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GEOmedia_4_2021

La quarta pubblicazione di GEOmedia 2021 dedicato all'agricoltura di precisione.

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Rivista bimestrale - anno XXV - Numero - 4/<strong>2021</strong> - Sped. in abb. postale 70% - Filiale di Roma<br />

TERRITORIO CARTOGRAFIA<br />

GIS<br />

CATASTO<br />

3D<br />

INFORMAZIONE GEOGRAFICA<br />

FOTOGRAMMETRIA<br />

URBANISTICA<br />

EDILIZIA<br />

GNSS<br />

BIM<br />

RILIEVO TOPOGRAFIA<br />

CAD<br />

REMOTE SENSING SPAZIO<br />

WEBGIS<br />

UAV<br />

SMART CITY<br />

AMBIENTE<br />

NETWORKS<br />

LiDAR<br />

BENI CULTURALI<br />

LBS<br />

Lug/Ago <strong>2021</strong> anno XXV N°4<br />

Precision farming<br />

GEOMATICA PER LA<br />

GESTIONE DEL RISCHIO<br />

CADUTA ALBERI<br />

NOCTUA: INNOVAZIONE<br />

NELL'OSSERVAZIONE<br />

DELLA TERRA<br />

INTEROPERABILITÀ<br />

E RIUSO DATI IN<br />

AGRICOLTURA


L’evoluzione in Geomatica<br />

Un contributo che presentiamo su questo numero, dedicato all’impatto della geomatica<br />

in agricoltura, esordisce con una serie di domande che ci riportano improvvisamente<br />

a considerare quali siano i gravi problemi per una popolazione mondiale che ormai è<br />

prossima agli 8 miliardi di persone.<br />

Gli interrogativi vanno da quale sia il raccolto stimato di un paese nell’anno, oppure<br />

quanto cibo sarà necessario importare e se l’acqua sarà sufficiente per tutti i bisogni di<br />

una nazione, ma anche come possiamo aspettarci che le nostre città si espandano e di<br />

quali nuovi servizi avranno bisogno i cittadini.<br />

In tutti i paesi che si trovano, vogliano o debbano confrontarsi con tali problemi<br />

molteplici aspettative di risposta possono essere date dalla geomatica, nella fattispecie<br />

legata all’osservazione della Terra dallo Spazio e dal vicino. Ed assistiamo anche in<br />

questo campo alle nuove possibilità introdotte dalla geomatica e dalle sue applicazioni,<br />

che vediamo evolversi sotto i nostri occhi, aprendo sempre nuove frontiere di<br />

conoscenza ed analisi del territorio.<br />

Le immagini satellitari disponibili possono dare le risposte che cerchiamo relative alla<br />

sopravvivenza, ma non solo, anche in un altro contributo troviamo risposte a problemi<br />

ancora più specifici e locali, quali quelli connessi, ad esempio, al rischio di caduta degli<br />

alberi in zone urbane.<br />

Ma sempre riguardo alla granularità, capillarità, programmazione e risolutivita’ degli<br />

interventi sul campo dobbiamo pensare che, a seguito della nascita del cosiddetto<br />

Positioning basato sui sistemi satellitari (GPS, GNSS, Galileo, etc), si era sviluppata già<br />

dagli anni 90 in America la cosiddetta Agricoltura di Precisione (Precision Farming).<br />

<strong>GEOmedia</strong> nel tempo ha già proposto contributi e report di esperienze in tali settori,<br />

anche quando, data la ristrettezza dei territori agricoli italiani, rispetto alla vastità<br />

delle superfici degli Stati americani interessati, tale tecnologia possa forse sembrare<br />

sopradimensionata.<br />

Ma vedere oggi agricoltori che decidono come irrigare solo dopo aver analizzato la<br />

coltivazione con un Drone e una conseguente analisi di immagine, ci fa comprendere<br />

quale sia stato l’impatto delle prime intuizioni derivate dall’analisi di immagine<br />

satellitare o aerea, portando gli interventi ad essere eseguiti<br />

con la tecnica colturale appropriata al tempo giusto e nel posto giusto.<br />

Certo tutto il sistema ora è legato all’elaborazione automatica dei dati e sembra quasi<br />

che tutta la Geomatica e la capacità del singolo sia stata assorbita dall’intelligenza<br />

dei sistemi computazionali. Per fortuna non è così, i sistemi computerizzati ci<br />

assisteranno sempre meglio, ma la capacità decisionale e l’inventiva umana rimarranno<br />

fondamentalmente indipendenti: la Geomatica non potrà che evolversi portando il<br />

suo contributo a tutti i settori potenzialmente collegati, a cominciare dalla Robotica,<br />

assistita dal Positioning, il Mapping e l’Imaging della Geomatica attuale.<br />

Buona lettura,<br />

Renzo Carlucci


FOCUS<br />

in questo<br />

numero...<br />

focus<br />

rePort<br />

arboricoltura di<br />

Precisione: un nuovo<br />

aPProccio alla gestione<br />

del rischio caduta alberi<br />

basato sulla geomatica<br />

DI DE PETRIS SAMUELE, SARVIA FILIPPO,<br />

BORGOGNO-MONDINO ENRICO<br />

6<br />

LE RUBRICHE<br />

24 IMMAGINE ESA<br />

42 MERCATO<br />

46 AUGMENTED REALITY<br />

50 AGENDA<br />

14<br />

gli strumenti<br />

dell’agricoltura di<br />

Precisione: le maPPe<br />

di Prescrizione Per<br />

la concimazione<br />

DI SARA ANTOGNELLI<br />

In copertina macchina agricola<br />

in azione assistita dalle tecnologie<br />

geomatiche dell'Agricoltura di<br />

Precisione fornite da Trimble,<br />

in particolare per il segnale<br />

satellitare, che permette di<br />

far muovere le macchine con<br />

un errore massimo di 2 cm,<br />

consentendo un elevatissimo<br />

livello di automazione e<br />

precisione.<br />

noctua:<br />

Potenzialità<br />

innovative Per<br />

l’osservazione<br />

della terra<br />

DI ELENA GIGLIO,<br />

MARIANGELA DEJANA,<br />

MARCO BEVILACQUA<br />

18<br />

geomediaonline.it<br />

4 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong><br />

<strong>GEOmedia</strong>, bimestrale, è la prima rivista italiana di geomatica.<br />

Da più di 20 anni pubblica argomenti collegati alle tecnologie dei<br />

processi di acquisizione, analisi e interpretazione dei dati,<br />

in particolare strumentali, relativi alla superficie terrestre.<br />

In questo settore <strong>GEOmedia</strong> affronta temi culturali e tecnologici<br />

per l’operatività degli addetti ai settori dei sistemi informativi<br />

geografici e del catasto, della fotogrammetria e cartografia,<br />

della geodesia e topografia, del telerilevamento aereo e<br />

spaziale, con un approccio tecnico-scientifico e divulgativo.


INSERZIONISTI<br />

26<br />

come un'importante<br />

agenzia spaziaLe<br />

sta preparando iL<br />

proprio archivio di<br />

immagini per iL futuro<br />

deLL'anaLisi<br />

DI SHAWN MELAMED<br />

Catalyst 52<br />

Codevintec 49<br />

Datronix 13<br />

Epsilon 43<br />

ESRI 39<br />

Geomax 34<br />

GIS3W 45<br />

Gter 42<br />

Nais Solutions 41<br />

La sfida<br />

aLL’agricoLtura<br />

tradizionaLe, con<br />

La tecnoLogia e La<br />

precisione per dare<br />

sostenibiLità aLLe<br />

produzioni agricoLe<br />

moderne”<br />

DI MATTEO ANTONELLO<br />

30<br />

36<br />

open iacs: apertura,<br />

interoperabiLità e riuso<br />

dati dai sistemi integrati<br />

di gestione e controLLo<br />

per i pagamenti in<br />

agricoLtura<br />

DI FLAVIO LUPIA, FABIO PIERANGELI,<br />

SALVATORE CARFÌ, MARCO PICONE,<br />

Planetek Italia 51<br />

Stonex 35<br />

<br />

Teorema 50<br />

Nello sfondo l'immagine<br />

ESA: Delta del Danubio dalla<br />

missione Copernicus Sentinel-2.<br />

Il delta del Danubio, il secondo<br />

più grande fiume d’Europa<br />

è un labirinto di acqua e<br />

terreno condiviso tra Romania<br />

ed Ucraina, formato da<br />

innumerevoli laghi, canali ed<br />

isole che si trovano nella parte<br />

terminale dei 2860 km di percorso<br />

del fiume. Il Danubio<br />

nasce sulle montagne della<br />

Foresta Nera, in Germania, e<br />

lungo il suo tragitto attraversa<br />

ben 10 nazioni: : Germania,<br />

Austria, Slovacchia, Ungheria,<br />

Croazia, Serbia, Bulgaria,<br />

Romania, Moldova ed Ucraina,<br />

per poi riversarsi nel Mar<br />

Nero.<br />

ELIO GIULIANELLI, FIORENZO<br />

AMBROSINO, MARCO PUCCINI<br />

una pubblicazione<br />

Science & Technology Communication<br />

<strong>GEOmedia</strong>, la prima rivista italiana di geomatica.<br />

ISSN 1128-8132<br />

Reg. Trib. di Roma N° 243/2003 del 14.05.03<br />

Direttore<br />

RENZO CARLUCCI, direttore@rivistageomedia.it<br />

Comitato editoriale<br />

Vyron Antoniou, Fabrizio Bernardini, Mario Caporale,<br />

Roberto Capua, Luigi Colombo, Mattia Crespi, Luigi Di<br />

Prinzio, Michele Dussi, Michele Fasolo, Marco Lisi, Flavio<br />

Lupia, Luigi Mundula, Beniamino Murgante, Aldo Riggio,<br />

Mauro Salvemini, Attilio Selvini, Donato Tufillaro<br />

Direttore Responsabile<br />

FULVIO BERNARDINI, fbernardini@rivistageomedia.it<br />

Redazione<br />

VALERIO CARLUCCI, GIANLUCA PITITTO,<br />

redazione@rivistageomedia.it<br />

Diffusione e Amministrazione<br />

TATIANA IASILLO, diffusione@rivistageomedia.it<br />

Progetto grafico e impaginazione<br />

DANIELE CARLUCCI, dcarlucci@rivistageomedia.it<br />

Editore<br />

MediaGEO soc. coop.<br />

Via Palestro, 95 00185 Roma<br />

Tel. 06.64871209 - Fax. 06.62209510<br />

info@rivistageomedia.it<br />

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Via di Torre Santa Anastasia 61 00134 Roma<br />

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riproduzione anche parziale del contenuto di questo numero della Rivista in<br />

qualsiasi forma e con qualsiasi procedimento elettronico o meccanico, ivi inclusi i<br />

sistemi di archiviazione e prelievo dati, senza il consenso scritto dell’editore.<br />

Rivista fondata da Domenico Santarsiero.<br />

Numero chiuso in redazione il 15 ottobre <strong>2021</strong>.


FOCUS<br />

Arboricoltura di precisione: un nuovo<br />

approccio alla gestione del rischio<br />

caduta alberi basato sulla Geomatica<br />

di De Petris Samuele , Sarvia Filippo , Borgogno-Mondino Enrico<br />

Gli alberi forniscono benefici sociali,<br />

economici, visivi ed estetici agli esseri<br />

umani (Roy et al., 2012; Stewart et<br />

al., 2013). Inoltre, possono assorbire<br />

l'inquinamento, migliorare la diversità<br />

ecologica e determinare un significativo<br />

impatto benefico sul benessere fisico<br />

e psicologico dell'uomo (Barrell, 2012).<br />

Con il loro valore ornamentale sono in<br />

grado di valorizzare considerevolmente<br />

un immobile e sono utilizzati per<br />

commemorare persone importanti o<br />

eventi storici, ispirando sentimenti<br />

Fig.1 – Localizzazione dell’area studio con estensione di circa 13 ha (Sistema di riferimento:<br />

WGS84). In rosso: Parco regionale La Mandria (Piemonte); in verde: entrata principale<br />

del parco caratterizzata da un’elevata fruizione.<br />

positivi e migliorando la qualità della<br />

vita (Sani, 2008). L’ambiente artificiale,<br />

però, sottopone gli alberi a condizioni<br />

di stress rilevanti a causa dell’estrema<br />

artificializzazione e modificazione del sito<br />

di radicazione e delle condizioni spesso<br />

particolarmente ostili per la crescita.<br />

Come conseguenza delle fonti di stress<br />

e delle azioni che vengono svolte intorno<br />

a loro, gli alberi presentano difetti<br />

strutturali, turbe fisiologiche e/o processi<br />

patologici che spesso rappresentano un<br />

pericolo per cose e persone.<br />

In questo contributo, ci si concentrerà<br />

sugli alberi come problema (percepito):<br />

gli alberi come oggetto della paura della<br />

responsabilità civile e penale (artt. 2043 e<br />

2051 del Codice Civile).<br />

Vale la pena ricordare che<br />

il rischio di essere uccisi<br />

o feriti dalla caduta di<br />

un albero è estremamente basso<br />

(Stewart et al., 2013). Nel<br />

Regno Unito circa 3 persone<br />

all’anno vengono uccise dagli<br />

alberi nelle aree pubbliche<br />

(HSE, 2001; National Tree<br />

Safety Group et al., 2011) mentre<br />

negli Stati Uniti circa 31<br />

persone all’anno (Schmidlin,<br />

2009). Negli ultimi anni, il potenziale<br />

degli alberi di causare<br />

danni è però aumentato in conseguenza<br />

degli effetti del cambiamento<br />

climatico, principalmente<br />

legati all’incremento di<br />

raffiche di vento e alla maggior<br />

diffusione delle fitopatologie<br />

che rappresentano le principali<br />

cause di cedimento degli alberi<br />

(Dale et al., 2001; Gill et<br />

al., 2007; Holdenrieder et al.,<br />

2004). A Torino nel 2014 sono<br />

cadute 43 piante, nel 2015 60,<br />

nel 2016 70 e nel 2017 più<br />

di 100, comprovando questo<br />

trend in crescita. Per questo<br />

motivo, già dagli anni 90, si è<br />

iniziato a studiare la meccanica<br />

dell’albero (Fitostatica) e la sua<br />

risposta ad agenti patogeni e atmosferici<br />

per cercare di trovare<br />

un metodo che riuscisse quanto<br />

più possibile a prevenire il cedimento<br />

e ridurre al minimo<br />

il danno potenziale che questo<br />

fenomeno potrebbe causare. La<br />

materia che si occupa della gestione<br />

del singolo albero si chiama<br />

Arboricoltura, questa adotta<br />

tecniche profondamente diverse<br />

da quelle usate in ambito forestale<br />

(Shigo 1994). Nell’ambito<br />

dell’arboricoltura, l’arboricoltura<br />

ornamentale in particolare,<br />

mira al mantenimento delle ca-<br />

6 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


FOCUS<br />

ratteristiche estetiche e funzionali<br />

degli alberi. In primis vi è la<br />

necessità di evitare che l’albero o<br />

una sua parte interferisca con le<br />

attività umane o peggio ne provochi<br />

danni.<br />

Nella gestione dei patrimoni<br />

arborei, soprattutto pubblici,<br />

le aree verdi estensive costituiscono<br />

un settore gestionale<br />

di fondamentale importanza<br />

poiché, per necessità sia tecniche<br />

che economiche, non è<br />

possibile seguire lo stesso iter di<br />

controllo del verde ornamentale<br />

privato dove si trovano poche<br />

piante (Smiley, Matheny, and<br />

Lilly 2017). Secondo il gruppo<br />

“sicuramentealberi” autore delle<br />

“Procedure per la gestione del<br />

rischio da caduta alberi nelle<br />

aree verdi estensive” (AAVV,<br />

2011) che allo stato attuale costituisce<br />

il riferimento tecnico<br />

in materia, la gestione dei patrimoni<br />

arborei in situazioni in<br />

cui è presente un uso pubblico<br />

del territorio presenta notevoli<br />

complessità di tipo tecnico e<br />

comporta scelte gestionali importanti<br />

relativamente alla tutela<br />

della sicurezza dei fruitori.<br />

La tendenza è una progressiva<br />

deresponsabilizzazione delle<br />

amministrazioni nel rapporto<br />

con l’ambiente portando a<br />

trascurare le dinamiche della<br />

natura, non sempre compatibili<br />

con l’uso antropico, ed a cercare<br />

in accadimenti naturali, talvolta<br />

in modo ossessivo, errori<br />

e/o negligenze da attribuire ai<br />

soggetti gestori. La gestione dei<br />

patrimoni arborei è una problematica<br />

complessa, che richiede<br />

ingenti risorse economiche,<br />

umane e conoscenze specialistiche.<br />

I soggetti deputati alla<br />

gestione dei soprassuoli arborei,<br />

in particolare se amministrazioni<br />

pubbliche, devono conciliare<br />

l’esigenza di garantire la sicurezza<br />

del fruitore con quella di<br />

tutela della dimensione naturale<br />

del patrimonio vegetale. A tale<br />

Fig.2 – CHM dell’area studio con GSD =0.1m (Sistema di riferimento: WGS84/UTM 32N).<br />

compromesso si aggiunge la<br />

difficoltà, a volte decisamente<br />

penalizzante, dell’inadeguatezza<br />

delle risorse economiche ed<br />

umane disponibili. Nelle aree di<br />

interesse naturalistico e paesaggistico,<br />

per i motivi sopra citati,<br />

le modalità di gestione adottate<br />

sino ad ora lasciano ampi spazi<br />

di miglioramento e razionalizzazione<br />

nella ricerca del giusto<br />

equilibrio tra tutela ambientale<br />

e conservazione della natura da<br />

un lato (che nelle aree protette<br />

sono compiti istituzionali) e,<br />

dall’altro, sviluppo dell’uso collettivo<br />

della risorsa ambientale<br />

connesso alla fruizione in sicurezza<br />

degli utenti.<br />

Alla luce di questi fattori condizionanti<br />

appare impossibile una<br />

gestione puntuale e di dettaglio<br />

delle aree verdi estensive. Tutto<br />

questo porta gli amministratori<br />

a dover quotidianamente<br />

risolvere problemi non solo<br />

economico-legali ma anche<br />

tecnico-pratici.<br />

È opinione degli autori che la<br />

conoscenza delle risorse di un<br />

territorio, nella fattispecie la<br />

loro inventariazione e la loro<br />

localizzazione, costituisce la base<br />

per una politica tecnicamente<br />

fondata e ottimale. Da questo<br />

punto di vista la Geomatica e<br />

i dati geografici rivestono un<br />

ruolo conoscitivo fondamentale<br />

per gli scenari politici di un<br />

territorio. Allo stesso modo un<br />

corretto e consapevole sviluppo<br />

del territorio, sia urbano quanto<br />

agricolo o naturale, è esigenza<br />

sempre più sentita sia dagli enti<br />

pubblici, sia dai comuni cittadini.<br />

Alla luce di queste problematiche<br />

si sono diffuse negli ambiti<br />

operativi discipline come<br />

Agricoltura e la Selvicoltura<br />

di precisione che vedono nella<br />

Geomatica un valido supporto<br />

al rilievo e all’analisi delle risorse<br />

agro-forestali (Corona et al.<br />

2017; Borgogno-Mondino et al.<br />

2018). Tecnologie tra loro differenti,<br />

quali sistemi GNSS per la<br />

localizzazione degli oggetti, telerilevamento<br />

aereo e satellitare<br />

per monitoraggio continuo delle<br />

superfici, vengono integrate con<br />

sistemi GIS per acquisire, elaborare<br />

e analizzare dati per definire<br />

future scelte gestionali e redigere<br />

piani d’intervento (Toccolini,<br />

1998). Sebbene in questi ambiti<br />

le suddette tecnologie stanno<br />

diventando operative e di utilizzo<br />

comune, il settore dell’arboricoltura<br />

ornamentale sembra<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 7


FOCUS<br />

soffrire di un ritardo di queste<br />

applicazioni.<br />

Il seguente lavoro vuole proporre<br />

un nuovo approccio alla<br />

gestione dei patrimoni arborei<br />

in contesti estensivi come gli<br />

ambiti urbani o parchi naturali.<br />

Questo approccio viene definito<br />

come Arboricoltura di precisione<br />

(De Petris S. et al. 2019). Il<br />

termine “di precisione” non va<br />

qui inteso in senso metrico, poiché<br />

è opinione degli autori che<br />

nel campo agro-ambientale non<br />

vi siano misure o rappresentazioni<br />

precise (né tanto meno<br />

accurate) dei fenomeni naturali<br />

per via della loro aleatorietà.<br />

Con il termine “precisione” si<br />

intende un approccio a scala<br />

variabile, che prevede il rilievo<br />

di vaste superfici (e.g. Città o<br />

Parchi naturali) per passare ad<br />

un’analisi puntuale dei singoli<br />

alberi. L’arboricoltura di precisione<br />

utilizza tecniche proprie<br />

della Geomatica, nella fattispecie<br />

il rilievo fotogrammetrico<br />

delle superfici osservate apre<br />

scenari inediti in gran parte legati<br />

alla possibilità di misurare<br />

parametri morfometrici e strutturali<br />

di gruppi di alberi o di<br />

singoli soggetti arborei. Inoltre,<br />

l’attuale disponibilità di sensoristica<br />

multispettrale a basso costo<br />

e la contemporanea accessibilità<br />

gratuita ad archivi di immagini<br />

satellitari a medio-alta risoluzione<br />

geometrica (e.g. Copernicus<br />

Sentinel 2 A/B) consente di<br />

ipotizzare scenari di utilizzo<br />

integrato in cui l’informazione<br />

spettrale, anche a risoluzioni<br />

significativamente più basse di<br />

quelle che la fotogrammetria<br />

consente, determina una più<br />

completa conoscenza delle caratteristiche<br />

dei soggetti arborei<br />

osservati.<br />

Segue la trattazione di un<br />

caso studio presso il parco regionale<br />

naturale La Mandria<br />

(Piemonte) in cui è stata applicata<br />

l’Arboricoltura di precisione.<br />

Nello specifico si è adottata<br />

la fotogrammetria digitale da<br />

SAPR (Sistema Aeromobile a<br />

Pilotaggio Remoto) per il rilievo<br />

dendrometrico delle chiome<br />

presenti in uso congiunto al telerilevamento<br />

multispettrale da<br />

satellite (Copernicus Sentinel-2)<br />

per monitorare lo stato di deperimento<br />

degli alberi. L’utilizzo<br />

di modelli biomeccanici ha<br />

permesso di valutare la stabilità<br />

meccanica dei tronchi e creare<br />

un sistema di supporto alle<br />

decisioni che ha permesso di<br />

zonizzare priorità di intervento<br />

con l’intento di diminuire e<br />

Fig.3 – Profilo temporale NDVI. Blu: dati mascherati per copertura nuvolosa<br />

