04/08/2011. MonSTEr GOLF. Monitoraggio Satellitare dei Tappeti Erbosi dei campi da GOLF

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1 04/08/2011 Tappeti Erbosi dei campi da GOLF 1

2 È un progetto di Ricerca e Sviluppo finanziato dalla Agenzia Spaziale Italiana nell ambito del Secondo Bando per l Osservazione della Terra destinato alle PMI italiane (graduatoria pubblicata il 6 maggio 2011) 2

3 Il Progetto mira allo sviluppo pre-operativo di un apposito servizio di monitoraggio e diagnosi dello stato di stress (o condizione di salute) dei tappeti erbosi dei campi da Golf partendo dai rilievi satellitari effettuati dai satelliti attualmente in orbita per l osservazione della Terra. Le immagini satellitari acquisite sia nella banda del visibile che dell infrarosso saranno processate da opportuni algoritmi; sarà così possibile estrarre tutte le informazioni necessarie alla determinazione di appositi indicatori capaci di descrivere quantitativamente tutte le caratteristiche che risultino essere significative ai fini della determinazione della condizione di salute del tappeto erboso del sito esaminato. 3

4 Cosa sara realizzato Per giungere all erogazione del servizio ipotizzato sarà necessario condurre una serie di attività di RI e SS che portino allo sviluppo di un apposito prototipo software integrato in una piattaforma web in grado di processare le immagini satellitari e restituire al cliente/utente finale le informazioni elaborate sotto forma di report analitici e diagnostici della condizione di stress del campo da golf edelleazionidaintraprenderealfinedi ristabilire le condizioni ottimali al mantenimento del tappeto erboso nonché ottimizzarne i costi di manutenzione. 4

5 La tematica Storicamente, il colore, la tessitura, la qualità, l uniformità, il grado di infestazione, lo stato nutrizionale del tappeto erboso sono determinate mediante valutazioni soggettive, in genere con attribuzione di punteggi. Questo approccio è stato accettato ed usato per molti anni per valutare gli effetti visivi dell applicazione di un fertilizzante e/o di un prodotto fitosanitario oppure per distinguere le caratteristiche fenotipiche di una cultivars. 5

6 La tematica Recentemente non solo i ricercatori ma anche i professionisti richiedono tecnologie da impiegare nella valutazione dello stato di salute del tappeto erboso allo scopo di adottare politiche di gestione più rispondenti a criteri di risparmio economico e riduzione dell impatto ambientale. Nell ultimo decennio sono state condotte numerose ricerche di remote sensing su tappeto erboso per valutare, dall analisi dello spettro di riflettanza, le caratteristiche del tappeto erboso. La riflettanza spettrale è la percentuale di radiazione riflessa dalla canopy. 6

7 La tematica L'aspetto particolare della riflettenza risiede nel fatto che la radiazione incidente, essendo solo parzialmente riflessa dalla superficie esterna della pianta, interagisce profondamente con la copertura vegetale riflettente, ed è in parte assorbita, trasmessa e riflessa dopo che una moltitudine di fenomeni di riflessione, rifrazione e diffusione avvengono all interno delle singole foglie e dell intera copertura vegetale. La radiazione emessa nella direzione opposta a quella incidente è convenzionalmente definita come radiazione riflessa" e rappresenta, la"firma" della copertura che l'ha generata. 7

8 La tematica La riflettenza della foglia nelle lunghezze d'onda visibili è altamente correlata con la concentrazione di pigmenti della foglia, ed in particolare della clorofilla. La riflettenza nella banda del PAR ( nm) è spesso relativamente bassa a causa dell elevata assorbanza dovuta alla clorofilla; per contro nell infrarosso vicino (NIR) la radiazione è scarsamente assorbita dalle piante e la maggior parte viene riflessa. La riflettanza spettrale di una singola foglia, e quindi dell intera copertura vegetale, è influenzata da molti parametri come il contenuto idrico, la disponibilità di elementi nutritivi, l età metabolica, l anatomia e il suo stato fisiologico. 8

9 La tematica Dallo studio del comportamento spettrale del tappeto erboso del campo da Golf possono essere definite una serie di relazioni quantitative fra dati telerilevati e parametri della vegetazione mediante indici che si basano sul rapporto tra le bande tipiche di assorbimento e riflessione. Tali relazioni algebriche vengono indicate come indici di vegetazione e si basano soprattutto sulle lunghezze d onda del Rosso e dell IR vicino. 9

