APR: Possibilità di utilizzo in agricoltura

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1 APR: Possibilità di utilizzo in agricoltura Francesco Marinello, Luigi Sartori Verona 06/02/2016

2 Breakthrough technology

3 Breakthrough technology I DRONI POSSONO ESAUDIRE LE ASPETTATIVE?

4 Gli APR in agricoltura: fini non commerciali Per gli utilizzi non commerciali è importante definire le prestazioni di funzionamento degli APR. Analisi su 269 modelli sul mercato hanno evidenziato:

5 Gli APR in agricoltura: fini non commerciali Per gli utilizzi non commerciali è importante definire le prestazioni di funzionamento degli APR. Analisi su 269 modelli sul mercato hanno evidenziato:

6 Gli APR in agricoltura: fini non commerciali Per gli utilizzi non commerciali è importante definire le prestazioni di funzionamento degli APR. Analisi su 269 modelli sul mercato hanno evidenziato: velocità ala fissa elicotteri multicotteri max km/h km/h km/h da a media L autonomia è tanto più bassa quanto più aumenta il carico autonomia ala fissa elicotteri multicotteri di volo min min min da a media

7 Gli APR in agricoltura: fini non commerciali Per gli utilizzi non commerciali è importante definire le prestazioni di funzionamento degli APR. Analisi su 269 modelli sul mercato hanno evidenziato: In generale i costi dei sistemi APR variano tra i 600 e i 3000 /kg, più il costo della strumentazione aggiuntiva di rilascio dei prodotti o di rilevamento dati

8 Analisi dei costi di volo Risultati dei dati raccolti Proiezioni di utilizzo degli APR Costi di utilizzo degli APR Unità Secondo proc. ENAC Amatoriale Tempo per volo min 6,2 7,6 Tempi accessori per volo min 21,8 5,3 N operatori N voli eseguibili al giorno 8 11 Tempo volo effettivo min 49,5 83,4 Tempo di volo + accessori min 224,0 142,1 Tempo operatore totale ore 6,23 4,87 Spese aggiuntive Costo operatore/i 25 /h 218,2 121,7 Costo drone + strumenti Capacità di carico kg Ammortamento drone /minuto 3,3 1,7 1,7 0,17 Costo al minuto di volo effettivo /minuto 8,4 6,8 3,5 2,0

9 Analisi dei costi di volo L utilizzo degli APR può avvenire in modalità: LENTA - Aree ridotte in molto tempo - Bassa velocità di volo - Bassa quota di volo VELOCE - Ampie aree in poco tempo - Elevata velocità di volo - Elevata quota di volo Effetti sugli usi degli APR in agricoltura: ESECUZIONE OPERAZIONI - Qualità dell operazione? - Omogeneità? - Perdite? - Costi? RILEVAMENTO DATI - Qualità dei dati? - Quantità di dati? - Risoluzione? - Costi?

10 Gli APR in agricoltura: operazioni varie Gli APR possono essere usati per operazioni localizzate senza necessità di ingresso in campo con mezzi pesanti: TRATTAMENTI LOCALIZZATI LOTTA BIOLOGICA

11 Gli APR in agricoltura: operazioni varie L utilizzo degli APR può avvenire in modalità: LENTA - Aree ridotte in molto tempo - Bassa velocità di volo - Bassa quota di volo VELOCE - Ampie aree in poco tempo - Elevata velocità di volo - Elevata quota di volo - 10 km/h - 5 m di fascia min/ha /ha ( amatoriale ) /ha ( ENAC ) - 20 km/h - 10 m di fascia min/ha /ha ( amatoriale ) /ha ( ENAC )

12 Gli APR in agricoltura: operazioni varie COPERTURA: 100% /ha 4-12 /ha /ha COPERTURA: 10% /ha 2-10 /ha 3-30 /ha

13 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati Vi sono due approcci di raccolta di dati di tipo ambientale: 1) Raccolta di campioni - solo per analisi chimiche di aria e polveri - richiede sistemi di incapsulamento - campioni limitati 2) Analisi diretta - per analisi chimiche, ottiche o acustiche - richiede strumenti leggeri - elevata velocità di analisi

14 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati Rilevamento di dati georeferenziati diversi a seconda dei sensori trasportati (ottici, elettrici, chimici, )

15 Esempi di firme spettrali: Sistemi ottici

16 Riflettanza [%] Sistemi ottici Esempi di firme spettrali:

17 Monitoraggio (visibile) Le analisi sul visibile consentono di riconoscere danni macroscopici in modo rapido anche quando non è possibile l ingresso in campo.

18 Conteggio (visibile) Il conteggio è un operazione semplice ma che può dare informazioni rilevanti riguardo agli investimenti effettivi e alla presenza di fallanze.

19 Misura di volumi: lidar e fotogrammetia L uso di tecnologie lidar o di fotogrammetria 3D permette la ricostruzione tridimensionale di piante utili per la stima del volume fogliare e/o della biomassa totale.

20 Analisi termica (infrarosso) La temperatura più alta del suolo è associata ad un minore ombreggiamento (e quindi minore vigore fogliare); la temperatura più alta delle foglie è associata a stress per bassa traspirazione conseguente a chiusura degli stomi

21 L analisi della temperatura può dare informazione inerenti l irrigazione (ad esempio presenza di sistemi inadeguati o malfunzionanti) Analisi termica (infrarosso)

22 Indici di vegetazione (vicino infrarosso/visibile ) Il segnale NDVI (Indice di Vigore Vegetativo) fornisce un informazione indiretta dell area fogliare e della concentrazione di clorofilla

23 Indici di vegetazione (vicino infrarosso/visibile ) La conoscenza di indici di vegetazione può aiutare a determinare dosaggi ottimali per concimazioni e trattamenti (distribuzione sito-specifica di concimi o agrofarmaci).