e interpolati; Arancio: serie filtrata con FFT; Verde: valore massimo annuale<br />

di NDVI; linea tratteggiata: retta di regressione NDVImax dove il coefficiente<br />

angolare opportunamente normalizzato costituisce nVVI.<br />

ottimizzare gli onerosi controlli<br />

fitostatici effettuati dall’ente<br />

parco.<br />

Materiali e metodi<br />

Area studio<br />

A questo proposito è stata<br />

condotta una sperimentazione<br />

presso il parco regionale La<br />

Mandria, uno dei primi parchi<br />

regionali del Piemonte sito<br />

nei pressi di Torino e caratterizzato<br />

da un elevata fruizione<br />

soprattutto nei weekend e in<br />

estate. L’area studio (circa 13<br />

ha) si concentra presso l’entrata<br />

principale del parco in cui sono<br />

presenti un viale monumentale<br />

di farnie secolari e una fascia<br />

boscata limitrofa (Fig.1).<br />

Rilievo da SAPR<br />

Un rilievo fotogrammetrico<br />

è stato effettuato da<br />

SAPR (Sistema Aeromobile<br />

a Pilotaggio Remoto) DJI<br />

Phantom4 equipaggiato con<br />

fotocamera RGB da 12.4 megapixel<br />

avente le seguenti caratteristiche:<br />

lunghezza focale =<br />

8.60 mm; dimensione del pixel<br />

fisico = 2.344 µm; dimensioni<br />

del sensore CMOS = 13.2 x 8.8<br />

mm. Il volo è stato effettuato<br />

con una velocità media di 3.1<br />

m·s -1 che ha determinato una<br />

base di presa di circa 9.6 m da<br />

una altezza media relativa di<br />

volo di 90 m; i ricoprimenti<br />

longitudinale e laterale tra fotogrammi<br />

sono stati fissati a<br />

93% e 85%, rispettivamente.<br />

La presa ha prodotto 773 fotogrammi<br />

con un GSD (Ground<br />

Sampling Distance) medio di<br />

circa 5 cm. Nove punti di appoggio<br />

(materializzati da segnali<br />

di dimensioni 0.5 x 0.5 m)<br />

sono stati posizionati all’interno<br />

e intorno al viale e rilevati<br />

con tecnica N-RTK (Network<br />

Real-Time-Kinematic) GNSS<br />

mediante ricevitore Leica 1200<br />

( x,y,z<br />

, 0,003 m). Il sorvolo e il<br />

rilievo GNSS hanno richiesto<br />

8 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


FOCUS<br />

circa 100 minuti a copertura<br />

di un’area di circa 13 ha.<br />

L’elaborazione del blocco fotogrammetrico<br />

è stata effettuata<br />

avvalendosi del software Agisoft<br />

PhotoScan 1.2.4. A seguito di<br />

orientamento è stata poi restituita<br />

una nuvola densa di<br />

punti (PPC - Photogrammetric<br />

Point Cloud), successivamente<br />

esportata in formato .LAS.<br />

Utilizzando le librerie LAStools<br />

(Isenburg 2012) la PPC è stata<br />

filtrata e classificata (suolo -<br />

non suolo) e, successivamente<br />

regolarizzata per l’ottenimento<br />

del corrispondente DSM<br />

(Digital Surface Model) avente<br />

GSD pari a 0.1 m. Un CHM<br />

(Canopy Height Model, Fig.2)<br />

è stato calcolato per differenza<br />

tra il DSM ottenuto e il DTM<br />

(Digital Terrain Model) regionale<br />

ottenuto dal Geoportale<br />

della Regione Piemonte con accuratezza<br />

altimetrica nominale<br />

di ± 0.6 m.<br />

Fig.4 – Mappa del fattore di sicurezza statica dei soli alberi che cadendo potrebbero interessare<br />

la viabilità. L’area centrale è attualmente interdetta al passaggio (Sistema di riferimento:<br />

WGS84 / UTM32N).<br />

gressivi che legano DBH a H (le<br />

cosiddette curve Ipsometriche).<br />

Questi modelli sono molto<br />

utilizzati e di prassi operativa<br />

nel campo forestale (La Marca<br />

2017) e utilizzano i valori di<br />

altezza (variabile indipendente)<br />

per stimare il diametro del tronco<br />

(variabile dipendente).<br />

Per valutare la stabilità meccanica<br />

degli alberi è stato adottato<br />

il modello biomeccanico SIA<br />

(Static Integrated Assessment)<br />

(Lobis et al. 2002), che richiede<br />

DBH e H come variabili indipendenti<br />

per il calcolo di un<br />

fattore di sicurezza statica (SF –<br />

Safety Factor).<br />

SF rappresenta il rapporto tra il<br />

diametro teorico in grado di resistere<br />

ad un vento “di progetto”<br />

di 32 m·s- 1 e il diametro reale<br />

dell’albero. SF ha un range di<br />

variazione tra 0 e +∞. Il modello<br />

considera le dimensioni dei<br />

fusti e le proprietà meccaniche<br />

del legno assumendo quest’ultime<br />

come isotrope lungo il fusto.<br />

Un albero instabile mostra normalmente<br />

un valore di SF inferiore<br />

a 150 (Wessolly and Erb<br />

1998). Per ogni albero è stato<br />

quindi calcolato il corrispon-<br />

Estrazioni parametri<br />

dendrometrici<br />

Un algoritmo di ricerca dei<br />

massimi locali (ML) operante<br />

sul CHM ha permesso di individuare<br />

l’apice della chioma di<br />

ogni albero presente nell’area. Il<br />

valore del CHM corrispondente<br />

al massimo locale individuato è<br />

stato assunto come rappresentativo<br />

dell’altezza dell’albero (H)<br />

e la su posizione planimetrica<br />

registrata sotto forma di layer<br />

vettoriale di tipo puntale (C).<br />

L’algoritmo di ML implementato<br />

nel pacchetto Forest Tools<br />

(Plowright 2018) del software<br />

R utilizza una finestra di ricerca<br />

a dimensione variabile che<br />

analizza il CHM adattando<br />

le proprie caratteristiche alla<br />

geometria della chioma locale.<br />

Sulla base dei valori di altezza di<br />

chioma ottenuti, si è proceduto<br />

alla stima del diametro del fusto<br />

(DBH – Diameter at Breast<br />

Height) utilizzando modelli redente<br />

valore SF secondo i valori<br />

DBH e H.<br />

Il valore di SF = 150 è stato<br />

assunto come soglia sotto la<br />

quale l’albero mostra potenziali<br />

condizioni di bassa stabilità<br />

(Sani 2017) suggerendo un più<br />

approfondito controllo delle resistenze<br />

meccaniche residue.<br />

Dati multispettrali Sentinel-2<br />

Un totale di 267 immagini<br />

multispettrali Sentinel-2 di livello<br />

2A (di seguito denominate<br />

S2) sono state ottenute dal provider<br />

Copernicus SciHub, considerando<br />

un periodo compreso<br />

tra il 30 giugno 2015 e il 7 ottobre<br />

2018. I dati di livello 2A<br />

vengono forniti ortoproiettati e<br />

calibrati in riflettanza al suolo<br />

e corredati da maschere della<br />

copertura nuvolosa. A partire<br />

dalle 267 immagini S2, sono<br />

state generate le corrispondenti<br />

mappe NDVI (GSD = 10 m)<br />

e aggregate a formare una serie<br />

multi-temporale NDVI (NTS<br />

– NDVI Time Series). Un ulteriore<br />

filtraggio, basato su FFT<br />

(Fast Fourier Transform) (Testa<br />

et al. 2018), è stato infine applicato<br />

per ridurre al minimo le<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 9


FOCUS<br />

fluttuazioni di NDVI, causate<br />

dai rimanenti outlier, e enfatizzare<br />

le fluttuazioni periodiche<br />

dell’andamento fenologico. In<br />

questo studio sono stati considerati<br />

4 anni dal 2015 al 2018.<br />

Per ogni anno della serie temporale<br />

NDVI è stato calcolato<br />

il valore massimo (NDVImax)<br />

permettendo di confrontare la<br />

vigoria tra anni diversi nell’ipotesi<br />

che la massima espressione<br />

fenologica sia strettamente<br />

correlata allo stato di salute<br />

della vegetazione (Bradley et al.<br />

2007). Assumendo NDVImax<br />

come proxy dello stato di salute<br />

annuale delle piante, il<br />

suo trend temporale fornisce<br />

informazioni utili per l’interpretazione<br />

di fenomeni latenti o<br />

cronici di declino del vigore. La<br />

linea di tendenza dei valori di<br />

NDVImax è stata quindi modellizzata<br />

per regressione lineare<br />

nel periodo 2015-2018 a livello<br />

di singolo pixel. Il coefficiente<br />

angolare della retta di regressione<br />

è stato assunto come indice<br />

di incremento/decremento del<br />

vigore (di seguito denominato<br />

VVI-Vegetation Vigor Index)<br />

(De Petris S. et al. 2019) (Fig.3)<br />

e la corrispondente mappa generata.<br />

A seguito di normalizzazione<br />

tra il minimo (- 0.175) e il<br />

massimo (+0.175) teorici di<br />

VVI, definiti sperimentalmente<br />

considerando un periodo di 4<br />

anni, è stato ottenuto un nuovo<br />

indice normalizzato (nVVI) nel<br />

range 0 e 1. Valori di nVVI ><br />

0.5 denotano un incremento di<br />

vigoria (stato di salute) della vegetazione,<br />

mentre valori nVVI<br />

< 0.5 denotano un decremento<br />

di vigoria dovuto a un deperimento<br />

della chioma. Molti<br />

autori riportano che la stabilità<br />

meccanica è influenzata indirettamente<br />

dallo stato di salute<br />

dell’albero (Shigo 1994; Shigo<br />

and Marx 1977), soprattutto<br />

quando è compromessa da marciumi<br />

del legno o delle radici<br />

indotti da patogeni. La capacità<br />

di resistere all’agente patogeno<br />

dipende principalmente dal<br />

vigore della pianta. Partendo<br />

da queste considerazioni un<br />

albero deperiente è una pianta<br />

più suscettibile agli attacchi parassitari<br />

e con meno risorse per<br />

resistere ai fenomeni patologici<br />

e quindi più incline al cedimento<br />

(Schwarze, Engels, and<br />

Mattheck 2013). Vale la pena<br />

ricordare che uno stress, o un<br />

fenomeno patologico, non determinano<br />

una diretta propensione<br />

al cedimento; un albero<br />

malato non è necessariamente<br />

instabile meccanicamente, ma<br />

mostra caratteristiche che fanno<br />

sospettare un rapido sviluppo<br />

delle malattie e, quindi, una<br />

maggiore propensione generale<br />

alla caduta in caso di forti venti.<br />

Conseguentemente, si è generata<br />

una mappa di nVVI per<br />

individuare precocemente quelle<br />

zone vegetate che mostrino<br />

valori critici (< 0.5).<br />

Dataset di riferimento<br />

Una campagna di rilievi è stata<br />

condotta a terra per ottenere<br />

un dataset di riferimento con<br />

cui validare le misure desunte<br />

dal rilievo fotogrammetrico.<br />

Per ogni albero, utilizzando<br />

lo strumento Field-map© instrument<br />

(Zambarda, Černy,<br />

and Vopěnka 2010), sono stati<br />

rilevati i seguenti parametri:<br />

Fig.5 – Mappa dell’indice di deperimento delle chiome (nVVI). Gli alberi ricadenti nelle zone in cui nVVI è inferiore a 0.5 e potenzialmente<br />

ricadenti sulla viabilità sono considerati deperenti e quindi critici. In queste zone sono doverosi controlli accurati (analisi strumentali) mentre<br />

nelle restanti zone sono sufficienti controlli speditivi (analisi visive). L’area centrale è attualmente interdetta al passaggio (Sistema di riferimento:<br />

WGS84 / UTM32N).<br />

10 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


FOCUS<br />

posizione, diametro (DBH),<br />

specie, altezza (H), proiezione<br />

della chioma al suolo (P); complessivamente<br />

sono stati rilevati<br />

134 alberi.<br />

Implementazione del processo<br />

decisionale<br />

Dati cartografici ausiliari, quali<br />

la carta vettoriale della viabilità<br />

locale (strade e sentieri) sono<br />

stati reperiti e utilizzati per<br />

introdurre, in una ipotetica<br />

funzione del rischio, la componente<br />

relativa alla probabilità<br />

dell’accadimento dell’evento. La<br />

zona potenzialmente interessabile<br />

dalla caduta di un albero è<br />

stata individuata, per buffering<br />

circolare, utilizzando un raggio<br />

pari all’altezza di ogni singolo<br />

individuo. Solo gli individui arborei<br />

per i quali tale area risultava<br />

interessare la sede stradale o<br />

il sentiero, sono stati considerati<br />

e valutati nelle successive fasi.<br />

L’utilizzo integrato della fotogrammetria<br />

digitale prossimale<br />

e del telerilevamento ottico passivo<br />

ad alta frequenza temprale<br />

può supportare efficacemente i<br />

processi decisionali collegati alla<br />

gestione del rischio caduta alberi,<br />

soprattutto in quei contesti<br />

estensivi in cui criteri di priorità<br />

debbano regolare i controlli a<br />

terra al fine di rendere i costi<br />

sostenibili per la comunità.<br />

Risultati e discussioni<br />

Accuratezze della restituzione<br />

fotogrammetrica<br />

Con riferimento ai 9 punti di<br />

appoggio utilizzati, mediante<br />

procedura leave-one-out, è stato<br />

possibile definire le seguenti<br />

precisioni del rilievo fotogrammetrico:<br />

x,y<br />

= 0.267 m; z<br />

=<br />

0.229 m; xyz<br />

= 0.352 m. Un<br />

totale di 36058127 di punti<br />

sono stati restituiti a formare la<br />

PPC determinando un densità<br />

media dei punti di 249 pt·m-<br />

2, ed una distanza media tra i<br />

punti di 0.06 m.<br />

Validazione parametri<br />

dendrometrici<br />

Con riferimento alla legge di<br />

propagazione della varianza<br />

e considerando le precisioni<br />

dedotte e dichiarate di DSM e<br />

DTM rispettivamente è stato<br />

possibile ottenere il valore teorico<br />

della precisione altimetrica<br />

del CHM da essi derivato che è<br />

risultata pari a 0.64 m. Questo<br />

risultato è di gran lunga superiore<br />

alle precisioni ottenibili<br />

con rilievo dendrometrico a<br />

terra di tipo ordinario, operato<br />

normalmente con ipsometri<br />

ottici dall’incertezza di misura<br />

delle altezze di chioma prossima<br />

ai 2 m (Larsen, Hann, and<br />

Stearns-Smith 1987).<br />

Per confrontare i valori di campo<br />

con quelli ottenuti tramite<br />

il metodo proposto è stata condotta<br />

una comparazione tra i<br />

layer vettoriali P e C. Per quanto<br />

riguarda il conteggio degli<br />

alberi, l’algoritmo ML ha determinato<br />

una sovrastima di 11<br />

piante; il MAE (Mean Absolute<br />

Error) relativo alla misura della<br />

loro altezza è risultato invece<br />

pari a 0.32 m. L’accuratezza di<br />

stima del diametro del fusto<br />

ottenuto tramite regressione<br />

lineare con l’altezza è risultata<br />

pari a 0.05 m (MAE). Questi<br />

risultati provano come l’utilizzo<br />

della Geomatica nel contesto<br />

dell’arboricoltura di precisione<br />

determini rilievi e stime molto<br />

più accurate rispetto agli ordinari<br />

metodi adottati in dendrometria.<br />

Implementazione del processo<br />

decisionale<br />

L’applicazione del modello biomeccanio<br />

SIA ha permesso di<br />

ottenere e mappare il fattore di<br />

sicurezza statica di ogni individuo<br />

presente nell’area studio e<br />

potenzialmente ricadente sulla<br />

viabilità (Fig.4).<br />

Inoltre la mappa di nVVI ha<br />

permesso di delimitare le aree in<br />

cui la vegetazione esprimeva un<br />

deperimento nel tempo, quantificando<br />

i fenomeni fisiopatologici<br />

precoci che un operatore<br />

a terra non potrebbe percepire<br />

visivamente (Fig.5).<br />

La metodologia proposta afferisce<br />

di tutto diritto al contesto<br />

più generale della arboricoltura<br />

di precisione; essa è di fatto<br />

intesa a supportare il processo<br />

decisionale della gestione di<br />

alberi mediante mappatura e<br />

quantificazione (almeno relativa)<br />

del rischio di caduta alberi.<br />

L’assunto è che alberi che presentino<br />

valori di SF e nVVI critici<br />

(rispettivamente SF < 150<br />

e nVVI < 0.5) debbano essere<br />

valutati prioritariamente attraverso<br />

indagini a terra supportate<br />

da analisi strumentali che<br />

possano indirizzare le necessarie<br />

azioni di mitigazione del rischio<br />

(potature, consolidamento con<br />

tiranti, interdizione dell’area,<br />

abbattimento, etc.). I restanti<br />

individui potrebbero essere<br />

invece controllati con indagini<br />

speditive e meno onerose, con<br />

il dichiarato obiettivo di bilanciare<br />

costi e benefici in termini<br />

oggettivi al fine di sostenere<br />

politiche più mirate nell’arboricoltura<br />

urbana o nella gestione<br />

di patrimoni arborei nei parchi<br />

naturali.<br />

Conclusioni<br />

Nel contesto generale dell’arboricoltura<br />

di precisione e, specificatamente,<br />

in quello della valutazione<br />

e mappatura del rischio<br />

di caduta alberi, le tecniche<br />

geomatiche possono certamente<br />

risultare un valido supporto tecnico<br />

e tecnologico. L’esperienza<br />

condotta dimostra che il rilievo<br />

fotogrammetrico da SAPR risulta<br />

efficace per rilevare i principali<br />

parametri dendrometrici<br />

con precisioni notevolmente<br />

superiori a quelle ottenibili con<br />

le ordinarie tecniche forestali.<br />

Ad integrazione, il telerileva-<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 11


FOCUS<br />

mento ottico multispettrale<br />

operato su dati gratuiti da<br />

missioni ad alta risoluzione<br />

geometrica e temporale (come<br />

quella Copernicus Sentinel-2),<br />

ha dimostrato di poter efficacemente<br />

integrare il dato fotogrammetrico.<br />

E’ infatti l’analisi<br />

spettrale multitemporale che<br />

ha permesso di quantificare e<br />

mappare i fenomeni di deperimento<br />

in atto, avvalendosi di<br />

informazioni (quelle derivabili<br />

da indici spettrali basati su<br />

bande diverse da quelle del<br />

visibile) che un operatore a<br />

terra non potrebbe cogliere.<br />

Tali nuove informazioni costituiscono<br />

variabili necessarie<br />

all’adozione di opportuni modelli<br />

biomeccanici in grado di<br />

calcolare un fattore di sicurezza<br />

statica che misuri la stabilità<br />

meccanica dei tronchi e la loro<br />

resistenza a carichi di vento<br />

di progetto. Se supportata da<br />

queste premesse l’arboricoltura<br />

di precisione va effettivamente<br />

configurandosi come uno<br />

strumento gestionale efficiente<br />

e, quella proposta, come una<br />

procedura possibile per una<br />

gestione oggettiva e trasparente<br />

dei patrimoni arborei.<br />

Tale considerazione è tutt’altro<br />

che secondaria nel panorama<br />

odierno dove i gestori, soprattutto<br />

quelli pubblici (e.g. settori<br />

tecnici del verde cittadino<br />

o tecnici di parchi naturali)<br />

sono chiamati ad assicurare la<br />

sicurezza pubblica assumendosi<br />

la responsabilità “politica” degli<br />

alberi nei confronti dei cittadini,<br />

i quali sono sempre più<br />

attenti alle tematiche del verde<br />

e della natura. In questo contesto<br />

delicato e poco alimentato<br />

da risorse economiche, l’arboricoltura<br />

di precisione si configura<br />

come un valore gestionale<br />

aggiuntivo qualora si dovesse<br />

rendicontare della gestione in<br />

contenziosi legali.<br />

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Borgogno-Mondino, E., Andrea Lessio, Luigi Tarricone, Vittorino Novello, and<br />

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PAROLE CHIAVE<br />

Precision Arboriculture; Tree stability assessment; Photogrammetry; Sentinel-2<br />

ABSTRACT<br />

Trees provide social, economic and aesthetic benefits to human beings but often they<br />

present structural defects,physiological disorders and/or pathological processes that pose a<br />

danger to property and people. In this work we applied Precision Arboriculture approach<br />

at La Mandria regional park (Piedmont). UAV digital photogrammetry was used to retrieve<br />

tree parameters in a jointly use to multispectral satellite remote sensing (Copernicus Sentinel-2)<br />

to monitor the canopy health of trees. The adoption of biomechanical models has<br />

made it possible to assess the mechanical stability of the trunks and create a decision support<br />

system that create intervention priorities zones with the aim of reducing and optimizing<br />

ground tree inspections.<br />

AUTORE<br />

De Petris Samuele<br />

samuele.depetris@unito.it<br />

Sarvia Filippo<br />

filippo.sarvia@unito.it<br />

Borgogno-Mondino Enrico<br />

enrico.borgogno@unito.it<br />

Dipartimento Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari, Università di Torino. Largo<br />