10 La tematica Tali indici di vegetazione possono essere correlati alla quantità di biomassa vegetale, alla concentrazione di clorofilla, etc. e danno indicazioni sullo stato di salute, sulla produttività delle colture, sulla densità e copertura e sullo stato nutrizionale ecc. L utilizzo di sensori a bordo di satelliti che agiscono al di fuori dello spettro visibile dall occhio umano permettono l individuazione e la mappatura sul territorio di problemi ancora prima che essi siano visibili a terra. 10

11 La tematica I dati rilevati da tali sensori, possono consentire al gestore del tappeto erboso di ottimizzare l uso dei fertilizzanti, antiparassitari, acqua, sementi e altri interventi. Grazie all uso delle analisi multi-temporali, è possibile identificare i cambiamenti nel tappeto erboso anche su periodi molto ravvicinati (i.e. giorni). Basandosi su queste informazioni un osservatore a terra può investigare che cosa sta accadendo nel punto sotto esame. 11

12 La tematica Nell osservazione della terra per applicazioni sui tappeti erbosi si usano sensori che acquisiscono dati in 4 bande: blu, verde, rosso e near-infrared: NIR (i.e. infrarosso vicino). Grazie alla misurazione spettrale di queste bande si possono elaborare statisticamente gli indici vegetativi. 12

13 I Servizi per l utente I servizi che potranno essere sviluppati e proposti ai potenziali clienti sono: - Servizi di Assessment del campo: erogabili in modalità One Shot, ovvero attraverso l acquisizione ed il processamento di una singola immagine. - Servizi di Monitoraggio del campo: erogabili in modalità multitemporale, ovvero attraverso l acquisizione ed il processamento di più immagini ad intervalli di tempo stabiliti. 13

14 I Servizi per l utente Ciascun tipo di servizio potrà essere erogato in tre diverse modalità in base alla quantità di immagini da acquisire nel periodo di osservazione che generalmente andrà dalla ripresa vegetativa del tappeto erboso (i.e primavera), fino a momento del ritorno dell autunno. Le tre modalità sono: - Lite, prevede l acquisizione di 2 immagini: inizio fase ripresa vegetativa e Periodo di Massimo Stress Idrico - Base, prevede l acquisizione di 3 immagini: inizio fase ripresa vegetativa; Periodo di Massimo Stress Idrico; Fine Stagione - Full, prevede l acquisizione di 5 immagini: inizio fase ripresa vegetativa; 3 immagini nel periodo estivo; Fine Stagione 14

15 I Benefici per l utente Per valutare i benefici per l utente finale (Gestore del Campo da Golf) bisogna considerare che il costo annuo medio per la manutenzionediuncampodagolfèdicirca euro. Talecostoècompostoda: - Personale per manutenzione - Consumo d acqua - Consumo di pesticidi e fertilizzanti - Manutenzione dei macchinari quali trattori, pompe, irrigatori, ecc. 15

16 I Benefici per l utente E stato stimato che grazie all uso dei servizi di Precision Turf Management che saranno offerti al Gestore sarà possibile ridurre i costi di manutenzione almeno del 10%(i.e euro/anno). Tale ipotesi riguarda principalmente: - la riduzione delle ore uomo necessarie alla manutenzione grazie sia agli interventi mirati che di prevenzione sul tappeto erboso. - la riduzione dell irrigazione grazie ad interventi mirati soltanto nelle zone in cui è effettivamente necessario. - la riduzione nell uso di fertilizzanti, diserbanti e pesticidi, con una conseguente diminuzione anche dell impatto ambientale. 16

17 Il mercato di riferimento Le statistiche ufficiali della Federazione Italiana Golf parlano di un numero crescente di praticanti e di campi che nel 2009 hanno rispettivamente raggiunto la cifra di totale di iscritti e 378 campi di cui 239 con un percorso di 9 o più buche. 17

18 Le attivita di RI e SS Per giungere allo sviluppo di tali servizi verranno condotte una serie di attività di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale che portino: - ad acquisire una maggiore conoscenza in merito agli aspetti caratteristici della tecnologia di remote sensing impiegabile per le finalità del servizio; - ad acquisire una maggiore conoscenza in merito alle peculiarità dei tappeti erbosi dei campi da Golf ed alla ricerca di efficaci e rappresentativi indicatori dello stato di salute di tali campi; - alla definizione di appositi algoritmi di processing delle immagini satellitari, estrazione delle informazioni e determinazione degli indicatori di stress; 18

