOLTURA DI PRECISIONE

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1 Workshop Citimap IL MONITORAGGIO COLTURALE CON SOLUZIONI GROUND SENSING PER SISTEMI INFORMATIVI AZIENDALI DI VITICOLTURA DI PRECISIONE Telerilevamento per un agricoltura sostenibile Piacenza, 20 Aprile 2006 F.Mazzetto, L.Brancadoro Brancadoro,, A.Calcante, R.Oberti Università degli Studi di Milano

2 LE FORME DEL MONITORAGGIO Osservazioni direttamente svolte a livello delle colture in atto, volte a stabilire stadi fenologici, stati nutrizionali o fitosanitari, attese produttive MONITORAGGIO MONITORAGGIO COLTURALE COLTURALE Archivio Dati Colturali SI Archivio Dati Ambientali Strumenti per l analisi dei dati aziendali e per la sintesi intuitiva delle informazioni (GIS, diagrammi, mappe tematiche etc.) MONITORAGGIO MONITORAGGIO AMBIENTALE AMBIENTALE Acquisizione dei vari parametri di natura fisica e/o chimica connessi all ambiente in cui ha luogo l attività produttiva Archivio Attività di Campo Acquisizione di tutti i principali dati relativi allo svolgimento di attività produttive aziendali (aspetti propri delle attività del lavoro umano) MONITORAGGIO OPERATIVO

3 LE ESPERIENZE SVOLTE Sviluppo di MEtodi e SOluzioni tecnologiche per la VIticoltura di Precisione in Italia. pensato per applicazioni su SCALA AZIENDALE ricerca di soluzioni per l automazione delle fasi di MONITORAGGIO e DOCUMENTAZIONE prevalente funzionalità gestionale (non previste soluzioni per controlli automatici di campo) distinzione tra MONITORAGGIO OPERATIVO e MONITORAGGIO COLTURALE sviluppo di prototipi applicazioni in aziende campione

4 IMPOSTAZIONE DEL PROGETTO Vine-WATCH EYE SPECTRUM Rilievi fissi in punti spia Bassa rappresentatività Alta sensibilità Focus della ricerca sul MONITORAGGIO Rilievo dati Stadi fenologici meteorologici Vigore vegetale aziendali Stress nutrizionali Fitopatologie UltraSound GreenSeeker Stima delle rese in vigneto Vine-YIELD Archivio Dati Colturali SI Controllo direttivo: Archivio Dati Ambientali gestione operativa dell azienda gestione sito-specifica specifica del vigneto Rilievi topografici strutture aziendali Mappatura filari Rilievi pedologici suoli Analisi chimiche suoli Vine-DETECTOR Rilievi Rilievi mobili mobili da da trattore trattore Alta rappresentatività Bassa sensibilità Archivio Attività di Campo Vine-BOOK Quaderni di campagna informatizzati Archiviazione RISORSE aziendali (edilizia, macchine, manodopera) Tracciabilità aziendale

5 IL MONITORAGGIO COLTURALE LE SOLUZIONI ADOTTATE rilievi FISSI in PUNTI SPIA elevata SENSIBILITA Ground Sensing rilievi MOBILI da trattore elevata RAPPRESENTATIVITA stima dello spessore dei filari, mediante misure di distanza puntuali a diverse altezze dal suolo SENSORI OTTICI E AD ULTRASUONI monitoraggio canopy mediante telecamere con analisi multispettrali SENSORI OTTICI

6 IL SISTEMA Vine-WATCH (1) TELECAMERE IN PUNTI SPIA A NIR B RED (RGB) Necessaria l acquisizione automatica di immagini multispettrali per il computo di indici correlati agli stati della vegetazione Testate telecamere a diversa risoluzione e grado di protezione

7 IL SISTEMA Vine-WATCH (2) POSSIBILITA DI GESTIRE FILMATI NIR RGB Indispensabile disporre di un sistema per la regolazione dell esposizione, pena la perdite di numerose informazioni Necessari adeguati dispositivi di protezione (temperature, umidità e anticondensa)