P. Braccini 2, 10095 Grugliasco (TO).<br />

12 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


FOCUS<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 13


REPORT<br />

Gli strumenti<br />

dell’agricoltura<br />

di precisione:<br />

le mappe di<br />

prescrizione per<br />

la concimazione<br />

di Sara Antognelli<br />

Fig. 1 - Creazione delle mappe di prescrizione in Agricolus.<br />

Le tecnologie per l’agricoltura di<br />

precisione a disposizione degli<br />

agricoltori sono molteplici e<br />

necessitano di essere utilizzate in<br />

modo consapevole per generare un<br />

reale valore aggiunto. Le mappe di<br />

prescrizione per la concimazione<br />

e i dati satellitari sono due tra le<br />

tecnologie più diffuse.<br />

Agricoltura di precisione:<br />

cos’è?<br />

Una recente definizione<br />

della FAO descrive l’agricoltura<br />

di precisione come:<br />

“Un’agricoltura guidata da<br />

informazioni ambientali dettagliate,<br />

per minimizzare l’uso di<br />

acqua, agrochimici, e lavoro”,<br />

ovvero “un’agricoltura che usa<br />

tecnologie GPS, satelliti e sensori<br />

al suolo, e sistemi di gestione<br />

intensiva delle informazioni per<br />

comprendere le variazioni delle<br />

condizioni delle risorse all’interno<br />

del campo. Queste informazioni<br />

sono utilizzate per applicare<br />

fertilizzanti e altri input<br />

con maggiore precisione, e per<br />

prevedere più accuratamente la<br />

resa” (FAO 2006).<br />

Questa definizione evidenzia<br />

come l’agricoltura di precisione<br />

sia in realtà un approccio che<br />

prevede l’applicazione di diverse<br />

tecnologie, integrate fra loro in<br />

modo organico ed efficiente.<br />

L’agricoltura di precisione si sta<br />

diffondendo in molte e diverse<br />

forme. Nuove tecnologie come<br />

modelli previsionali, dati satellitari,<br />

sistemi di posizionamento<br />

GPS e sistemi di supporto alle<br />

decisioni stanno entrando a far<br />

parte della quotidianità di molte<br />

aziende agricole, cambiando il<br />

modo di prendere decisioni: le<br />

decisioni basate sulla raccolta<br />

dati seguita da un processo di<br />

interpretazione di quest’ultimi<br />

si stanno sostituendo infatti alle<br />

decisioni basate esclusivamente<br />

sull’esperienza.<br />

Gli strumenti dell’agricoltura<br />

di precisione<br />

Gli strumenti a disposizione<br />

delle aziende agricole per l’applicazione<br />

delle tecniche di<br />

agricoltura di precisione sono<br />

moltissimi, tanto da generare<br />

spesso confusione tra i potenziali<br />

utilizzatori. Per semplicità,<br />

tali strumenti possono essere<br />

raggruppati come segue:<br />

Strumenti di controllo: misurano<br />

cosa sta accadendo in<br />

campo.<br />

Strumenti di previsione: elaborano<br />

i dati acquisiti dagli strumenti<br />

di controllo per stimare<br />

altre informazioni.<br />

Strumenti di decisione e prescrizione:<br />

integrano diverse<br />

informazioni e forniscono un<br />

supporto concreto al processo<br />

decisionale data driven.<br />

Sistemi di attuazione: permettono<br />

di applicare in campo le<br />

decisioni.<br />

Gli strumenti di controllo misurano<br />

cosa sta accadendo in<br />

campo. I dati raccolti, se non<br />

interpretati correttamente, non<br />

forniscono informazioni agronomiche<br />

agli utenti. Esempi di<br />

strumenti di controllo sono, ad<br />

esempio, gli indici calcolati da<br />

satellite o drone. Questi indici<br />

sono di fatto delle misure derivate<br />

dalla combinazione della<br />

riflettanza nelle diverse bande,<br />

che necessitano di interpretazione<br />

per fornire informazioni<br />

sullo stress delle colture.<br />

Altri esempi di strumenti di<br />

controllo sono le osservazioni in<br />

campo, eseguite dagli agricoltori<br />

durante i loro sopralluoghi. Se<br />

adeguatamente registrati e georeferenziati,<br />

i dati da osservazioni<br />

in campo sono un ottimo<br />

strumento per interpretare le<br />

immagini da satellite e comprendere<br />

le dinamiche spaziali<br />

di alcune patologie. Altri dati<br />

che possono essere acquisiti<br />

in campo sono i dati registrati<br />

dalle centraline meteo, i dati<br />

registrati dai sensori di resa posti<br />

sulle macchine raccoglitrici,<br />

oppure i dati provenienti da<br />

14 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

strumenti innovativi posti sui<br />

mezzi agricoli, in grado di fornire<br />

dati sulla loro posizione nei<br />

diversi momenti delle attività in<br />

campo (come il device Agriplug<br />

di Agricolus, che permette alle<br />

aziende di raccogliere dati sulle<br />

operazioni svolte dai propri<br />

macchinari).<br />

Gli strumenti di previsione sono<br />

costituiti da algoritmi. Gli algoritmi<br />

previsionali sono formati<br />

da un insieme più o meno complesso<br />

di operazioni matematiche<br />

che utilizzano i dati ottenuti<br />

dagli strumenti di controllo per<br />

ottenere altre informazioni. Un<br />

esempio di modello previsionale<br />

ampiamente diffuso è rappresentato<br />

dalle previsioni meteo.<br />

Per il calcolo delle previsioni<br />

meteo, infatti, sono necessari<br />

dati meteo raccolti da centraline.<br />

In base a questi dati, vengono<br />

stimati gli andamenti delle<br />

diverse variabili (temperatura,<br />

pioggia ecc.) nel futuro. Ci sono<br />

altri modelli previsionali che invece<br />

stimano variabili diverse da<br />

quelle di origine. Ad esempio,<br />

Agricolus stima la fase fenologica<br />

delle colture in base ai dati<br />

meteo attuali. In questo caso, il<br />

modello ha la funzione di stimare<br />

una variabile differente nello<br />

stesso contesto (luogo e tempo)<br />

dei dati di input. Altri modelli<br />

con un simile funzionamento<br />

sono quelli che stimano ad<br />

esempio il rischio di insorgenza<br />

delle patologie, oppure il fabbisogno<br />

nutrizionale o idrico delle<br />

piante, o ancora la fase fenologica<br />

degli insetti, o la mortalità di<br />

alcuni di questi, come la mosca<br />

dell’olivo. In tutti questi casi, se<br />

le previsioni del meteo futuro<br />

sono sufficientemente affidabili,<br />

possono fungere da input dei<br />

modelli e stimare le altre variabili<br />

nello stesso intervallo temporale<br />

analizzato.<br />

La moltitudine di informazioni<br />

prodotta dagli strumenti di<br />

controllo e previsione necessita<br />

di essere organizzata per fornire<br />

informazioni utili alle decisioni<br />

degli agricoltori. Gli strumenti<br />

di decisione e prescrizione rispondono<br />

a questa esigenza.<br />

Gli strumenti di decisione sono<br />

costituiti normalmente da dashboard<br />

di confronto dei dati<br />

e da sistemi di sovrapposizione<br />

dei layer geografici, che permettono<br />

di confrontare in modo<br />

ragionato dati provenienti da<br />

diverse fonti e supportare il processo<br />

decisionale.<br />

Gli strumenti di prescrizione<br />

integrano matematicamente i<br />

dati. Ad esempio, le mappe di<br />

prescrizione, ad oggi sempre più<br />

utilizzate dagli agricoltori, associano<br />

a ciascuna coordinata del<br />

campo una specifica quantità di<br />

input, ottenuta da alcuni calcoli<br />

e integrata dalle osservazioni del<br />

tecnico aziendale. Le mappe di<br />

prescrizione sono utilizzate spesso<br />

per somministrare al campo<br />

dosi differenziate di concime,<br />

ma possono essere prodotte anche<br />

per differenziare la quantità<br />

di semente, di fitofarmaci, o la<br />

dose irrigua.<br />

Per applicare le mappe di<br />

prescrizione sono necessari<br />

strumenti di attuazione come i<br />

sistemi a rateo variabile.<br />

Tecnica: creare mappe<br />

di prescrizione basate<br />

sull’interpretazione dei<br />

dati satellitari<br />

Gli utenti della piattaforma<br />

Agricolus reputano molto utile<br />

creare le proprie mappe di prescrizione<br />

basate sull’interpretazione<br />

dei dati satellitari. Questa<br />

tecnica permette di creare mappe<br />

di prescrizione per la concimazione<br />

con una ridotta necessità<br />

di sopralluoghi in campo;<br />

è particolarmente importante<br />

nelle aziende dedicate ai seminativi,<br />

dove le colture estese<br />

su aree vaste e con un reddito<br />

per ettaro relativamente basso<br />

non rendono economicamente<br />

sostenibile un monitoraggio in<br />

campo costante e certosino.<br />

La funzionalità “Mappe di prescrizione”<br />

di Agricolus permette<br />

di creare mappe facilmente utilizzabili<br />

nei sistemi a rateo variabile<br />

che consentono di ottimizzare<br />

la dose di concimazione,<br />

associando a ciascuna zona del<br />

campo la quantità di concime<br />

più adatta.<br />

La creazione delle mappe di prescrizione<br />

in Agricolus si articola<br />

in due fasi (fig. 1):<br />

1) Selezione dei parametri<br />

2) Definizione della modalità<br />

di calcolo<br />

Selezione dei parametri per le<br />

mappe di prescrizione<br />

La mappa di prescrizione prevede<br />

la suddivisione di ciascun<br />

campo in zone omogenee al loro<br />

interno, a cui somministrare la<br />

stessa dose di concime.<br />

La definizione delle zone omogenee<br />

viene fatta sulla base di<br />

un indice satellitare rilevato in<br />

una determinata data. L’utente<br />

può scegliere un indice tra quelli<br />

proposti nella funzionalità<br />

“Imagery”, calcolato su qualsiasi<br />

data disponibile. L’indice<br />

più frequentemente utilizzato<br />

è l’NDVI calcolato nell’ultima<br />

data disponibile prima<br />

dell’applicazione del concime,<br />

ma possono essere scelti altri<br />

indici come l’indice di clorofilla<br />

TCARI/OSAVI o un indice di<br />

stress idrico come l’NDMI. La<br />

scelta dell’indice di riferimento<br />

è un passaggio che deve essere<br />

eseguito con competenza dal<br />

tecnico che crea la mappa di<br />

prescrizione.<br />

Il campo viene quindi zonizzato<br />

sulla base dell’indice selezionato.<br />

La definizione delle zone omogenee<br />

è basata sul calcolo di un<br />

indice statistico che raggruppa<br />

i diversi punti del campo sulla<br />

base della distanza dalla media<br />

dell’indice. L’algoritmo definisce<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 15


REPORT<br />

risce la dose media di elemento<br />

nutritivo nel campo e la percentuale<br />

di variazione massima<br />

desiderata rispetto alla media.<br />

Per valutare l’azione migliore da<br />

intraprendere l’agricoltore deve<br />

definire se la carenza di nutrienti<br />

è il fattore che limita la<br />

vigoria o se vi sono altri fattori<br />

preponderanti, come deficit,<br />

eccessi idrici, o problemi di<br />

emergenza delle plantule che<br />

hanno causato una ridotta vigoria<br />

in alcune zone del campo.<br />

Nel primo caso dovranno essere<br />

somministrati più nutrienti nelle<br />

aree con vigoria più bassa, nel<br />

secondo è più efficiente somministrare<br />

un minor quantitativo<br />

di nutrienti in queste aree, dove<br />

una concimazione più abbondante<br />

non ne migliorerebbe<br />

la produttività. L’analisi comparativa<br />

degli indici di vigoria<br />

rende possibile definire i fattori<br />

limitanti con un buon grado di<br />

accuratezza, necessitando solo<br />

in alcuni casi di sopralluoghi in<br />

campo.<br />

Fig. 2 - Confronto tra indici su un campo di grano tenero in fase di accestimento (sopra) e di fioritura (sotto).<br />

anche il numero massimo di<br />

zone in cui è significativo suddividere<br />

il campo, ma l’utente<br />

può decidere di diminuirle.<br />

Fig. 3 - Comparazione dei dati satellitari in Agricolus.<br />

Modalità di calcolo delle<br />

mappe di prescrizione<br />

L’utente può scegliere autonomamente<br />

una modalità di calcolo<br />

tra “diretta” o “inversa”.<br />

Con la prima metodologia, si<br />

prevede di concimare maggiormente<br />

le zone con bassa vigoria.<br />

Si inserisce la dose media di<br />

elemento nutritivo nel campo<br />

e la percentuale di variazione<br />

massima desiderata rispetto alla<br />

media.<br />

Con la seconda metodologia si<br />

predilige di concimare le zone<br />

a più alta vigoria. L’utente inse-<br />

L’interpretazione<br />

dei dati satellitari<br />

Agricolus fornisce indici satellitari<br />

calcolati da Sentinel 2 per<br />

tutte le date disponibili (generalmente<br />

ogni 3-5 giorni, in<br />

assenza di copertura nuvolosa).<br />

Gli indici forniti sono raggruppabili<br />

in 3 categorie:<br />

Indici di vigoria<br />

Indici di clorofilla<br />

Indici di stress idrico<br />

Questi indici possono essere<br />

confrontati per definire la miglior<br />

strategia di concimazione,<br />

partendo da alcune semplici<br />

valutazioni. Per prima cosa è<br />

bene osservare il valore medio<br />

dell’NDVI, che si può considerare<br />

come riferimento per la<br />

vigoria. Osservando il valore<br />

medio dell’NDVI, è possibile<br />

stabilire se ci si trova in una fase<br />

in cui la vegetazione è ancora<br />

in accrescimento o in pieno<br />

sviluppo vegetativo. Nel primo<br />

caso può essere utile integrare<br />

l’osservazione con un indice di<br />

vigoria alternativo, meno soggetto<br />

all’effetto del suolo, mentre<br />

nel secondo può essere utile<br />

confrontare l’NDVI con indici<br />

meno soggetti a saturazione.<br />

Una volta compreso quale indice<br />

utilizzare in base al valore<br />

medio, si passa ad analizzare la<br />

variabilità spaziale della vigoria.<br />

La variabilità spaziale dell’indice<br />

permette di individuare le zone<br />

con bassa vigoria. Per comprenderne<br />

la causa è utile il confronto<br />

con un indice di vegetazione<br />

specifico, ad esempio l’indice di<br />

clorofilla. Quest’ultimo consen-<br />

16 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

te di stabilire se le zone affette<br />

da bassa vigoria sono anche affette<br />

da clorosi, sintomo tipico<br />

della carenza dei nutrienti ma<br />

anche di altri fattori, come l’insorgenza<br />

di patologie.<br />

Inoltre, se l’indice di vigoria è<br />

elevato (e quindi la vegetazione<br />

è sufficientemente sviluppata),<br />

un confronto con un indice di<br />

stress idrico permette di capire<br />

se alcune zone del campo sono<br />

affette da problemi legati a carenza<br />

o eccesso idrico (figura 2).<br />

Quale indice utilizzare?<br />

All’interno della piattaforma<br />

Agricolus, l’agricoltore ha a<br />

propria disposizione molteplici<br />

indici di vegetazione (figura 3).<br />

L’NDVI è l’indice di vigoria più<br />

versatile e conosciuto. Tuttavia,<br />

in caso di copertura vegetale<br />

parziale, come nel grano in<br />

fase di accestimento, è bene<br />

ricorrere al SAVI (Soil Adjusted<br />

Vegetation Index) (Huete et al.,<br />

1988), che permette di ridurre<br />

il rumore dei diversi tipi di<br />

suolo sul dato di vigoria. Nelle<br />

fasi fenologiche in cui l’NDVI<br />

tende a saturare (come in fase<br />

di fioritura delle graminacee),<br />

è utile ricorrere al WDRVI<br />

(Wide-Dynamic Range<br />

Vegetation Index) (Gitelson<br />

A.A. 2004, Henebry G.M.<br />

2004) che, pure avendo valori<br />

assoluti meno interpretabili,<br />

permette di evidenziare maggiormente<br />

le differenze tra le diverse<br />

aree del campo, in quanto<br />

meno soggetto a saturazione.<br />

L’indice di clorofilla TCARI/<br />

OSAVI (Haboudane et al.<br />

2002) può essere quindi utilizzato<br />

per buona parte del<br />

ciclo colturale (figura 4),<br />

poichè risulta piuttosto<br />

resiliente nei confronti<br />

delle variazioni dell’indice<br />

di area fogliare (Leaf Area<br />

Index –LAI) nel caso in cui<br />

quest’ultimo superi una soglia<br />

di almeno 1 mq/mq.<br />

Gli indici di stress idrico<br />

sono facilmente interpretabili<br />

quando la coltura è<br />

ben sviluppata (LAI superiore<br />

a 2 mq/mq), mentre con<br />

un valore LAI più basso risentono<br />

fortemente della variabilità<br />

della vigoria, mescolando gli<br />

effetti dello stress idrico con<br />

quelli del mancato sviluppo vegetativo<br />

della pianta.<br />

In caso di copertura vegetale<br />

sufficiente, sia l’indice NDMI<br />

(Normalized Difference<br />

Moisture Index) (Skakun, R.S.<br />

et al., 2003) che il meno noto<br />

NMDI (Normalized Multiband<br />

Drougth Index) (Wang et al.<br />

2007) risultano direttamente<br />

proporzionali alla quantità d‘acqua<br />

presente nelle foglie (fig.<br />

2).<br />

L’indice NMDI ha anche un’altra<br />

peculiarità: in caso di suolo<br />

nudo (NDVI vicino allo 0) esso<br />

risulta inversamente proporzionale<br />

alla quantità d’acqua nel<br />

terreno. Questo spiega anche<br />

perché non è bene utilizzare tale<br />

Fig. 4 - Relazione tra TCARI/OSAVI e contenuto di clorofilla<br />

delle piante (Haboudane et al. 2002).<br />

indice su vegetazione mediamente<br />

sviluppata: le relazioni<br />

tra acqua nel terreno e acqua<br />

fogliare interagirebbero, mescolando<br />

gli effetti (figura 5).<br />

BIBLIOGRAFIA<br />

FAO (2006), Plant nutrition for food security, FAO Fertilizer<br />

and Plant Nutrition Bulletin No.16, http://www.<br />

fao.org/3/a0443e/a0443e.pdf (Retrieved: 07/06/<strong>2021</strong>).<br />

Huete, Alfredo R. “A soil-adjusted vegetation index<br />

(SAVI).” Remote sensing of environment 25.3 (1988):<br />

295-309.Henebry, G. M., Viña, A., & Gitelson, A. A.<br />

(2004). The wide dynamic range vegetation index and<br />

its potential utility for gap analysis.<br />

Gitelson, A. A. (2004). Wide dynamic range vegetation<br />

index for remote quantification of biophysical characteristics<br />

of vegetation. Journal of plant physiology, 161(2),<br />

165-173.<br />

Haboudane, D., Miller, J. R., Tremblay, N., Zarco-<br />

Tejada, P. J., & Dextraze, L. (2002). Integrated<br />

narrow-band vegetation indices for prediction of crop<br />

chlorophyll content for application to precision agriculture.<br />

Remote sensing of environment, 81(2-3), 416-426.<br />

Skakun, R. S., Wulder, M. A., & Franklin, S. E. (2003).<br />

Sensitivity of the thematic mapper enhanced wetness<br />

difference index to detect mountain pine beetle redattack<br />

damage. Remote Sensing of Environment, 86(4),<br />

433-443.<br />

Wang, L., & Qu, J. J. (2007). NMDI: A normalized<br />

multi‐band drought index for monitoring soil<br />

and vegetation moisture with satellite remote sensing.<br />

Geophysical Research Letters, 34(20).<br />

PAROLE CHIAVE<br />

Agricoltura di precisione; mappe di prescrizione,;<br />

concimazione; immagini satellitari.<br />

ABSTRACT<br />

Technologies for precision agriculture are spreading over<br />

the agricultural world. They include different tools for<br />

data gathering, forecasts, prescription, decision and actuation<br />

of the decisions. To be effective, farmers should<br />

be skilled to use them. The paper shows how, between<br />

the several technologies, indices calculated from satellite<br />

can be used to create useful prescription maps for optimizing<br />

crop fertilization.<br />

Fig. 5 - Sensibilità dell'NMDI all'umidità del suolo (sinistra) e al contenuto d'acqua fogliare (destra)<br />

(Wang et al. 2007).<br />

AUTORE<br />

Sara Antognelli,<br />

discover@agricolus.com<br />

Dottore Agronomo e<br />

Data Analyst presso Agricolus s.r.l.<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 17