24 Indici di vegetazione (vicino infrarosso/visibile ) La conoscenza di indici di vegetazione può aiutare a determinare dosaggi ottimali per concimazioni e trattamenti (distribuzione sito-specifica di concimi o agrofarmaci).

25 Stato sanitario (analisi spettrale) L analisi di specifiche lunghezze d onda permette il riconoscimento di specifiche malattie. Infestazione da filossera Infestazione da nematodi Accartocciamento fogliare (GLRaV) Infestazione da armillaria

26 Stato sanitario (analisi spettrale) L analisi di specifiche lunghezze d onda permette il riconoscimento di specifiche malattie.

27 Tanti parametri Multispectral broad-band vegetation indices Hyperspectral narrow-band vegetation indices

28 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati Gli APR consentono il rilevamento di dati georeferenziati diversi a seconda dei sensori trasportati (ottici, elettrici, chimici, ), consentendo la raccolta di dati quali: - vigoria - numerosità - dimensioni - stress - attività fotosintetica -

29 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati I dati possono essere utilizzati in ambito di agricoltura di precisione per migliorare le rese o per ridurre i costi degli input. POSSO AVERE UN RITORNO SULL INVESTIMENTO?

30 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati I dati possono essere utilizzati in ambito di agricoltura di precisione per migliorare le rese o per ridurre i costi degli input. Spese [ /ha] Ricavi [ /ha] Mais Frumento g.t Soia Riso Barbabietola Pomodoro Vite

31 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati I dati possono essere utilizzati in ambito di agricoltura di precisione per migliorare le rese o per ridurre i costi degli input. Spese [ /ha] Mais Frumento g.t Soia Riso Barbabietola Pomodoro Vite MOLTI LAVORI CONCORDANO NEL DIRE CHE I COSTI DEGLI INPUT POSSONO ESSERE RIDOTTI DALLO 0 AL 10%, SECONDO LA VARIABILITÀ DI SUOLI E COLTURE

32 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati I dati possono essere utilizzati in ambito di agricoltura di precisione per migliorare le rese o per ridurre i costi degli input. Riduzione costi Spese [ /ha] FINO A [ /ha] Mais Frumento g.t Soia Riso Barbabietola Pomodoro Vite

33 Gli APR in agricoltura: rilevamento dati I margini di guadagno sono compatibili con i costi di gestione dei droni ( /ha), soprattutto quando vengono eseguite scansioni a quota elevata e ad alta velocità per avere informazioni su ampie aree in tempi brevi. I margini sono possibili quando: - è presente elevata variabilità di campo - l azienda agricola è attrezzata per gestire interventi di precisione - la velocità e la quota sono sufficienti per evidenziare le variabilità di campo - i dati sono georiferibili Riduzione costi FINO A [ /ha]

34 Conclusioni 1. SAPER COGLIERE LE OPPORTUNITÀ CHE VENGONO DALLE NUOVE TECNOLOGIE 2. ESSERE CONCRETI E CAPIRE COME TRASFORMARE VANTAGGI POTENZIALI IN VATAGGI EFFETTIVI 3. GLI APR SONO UNO STRUMENTO UTILE QUANDO NON CI SONO ALTERNATIVE PIÙ ECONOMICHE DI LAVORAZIONE O DI MONITORAGGIO 4. TRADURRE IL DATO IN INFORMAZIONE 5. TRADURRE L INFORMAZIONE IN AZIONE

35 GRAZIE DELL ATTENZIONE

36 Cosa sono gli APR Attualmente l attenzione in agricoltura è rivolta in modo principale a Micro e Mini APR per: - Costi (acquisto e manutenzione) - Praticità di trasporto - Praticità d uso - Flessibilità d uso - Facilità di pilotaggio

37 Gli APR in agricoltura Attualmente gli APR trovano tre impieghi fondamentali in ambito agricolo: fini commerciali Riprese video dall alto per la valorizzazione mediatica dei siti aziendali operazioni varie Operazioni mirate e localizzate in aree specifiche senza necessità di ingresso in campo con mezzi pesanti rilevamento dati Rilevamento di dati georeferenziati diversi a seconda dei sensori trasportati (ottici, elettrici, chimici, )

38 Gli APR in agricoltura: fini non commerciali 1) L APR è in grado di fare l operazione che desidero? 2) Ci Intensità sono tecniche del vento? alternative più economiche, più efficaci o più efficienti? Capacità di carico? 3) Sono in grado di elaborare grosse quantità di dati? 4) Sono in grado di sintetizzare i dati in informazioni? 5) Sono in grado di utilizzare le informazioni ricavate? Autonomia di volo (15-30 min)

39 Gli APR in agricoltura: fini non commerciali 1) L APR è in grado di fare l operazione che desidero? 2) Ci sono tecniche alternative più economiche, più efficaci o più efficienti? 3) Sono in grado di elaborare grosse quantità di dati? Il dato low-cost è ormai comune a tutte le piattaforme, dal 4) Sono in grado di sintetizzare i dati in informazioni? satellite, all aereo, all APR, rendendo i dati accessibili anche 5) Sono in grado di utilizzare le informazioni ricavate? alle organizzazioni medie e piccole

40 1) L APR è in grado di fare l operazione che desidero? 2) Ci sono tecniche alternative più economiche, più efficaci o più efficienti? 3) Sono in grado di elaborare grosse quantità di dati? 4) Sono in grado di sintetizzare i dati in informazioni? 5) Sono in grado di utilizzare le informazioni ricavate? Gli APR in agricoltura: fini non commerciali Quantità di dati: 1 ha 5 cm 4 coord. 4 λ = 292 Mb Analisi e ricostruzione dei dati Mappatura di parametri ORTOFOTO DEM NDVI

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