19 Le attivita di RI e SS - alla definizione di procedure di controllo statistico della risposta e di validazione dei risultati su siti campione scelti in funzione delle tre massime aree geografiche del Paese(Nord, Centro e Sud Italia); - allo sviluppo di un apposito prototipo software integrato in una piattaforma web in grado di processare le immagini satellitari e restituire al cliente/utente finale le informazioni elaborate sotto forma di report analitici e diagnostici della condizione di stress del campo da golf e delle eventuali azioni da intraprendere al fine di ristabilire le condizioni ottimali al mantenimento del tappeto erboso nonché ottimizzarne i costi di manutenzione. 19

20 Le attivita di RI e SS WP FASE CONTRACTOR DESCRIZIONE WP MESE INIZIO 1001 RI XSERIA PROJECT MANAGEMENT E QUALITY ASSURANCE RICERCA INDUSTRIALE MESE FINE DURATA 1002 RI TURF EUROPE ANALISI DELLE ESIGENZE DEGLI UTENTI FINALI RI PACINI 1004 RI XSERIA 1005 RI XSERIA 1006 RI PACINI 1007 RI XSERIA 1008 RI TURF EUROPE 1009 RI PACINI ANALISI E STUDIO DEI PARAMETRI RAPPRESENTATIVI DELLO STATO DI STRESS DEI TAPPETI ERBOSI E DEFINIZIONE DI UN SET DI INDICATORI SIGNIFICATIVI ANALISI E STUDIO DEI PRODOTTI SATELLITARI DISPONIBILI PER L'OSSERVAZIONE DELLA TERRA STUDIO E DEFINIZIONE DI UN ALGORITMO/METODOLOGIA DI PROCESSING DELLE IMMAGINI SATELLITARI E DI ESTRAZIONE DELLE INFORMAZIONI STUDIO E DEFINIZIONE DI UN ALGORITMO PER IL CALCOLO DEGLI INDICATORI DI STRESS INTEGRAZIONE E TESTING DEGLI ALGORITMI DI PROCESSING DELLE IMMAGINI, ESTRAZIONE DELLE INFORMAZIONI E CALCOLO DEGLI INDICATORI DI STRESS MONITORAGGIO DELLE SUPERFICI SPERIMENTALI A TAPPETO ERBOSO CON RIFERIMENTO A COPERTURA, COLORE, STATO FITOSANITARIO STIMA DELLA RISPOSTA DEGLI ALGORITMI E CONFRONTO CON RILIEVI EFFETTUATI A TERRA DELLO STATO DI STRESS DEI MANTI ERBOSI SS XSERIA PROJECT MANAGEMENT E QUALITY ASSURANCE SVILUPPO SPERIMENTALE SS XSERIA 2003 SS 2004 SS SERVIZI SPECIALI SERVIZI SPECIALI SVILUPPO DI UN PROTOTIPO SOFTWARE PER IL PROCESSING DELLE IMMAGINI, L'ESTRAZIONE DELLE INFORMAZIONI E LA DETERMINAZIONE DEGLI INDICATORI DI STRESS DEI TAPPETI ERBOSI DEI CAMPI DA GOLF SVILUPPO DI UNA SOLUZIONE WEB PER L'EROGAZIONE DEI SERVIZI DI MONITORAGGIO SATELLITARE DELLO STATO DI STRESS DEI TAPPETI ERBOSI DEI CAMPI DA GOLF INTEGRAZIONE E TESTING DEL PROTOTIPO SOFTWARE/PIATTAFORMA WEB SS TURF EUROPE VALIDAZIONE END-TO-END DEL SERVIZIO SS XSERIA EROGAZIONE PRE-OPERATIVA DEL SERVIZIO

21 Durata del progetto Le attività progettuali si svolgeranno in un arco temporale massimo di24mesidalladatadiavvioprevistapersettembre

22 Adesioni al progetto Il progetto ha già registrato l adesione di: - F.I.G.(Federazione Italiana Golf) - Golf Club della Montecchia, Selvazzano D. Padova(sito di test) - Golf Club Verona, Sommacampagna Verona(sito di test) - Cosmopolitan Golf& Country Club, Tirrenia Pisa(sito di test) - Altri in corso di formalizzazione 22

23 Contatti Per info: Ing. Claudio Rizzo Cell: c/o XSERIA S.r.l. ViaA.Scarlatti PALERMO Tel