REPORT<br />

NOCTUA: potenzialità innovative<br />

per l’Osservazione della Terra<br />

Applicazioni in agricoltura di precisione<br />

e nel monitoraggio delle infrastrutture<br />

di Elena Giglio, Mariangela Dejana, Marco Bevilacqua<br />

I sistemi SAR hanno<br />

applicazioni notevoli e<br />

interessanti nell'osservazione<br />

della Terra, in particolare nel<br />

monitoraggio ambientale e<br />

delle infrastrutture, nel controllo<br />

delle risorse idriche, delle coste<br />

e degli oceani e nel controllo<br />

dell'agricoltura e risorse<br />

forestali.<br />

Rilevante valore aggiunto<br />

del SAR è quello di acquisire<br />

immagini in tutte le condizioni<br />

atmosferiche per aiutare la<br />

prevenzione e l’analisi dei<br />

disastri dovuti a cause naturali<br />

ocause antropiche e per tutti<br />

i precursori dei fenomeni di<br />

disastri ambientali.<br />

In questo scenario NOCTUA,<br />

un progetto portato avanti<br />

da una partnership con<br />

capofila D-Orbit e finanziato<br />

dalla Regione Lombardia,<br />

offre molteplici opportunità e<br />

prevede di installare il satellite<br />

SAR su una piattaforma per<br />

mini/microsatelliti, avendo<br />

come obiettivo principale<br />

quello di abilitare un servizio<br />

all’avanguardia di osservazione<br />

della Terra per il monitoraggio di<br />

infrastrutture.<br />

Fig. 1 - CAD model preliminare (Fonte: D-Orbit).<br />

L’<br />

Osservazione della Terra da<br />

satellite è un mercato maturo<br />

in grande crescita.<br />

Non solo il mercato tra privati<br />

ma anche il mondo istituzionale<br />

guarda con sempre maggiore<br />

attenzione ai servizi e alle applicazioni<br />

che derivano dai dati di<br />

Osservazione della Terra e alle<br />

potenzialità che queste informazioni<br />

presentano ai cittadini.<br />

Questi dati individuano e forniscono<br />

informazioni per la ricerca<br />

e i processi decisionali, incluso<br />

il raggiungimento di società sostenibili,<br />

in un’ampia varietà di<br />

ambiti: dalle previsioni del tempo,<br />

al monitoraggio dei disastri<br />

naturali e dello stato di salute<br />

degli ecosistemi e delle comunità,<br />

dal monitoraggio dei cambiamenti<br />

climatici e le misure relative<br />

alla biodiversità e alla fauna<br />

selvatica, dalle variazioni nell’uso<br />

del suolo alla deforestazione.<br />

(United Nations Department<br />

of Economic and Social Affairs<br />

2020) (EO4SDG Team 2020).<br />

I dati telerilevati possono fornire<br />

un supporto per mitigare e gestire<br />

l’impatto dei disastri naturali,<br />

compresi gli incendi, le inondazioni,<br />

i terremoti e gli tsunami e<br />

la gestione sostenibile delle risorse<br />

naturali, come energia, acqua<br />

dolce e agricoltura.<br />

Questi dati possono anche fornire<br />

un valido supporto per affrontare<br />

la diffusione di malattie<br />

emergenti e altri tipi di rischi collegati<br />

alla salute e fare previsioni<br />

relativamente agli scenari legati al<br />

riscaldamento globale (Anderson<br />

et al. 2017).<br />

I sistemi SAR<br />

Il SAR ad apertura sintetica<br />

(Synthetic Aperture Radar) è un<br />

sensore di tipo attivo a microonde<br />

per l’acquisizione di immagi-<br />

18 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

ni, può quindi essere utilizzato<br />

nella Osservazione della Terra<br />

da remoto (piattaforma aerea<br />

o satellitare). Un’antenna è<br />

installata su una piattaforma<br />

e trasmette un segnale<br />

radar in direzione obliqua<br />

verso la superficie della Terra.<br />

Relativamente ad un radar<br />

convenzionale ha la rilevante<br />

proprietà di avere un’alta risoluzione<br />

non solo in distanza<br />

ma anche in angolo. Questa<br />

proprietà è dovuta alla particolare<br />

tecnica di elaborazione<br />

coerente dei singoli ritorni dai<br />

singoli elementi del terreno<br />

osservati, che compaiono nel<br />

tempo sotto angolazioni diverse.<br />

Il segnale riflesso, detto<br />

eco, viene quindi retrodiffuso<br />

dalla superficie e ricevuto una<br />

frazione di secondo dopo dalla<br />

stessa antenna (radar monostatico).<br />

Per sistemi radar coerenti<br />

come il radar ad apertura<br />

sintetica, l’ampiezza e la fase<br />

dell’eco ricevuta, che vengono<br />

utilizzati durante il processo<br />

di focalizzazione per costruire<br />

l’immagine, vengono registrati.<br />

La caratteristica principale<br />

di un SAR è quella di fornire<br />

un’immagine di rilevanti dimensioni<br />

con una notevole<br />

qualità in ogni tempo, di<br />

notte e di giorno; a differenza<br />

dei sensori ottici (Piccardi<br />

1995), il SAR ha la proprietà<br />

di osservare oggetti attraverso<br />

le nuvole e sotto la superficie<br />

terrestre, in molteplici tipi di<br />

substrati: strati di ghiaccio, di<br />

terreno, di sabbia e di deserto.<br />

Tra i parametri specifici del<br />

SAR di interesse per questo<br />

articolo si riporta la lunghezza<br />

d’onda.<br />

Le onde radio sono quella parte<br />

dello spettro elettromagnetico<br />

che ha lunghezza d’onda<br />

considerevolmente più lunga<br />

della luce visibile, cioè nel dominio<br />

del centimetro.<br />

La penetrazione è il fattore<br />

chiave per la selezione della<br />

lunghezza d’onda: più lunga è<br />

la lunghezza d’onda, e dunque<br />

più corta è la frequenza, maggiore<br />

è la penetrazione nella<br />

vegetazione e nel suolo.<br />

Di seguito sono riportate lunghezze<br />

d’onda generalmente<br />

usate:<br />

Banda P = ~ 65 cm aereo<br />

AIRSAR<br />

Banda L = ~ 23 cm aereo /<br />

spaziale JERS-1 SAR, ALOS<br />

PALSAR<br />

Banda S = ~ 10 cm aereo /<br />

spaziale Almaz-1<br />

Banda C = ~ 5 cm aereo<br />

/ spaziale ERS-1/2 SAR,<br />

RADARSAT-1/2, ENVISAT<br />

ASAR<br />

Banda X = ~ 3 cm aereo / spaziale<br />

TerraSAR-X, COSMO-<br />

SkyMed<br />

Banda K = ~ 1.2 cm aereo<br />

Dominio militare<br />

Modalità e tecniche di acquisizione<br />

SAR<br />

A seconda della configurazione<br />

del sistema, i sensori SAR<br />

possono acquisire dati in diverse<br />

modalità:<br />

utilizzare l’intera distanza<br />

acquisita per l’immagine di<br />

una lunga striscia di terreno<br />

(Stripmap)<br />

illuminare una striscia di<br />

terreno a qualsiasi angolazione<br />

rispetto al movimento<br />

del percorso (ScanSAR)<br />

Imaging di una scena con<br />

una risoluzione più fine e<br />

con più angoli di visualizzazione<br />

(Spotlight)<br />

Dati acquisiti in diverse modalità<br />

possono essere elaborati<br />

con differenti tecniche di elaborazione:<br />

Interferometria,<br />

Polarimetria e Polarimetria-<br />

Interferometria.<br />

Applicazioni SAR nel<br />

monitoraggio Terrestre<br />

Tra le principali e più interessanti<br />

applicazioni dei sistemi SAR particolare<br />

interesse è rappresentato<br />

dalle implicazioni nel monitoraggio<br />

ambientale e delle infrastrutture,<br />

nella prevenzione e gestione<br />

dei disastri ambientali, nel controllo<br />

delle risorse idriche, degli<br />

oceani e delle coste, nel controllo<br />

delle risorse agricole e forestali,<br />

nel controllo degli edifici e in<br />

generale in cartografia, fornendo<br />

dati per una nuova cartografia<br />

tecnica e tematica ad alta risoluzione<br />

che potrà essere realizzata<br />

grazie alle caratteristiche delle<br />

immagini acquisite, con la possibilità<br />

di realizzare modelli digitali<br />

tridimensionali del suolo ad elevata<br />

precisione, utilizzabili in una<br />

molteplicità di applicazioni.<br />

Rilevante valore aggiunto del<br />

SAR è quello di acquisire immagini<br />

con ogni condizione<br />

meteorologica per aiutare nella<br />

prevenzione e analisi di eventi calamitosi<br />

dovuti a cause naturali o<br />

antropiche e per tutti i fenomeni<br />

precursori dei disastri ambientali<br />

(A. Taramelli et al. 2015), migliorando<br />

la capacità di monitoraggio<br />

e valutazione dei danni nel caso<br />

di frane e alluvioni, dove è utile<br />

per le misurazioni dell'estensione<br />

delle inondazioni e spesso usato<br />

per fare mappe delle inondazioni<br />

(Musa, Popescu, and Mynett<br />

2015) (Long, Fatoyinbo, and<br />

Policelli 2014), terremoti ed eruzioni<br />

vulcaniche.<br />

A questo scopo acquisisce dati la<br />

costellazione di Cosmo SkyMed,<br />

che opera in banda X, che tra i<br />

molteplici utilizzi per scopi militari<br />

e civili prevede frane e alluvioni<br />

per il sistema di Protezione<br />

Civile, supporta le attività di<br />

coordinamento per i soccorsi<br />

in caso di terremoti o incendi e<br />

controlla dall'alto le aree di crisi.<br />

Inoltre, rappresenta un potente<br />

strumento per la sicurezza e la<br />

sorveglianza di territori e per<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 19


REPORT<br />

monitorare la presenza di nuovi<br />

insediamenti o opere e per tenere<br />

sotto controllo tutte quelle situazioni<br />

di abbassamento del suolo<br />

osottosuolo che sono frequente<br />

causa di cedimenti strutturali e<br />

crolli.<br />

Questi sistemi forniscono informazioni<br />

del tutto innovative per<br />

lo studio, il controllo e il monitoraggio<br />

dell’ambiente, lo stato<br />

delle coste, dei mari e delle acque<br />

interne, al fine di valutare fenomeni<br />

di erosione costiera e di<br />

inquinamento, riveste una notevole<br />

importanza, rappresentando<br />

un valido strumento di supporto<br />

di gestione nello scenario dei<br />

cambiamenti climatici globali<br />

(Bartsch et al. 2020) e nella<br />

prevenzione, nel monitoraggio e<br />

nella gestione dei rischi naturali<br />

ed antropici, nonchè un prezioso<br />

aiuto per il controllo del traffico<br />

marittimo (Renga et al. 2011).<br />

Tra i parametri ambientali di particolare<br />

interesse risulta la possibilità<br />

di controllo del patrimonio<br />

forestale e boschivo (Proisy et al.<br />

2000) e degli studi di idrologia,<br />

che dipendono dalle condizioni<br />

meteorologiche (vento e pioggia),<br />

vegetazione emergente, angolo di<br />

incidenza e polarizzazione e modalità<br />

utilizzata per l'acquisizione<br />

dei dati (Sun, Ishidaira, and<br />

Bastola 2009).<br />

Come già anticipato i radar ad<br />

apertura sintetica presentano notevoli<br />

vantaggi nella classificazione<br />

dei terreni e dell'uso del suolo<br />

(Schiavon et al. <strong>2021</strong>), insieme<br />

al monitoraggio delle colture durante<br />

il ciclo di crescita, anche al<br />

fine di ottimizzare i raccolti.<br />

È dunque una tecnica efficace<br />

e importante nel monitoraggio<br />

delle colture e di altri obiettivi<br />

agricoli perché non solo la sua<br />

acquisizione non è affetta dalla<br />

copertura nuvolosa (Beriaux et<br />

al. 2013), ma permette di valutare<br />

lo stato del raccolto e l'umidità<br />

del suolo e ottimizzare di molto<br />

l'uso di acqua e fertilizzanti. Il<br />

SAR è sensibile alle strutture geometriche<br />

e alle proprietà dielettriche<br />

dei bersagli e ha una certa<br />

capacità di penetrazione verso<br />

alcuni bersagli agricoli. Le capacità<br />

del SAR per le applicazioni<br />

agricole possono essere organizzate<br />

in tre categorie principali:<br />

identificazione delle colture e statistiche<br />

sull'area di semina delle<br />

colture, estrazione dei parametri<br />

delle colture e dei terreni coltivati<br />

e stima della resa delle colture (an<br />

LIU et al. 2019).<br />

Negli ultimi anni, con i notevoli<br />

progressi nei sistemi di telerilevamento<br />

SAR, le fonti di dati<br />

SAR disponibili si sono notevolmente<br />

arricchite. L'accuratezza<br />

della classificazione delle colture<br />

e dell'estrazione dei parametri<br />

mediante dati SAR è stata<br />

progressivamente migliorata.<br />

Il telerilevamento SAR ha un<br />

grande potenziale e svolgerà un<br />

ruolo più significativo nei vari<br />

campi del telerilevamento agricolo<br />

(Ballester-Berman, Lopez-<br />

Sanchez, and Fortuny-Guasch<br />

2005).<br />

Questi nuovi sensori consentiranno<br />

l'ulteriore sviluppo di applicazioni<br />

SAR in agricoltura, in<br />

particolare nella mappatura dei<br />

tipi di colture, nella valutazione<br />

delle condizioni delle colture,<br />

nella stima dell'umidità del suolo<br />

(Beauregard, Goita, and Magagi<br />

2016) e nella stima della resa<br />

delle colture. Il SAR giocherà un<br />

ruolo sempre più importante e<br />

insostituibile nel campo del telerilevamento<br />

agricolo (an LIU et<br />

al. 2019).<br />

Per questo e per altre importanti<br />

implicazioni del SAR non solo in<br />

agricoltura ma anche nel monitoraggio<br />

delle infrastrutture critiche,<br />

lo sviluppo di questi sensori<br />

riveste una notevole importanza<br />

fornendo uno strumento utile<br />

per i decisori(Schiavon et al.<br />

<strong>2021</strong>) (Schiavon, Taramelli, and<br />

Tornato <strong>2021</strong>).<br />

A questo si aggiunge che un<br />

esiguo numero di Paesi ad oggi<br />

sviluppa questa tecnologia: l'Italia,<br />

leader nel mondo grazie<br />

alla costellazione Cosmo Sky-<br />

Med, l'Argentina con il satellite<br />

SAOCOM, il Canada con il<br />

sistema RADARSAT ne sono i<br />

principali detentori.<br />

Il Progetto SIASGE (Italian-<br />

Argentinian satellite system for<br />

Disaster Management and economic<br />

development) è il risultato<br />

della partnership tra i due Paesi,<br />

che hanno deciso di sviluppare<br />

un sistema operativamente integrato,<br />

per gestire e prevenire le<br />

grandi emergenze naturali e ambientali.<br />

È composto dai satelliti<br />

COSMO-SkyMed, che acquisiscono<br />

in banda X, e dai satelliti<br />

SAOCOM che acquisiscono immagini<br />

con un SAR in banda L.<br />

Il caso specifico: NOCTUA<br />

NOCTUA è il pilota di un<br />

servizio commerciale per la raccolta,<br />

il processamento, l’analisi<br />

e la distribuzione di dati per il<br />

monitoraggio delle infrastrutture<br />

e del territorio lombardo<br />

attraverso un satellite SAR. Il<br />

partenariato del progetto vede<br />

la partecipazione di D-Orbit<br />

SpA (capofila); MetaSensing-<br />

Beta 80 SpA - Fondazione<br />

Centro Europeo di Formazione<br />

e Ricerca in Ingegneria Sismica<br />

EUCENTRE - IUSS di Pavia<br />

-TRE ALTA-MIRA srl con<br />

la consulenza di Fondazione<br />

Politecnico di Milano e il sostegno<br />

di Lombardia Aerospace<br />

Cluster e Fondazione Cluster<br />

Tecnologie per le Smart Cities &<br />

Communities – Lombardia.<br />

NOCTUA, finanziato da<br />

Regione Lombardia (POR-FESR<br />

2014-2020), prevede di installare<br />

il satellite SAR su una piattaforma<br />

per mini/microsatelliti,<br />

avendo come obiettivo principale<br />

quello di abilitare un servizio<br />

all’avanguardia di osservazione<br />

della Terra per il monitoraggio di<br />

infrastrutture, quali strade, ponti,<br />

20 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

dighe, edifici, aree urbane e rurali<br />

e di risorse naturali, quali montagne,<br />

fiumi, laghi, ghiacciai e<br />

nevai. Il progetto punta a dimostrare<br />

la capacità di implementare<br />

un segmento spaziale dedicato a<br />

basso costo e ad alta risoluzione,<br />

che possa essere commercialmente<br />

fruibile e user friendly e<br />

che possa essere utilizzato anche<br />

all’interno di una costellazione,<br />

rendendo così il servizio di osservazione<br />

della Terra competitivo e<br />

scalabile. Stando agli attuali dati,<br />

il sensore garantirà prestazioni di<br />

altissimo livello anche inferiori al<br />

metro (sub-meter /


REPORT<br />

NOCTUA e l’implicazione<br />

sull’agricoltura di precisione<br />

Le chiara identificazione delle<br />

caratteristiche del radar, ovvero<br />

banda di frequenza, polarizzazione,<br />

tempo di rivisitazione e<br />

risoluzione al suolo, anche nell’obiettivo<br />

centrale di rispondere<br />

a quelli che sono gli obiettivi<br />

principali del progetto rispetto<br />

agli obiettivi strategici (IMG 3),<br />

risulta essere cruciale nella definizione<br />

delle principali caratteristiche<br />

del satellite NOCTUA in<br />

banda X. Nel caso specifico della<br />

classificazione dei tipi di culture<br />

tramite dato SAR inoltre, come<br />

affermato da Jia (Jia et al. 2012),<br />

bisogna tenere in considerazione<br />

che l’accuratezza del dato dipende<br />

principalmente dalla sensibilità<br />

del coefficiente di retrodiffusione<br />

radar alla differenza nelle<br />

caratteristiche biofisiche della<br />

struttura della pianta, cosi come<br />

sono influenzati dalle peculiari<br />

variazioni indotte nel backscattering<br />

dal ciclo di crescita di una<br />

data pianta.<br />

Con il lancio dei satelliti<br />

TerraSAR-X e COSMO-<br />

SkyMed, l'uso dei dati SAR in<br />

banda X è stato ampliamente<br />

dimostrato a livello di efficacia/<br />

efficienza (Mori, Marzano, and<br />

Pierdicca 2020). Altrettanto<br />

dimostrato (Villa et al. 2015)<br />

(Jia et al. 2012), è l’utilizzo congiunto<br />

e sinergico di dati SAR<br />

in banda C e dati SAR in banda<br />

X, in grado di riprodurre dati<br />

più performanti, a totale vantaggio<br />

dell’utilizzatore finale (eg<br />

maggiori risoluzioni spaziali e<br />

temporali).<br />

Il satellite in banda X<br />

NOCTUA quindi, se utilizzato<br />

in sinergia con altre costellazioni<br />

e altre bande, potrebbe avere performance<br />

eccellenti, generando la<br />

riproduzione accurata di mappe<br />

per la classificazione delle culture.<br />

Stando alle rielaborazioni interne<br />

del partner del progetto<br />

responsabile per l’attività di<br />

“user requirements”, il tipo di<br />

dato elaborato via NOCTUA,<br />

se appunto utilizzato in sinergia<br />

con altre costellazioni, riuscirà a<br />

fornire una maggiore precisione<br />

in termini di risoluzione al suolo<br />

(potenzialmente più alta rispetto<br />

ad altri satelliti come Sentinel-1).<br />

Questo punto sarà fondamentale<br />

per determinare prodotti di serie<br />

temporali di deformazione del<br />

suolo, soprattutto nei casi di subsidenza<br />

indotta dall'uomo.<br />

Conclusioni<br />

NOCTUA, attualmente ancora<br />

in fase di sviluppo, consentirà<br />

uno sviluppo tecnologico unico<br />

nel suo genere ed offre senz’altro<br />

un nuovo modo di leggere il territorio<br />

(in coerenza con la strategia<br />

di specializzazione intelligente<br />

regionale), fornendo a cittadini,<br />

amministrazioni pubbliche e<br />

aziende private un modo innovativo<br />

per preservare l’ecosistema<br />

e le infrastrutture, e allo stesso<br />

tempo sfruttarle in modo sicuro<br />

e responsabile.<br />

NOCTUA, grazie alla presenza<br />

di una interfaccia grafica user<br />

friendly ed alla disponibilità del<br />

dato processato su app gestito da<br />

una piattaforma cloud, è pensato<br />

per rispondere alla grande<br />

sfida connessa al mondo dei dati<br />

Osservazione della Terra, ovvero<br />

massimizzare fruibilità del servizio<br />

anche verso soggetti non<br />

tecnici.<br />

Ciò permetterà di superare<br />

quelle difficoltà tipiche dal<br />

complesso processo di accesso,<br />

acquisizione ed elaborazione dei<br />

dati SAR grezzi, emerse anche<br />

nel contesto del programma<br />

europeo Copernicus dove la<br />

difficoltà appunto nell’accesso/<br />

acquisizione del dato, unito alla<br />

frammentazione del mercato,<br />

alla difficoltà nel collegare e far<br />

incontrare in modo efficiente<br />

domanda e offerta di prodotti e<br />

servizi offerti (Andrea Taramelli,<br />

De Bernardinis, and Castellani<br />

2020), risultano essere alcuni dei<br />

principali problemi del programma,<br />

limitando il vero sviluppo<br />

dell’enorme mercato downstream<br />

ad esso collegato.<br />

Fig. 3 - Obiettivi di progetto (blu) Vs Obiettivi strategici (rosso) ( Fonte: riproduzione D-Orbit).<br />