8 IL SISTEMA Vine-WATCH (3) INDICI MULTISPETTRALI Immagine virtuale I R / NIR del punto spia; i riquadri evidenziano zone della coltre fogliare che mostrano sintomi di senescenza Immagine risultante dalla classificazione automatica del punto spia del vigneto: in grigio sono rappresentati i pixel corrispondenti alla coltre fogliare e in bianco quelli classificati come lesioni sospette

9 Vine-DETECTOR DETECTOR: : ULTRASUONI (1) FUNZIONE DEL DISPOSITIVO Misure di canopy e del vigore vegetativo: estensione della superficie della parete fogliare e della distribuzione della biomassa lungo i filari attraverso misure puntuali della distanza della parete dalla posizione centrale dell interfilare M-130 Fascia vegetativa H = 1,5 m d A S d B M-180 Fascia fruttifera x H = 1 m IF rilievi svolti a diverse altezze da terra

10 Vine-DETECTOR DETECTOR: : ULTRASUONI (2) PRIMO ANNO DI PROVE Testati due modelli di sensori: M180 : range 0,3 3,5 m; tempo volo: 400 ms M130 : range 0,2 2,0 m; tempo volo: 250 ms

11 Vine-DETECTOR DETECTOR: : ULTRASUONI (3) RISULTATI PRIMO ANNO DI PROVE 2,5 2,5 Hz Hz ris.: 0,4 1,0 m ris.: 0,4 1,0 M130 m R 2 = 0,31 4,0 4,0 Hz Hz ris.: 0,2 0,5 m 100 ris.: 0,2 0,5 m M180 R 2 = 0,59 Verifica RIPETIBILITA misure Rilievo 2 passaggio (cm) Rilievo 2 passaggio (cm) M-180 M-130 spessore medio coltre - rilievo sensori (cm) 70 h= 1m h= 1,5m P 6 R 2 = agosto media n strati fogliari - rilievo manuale spessore medio coltre - rilievo sensori (cm) agosto 18 agosto Rilievo 1 passaggio (cm) h= 1m h= 1,5m R 2 =0, media n strati fogliari - rilievo manuale Rilievo 1 passaggio (cm) Confronto tra spessore misurato e rilievi manuali (metodo Point Quadrat)

12 Vine-DETECTOR DETECTOR: : ULTRASUONI (4) SECONDO ANNO DI PROVE sensori più economici, affidabili e precisi (>10Hz) rilievi simultanei a 3 altezze da terra

13 Vine-DETECTOR DETECTOR: : ULTRASUONI (5) RISULTATI SECONDO ANNO DI PROVE Sensore Hz Hz ris.: ris.: 0,1 0,2 0,1 0,2 m V Serie1 Serie2 Serie Sensore 2- P2 R 2 = s Sensore 2- P2 (2-3) R 2 = V 6.00 Verifica V RIPETIBILITA misure V V

14 Vine-DETECTOR DETECTOR: : ULTRASUONI (6) RISULTATI SECONDO ANNO DI PROVE MEDIA 1,0 m RICOSTRUZIONE CANOPY 1,4 m 1,8 m

15 Vine-DETECTOR DETECTOR: : SENSORI OTTICI CONTROLLO DEL VIGORE 10 Hz Indice spettrale NDVI e sua mappatura su filari

16 ULTRASUONI E GREENSEEKER INTEGRAZIONE DELLE MISURE

17 OSSERVAZIONI CONCLUSIVE Applicazione telecamere in punti spia: ancora diversi problemi hardware da risolvere, congiuntamente alla necessità di definire soluzioni di minor costo Rilievi mobili con ultrasuoni: tecnologia semplice, affidabile con buone prestazioni; ottima ripetibilità a patto di impiegare una frequenza di acquisizione NON inferiore a 10 Hz Sensori ottici da trattore (Greenseeker( Greenseeker): già ingegnerizzato e di semplice uso; necessità di ulteriori indagini e di una sua integrazione con le misure di canopy Con tutte le soluzioni: procedere con ulteriori raffronti di campo, onde individuare correlazioni più affidabili Perfezionare scarico dati e relativi applicativi gestionali

18 Workshop Citimap Grazie per l attenzionel Telerilevamento per un agricoltura sostenibile Piacenza, 20 Aprile 2006 prof. Fabrizio Mazzetto Istituto di Ingegneria Agraria Milano