22 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

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PAROLE CHIAVE<br />

Earthobservation; SAR; monitoring;<br />

precision farming<br />

ABSTRACT<br />

SAR systems have notable and interesting applications<br />

in Earth Observation, in particular<br />

in environmental and infrastructure monitoring,<br />

in the control of water resources, oceans<br />

and coasts and in the control of agricultural<br />

and forest resources.<br />

Relevant added value of the SAR is to acquire<br />

images in all weather conditions to help in the<br />

prevention and analysis of disasters due to natural<br />

or anthropogenic causes and for all precursor<br />

phenomena of environmental disasters.<br />

In this scenario NOCTUA, a project carried<br />

out by a partnership leaded by D-Orbit and<br />

funded by Lombardia Region, offers multiple<br />

opportunities, representing a platform with a<br />

phased array SAR payload, to be developed by<br />

MetaSensing, at competitive costs and with<br />

excellent acquisition performance on the international<br />

scene.<br />

AUTORE<br />

Elena Giglio<br />

elena.giglio@polito.it<br />

Politecnico di Torino, Corso Duca degli<br />

Abruzzi, 24, 10129 Torino TO,<br />

Mariangela Dejana<br />

mariangela.dejana@uniroma1.it<br />

Scuola di Ingegneria Aerospaziale,<br />

Università di Roma “La Sapienza”, via<br />

Salaria 865, Roma,<br />

Marco Bevilacqua<br />

marco.bevilacqua@dorbit.space<br />

D-Orbit, Viale Risorgimento, 57 22073<br />

Fino Mornasco, Como CO,<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 23


MERCATO<br />

Lago Maharloo<br />

(17 settembre <strong>2021</strong>)<br />

Il lago Maharloo, un lago salato stagionale che si<br />

trova in Iran, è mostrato in questa immagine catturata dalla<br />

missione Copernicus Sentinel-2. Maharloo si trova ad una altitudine di<br />

circa 1400 m sul livello del mare, in una località a 27 km a sud est di Shiraz,<br />

nell’Iran sud occidentale. In questa regione desertica l’evaporazione annuale è di<br />

molto maggiore delle precipitazioni nello stesso periodo, sicchè spesso il lago si presenta<br />

molto secco. A causa del suo alto tasso di evaporazione nel corso del tempo il letto del lago si<br />

è ricoperto di sale. Questa cresciuta salinità delle acque ha consentito a certe alghe di proliferare<br />

e ricoprire la superficie del lago. L’acqua ospita una varietà di organismi che mostrano colori che<br />

vanno dal rosa all’arancione ed al rosso, con l’intensità dei colori che differisce a seconda del periodo<br />

dell’anno. Normalmente, più il lago è profondo più scure appaiono le sue acque. Giacchè il lago è stagionale<br />

il livello delle acque scende in estate e sale nuovamente in inverno. In questa immagine, acquisita<br />

nel giugno del 2019, il lago appare di arancione scuro il che significa che il livello delle sue acque è molto<br />

basso, ma che comunque c’è ancora acqua. Al confronto, Maharloo è risultato completamente secco nel<br />

giugno del <strong>2021</strong>. Come accade in molti altri casi di laghi desertici, il sale asportato dall’acqua proviene<br />

dalle montagne circostanti e si accumula, risultando così visibile in questa immagine come una crosta di<br />

colore bianco lungo le sponde. In alcune zone del lago sono state costruite delle infrastrutture adibite<br />

proprio alla estrazione del sale (nell’immagine alcune di esse sono visibili lungo la costa meridionale).<br />

L’eccessiva salinità del lago ostacola lo sviluppo di organismi al suo interno, quali specialmente i pesci.<br />

Tuttavia, alcuni uccelli – tra cui il fenicottero - migrano sul Maharloo durante i mesi estivi. Shiraz,<br />

visibile in alto a sinistra nell’immagine, è la quarta più popolata città dell’Iran. L’Aeroporto Internazionale<br />

di Shiraz si può osservare appena a sud della città. Con i suoi 13 canali spettrali<br />

la nuova camera da ripresa di Sentinel-2 può acquisire parametri di qualità dell’acqua<br />

come la concentrazione superficiale di clorofilla, oppure segnalare dannose fioriture<br />

di alghe, oppure misurare la torbidità (o trasparenza) dell’acqua, dando chiare<br />

indicazioni della sua salute e sul suo livello di inquinamento.<br />

Traduzione: Gianluca Pitittto<br />

Crediti: European Space Agency<br />

24 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


MERCATO<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 25


REPORT<br />

Come un'importante agenzia spaziale<br />

sta preparando il proprio archivio di<br />

immagini per il futuro dell'analisi<br />

di Shawn Melamed<br />

Per la prima volta nel<br />

settore, CATALYST e<br />

SANSA hanno collaborato<br />

per sviluppare un flusso di<br />

lavoro per l’Analysis Ready<br />

Data (ARD) completamente<br />

automatizzato per l'archivio<br />

di immagini satellitari SPOT<br />

di SANSA. Ciò rende le<br />

immagini satellitari di SANSA<br />

più accessibili a ricercatori,<br />

decisori politici e partner<br />

del governo sudafricano per<br />

aiutare a prendere decisioni<br />

informate sul futuro del<br />

Sudafrica.<br />

Quale è il raccolto stimato<br />

del nostro paese<br />

quest'anno? Quanto<br />

cibo dovremo importare?<br />

Avremo abbastanza acqua per<br />

i bisogni della nostra nazione?<br />

Come possiamo aspettarci che<br />

le nostre città si espandano? Di<br />

quali nuovi servizi hanno bisogno<br />

i nostri cittadini?<br />

Queste sono le domande con<br />

cui i governi di tutto il mondo<br />

devono confrontarsi; e non ci<br />

sono risposte facili. Ma c'è una<br />

cosa che queste decisioni hanno<br />

in comune: le immagini satellitari.<br />

Questi dati sono una fonte<br />

di informazioni che aiutano i<br />

governi e le agenzie a prendere<br />

le decisioni giuste. Tuttavia, c'è<br />

un problema. Nella scienza dei<br />

dati si dice spesso che l'80% del<br />

tempo e dei costi viene speso<br />

per preparare i dati per l'analisi.<br />

Ciò significa che solo il 20%<br />

del tuo tempo viene dedicato<br />

alla parte importante: l'analisi<br />

effettiva di quei dati. Ma cosa<br />

succederebbe se potessi automatizzare<br />

l'intero processo di preparazione<br />

dei dati, in modo che<br />

le tue immagini satellitari siano<br />

pronte per l'uso dopo che sono<br />

state acquisite? È qui che entra<br />

in gioco l’Analysis Ready Data<br />

(ARD), cioè la generazione di<br />

dati pronti per essere analizzati.<br />

Ottenere il massimo dai dati<br />

satellitari<br />

ARD è il risultato della conversione<br />

dei pixel dell'immagine<br />

satellitare in misurazioni scientifiche<br />

interoperabili altamente<br />

26 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

accurate. Ciò consente un'analisi<br />

immediata con un'elaborazione<br />

aggiuntiva minima. A livello<br />

globale, i governi e le organizzazioni<br />

stanno sfruttando l'ARD<br />

per ridurre la complessità connessa<br />

con l'elaborazione dei dati<br />

satellitari incluso il dipartimento<br />

di osservazione della Terra<br />

dell'Agenzia spaziale nazionale<br />

sudafricana (SANSA). "SANSA<br />

è un'agenzia governativa, focalizzata<br />

sulla messa a disposizione<br />

dei dati spaziali per lo sviluppo<br />

e il beneficio dell'umanità"<br />

ha affermato Imraan Saloojee,<br />

Chief Sector e Business<br />

Developer di SANSA. Andiswa<br />

Mlisa, Managing Director Earth<br />

Observations presso SANSA,<br />

aggiunge: "Uno dei servizi fondamentali<br />

che dobbiamo fornire<br />

come parte del programma<br />

Earth Observation è l'accesso ai<br />

dati". Il dipartimento di osservazione<br />

della terra di SANSA<br />

raccoglie, elabora, archivia e<br />

diffonde i dati di osservazione<br />

della terra (principalmente da<br />

satelliti) per supportare il processo<br />

decisionale, la crescita<br />

economica e lo sviluppo sostenibile<br />

in Sud Africa. "Abbiamo<br />

un enorme archivio di dati di<br />

osservazione della terra" ha<br />

spiegato Imraan. "Acquisiamo<br />

dati LANDSAT dal 1972 e dati<br />

SPOT dalla fine degli anni '80.<br />

Questi dati sono importanti;<br />

vengono utilizzati dagli altri<br />

nostri dipartimenti governativi<br />

per prendere decisioni in merito<br />

all'agricoltura, alla gestione delle<br />

risorse idriche e agli insediamenti<br />

umani ". Tuttavia, per gli<br />

altri dipartimenti governativi, la<br />

valutazione di questi dati non è<br />

stata sempre facile.<br />

Semplificazione dei flussi di<br />

lavoro di elaborazione dei dati<br />

satellitari<br />

Per la prima volta nel settore,<br />

PCI Geomatics e SANSA<br />

hanno collaborato per sviluppare<br />

un flusso di lavoro ARD<br />

completamente automatizzato<br />

per l'elaborazione dei dati satellitari<br />

SPOT di SANSA. Ciò<br />

è stato fatto tramite il prodotto<br />

CATALYST Enterprise, un sistema<br />

di produzione scalabile<br />

per flussi di lavoro ripetibili di<br />

elaborazione delle immagini di<br />

osservazione della terra di qualsiasi<br />

dimensione. “La creazione<br />

di dati ARD è un processo complesso.<br />

Sta cambiando il modo<br />

in cui tradizionalmente si elaborano<br />

i dati satellitari ", ha affermato<br />

Imraan. "Questo perché<br />

si prendono dati multisensore,<br />

riunendoli tutti, allineandoli pixel<br />

per pixel e normalizzandoli,<br />

in modo che abbiano senso per<br />

un utente finale."<br />

“Per poterlo fare, servono nuovi<br />

flussi di lavoro. Fino a un po’ di<br />

tempo fa, non c'erano flussi di<br />

lavoro ARD per SPOT. Quello<br />

che PCI ha fatto attraverso<br />

CATALYST Enterprise è stato<br />

prendere i nostri dati SPOT<br />

e sviluppare flussi di lavoro<br />

automatizzati per allineare geometricamente,<br />

normalizzare<br />

radiometricamente e confezionare<br />

correttamente le immagini<br />

secondo gli standard CARD4L<br />

ARD". L'obiettivo finale di<br />

SANSA è quello di avere alla<br />

fine questi dati nell'Open Data<br />

Cube, una piattaforma open<br />

source per le immagini satellitari.<br />

Ciò consentirà ad altre agenzie<br />

governative in Sud Africa di<br />

accedere ai dati, con una licenza<br />

governativa multiutente che<br />

SANSA ha con Airbus, e di analizzarli<br />

immediatamente per le<br />

loro esigenze senza nessun’altra<br />

elaborazione.<br />

"Con questo flusso di lavoro<br />

ARD, gli utenti hanno accesso<br />

a dati corretti dal punto di vista<br />

atmosferico e geometrico - non<br />

devono sprecare il loro tempo<br />

per l'elaborazione", ha affermato<br />

Andiswa. “Ciò alleggerisce<br />

il lavoro degli utenti. Possono<br />

estrarre facilmente le infor-<br />

Fig. 1 - Profili di crescita dell'NDVI per gli anni passati e dall'inizio dell'anno in corso su un campo agricolo di esempio.<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 27


REPORT<br />

mazioni dai loro dati. Questo<br />

elimina l’onere dell'elaborazione<br />

dei dati da parte degli utenti<br />

finali", ha affermato Imraan.<br />

"Possono concentrarsi su ciò<br />

che conta per loro." E una volta<br />

che questo flusso di lavoro<br />

sarà completamente operativo,<br />

i dati saranno disponibili per<br />

gli utenti finali del governo nel<br />

giro di poche settimane invece<br />

che annualmente. Ciò è dovuto<br />

ai flussi di lavoro automatizzati,<br />

ma anche perché il sistema viene<br />

distribuito utilizzando l'infrastruttura<br />

cloud. “Con il precedente<br />

sistema era necessario<br />

un anno intero per processare<br />

i dati SPOT in un ortomosaico.<br />

Copiavamo il mosaico e le<br />

singole immagini in due hard<br />

drives e rilasciavamo questi hard<br />

drives ai vari dipartimenti o enti<br />

che volevano usare i dati” ha<br />

affermato Imraan. “Ma questo<br />

non è più fattibile. Abbiamo<br />

perciò cominciato a cercare un<br />

modo per rendere i dati disponibili<br />

per gli utenti il più velocemente<br />

possibile”.<br />

Applicazioni delle<br />

immagini ARD<br />

Creando e aggiungendo gli<br />

Analysis Ready data di SANSA<br />

a un open data cube, i ricercatori,<br />

i decisori politici e partner<br />

del governo sudafricano possono<br />

ora misurare facilmente le<br />

tendenze e i cambiamenti nel<br />

tempo, senza dover avere una<br />

conoscenza specifica di elaborazione<br />

delle immagini. Come i<br />

dati meteorologici che descrivono<br />

le temperature e le precipitazioni<br />

giornaliere storiche, i pixel<br />

dell'immagine normalizzati possono<br />

essere interrogati per quasi<br />

tutte le località del Sudafrica in<br />

un lungo periodo di tempo.<br />

Il confronto delle informazioni<br />

storiche acquisite dalle immagini<br />

satellitari degli ultimi 30<br />

anni, come la copertura vegetale,<br />

l'uso del suolo, la salute delle<br />

colture e la deforestazione, non<br />

solo ci aiuta a comprendere il<br />

nostro passato, ma può aiutarci<br />

a prevedere il nostro futuro.<br />

Ad esempio, un semplice indice<br />

di vegetazione, noto come<br />

NDVI, può essere utilizzato per<br />

prevedere la resa delle colture.<br />

Questo si ottiene creando un<br />

profilo di crescita temporale<br />

che misura la salute e la densità<br />

della vegetazione di un campo<br />

durante la stagione di crescita.<br />

Questi profili di crescita possono<br />

a loro volta essere utilizzati<br />

per prevedere la resa per il<br />

raccolto durante la stagione di<br />

crescita.<br />

Altre applicazioni includono:<br />

• Misurare la perdita o il guadagno<br />

di habitat naturale per<br />

calcolare le emissioni di CO2.<br />

• Costruire modelli di intelligenza<br />

artificiale per rilevare automaticamente<br />

attività illegali,<br />

come colture illegali, silvicoltura<br />

illegale e costruzioni illegali<br />

• Misurare e prevedere le vendite<br />

al dettaglio e le attività<br />

commerciali in generale<br />

• Aiutare le compagnie di assicurazione<br />

a misurare l'entità<br />

dei danni<br />

• Rilevare automaticamente i<br />

rischi per le infrastrutture critiche<br />

• Monitorare le fonti di energia<br />

• Aiutare le autorità portuali a<br />

ottimizzare il traffico e la sicurezza.<br />

Migliorando la generazione di<br />

Analysis Ready Data, migliora<br />

l’analisi stessa<br />

SANSA ha la responsabilità nei<br />

confronti dei propri stakeholder<br />

di fornire i dati e le informazioni<br />

più accurati per aiutare a<br />

prendere decisioni importanti<br />

sul futuro del Sudafrica. Ciò<br />

include delle specifiche applicazioni,<br />

come la previsione della<br />

resa delle colture per garantire<br />

la sicurezza alimentare e la<br />

misurazione delle emissioni di<br />

carbonio per ridurre gli impatti<br />

dei cambiamenti climatici.<br />

Convertendo il proprio archivio<br />

in “dati pronti per l'analisi”<br />

(Analysis Ready Data) basati<br />

sugli standard CARD4L,<br />

SANSA garantisce che i dati<br />

alla base dell'analisi e degli approfondimenti<br />

soddisfino uno<br />

dei requisiti più severi al mon-<br />

Fig. 2 - Il Rover con carico utile laterale.<br />

28 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

do in termini di accuratezza e<br />

qualità. D’altra parte, la qualità<br />

dell’input è direttamente legata<br />

alla qualità dell’output (o come<br />

si dice in gergo informatico<br />

“garbage in – garbage out”).<br />

Cosa significa esattamente<br />

accuratezza per quanto riguarda<br />

gli Analysis Ready Data?<br />

L'accuratezza ARD è divisa in<br />

due componenti, accuratezza<br />

posizionale e accuratezza radiometrica.<br />

L'accuratezza posizionale si<br />

riferisce alla conformità dei<br />

pixel di un'immagine alle coordinate<br />

corrette in base a una<br />

fonte di controllo. Un modo<br />

comune per misurare l'accuratezza<br />

della posizione è calcolare<br />

l'errore circolare probabile 90<br />

(CEP90) e l'errore quadratico<br />

medio (RMSE), dove valori<br />

più piccoli indicano una maggiore<br />

accuratezza (errore più<br />

basso). Sfruttando l'algoritmo<br />

di SuperRegistration all'interno<br />

del flusso di lavoro ARD<br />

di CATALYST, SANSA ha<br />

generato immagini ARD con<br />

un CEP90 di 0,13 pixel e un<br />

RMSE inferiore a 0,10 pixel, da<br />

un sottoinsieme di 727 immagini,<br />

il che significa che la maggior<br />

parte dei pixel è accurata a<br />

1/10 di un pixel.<br />

L’accuratezza radiometrica,<br />

d'altra parte, si riferisce alla<br />

corrispondenza della riflettanza<br />

superficiale rispetto a una sorgente<br />

di controllo. L’accuratezza<br />

radiometrica può essere misurata<br />

in modo efficace calcolando<br />

la media R2, dove l’accuratezza<br />

aumenta man mano che ci si<br />

avvicina a 1. Con lo stesso sottoinsieme,<br />

le immagini ARD<br />

SPOT avevano una media R2<br />

complessiva di 0,91 rispetto<br />

a una sorgente di controllo<br />

MODIS.<br />

Per garantire che i prodotti<br />

ARD di SANSA abbiano la<br />

miglior qualità possibile, la risoluzione<br />

dell'immagine è stata<br />

anche massimizzata utilizzando<br />

una sofisticata tecnica di fusione<br />

dell'immagine multi-risoluzione<br />

che rende più nitida l'immagine<br />

multispettrale tramite l'immagine<br />

pancromatica mantenendo la<br />

fedeltà spettrale.<br />

Leader del settore con nuovi<br />

flussi di lavoro e standard.<br />

Un altro vantaggio per SANSA<br />

è che CATALYST Enterprise<br />

elabora i dati secondo gli<br />

standard leader del settore.<br />

“il Committee on Earth<br />

Observation Satellites ha messo<br />

insieme gli standard [CARD4L]<br />

per i dati ARD. Il pacchetto<br />

software CATALYST Enterprise<br />

ci ha permesso di produrre dati<br />

all'interno di questi standard”<br />

ha affermato Imraan. "PCI<br />

Geomatics è stata in grado di<br />

applicare il rigore scientifico<br />

leader del settore ai dati SPOT<br />

ARD creati".<br />

Ciò garantisce che i dati siano<br />

interoperabili su piattaforme e<br />

sistemi diversi e continueranno<br />

a esserlo per decenni a venire.<br />

"Uno dei più grandi valori nel<br />

seguire uno standard come questo<br />

è che sappiamo che i nostri<br />

dati sono della stessa qualità",<br />

aggiunge Andiswa. "si acquista<br />

credibilità, ma anche compatibilità<br />

tra piattaforme e sistemi".<br />

Nel complesso, Imraan ha sentito<br />

che questa collaborazione<br />

con PCI ha mostrato come i<br />

governi e le organizzazioni private<br />

possono lavorare insieme<br />

per promuovere l'innovazione.<br />

"Prima di lavorare insieme,<br />

non esistevano flussi di lavoro<br />

di elaborazione dati SPOT per<br />

ARD", ha affermato Imraan.<br />

"Questa collaborazione con PCI<br />

è un buon esempio di come<br />

le capacità stabilite all'interno<br />

delle organizzazioni private e del<br />

governo siano complementari<br />

e può aiutare a far progredire la<br />

conoscenza in tutto il settore.<br />

Poiché il nostro pianeta continua<br />

a cambiare rapidamente,<br />

un'analisi rapida e accurata diventerà<br />

ancora più importante.<br />

Il nostro team è stato formato<br />

da PCI sui nuovi flussi di lavoro<br />

ARD e stiamo impostando<br />

tutto il lavoro, ha detto Imraan.<br />

“L'obiettivo sarà quello di avere<br />

tutti i dati SPOT in un unico<br />

luogo in cui i responsabili delle<br />

decisioni possano accedere ai<br />

dati, eseguire immediatamente<br />

i propri script e algoritmi<br />

e utilizzare tali informazioni<br />

per qualunque cosa debbano<br />

fare. Si tratta di democratizzare<br />

l'accesso ai dati satellitari per<br />

tutti, abbassando la barriera<br />

all'ingresso ". Per saperne di<br />

più sulle soluzioni CATALYST<br />

Enterprise ARD, visita la pagina<br />

web o contatta il nostro team di<br />

vendita.<br />

PAROLE CHIAVE<br />

Geomatica; immagini satellitari; processamento<br />

immagini; archivi; catalyst;<br />

sansa<br />

ABSTRACT<br />

As the world confronts the challenges of climate<br />

change, the role of satellite imagery becomes more<br />

important and is becoming more widely used.<br />

CATALYST, an industry leader in satellite image<br />

processing, and SANSA (South Africa National<br />

Space Agency), have partnered to convert SAN-<br />

SA’s SPOT image archive into Analysis Ready<br />

Data (ARD). The conversion process is fully<br />

automated and converts satellite image pixels into<br />

highly accurate measurements. Governments and<br />

businesses can then conduct immediate analysis to<br />

address sustainability issues that benefit local and<br />

national communities.<br />

CATALYST is helping SANSA future proof their<br />

investment and breathe new life into their satellite<br />

image archives.<br />

AUTORE<br />

Shawn Melamed<br />

melamed@catalyst.earth<br />

Catalyst Product Marketing Manager<br />

SYSDECO ITALIA s.r.l.<br />

Catalyst Official Distributor<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 29


REPORT<br />

La sfida all’agricoltura tradizionale, con la<br />

tecnologia e la precisione per dare<br />

sostenibilità alle produzioni agricole moderne<br />

di Matteo Antonello<br />

Cos'è l'agricoltura di precisione<br />

e perché è così importante<br />

oggi. Considerando la crescita<br />

demografica e le sfide<br />

economiche quotidiane, il settore<br />

agroindustriale deve aggiornare<br />

il proprio modo di lavorare<br />

introducendo moderne tecnologie<br />

per aiutare gli operatori, salvare<br />

e conservare il territorio e dare al<br />

cliente finale il miglior prodotto.<br />

“Il continuo aumento della<br />

popolazione mondiale, la<br />

corsa all’accumulo costante<br />

di scorte di cibo, unito alle sfide<br />

del mercato globale e del libero<br />

scambio, creano le motivazioni<br />

per introdurre moderne tecnologie<br />

in agricoltura” (Mondal<br />

Tewari, 2007).<br />

L’agricoltura è una delle attività<br />

più antiche del mondo. Essa<br />

ha dato la possibilità a tutte le<br />

popolazioni viventi sulla terra di<br />

provvedere al sostentamento.<br />

Essendo una pratica molto<br />

antica, è andata via via sviluppandosi<br />

e migliorandosi col<br />

tempo, passando da forme del<br />

tutto primitive, proprie dei primi<br />

agricoltori, migliaia di anni<br />

fa, arrivando a forme altamente<br />

specializzate e tecnologiche, tipiche<br />

dei giorni nostri.<br />

I primi agricoltori coltivavano<br />

solo per il sostentamento loro e<br />

delle proprie famiglie, passavano<br />

poi a vendere i loro prodotti in<br />

eccesso, creando un mercato,<br />

che con il passare del tempo e<br />

delle esigenze si è allargato ed<br />

espanso.<br />

Con il passare dei secoli l’agricoltura<br />

è diventata un punto<br />

cardine dell’economia mondiale;<br />

il suo progresso attuale procede<br />

a stretto contatto con l’aumento<br />

della popolazione.<br />

Diverse tecniche e pratiche si<br />

sono susseguite e scambiate per<br />

tenere il passo con l’evoluzione,<br />

che arrivata al nostro secolo,<br />

è diventata un vero è proprio<br />

sistema complesso di uomini,<br />

strutture e tecnologie in grado<br />

di condizionare le sorti politiche<br />

ed economiche di interi stati e<br />

popolazioni.<br />

L’agricoltura moderna, soprattutto<br />

nel XX secolo, ha fatto un<br />

enorme passo avanti rispetto alla<br />

sua concezione antica e tradizionale,<br />

quella in cui si coltivava per<br />

“sfamare” se stessi e la famiglia<br />

prima.<br />

La sua evoluzione procede di<br />

pari passo con la moltitudine di<br />

vincoli e problematiche che<br />

il mercato globale ha portato<br />

quotidianamente alla luce.<br />

Inquinamento, sfruttamento,<br />

impoverimento del suolo,<br />

denutrizione nei paesi sottosviluppati,<br />

siccità, non sono altro<br />

che alcuni esempi di nuove<br />

tematiche sempre più rilevanti<br />

anche per “l’agricoltura”.<br />

Proprio per mitigare, contrastare<br />

e risolvere questi problemi,<br />

correlati alla pratica agricola,<br />

si sta cercando di trovare<br />

delle soluzioni che coinvolgano<br />

quindi, non solo l’agricoltura<br />

in senso stretto, intesa<br />

come semplice produzione di<br />

derrate alimentari, ma anche<br />

tutti gli aspetti ad essa legati<br />

come: la sicurezza alimentare<br />

(food security), l’impatto<br />

ambientale, la biodiversità, il<br />

rispetto delle strutture sociali,<br />

l’efficienza e la riduzione per<br />

quanto possibile degli sprechi.<br />

Il progresso delle conoscenze<br />

permette di affrontare l’insie-<br />

30 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

me di queste problematiche<br />

con nuovi strumenti, in<br />

grado di fornire un valido<br />

contributo alla loro soluzione,<br />

o quanto meno per una<br />

gestione delle attività agricole<br />

più compatibili con i vincoli<br />

interni ed esterni al settore.<br />

In particolare, il progresso<br />

delle tecnologie applicate<br />

all’agricoltura comprende<br />

la cosiddetta Agricoltura di<br />

Precisione (AP). Ma cos’è<br />

esattamente?<br />

L’espressione assume significati<br />

diversi per persone diverse,<br />

per alcuni significa usare<br />

i satelliti, sensori mappe per<br />

fare i lavori che i nostri bisnonni<br />

facevano con i loro<br />

occhi, un pugno di terra in<br />

mano e buona memoria. Per<br />

altri rappresenta il futuro<br />

dell’agricoltura. Quel futuro<br />

significa gestire ogni fattore<br />

produttivo-fertilizzanti ammendanti,<br />

erbicidi, insetticidi,<br />

sementi ecc..- su una base<br />

sito specifica per ridurre gli<br />

sprechi, aumentare profitti e<br />

mantenere la qualità dell’ambiente<br />

(Basso et al., 2005).<br />

La AP sta rapidamente attirando<br />

attenzione su di sé in<br />

tutto il mondo (Mondal e<br />

Tewari, 2007). L’avvento dei<br />

computer, delle tecnologie<br />

informatiche, dei satelliti<br />

per uso civile, l’accessibilità<br />

a una grandissima quantità<br />

d’informazioni a disposizione<br />

di tutti, unite alla volontà<br />

di sfruttare queste risorse per<br />

sopperire ai problemi di food<br />

security e dell’inquinamento<br />

globale, stanno creando<br />

una favorevole sinergia di<br />

intervento, secondo il principio<br />

che “l’Agricoltura di<br />

Precisione è l’applicazione di<br />

un metodo scientifico e rigoroso<br />

alla pratica agricola”<br />

(Rusch, 2005).<br />

Affrontare l’agricoltura con<br />

metodi scientifici a prima<br />

vista può sembrare un affronto<br />

a Madre Natura, ma se andiamo<br />

a ricercare il vero significato di<br />

questa affermazione, che deve<br />

presupporre criteri corretti e<br />

responsabili, ci renderemo conto<br />

che spesso è l’esatto contrario.<br />

Infatti, l’AP è un processo nel<br />

quale da un campo molto grande<br />

ricaviamo tanti sub appezzamenti<br />

più piccoli permettendo la<br />

variazione di input seminativoculturali<br />

in accordo con i dati<br />

raccolti. In linea di principio,<br />

questo sistema dovrebbe permettere<br />

il massimo del ritorno<br />

dell’investimento con il minimo<br />

rischio di danno ambientale.<br />

Non è forse questo un modo per<br />

ottenere in maniera più “sana”<br />

quello che la Natura, il terreno,<br />

sono realmente disposti ad offrirci?<br />

Dopo anni di agricoltura tradizionale,<br />

in cui l’impiego su larga<br />

scala di pesticidi, antibiotici e<br />

fertilizzanti è stato ampiamente<br />

utilizzato e teoricamente supportato,<br />

occorre chiedersi dove<br />

siamo arrivati e se tutto ciò è ancora<br />

tollerabile a fronte di questioni<br />

come la degradazione del<br />

suolo e dell’ambiente, e il rilascio<br />

incontrollato di sostanze inquinanti<br />

(residui di pesticidi, nitrati<br />

e fosfati, ecc.).<br />

Occorre, viceversa, analizzare<br />

quali sono i motivi che ci spingono<br />

a credere in una innovativa<br />

forma di lavoro e di gestione del<br />

suolo e dell’ambiente, rispetto<br />

a quanto fatto fino al recente<br />

passato.<br />

I benefici potenziali sono:<br />

a) il margine economico che può<br />

essere maggiorato armonizzando<br />

gli input rispetto alle potenzialità<br />

di micro-aree dell’appezzamento;<br />

dosi adeguate di sementi, no<br />

sovrapposizioni;<br />

b) una notevole riduzione del rischio<br />

di inquinamento ambientale<br />

causato da prodotti chimici<br />

di sintesi introdotti a livelli superiori<br />

al necessario;<br />

c) maggiori garanzie di produttività<br />

assicurate da un preciso<br />

posizionamento geo-spaziale sul<br />

campo per migliorare la tracciabilità<br />

delle semine delle maggiori<br />

coltivazioni erbacee quali mais,<br />

soia, barbabietola, ecc.<br />

Questi benefici sono eccellenti<br />

esempi di come aspetti economici<br />

e ambientali possano coesistere<br />

armonicamente” (Godwin<br />

2003).<br />

Storicamente i confini degli<br />

appezzamenti erano dati da confini<br />

naturali come: colline, corsi<br />

d’acqua, alberi e strade, e i campi<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 31


REPORT<br />

erano gestiti molto omogeneamente<br />

al loro interno.<br />

Dal momento in cui l’agricoltura<br />

ha iniziato a svilupparsi tecnologicamente<br />

e, di conseguenza,<br />

le dimensioni, sia dei campi che<br />

macchinari sono aumentate, si è<br />

pensato di utilizzare gli appezzamenti<br />

in maniera più efficiente,<br />

modificando quelli che erano i<br />

confini storicamente accettati.<br />

Con grandi appezzamenti, trattati<br />

in maniera indifferenziata si<br />

verificano risultati non omogenei<br />

(Rusch, 2007).<br />

Riferendoci ai luoghi dove l’AP<br />

è maggiormente praticata, come<br />

nord e sud America, i paesi<br />

dell’est Europa quali Russia,<br />

Romania, e l’Australia, dove le<br />

estensioni aziendali superano<br />

facilmente le centinaia di ettari,<br />

si percepisce come questa pratica<br />

stia sempre più interessando<br />

paesi anche lontani e diversi per<br />

storia, ambiente e colture, ma<br />

accomunati da un giudizio di<br />

utilità, se non proprio di necessità,<br />

per questa pratica.<br />

In questo contesto si inserisce un<br />

modo nuovo di concepire l’agricoltura,<br />

in particolare quella di<br />

precisione.<br />

Ricordiamo che al presente ed<br />

ancor più in futuro restrizioni a<br />

molte attività umane finalizzate<br />

ad una mitigazione dell’impatto<br />

ambientale assumeranno<br />

sempre maggiore importanza.<br />

L’agricoltura non può fare eccezione<br />

e può, anzi, contribuire positivamente<br />

ad alleviare l’ascesa<br />

inarrestabile della concentrazione<br />

di anidride carbonica (CO2) in<br />

atmosfera, principale agente di<br />

un cambiamento climatico che<br />

occorre in tutti i modi contrastare.<br />

L’A.P. è nata negli Stati Uniti<br />

d’America agli inizi degli anni<br />

90, grazie all’avvento e all’applicazione<br />

di sistemi di localizzazione<br />

poco costosi, potenti computer,<br />

software GIS e sofisticati<br />

sistemi di comunicazione nei<br />

trattori e nelle operatrici.<br />

Da quel paese deriva un motto<br />

che semplifica la sua definizione.”<br />

Do the right thing, at the right<br />

place, at the right time” (Basso<br />

et al., 2005), che significa intervenire<br />

con la tecnica colturale<br />

appropriata al tempo giusto e nel<br />

posto giusto.<br />

Il concetto, dunque, offre l’opportunità<br />

di aumentare la produzione,<br />

migliorare l’uso delle<br />

risorse e ridurre il potenziale<br />

indesiderato dato dall’effetto<br />

dell’inquinamento causato da<br />

pratiche agricole non razionali.<br />

Confronto tra agricoltura di<br />

precisione e agricoltura tradizionale<br />

Nella normale pratica agricola,<br />

gli interventi vengono basati sulle<br />

caratteristiche medie del suolo<br />

e ciò implica che, in funzione<br />

delle intrinseche variabilità spaziali<br />

dentro il campo, l’applicazione<br />

dei fattori produttivi potrà<br />

essere insufficiente o eccedentaria.<br />

L’agricoltura di precisione,<br />

al contrario, mira ad adattare<br />

gli apporti puntiformi, tenendo<br />

conto della variabilità locale delle<br />

caratteristiche fisiche, chimiche e<br />

biologiche del campo, nonché<br />

della tempistica di applicazione<br />

(Pierce e Sadler, 1997). Tale tecnica<br />

può essere finalizzata a tre<br />

scopi principali:<br />

1) incrementare le rese a parità<br />

di input complessivi; 2) ridurre<br />

gli input a parità di resa; 3) incrementare<br />

le rese riducendo nel<br />

contempo gli input (Robert et<br />

al., 1993).<br />

Il progresso tecnologico raggiunto<br />

in termini di automazione,<br />

gestione ed elaborazione dei dati<br />

spaziali rende l’agricoltura di<br />

precisione già potenzialmente<br />

attuabile dall’agricoltore almeno<br />

dal punto di vista tecnico.<br />

Diviene per contro limitante<br />

l’impegno richiesto per la determinazione<br />

della variabilità<br />

spaziale dei fattori pedologici e<br />

biologici che concorrono a determinare<br />

la fertilità di un sito.<br />

Per alcuni fattori all’intrinseca<br />

variabilità spaziale, si aggiunge<br />

un’elevata variabilità temporale.<br />

Principali applicazioni<br />

dell’agricoltura di precisione.<br />

Le applicazioni principali si<br />

possono ricondurre a tutte le<br />

pratiche colturali: Raccolta,<br />

Lavorazioni, Difesa delle colture,<br />

Semina, Gestione dell’acqua<br />

irrigua.<br />

Raccolta<br />

L’A.P. in quanto basa tutto il<br />

suo concetto sulla variabilità,<br />

32 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

comincia dalla raccolta.<br />

Oggi le macchine da raccolta<br />

per le colture estensive sono<br />

predisposte per registrare in<br />

tempo reale i dati di quantità<br />

e di umidità del prodotto raccolto<br />

all’interno del campo.<br />

Questa operazione prende il<br />

nome di “monitoraggio delle<br />

produzioni”, il quale consente<br />

di avere una “fotografia<br />

istantanea” del raccolto al<br />

momento del passaggio della<br />

macchina. Il sistema per il<br />

monitoraggio comprende quattro<br />

componenti: il sensore di<br />

umidità e di quantità, che si<br />

collocano nella parte terminale<br />

della coclea; una centralina di<br />

gestione dei dati misurati che<br />

viene solitamente sistemata<br />

in cabina e il ricevitore satellitare,<br />

posto solitamente nel punto<br />

più alto della macchina. Il<br />

vantaggio principale dato dalla<br />

registrazione dei dati in campo<br />

è quello che dalle mappe di<br />

produzione possono emergere<br />

interessanti considerazioni per<br />

successivamente guidare tutte<br />

le operazioni agronomiche in<br />

campo.<br />

Lavorazioni del terreno<br />

La moderna tecnologia può<br />

aiutare soprattutto l’operatore<br />

alla guida della trattrice.<br />

In situazioni di lavoro su campi<br />

molto estesi vengono utilizzati<br />

attrezzi dalle dimensioni che<br />

superano facilmente i cinque<br />

metri di larghezza, conseguentemente<br />

anche i trattori avranno<br />

potenze elevate e dimensioni<br />

proporzionate. Un sistema di<br />

ausilio alla guida che permetta<br />

di seguire traiettorie diritte,<br />

evitando sovrapposizioni e<br />

inutili sprechi di carburante,<br />

può aumentare la produttività<br />

operativa fino al sedici per<br />

cento e diminuire i costi fino al<br />

cinquanta per cento nel caso si<br />

adotti un sistema con precisione<br />

fino a 2,5 cm di errore tra<br />

una passata e l’altra.<br />

Difesa delle colture<br />

Il ragionamento interessa<br />

maggiormente il modo in cui<br />

viene distribuito l’agro-farmaco<br />

tramite una limitazione degli<br />

sprechi. Il ricorso a un sistema<br />

di ausilio alla guida permette<br />

al trattorista di compiere<br />

passate senza sovrapposizioni<br />

non avendo quindi bisogno<br />

di utilizzare schiumogeno o<br />

segna-linea dando quindi una<br />

distribuzione proporzionale<br />

all’avanzamento.<br />

I vantaggi dipendono dall’unione<br />

del risparmio di prodotto<br />

ottenuto a seguito all’annullamento<br />

delle sovrapposizioni e<br />

alla gestione differenziata degli<br />

ugelli spruzzatori.<br />

Semina<br />

La tecnologia applicata al cantiere<br />

di semina consiste nei<br />

sistemi per utilizzare meglio il<br />

seme.<br />

Questa opportunità è dedicata<br />

alle colture seminate a righe<br />

dove solitamente la seminatrice<br />

è combinata con attrezzature<br />

per la minima lavorazione del<br />

terreno e può essere estesa anche<br />

a situazioni di semina in<br />

notturna.<br />

La semina di precisione ha due<br />

applicazioni fondamentali: la<br />

localizzazione variabile del fertilizzante<br />

alla semina, soluzione<br />

interessante per le colture a file<br />

come il mais, ottimizza la<br />

quantità di fertilizzante necessario<br />

a mettere la pianta nelle<br />

condizioni di affrontare le prime<br />

fasi di crescita; la variazione<br />

della quantità di seme in base<br />

alla produttività del Terreno.<br />

Questa soluzione permette di<br />

aumentare o diminuire le densità<br />

di semina all’interno dello<br />

stesso appezzamento a seconda<br />

della produttività dell’annata<br />

precedente o delle proprietà del<br />

suolo.<br />

Gestione dell’acqua irrigua<br />

La gestione dell’acqua è un<br />

problema particolare in quanto<br />

ci si riferisce ad una risorsa non<br />

sempre disponibile.<br />

Per un’azienda agricola gestire<br />

meglio l’acqua significa anche<br />

aumentare l’efficacia di altri interventi<br />

agricoli.<br />

La fertirrigazione, la diluizione<br />

in acqua di nutrienti somministrati<br />

durante l’irrigazione,<br />

può essere un esempio di come<br />

un’errata valutazione delle<br />

quantità di fertilizzante possa<br />

trasformarsi in un danno per la<br />

coltura.<br />

Scouting colturale<br />

Quando le normali tecnologie<br />

sensoristiche applicate alle macchine<br />

ed attrezzature giungono<br />

al loro limite per dimensioni o<br />

condizioni o per permettere alle<br />

stesse di operare nelle migliori<br />

condizioni possibili, vengono<br />

utilizziate tecnologie per impossessarsi<br />

delle informazioni<br />

a priori; il cosiddetto scouting<br />

colturale è quella pratica che<br />

consente di conoscere prima di<br />

agire.<br />

Attraverso droni equipaggiati<br />

con camere multi spettrali o<br />

altre camere ad altissima definizione<br />

siamo in grado di conoscere<br />

lo stato di salute della<br />

coltura in atto. Un volo sopra il<br />

campo per conoscere in pochi<br />

istanti la sua condizione.<br />

Altra analisi importante è la<br />

conoscenza del suolo, attraverso<br />

carotaggi ed analisi conosciamo<br />

la percentuale di macroelementi<br />

nel suolo; attraverso un’analisi<br />

di elettroconducibilità andremo<br />

a conoscere la sua tessitura.<br />

Tutte le informazioni raccolte<br />

sono georeferenziate e catalogate;<br />

analizzate ed utilizzate<br />

successivamente per indirizzare<br />

le migliori pratiche per quel<br />

determinato punto nello spazio.<br />

Sin dai primi anni 2000 alcune<br />

aziende tra cui Trimble hanno<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 33


REPORT<br />

iniziato a dedicarsi dettagliatamente<br />

al mondo dell’agricoltura<br />

di precisione, sviluppando<br />

negli anni una tale esperienza<br />

e affidabilità che ora la rende<br />

sicuramente il marchio più diffuso<br />

ed apprezzato al mondo.<br />

Tutte le operazioni elencate<br />

fin’ora possono essere tradotte<br />

in strumenti per la loro applicazione.<br />

Strumentazioni di guida automatica,<br />

automazione attrezzatura<br />

possono essere facilmente<br />

installate su praticamente la<br />

totalità delle macchine agricole,<br />

andando a migliorarne la produttività.<br />

I sistemi Trimble coprono tutte<br />

le applicazioni più diffuse.<br />

La vera chiave dell’agricoltura<br />

moderna sta nella precisione,<br />

e cioè dalla qualità del segnale<br />

satellitare che viene fornito alle<br />

macchine per lavorare.<br />

I moderni sistemi permettono<br />

di far muovere le macchine con<br />

un errore massimo di 2 cm,<br />

consentendo quindi un elevatissimo<br />

livello di automazione<br />

e precisione; andando a rendere<br />

praticamente non necessaria la<br />

presenza dell’operatore.<br />

Nel giro di dieci anni, legislazione<br />

dedicata permettendo,<br />

se non prima, andremo in<br />

campagna e vedremo dei paesaggi<br />

sempre più omogenei<br />

e organizzati, all’interno dei<br />

quali troveremo macchine automatiche,<br />

senza operatore che<br />

lavoreranno ad emissioni zero<br />

ininterrottamente 24 al giorno<br />

7 giorni su sette, (stagionalità e<br />

meteo permettendo).<br />

Non perderemo l’autenticità<br />

del prodotto bensì la esalteremo<br />

al meglio delle sue possibilità<br />

naturali.<br />

PAROLE CHIAVE<br />

agricoltura di precisione; georeferenziazione;<br />

satelliti; suolo; risorse<br />

rinnovabili<br />

ABSTRACT<br />

What is precision farming and why is so<br />

important today. Considering the population<br />

growth and the everyday economical<br />

challenges, the agro industrial sector must<br />

updated the way it works introducing modern<br />

technologies to help operators, save and conserve<br />

the land and give to the end customer<br />

the best product.<br />

AUTORE<br />

Dott. Matteo Antonello<br />

Matteo.antonello@vantage-italia.it<br />

Responsabile commerciale e marketing<br />

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34 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong><br />

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<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 35


REPORT<br />

Open IACS: apertura, interoperabilità e riuso<br />

dati dai sistemi integrati di gestione<br />

e controllo per i pagamenti in agricoltura<br />

di Flavio Lupia, Fabio Pierangeli, Salvatore Carfì, Marco Picone, Elio Giulianelli, Fiorenzo Ambrosino, Marco Puccini<br />

Fig. 1 – Schema a 5 stelle proposto Tim Berners-Lee per valutare la qualità degli open data<br />

sul web. 1* - open data sul Web in qualsiasi formato; 2* - open data in formato strutturato<br />

(es. .xls); 3* - open data in formato strutturato non proprietario (es. .csv); 4* - open data<br />

con standard W3C (es. RDF e URI); 5* - open data collegabili ad altri dataset (Linked<br />

Open Data).<br />

politiche europee (Politica<br />

Agricola Comune - PAC, in<br />

primis). Nell’ecosistema delle<br />

politiche europee l’utilità dei<br />

dati IACS è riconosciuta in<br />

diversi contesti, ad esempio:<br />

statistiche e stime produttive<br />

agricole, valutazioni su gas serra,<br />

valutazione dei programmi<br />

di sviluppo rurale, integrazione<br />

con dati di uso copertura<br />

del suolo a livello europeo,<br />

consolidamento dei dati<br />

provenienti dal Programma<br />

Copernicus e valutazioni sulle<br />

aree Natura 2000 e sulla direttiva<br />

Acque.<br />

I dati amministrativi<br />

geospaziali delle agenzie di<br />

pagamento in agricoltura<br />

approdano verso una<br />

diffusione al pubblico con<br />

il paradigma dei Linked<br />

Open Data. Emergeranno<br />

nuove opportunità di riuso<br />

ed integrazione con altri<br />

dati favorendo lo sviluppo<br />

di applicativi finora solo<br />

immaginati per lo studio<br />

integrato delle relazioni tra<br />

agricoltura ed ambiente<br />

e per la valutazione<br />

dell’efficacia delle politiche<br />

europee.<br />

Politiche europee, indicatori<br />

PAC, open data e IACS open<br />

data<br />

Differenti azioni a livello europeo<br />

si muovono da tempo nel<br />

tentativo di regolamentare e<br />

facilitare l’accesso ai dati generati<br />

dal settore pubblico, avendone<br />

riconosciuto il potenziale economico<br />

e sociale derivante dal loro<br />

riuso (vedi Direttive 2003/98,<br />

2013/37 e 2019/1024). L’ultima<br />

Direttiva del 2019 introduce il<br />

concetto di high value datasets<br />

nel quale rientrano in particolare<br />

i dati geospaziali.<br />

I dataset amministrativi del<br />

Sistema Integrato di Gestione<br />

e Controllo - SIGC (IACS in<br />

Europa) si collocano in modo<br />

rilevante tra i dataset ad elevato<br />

valore aggiunto con potenzialità<br />

applicative sia in ambito scientifico<br />

che in quello di valutazione<br />

ed implementazione di diverse<br />

Open IACS: armonizzazione<br />

dei dati IACS e creazione<br />

dei Linked Open Data<br />

I dataset amministrativi<br />

SIGC (IACS) costituiscono<br />

un importante patrimonio<br />

informativo tuttora inesplorato<br />

per le difficoltà di<br />

accesso e di interpretazione<br />

dei dati generati dalle agenzie<br />

di pagamento. Tra questi, i<br />

due dataset geospaziali LPIS<br />

(Land Parcel Identification<br />

System) e GSAA (Geo Spatial<br />

Aid Application) hanno la<br />

componente geografica ed una<br />

adeguata ricchezza informativa<br />

a livello di attributi consentendo<br />

di sviluppare applicativi<br />

per l’analisi agro-ambientale<br />

in chiave spaziale. Di recente,<br />

la dotazione geospaziale<br />

delle agenzie di pagamento si<br />

arricchisce con i dati di monitoraggio<br />

delle parcelle agricole<br />

36 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

generati dall’elaborazione delle<br />

acquisizioni Copernicus Sentinel<br />

2. sistema LPIS di AGEA, basato<br />

sul noto progetto “Refresh”,<br />

consente di mappare in modalità<br />

wall-to-wall il territorio attraverso<br />

procedure di fotointerpretazione,<br />

su immagini telerilevate<br />

ad altissima risoluzione, con un<br />

dettaglio maggiore per le aree<br />

agricole. La frequenza di aggiornamento<br />

del layer vettoriale<br />

consente di coprire il territorio<br />

nazionale in tre anni. Il GSAA,<br />

noto come Domanda Grafica,<br />

è lo strato vettoriale contenente<br />

la delimitazione delle parcelle<br />

agricole dichiarate annualmente<br />

dalle aziende agricole con un<br />

dettaglio molto spinto sulle singole<br />

coltivazioni.<br />

Il progetto Open LOD platform<br />

based on HPC capabilities for<br />

Integrated Administration and<br />

Control System of Common<br />

Agrarian Policy (Open IACS),<br />

focalizza l’attenzione sul riuso<br />

dei dati IACS (LPIS e GSAA) e<br />

sull‘integrabilità con alti dataset<br />

(ambientali) con il paradigma<br />

dei Linked Open Data (LOD).<br />

Il progetto, finanziato con un<br />

budget di 4.5 M Euro nell’ambito<br />

del programma europeo<br />

Connecting European Facilities<br />

(CEF-Telecom), è coordinato<br />

dall’Università Carlo III di<br />

Madrid. I partner sono costituiti<br />

da centri di ricerca europei,<br />

centri di supercalcolo (High<br />

Performance Computing –<br />

HPC) ed agenzie di pagamento.<br />

La cordata italiana vede la partecipazione<br />

di CREA, AGEA,<br />

ISPRA ed ENEA. Gli obiettivi<br />

principali riguardano l’armonizzazione<br />

dei dati IACS con una<br />

struttura comune Europea, lo<br />

sviluppo di una serie di nodi di<br />

accesso ai dati IACS mediante il<br />

paradigma LOD e lo sviluppo<br />

di una infrastruttura tecnologica<br />

basata sull’integrazione delle<br />

risorse degli HPC europei per<br />

l’applicazione di una serie di casi<br />

d’uso (scenari). Sono previste tre<br />

component fondamentali che<br />

rappresentano un sistema strutturato<br />

a livelli (Fig. 2): sorgenti<br />

dati IACS e non-IACS (es. dati<br />

ambientali), servizi e funzioni<br />

erogate dai sistemi di supercalcolo<br />

europei (HPC) e applicazioni<br />

per gli utenti finali con tre scenari<br />

dimostrativi. Il primo scenario<br />

è una piattaforma geografica per<br />

l’esplorazione ed interrogazione<br />

dei dati. Il secondo scenario<br />

prevede lo sviluppo di applicazioni<br />

per il monitoraggio delle<br />

performance della PAC (indicatori<br />

agro-ambientali). Il terzo<br />

scenario riguarda lo sviluppo di<br />

applicazioni per il cambiamento<br />

climatico (es. emissioni di carbonio).<br />

Una delle component principali<br />

è l’armonizzazione dei dati (LPIS<br />

e GSAA) a livello nazionale ed<br />

internazionale attraverso lo sviluppo<br />

di vocabolari ed ontologie<br />

di riferimento che consentano<br />

l’interoperabilità semantica dei<br />

dati provenienti da sorgenti diverse<br />

(agenzie di pagamento europee).<br />

Successivamente è prevista<br />

la trasformazione dei dati nel<br />

formato Resource Description<br />

Framework (RDF) per la creazione<br />

dei LOD interoperabili<br />

localizzati in diversi End-point<br />

(Italia, Spagna, Lituania, Polonia<br />

e Grecia). In modo semplificato,<br />

gli End-point memorizzano i<br />

dati IACS con la struttura RDF<br />

creando una sorta di banca dati<br />

che può essere interrogata attraverso<br />

query semantiche con linguaggi<br />

specifici (es. SPARQL).<br />

Le query semantiche faciliteranno<br />

lo sviluppo di applicazioni<br />

specifiche per i vari scenari. Ad<br />

esempio, sarà possibile effettuare<br />

interrogazioni basate sui dati<br />

IACS del tipo: “Quali sono i<br />

comuni Italiani in cui l’indicatore<br />

di contesto Area Agricola<br />

Utilizzata è superiore ad una certa<br />

soglia percentuale rispetto alla<br />

superficie territoriale?”; oppure<br />

“In quali comuni le emissioni di<br />

carbonio generate da specifiche<br />

attività di coltivazione e stimate<br />

con specifici modelli dai dati<br />

IACS superano una determinata<br />

soglia?”.<br />

Dati ambientali in LOD e<br />

potenziale integrazione con<br />

i dati IACS<br />

L’Istituto Superiore per<br />

la Protezione e la Ricerca<br />

Ambientale (ISPRA) ha il compito<br />

di condurre monitoraggi,<br />

raccogliere dati ed effettuare<br />

valutazioni sullo stato dell’ambiente.<br />

Il sistema informativo<br />

di ISPRA gestisce circa 150<br />

dataset ambientali relativi alle<br />

diverse matrici, dall’aria al mare,<br />

dal sottosuolo alla gestione del<br />

territorio. Tutti i dati ambientali<br />

sono “geodati” poiché riferiti ad<br />

un preciso ambito territoriale,<br />

ben definito e rappresentato.<br />

Nell’ambito del progetto Open<br />

IACS, le principali tematiche<br />

ambientali di interesse riguardano<br />

la biodiversità e la concentrazione<br />

di pesticidi nelle acque<br />

e verranno integrate sfruttando<br />

i LOD già sviluppati da ISPRA<br />

(LinkedISPRA).<br />

L’insieme di specie animali, che<br />

costituiscono parte della biodiversità<br />

di un territorio, è fortemente<br />

influenzata dall’utilizzo<br />

umano del territorio, sia esso<br />

agricolo o urbano. Particolari<br />

colture e attività agricole possono<br />

inibire la presenza di particolari<br />

esseri, ma possono anche<br />

rappresentare un luogo ideale<br />

per la proliferazione di determinate<br />

specie. In ISPRA, informazioni<br />

relative alla biodiversità di<br />

un territorio possono essere ricavate<br />

dal dataset EPE - EURING<br />

Protocol Engine – che riporta le<br />

osservazioni puntuali di catture o<br />

ricatture di un uccello, registrate<br />

dagli inanellatori che operano attraverso<br />

impianti di cattura con<br />

reti, in una certa data, in una<br />

singola località. I dati ottenuti<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 37


REPORT<br />

Fig. 2 – Struttura del sistema Open IACS: livello basale con<br />

le sorgenti dati, livello intermedio con i servizi offerti dagli<br />

HPC e livello superiore per i servizi agli utenti finali con<br />

applicazioni per tre scenari di utilizzo.<br />

dalle catture sono osservazioni<br />

puntuali georeferenziate relative<br />

a una cella di 2 km. Ogni<br />

inanellatore patentato, raccoglie<br />

tutte le informazioni relative alla<br />

cattura. Accanto al dataset delle<br />

catture, viene individuata una<br />

specifica tassonomia che include<br />

tutte le specie catturabili, e la<br />

relativa classificazione (specie,<br />

genere, famiglia, ecc.).<br />

Gli usi agricoli del territorio<br />

generano impatti, di maggiore o<br />

minore entità, su diverse componenti<br />

ambientali. L’acqua è<br />

sicuramente una di queste. La<br />

presenza di sostanze inquinanti,<br />

come pesticidi, in acque superficiali<br />

e sotterranee può generare<br />

ripercussioni negative sull’uomo<br />

e sull’ambiente. La normativa<br />

di riferimento di tutela delle<br />

acque (le direttive comunitarie<br />

2008/105/CE e 2013/39/UE,<br />

le leggi nazionali DM 56/2009<br />

e D.lgs. 172/15) stabilisce i<br />

limiti ambientali in termini di<br />

standard di qualità ambientale<br />

(SQA) per determinate sostanze,<br />

per gruppi di esse, e per tipologia<br />

di bacino. I monitoraggi e le<br />

analisi di laboratorio vengono<br />

effettuati da Regioni e Province<br />

autonome, anche attraverso le<br />

Agenzie regionali e provinciali<br />

per la protezione dell’ambiente.<br />

L’ISPRA svolge il compito di<br />

coordinare le attività regionali,<br />

di elaborare e valutare le informazioni<br />

finali e di redigere la<br />

reportistica annuale. Il dataset a<br />

disposizione di ISPRA contiene<br />

i dati annuali di concentrazione<br />

delle sostanze individuate dalla<br />

normativa in circa 2000 punti di<br />

monitoraggio per i bacini idrici<br />

superficiali e circa 2800 osservazioni<br />

profonde.<br />

L’applicazione delle tecnologie<br />

semantiche alle conoscenze ambientali<br />

ha lo scopo di garantire<br />

un adeguato accesso ai dati e<br />

metadati, evitando informazioni<br />

disorganizzate e disomogenee.<br />

Consente una maggior facilità<br />

nell’individuazione di risorse<br />

simili e dà la possibilità di effettuare<br />

link logici tra risorse<br />

collegabili sul web. A tal proposito,<br />

nell’ultimo decennio il<br />

numero di pubblicazioni, linee<br />

guida, direttive e progetti che<br />

hanno come obiettivo una visione<br />

semantica “dato centrica”<br />

è esploso. In questo contesto,<br />

il progetto LinkedISPRA è<br />

Fig. 3 – Schema semplificato di ISPRA-<br />

CORE. Ogni oggetto ha una rappresentazione<br />

geografica a cui sono collegati gli<br />

elementi e i dati pubblicati.<br />

finalizzato alla produzione di<br />

LOD per la pubblicazione dei<br />

dataset ambientali dell’ISPRA<br />

secondo le specifiche del World<br />

Wide Web Consortium (W3C).<br />

Nato nel 2016 con l’obiettivo<br />

di mantenere alti gli standard<br />

di conformità con la legislazione<br />

nazionale ed internazionale<br />

sulla pubblica amministrazione<br />

digitale, il progetto adotta un<br />

approccio fortemente orientato<br />

ai dati facendo uso e riuso dei<br />

prodotti del Semantic Web. Le<br />

principali linee guida raccomandano<br />

il riutilizzo di ontologie<br />

consolidate per la descrizione dei<br />

metadati o di mappare le relative<br />

ontologie. I concetti generici<br />

(relazioni, luoghi, organizzazioni,<br />

strutture di dati, unità di<br />

misura) vengono quindi modellati<br />

attraverso “Dublin Core”,<br />

“FOAF”, “SKOS”, “Schema”,<br />

“GeoSPARQL”, “Geonames”,<br />

“QUDT”. Concetti specifici richiedono<br />

invece l’utilizzo di vocabolari<br />

tematici o la creazione<br />

di nuove risorse che definiscano<br />

classi e proprietà non ancora<br />

documentate (eventualmente<br />

specializzando ontologie esistenti).<br />

ISPRA-CORE è la nuova<br />

ontologia sviluppata da ISPRA,<br />

nata per sopperire alla mancanza<br />

di accuratezza delle ontologie<br />

generiche esistenti per definire<br />

misure, indicatori, reti di monitoraggio,<br />

interventi di mitigazio-<br />

38 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

ne e qualsiasi concetto utile alla<br />

definizione semantica dei dataset<br />

fino ad ora pubblicati in LOD<br />

dall’istituto. La piattaforma<br />

LinkedISPRA attualmente fornisce<br />

l'accesso ai seguenti dataset<br />

ambientali nazionali:<br />

•Consumo suolo: set di indicatori<br />

annuali per ogni unità<br />

amministrativa (comune, provincia<br />

o regione) relativi alla<br />

quantità di suolo consumato<br />

per ogni anno analizzato;<br />

•Interventi di difesa del suolo<br />

(RENDIS): elenco di interventi<br />

effettuati o in corso che hanno<br />

come oggetto la difesa del territorio;<br />

•Rete Ondametrica Nazionale<br />

e Rete Mareografica Nazionale:<br />

misure, indicatori e stazioni<br />

di misura afferenti alle reti di<br />

monitoraggio marine gestite da<br />

ISPRA.<br />

Sono in fase di pubblicazione i<br />

dataset relativi agli indicatori di<br />

qualità ambientale nelle aree urbane<br />

italiane, le concentrazioni<br />

di pesticidi nelle acque superficiali<br />

e sotterranee, la biodiversità.<br />

I dati possono essere federati<br />

con organismi nazionali (ISTAT,<br />

MIBACT) e internazionali, e<br />

sono pubblicati secondo i termini<br />

della licenza CC-BY 4.0.<br />

Lo stack tecnologico è completamente<br />

sviluppato con componenti<br />

open source.<br />

Infrastruttura Open IACS con<br />

i sistemi High Performance<br />

Computing (HPC)<br />

Il progetto Open IACS vede<br />

il coinvolgimento di 3 partner<br />

europei attivi nel settore HPC.<br />

L’obiettivo è quello di poter<br />

accedere a dati di origine e dati<br />

elaborati, come il calcolo di<br />

indicatori, in modo quanto più<br />

trasparente per l’utente dell’infrastruttura<br />

IACS. Le risorse<br />

informatiche offerte dagli HPC,<br />

tipicamente di tipo computazionale<br />

ma anche di storage, di<br />

disponibilità, affidabilità ecc.,<br />

sono molto importanti per il<br />

progetto: assicurano che i servizi<br />

offerti dall’infrastruttura siano<br />

gestiti al meglio all’interno del<br />

network di End-Point HPC, in<br />

modo automatizzato in base alle<br />

singole capacità e disponibilità<br />

del momento e in base alle cosiddette<br />

Service Level Agreement<br />

assegnate ai vari servizi. Questo<br />

si ottiene attraverso un’opportuna<br />

pianificazione e allocazione<br />

delle risorse tra i centri HPC sia<br />

per quanto riguarda l’hosting dei<br />

dati e dei servizi e sia per i processi<br />

di calcolo, il tutto sempre<br />

in modo quanto più trasparente,<br />

automatico ed efficiente.<br />

Il progetto vede il coinvolgimento<br />

dei seguenti centri HPC:<br />

ENEA – Agenzia Nazionale per<br />

le Nuove Tecnologie, l’Energia<br />

e lo Sviluppo Economico<br />

Sostenibile (Italia) tramite il<br />

®<br />

A CADEMY<br />

®<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 39


REPORT<br />

Fig. 4 - Una vista del sistema CRESCO6 ospitato<br />

nella sala CED1 del Centro Ricerche Enea di Portici.<br />

dipartimento TERIN, divisione<br />

ICT; Scayle - Supercomputación<br />

Castilla y León (Spagna); PSNC<br />

- Poznan Supercomputing and<br />

Networking Center (Polonia). I<br />

tre centri si coordinano per costituire<br />

il network di End-Point<br />

attraverso il quale le richieste di<br />

servizi end-user sono acquisite e<br />

elaborate. Questo coordinamento<br />

si attua attraverso una progettazione<br />

e implementazione<br />

armonizzata dei servizi IACS che<br />

utilizzano gli strumenti messi in<br />

campo dai centri. Ciò si ottiene<br />

sviluppando delle infrastrutture<br />

software e hardware che soddisfino<br />

dei requisiti comuni utili in<br />

particolare:<br />

• al calcolo dei modelli degli indicatori<br />

agro-ambientali;<br />

• alla pianificazione e allocazione<br />

delle risorse nel network<br />

degli HPC;<br />

• al trasferimento dei servizi tra i<br />

vari HPC;<br />

• all’integrazione di sistemi di<br />

autenticazione che garantisca<br />

diversi livelli di accesso e operatività<br />

alle differenti tipologie di<br />

end-user.<br />

L’accesso ad un network di centri<br />

HPC piuttosto che un'unica<br />

soluzione centralizzata fornisce<br />

degli indubbi vantaggi sia in<br />

termini di performance complessive,<br />

basti considerare le quantità<br />

e varietà di dati forniti dai vari<br />

partner europei che vengono<br />

distribuiti tra i vari siti, che in<br />

termini di affidabilità del sistema<br />

visto come un’unica entità che si<br />

trova ad avere ridondanza di servizi<br />

in caso di qualche problema di<br />

disponibilità di risorse di uno degli<br />

elementi del network.<br />

Il laboratorio ENEA TERIN-ICT-<br />

HPC è dotato di diversi sistemi<br />

e know-how nel campo HPC distribuiti<br />

su una rete di 6 centri di<br />

ricerca sul territorio nazionale. Dal<br />

2008, ENEA si è dotata di sistemi<br />

HPC denominati CRESCO apparendo<br />

più volte nella lista Top500<br />

dei supercalcolatori più potenti<br />

al mondo. Il sistema più recente<br />

infatti, CRESCO6, è stato installato<br />

e inaugurato nel 2018 con 1.4<br />

Pflops di potenza di calcolo, fornita<br />

da 434 nodi dual processor Intel<br />

Xeon Skylake CPU per un totale di<br />

poco più di 20 mila core, si è posizionato<br />

nella posizione 420 della<br />

lista Top500 di Novembre 2018.<br />

Il sistema si avvale di un’interconnessione<br />

Omni-Path a 100 Gbps<br />

e si integra alla rete Infiniband<br />

QLogic dei sistemi precedenti<br />

Cresco5 e Cresco4 in una configurazione<br />

Multifabric con la quale<br />

si accede a diversi filesystem IBM<br />

Spectrumscale GPFS.<br />

Considerazioni conclusive<br />

Lo scenario preposto in merito al<br />

progetto Open IACS mira, per la<br />

prima volta, a testare una serie di<br />

dati raccolti dai SIGC europei in<br />

modalità geo-spaziale e alfanumerica<br />

da relazionare agli indicatori<br />

della PAC per condividerli gratuitamente<br />

tra le autorità pubbliche.<br />

Questo consentirà un riuso dei<br />

dati ed un vantaggio enorme anche<br />

di natura economica per tutte le<br />

attività di monitoraggio e valutazione<br />

di numerose politiche e<br />

regolamenti Europei e nazionali.<br />

Naturalmente, l’apertura dei dati<br />

amministrativi agricoli coinvolti<br />

dovrà armonizzarsi con gli aspetti<br />

di riservatezza dei dati personali<br />

che deve essere necessariamente assicurata<br />

(Reg. (UE) 2016/679).<br />

BIBLIOGRAFIA<br />

Progetto Open IACS. https://open-iacs.eu/<br />

INSPIRE - Guidelines for the RDF encoding of spatial data.<br />

https://inspire-eu-rdf.github.io/inspire-rdf-guidelines/<br />

LinkedISPRA. - http://dati.isprambiente.it/<br />

CRESCO6: TECHNICAL SPECIFICATIONS AND<br />

BENCHMARKS - Report - High Performance Computing<br />

on CRESCO infrastructure: research activities and results<br />

2017, p. 179-184, ISBN: 978-88-8286-373-9, December<br />

2018<br />

F. Iannone et al., "CRESCO ENEA HPC clusters: a working<br />

example of a multifabric GPFS Spectrum Scale layout," 2019<br />

International Conference on High Performance Computing<br />

& Simulation (HPCS), Dublin, Ireland, 2019, pp. 1051-<br />

1052, doi: 10.1109/HPCS48598.2019.9188135<br />

Reg. (UE) 2016/679 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/<br />

IT/TXT/?uri=celex%3A32016R0679<br />

Direttiva 2003/98 https://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32007L0002&q<br />

id=1634538992491<br />

Direttiva 2013/37 https://eur-lex.europa.eu/search.html?scop<br />

e=EURLEX&text=2013%2F37%2FEU&lang=en&type=q<br />

uick&qid=1634539055735<br />

Direttiva 2019/1024 https://eur-lex.europa.eu/search.html?sc<br />

ope=EURLEX&text=2019%2F1024&lang=en&type=quick<br />

&qid=1634539118467<br />

PAROLE CHIAVE<br />

linked open data; politica agricola comune;<br />

open data; georeferenziazione; IACS;<br />

SIGC<br />

ABSTRACT<br />

Open LOD platform based on HPC capabilities for<br />

Integrated Administration and Control System of<br />

Common Agrarian Policy (Open IACS) is an EU<br />

funded project (4.5 MEur) fostering the administrative<br />

data reuse in the context of the Common Agricultural<br />

Policy (CAP) and granting open access to farmers,<br />

policy makers and third parties.<br />

Data from European paying agencies for agriculture<br />

will be harmonised, and a network of Linked Open<br />

Data will be developed. An interoperable system of EU<br />

High Performance Computing Centres will provide a<br />

platform for demonstrating different use case scenarios<br />

(e.g. applications for computing CAP performance<br />

indicators, climate change indicators and integration<br />

between environmental and agricultural data).<br />

AUTORE<br />

Flavio Lupia<br />

flavio.lupia@crea.gov.it<br />

Fabio Pierangeli<br />

fabio.pierangeli@crea.gov.it<br />

Consiglio per la ricerca in agricoltura e<br />

l’analisi dell’economia agraria (CREA), Roma.<br />

Salvatore Carfi<br />

s.carfi@agea.gov.it<br />

AGEA -Agenzia per le Erogazioni in<br />

Agricoltura, Roma.<br />

Marco Picone<br />

marco.picone@isprambiente.it<br />

Elio Giulianelli<br />

elio.giulianelli@isprambiente.it<br />

ISPRA -Istituto Superiore per la Protezione<br />

e la Ricerca Ambientale, Roma<br />

Fiorenzo Ambrosino<br />

fiorenzo.ambrosino@enea.it<br />

Marco Puccini<br />

40 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


REPORT<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 41


MERCATO<br />

CHC NAV NX510PRO -<br />

SISTEMA DI GUIDA<br />

AUTOMATICA DI MEZZI<br />

AGRICOLI<br />

NX510 Pro è il nuovo sistema di guida<br />

automatizzata per tutti i mezzi che<br />

devono seguire percorsi programmati<br />

(per esempio navigazione su linee parallele).<br />

Il sistema si adatta facilmente a molti<br />

tipi di trattori e altri veicoli agricoli<br />

mediante una soluzione compatta e<br />

avanzata che non richiede interventi<br />

sull’idraulica del mezzo e con un<br />

costo che ogni azienda agricola può<br />

affrontare.<br />

NX510Pro garantisce significativi<br />

guadagni di produttività, funziona<br />

in tutte le condizioni di visibilità,<br />

annulla gli errori dell’operatore e ne<br />

riduce la fatica.<br />

Il Sistema utilizza il controller di<br />

guida integrato PA-3 estremamente<br />

robusto installabile in pochi minuti,<br />

che può essere facilmente trasferito<br />

da un trattore a un altro, offrendo<br />

una flessibilità senza pari.<br />

Le avanzate caratteristiche di PA-3 includono<br />

tutte le costellazioni GNSS<br />

disponibili per offrire una maggiore<br />

precisione ed un'affidabilità di navigazione<br />

ottimale.<br />

La combinazione della tecnologia<br />

GNSS RTK con il sistema di navigazione<br />

inerziale (‘INS’) garantisce una<br />

precisione di guida ‘a mani libere’ entro<br />

un centimetro e fornisce prestazioni<br />

superiori nelle applicazioni di<br />

scavo, semina e raccolta.<br />

Mentre ridurre l'affaticamento del<br />

conducente è un ovvio vantaggio,<br />

ve ne sono molti altri che rendono<br />

l'NX510 Pro un investimento prezioso<br />

per gli agricoltori:<br />

Risparmio. Annullando inevitabili<br />

sovrapposizioni dei percorsi che si<br />

hanno durante la guida manuale del<br />

trattore durante la semina o l'applicazione<br />

di fertilizzanti, erbicidi o<br />

pesticidi. L'NX510 Pro guida con<br />

precisione in modo che ci sia poca o<br />

nessuna sovrapposizione.<br />

Meno sovrapposizioni significa meno<br />

viaggi attraverso il campo, con riduzione<br />

di sprechi e dei costi di carburante<br />

e manodopera.<br />

Salvaguarda l'ambiente. L'utilizzo di<br />

meno carburante e fertilizzanti consente<br />

di risparmiare direttamente sui<br />

costi.<br />

Riducendo le sovrapposizioni le sementi<br />

ed i fertilizzanti sono distribuiti<br />

in modo più preciso, si riduce<br />

l'inquinamento ambientale e si migliora<br />

la qualità dell'acqua riducendo<br />

l'eccesso di nutrienti.<br />

Minore compattazione del suolo. I<br />

continui passaggi di trattori pesanti<br />

sul campo compattano il terreno, il<br />

che può rendere più difficile l'emergere<br />

delle piantine e limita il movimento<br />

dell'acqua, dei nutrienti e<br />

dell'aria nel suolo. Ciò riduce la resa<br />

del raccolto e può portare a un aumento<br />

del deflusso e dell’erosione del<br />

suolo.<br />

NX510 Pro consente agli agricoltori<br />

di percorrere esattamente gli stessi<br />

percorsi durante le fasi di coltivazione,<br />

semina, irrorazione e raccolta<br />

www.gter.it<br />

info@gter.it<br />

42 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


MERCATO<br />

riducendo quindi la compattazione complessiva del<br />

terreno.<br />

Migliore resa del raccolto. L'utilizzo di NX510 Pro<br />

aumenta la resa in diversi modi. Ottimizzando i tempi<br />

di lavoro la semina può essere completata più rapidamente;<br />

la riduzione della sovrapposizione migliora<br />

anche la resa.<br />

La sovrapposizione durante la semina si traduce in<br />

piante affollate che competono per acqua e sostanze<br />

nutritive e non crescono bene.<br />

Il fertilizzante in eccesso dovuto alla sovrapposizione<br />

influisce anche sulla crescita delle piante e riduce la<br />

resa.<br />

Maggiore efficienza e sicurezza. L’attenzione del conducente<br />

è perlopiù dedicata alla guida del mezzo, ma<br />

nel contempo deve ‘ascoltare’ il motore, guardando<br />

gli indicatori, tenendo d'occhio l'attrezzo montato<br />

sul retro del trattore, e controllando il percorso per<br />

evitare eventuali ostacoli.<br />

NX510 Pro si fa carico del lavoro più impegnativo –<br />

la guida su un percorso prestabilito - e consente agli<br />

agricoltori di concentrarsi sul trattore, sull'attrezzo e<br />

sul terreno.<br />

Meno multitasking riduce lo stress e l'affaticamento<br />

del conducente, migliorando l'efficienza e la sicurezza.<br />

NX510 Pro consente agli agricoltori di utilizzare al<br />

meglio le attrezzature anche quando la visibilità è<br />

scarsa a causa di polvere o nebbia e durante l’utilizzo<br />

notturno.<br />

C’è vita nel nostro mondo.<br />

Caratteristiche e benefici<br />

• Design altamente integrato, installazione semplice<br />

e ridotto costo di manutenzione.<br />

• Compensazione del terreno, Compensazione del<br />

terreno integrata (GNSS+IMU) mantiene un'elevata<br />

precisione su qualsiasi terreno (pendenze,<br />

Terreno accidentato …)<br />

• Migliore tracciamento del segnale, PA-3 supporta<br />

tutte le costellazioni GNSS e le correzioni RTK,<br />

DGPS e RTX®.<br />

• Facile da usare, Il software AgNav mostra un’interfaccia<br />

utente intuitiva, è facile da apprendere e<br />

dispone di guida in linea sempre accessibile<br />

• Nessun costo nascosto, NX510 Pro è il sistema di<br />

guida automatica all-inclusive<br />

• Elevata connettività: sono disponibili diverse porte<br />

CAN, una porta seriale, Bluetooth 4.1 e un modem<br />

4G, standard ISOBUS per la compatibilità con tutte<br />

le principali apparecchiature di tutti i produttori<br />

• Software AgNav multilingue, operativo su un display<br />

industriale da 10,1 pollici, supporta diverse<br />

tipologie di percorso, tra cui Linea AB, linea A+, linea<br />

circolare, irregolare curva e svolta a fine campo;<br />

• Costi e tempi di apprendimenti irrisori.<br />

Per maggiori informazioni: info@datronix.it<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

www.epsilon-italia.it<br />

www.inspire-helpdesk.eu<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 43


MERCATO<br />

SKY EYE SYSTEMS E<br />

PLANETEK ITALIA PRESENTA-<br />

NO UN SISTEMA INTEGRATO<br />

AVANZATO PER IL MONITO-<br />

RAGGIO DEL TERRITORIO<br />

TRAMITE UAS<br />

Occhi tecnologici e capacità di analisi<br />

per monitorare il territorio e le<br />

emergenze ambientali. Planetek Italia<br />

e Sky Eye System presentano in tre<br />

eventi internazionali una nuovissima<br />

soluzione integrata per il monitoraggio<br />

del territorio con UAS e l’analisi<br />

avanzata dei dati.<br />

Elaborare i flussi video e i dati ottici<br />

e SAR, acquisiti dai sensori a bordo<br />

dei droni della famiglia Rapier, tramite<br />

algoritmi di intelligenza artificiale<br />

al fine di estrarre automaticamente<br />

informazioni sensibili e utili agli analisti<br />

IMINT e a tutti gli enti che si<br />

occupano di controllo del territorio e<br />

gestione delle emergenze ambientali:<br />

questo è l’oggetto della collaborazione<br />

delle due società del settore aerospazio.<br />

Sky Eye Systems ha innovato in modo<br />

considerevole il mercato degli UAS di<br />

classe mini/light tramite la sua famiglia<br />

di droni, “Rapier”: un sistema<br />

UAS (Unmanned Aerial System) ad<br />

ala fissa impiegato in missioni di intelligence<br />

e di sorveglianza.<br />

Dotato di un'apertura alare di circa<br />

4 metri e un peso inferiore ai 25 kg,<br />

il primo modello “Rapier X-25” può<br />

essere lanciato da un veicolo militare<br />

in movimento (per esempio un blindato<br />

Lince) o da un sistema a catapulta<br />

pneumatica e sta per ottenere<br />

la certificazione militare secondo la<br />

normativa STANAG 4703. Rapier<br />

X-25 è stato appena acquistato come<br />

“cliente di lancio” dall’Aeronautica<br />

Militare e consegnato al 32° Stormo<br />

di Amendola (Foggia).<br />

La seconda versione è invece il<br />

“Rapier X-SkySAR” (peso fino a 30<br />

kg), dotata di sensori elettrottici/infrarossi<br />

e dello SkySAR, il più leggero<br />

radar ad apertura sintetica del mondo<br />

sviluppato dalla stessa Sky Eye<br />

Systems.<br />

Una terza versione, attualmente in<br />

fase di sviluppo, presenta decollo e<br />

atterraggio verticali ed è denominata<br />

“Rapier X-VTOL”. Tra le caratteristiche<br />

“Rapier X-VTOL”: un peso<br />

massimo al decollo di 50 kg (che lo fa<br />

rientrare nella Classe Light); un range<br />

operativo di 100 chilometri (estensibile<br />

ad alcune centinaia di chilometri,<br />

grazie al datalink satellitare opzionale);<br />

un’autonomia da 5 a 11 ore a seconda<br />

della missione; a bordo sensori<br />

elettrottici/infrarossi e altri payload<br />

opzionali come sensori iperspettrali,<br />

Lidar, IFF, SIGINT e anche SAR<br />

(Synthetic Aperture Radar), grazie<br />

all’estrema flessibilità e modularità<br />

della baia payload.<br />

Le tre versioni condividono gran<br />

parte delle tecnologie sensibili e<br />

fondamentali sviluppate in Sky Eye<br />

Systems, quali il layout aerodinamico<br />

estremamente ottimizzato, il Flight<br />

Control System e la Ground Control<br />

Station, sviluppati secondo i massimi<br />

standard di sicurezza software-hardware<br />

DO178C-DALB, nonché la<br />

progettazione strutturale quasi interamente<br />

in fibra di carbonio.<br />

Planetek Italia in questa collaborazione<br />

ha portato la trentennale esperienza<br />

nella elaborazione di dati geospaziali<br />

per l’IMINT e il GEOINT<br />

al fine di poter estrapolare in modo<br />

rapido informazioni utili partendo<br />

dai numerosi dati acquisiti a bordo.<br />

Tra le principali applicazioni sviluppate<br />

e rese disponibili in real-time<br />

su una postazione rugged dedicata<br />

all’exploitation dei dati, il sistema include<br />

change detection, data fusion,<br />

generazione di modelli 3D e riconoscimento<br />

automatico di oggetti.<br />

Le informazioni acquisite dal drone,<br />

e i report generati tramite la workstation<br />

rugged, possono essere condivisi,<br />

in tempo reale, sia con altre unità<br />

disposte sul campo che con centri di<br />

comando remoti.<br />

Oltre al settore militare, questi UAS<br />

hanno anche numerose applicazioni<br />

in ambito civile e governativo, ad<br />

esempio per le attività di security,<br />

antincendio e search & rescue, ma<br />

anche per aerofotogrammetria, monitoraggio<br />

di grandi infrastrutture<br />

(oleodotti, gasdotti, linee elettriche,<br />

reti ferroviarie, autostrade ed altro<br />

ancora), per le attività di controllo<br />

ambientale e di supporto cartografico<br />

nelle emergenze ambientali.<br />

La possibilità di disporre di un drone<br />

di questa taglia, non troppo grande<br />

da poter essere gestito e lanciato in<br />

modo semplice, e di taglia sufficientemente<br />

grande per coprire aree molto<br />

estese portando a bordo sensori<br />

importanti, abbinata ad una postazione<br />

rugged in grado di elaborare in<br />

modo automatico i dati e di estrarre<br />

le informazioni utili in real-time, rende<br />

questa soluzione perfetta nell’ambito<br />

delle operazioni di sorveglianza e<br />

nelle attività di monitoraggio del territorio<br />

in occasioni di emergenze ambientali,<br />

occasioni entrambe in cui il<br />

fattore tempo è un fattore chiave per<br />

la riuscita della missione.<br />

I droni della famiglia “Rapier”, assieme<br />

ad alcuni esempi di algoritmi<br />

e applicazioni sviluppate da Planetek<br />

Italia, sono stati presentati in tre eventi<br />

internazionali: il “Mediterranean<br />

Aerospace Matching” (22-24 settembre<br />

c/o spazio-porto di Grottaglie-<br />

Taranto), il “Sea Future <strong>2021</strong>” (28<br />

settembre – 1 ottobre presso la<br />

Base Navale di La Spezia), “Earth<br />

Technology Expo” (13-16 ottobre a<br />

Firenze).<br />

44 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


MERCATO<br />

IL PROGETTO AMOR: UN PRO-<br />

GETTO DI SALVAGUARDIA E<br />

FRUIZIONE “CIRCOLARI”<br />

Il progetto AMOR (Advanced<br />

Multimedia and Observation services<br />

for the Rome cultural heritage ecosystem)<br />

è un progetto cofinanziato da<br />

ASI (Agenzia spaziale Italiana), supportato<br />

da ESA (European Space Agency)<br />

e coordinato da MiC (Ministero della<br />

Cultura), rispondente alla call di ESA<br />

5G for L’ART (Business Applications<br />

programme). AMOR, volto a raffinare<br />

servizi già esistenti e a svilupparne<br />

nuovi nell’ambito di Salvaguardia e<br />

Fruizione dei Beni Culturali, è giunto<br />

alla fase di inizio delle attività di sviluppo,<br />

cui seguirà la fase di dimostrazione<br />

nel 2022.<br />

Gli scenari dimostrativi, presso cui<br />

sono state già svolte alcune attività<br />

sul campo, sono il suggestivo complesso<br />

archeologico delle Terme di<br />

Caracalla e un tratto meridionale<br />

delle poderose Mura Aureliane (da<br />

porta San Sebastiano a Porta Latina)<br />

di competenza, rispettivamente, della<br />

Soprintendenza speciale Archeologia<br />

Belle Arti e Paesaggio di Roma e della<br />

Sovrintendenza capitolina ai Beni<br />

Culturali di Roma, direttamente e attivamente<br />

coinvolte fin dalle prime fasi<br />

di progetto. Relativamente ai servizi<br />

di salvaguardia, nei mesi di giugno e<br />

luglio sono state condotte le prime attività<br />

sul campo che hanno riguardato<br />

prospezioni del sottosuolo e di strutture<br />

verticali con sistemi GPR e sorvoli<br />

con sistemi UAV equipaggiati, questi<br />

ultimi, con opportuna sensoristica atta<br />

al rilevamento di fenomeni di degrado<br />

delle superfici dei monumenti. È stata<br />

inoltre eseguita un’analisi interferometrica<br />

(PS InSAR) su tutto il centro<br />

storico, con particolare focus sulle aree<br />

sopra menzionate, i cui risultati – in<br />

forma di report e layer - sono stati già<br />

consegnati agli utenti finali e la cui distribuzione<br />

viene effettuata, per questo<br />

e per tutti gli output di progetto, per<br />

mezzo della piattaforma St’ART®.<br />

I servizi di fruizione, che metteranno<br />

a disposizione dei visitatori una mobile<br />

app, sono stati pensati per offrire<br />

al turista culturale solo contenuti multimediali<br />

approvati dalle Istituzioni<br />

responsabili di quei monumenti, ma<br />

anche per proporre esperienze innovative<br />

e coinvolgenti attraverso l’offerta<br />

di modelli 3D resi fruibili in Realtà<br />

Mista direttamente da dispositivo mobile<br />

personale, in piena aderenza alle<br />

normative anti COVID-19.<br />

Inoltre, l’app di fruizione laddove abilitata<br />

la funzione di posizionamento sul<br />

cellulare e nel pieno rispetto delle normative<br />

vigenti sulla privacy, permetterà<br />

anche di analizzare e derivare altri<br />

tipi di informazioni (data analytics),<br />

quali i tempi di permanenza in un’area,<br />

le aree più visitate (anche per la<br />

comprensione dei principali punti di<br />

assembramento), i giorni di maggiore<br />

frequentazione. I risultati derivati saranno<br />

messi a disposizione dell’utente<br />

Pubblica Amministrazione che sarà, in<br />

tal modo, in grado di prendere provvedimenti<br />

conseguentemente alla consapevolezza<br />

acquisita e nell’ottica di una<br />

salvaguardia circolare, secondo lo schema<br />

salvaguardia - conservazione - valorizzazione<br />

– fruizione – salvaguardia,<br />

pienamente rispondente alle strategie<br />

del MiC che, il 14 giugno scorso, ha<br />

presentato attraverso una conferenza<br />

stampa tenuta congiuntamente con<br />

ASI ed ESA, i progetti 5G for l’ART in<br />

corso su Roma, tra cui AMOR.<br />

Pertanto, è evidente come a oggi le<br />

moderne tecnologie informatiche congiuntamente<br />

alle informazioni derivate<br />

da sensoristica aerospaziale e terrestre,<br />

consentano di mettere a disposizione<br />

degli esperti dei servizi innovativi per<br />

una gestione integrata del sito, in grado<br />

di fornire un approccio preventivo<br />

per la salvaguardia e conservazione dei<br />

beni immobili, con importante risparmio<br />

economico rispetto agli interventi<br />

post-emergenza, nonché una evoluzione<br />

dei servizi di fruizione, volta<br />

anch’essa al raffinamento degli aspetti<br />

di salvaguardia e al miglioramento dei<br />

ritorni economici.<br />

Per informazioni visitare il sito:<br />

https://business.esa.int/projects/amor<br />

https://www.nais-solutions.it/amor/<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 45


AUGMENTED REALITY<br />

AI ED AR CLOUD – NUOVE<br />

PROSPETTIVE NEL SETTORE<br />

DELLA REALTA’ AUMENTATA<br />

XR 2020:<br />

News & Events<br />

a cura di<br />

Tiziana Primavera<br />

Innovative Tech<br />

Evangelist - AR/VR<br />

senior expert<br />

Le tecnologie inerenti la Mixed<br />

Reality stanno progressivamente<br />

diventando pervasive<br />

e naturalmente integrate in<br />

ogni tessuto del nostro lavoro<br />

e nella nostra vita quotidiana,<br />

in particolar modo nei contesti<br />

industriali, lavorativi, nel marketing,<br />

nell’advertising, negli<br />

ambiti sanitari, della formazione<br />

ed anche con particolare<br />

successo nell'intrattenimento,<br />

si pensi ai numerosi ed accattivanti<br />

filtri AR oramai<br />

caratterizzanti diversi social<br />

network.<br />

Al contempo si assiste ad un<br />

processo di convergenza di<br />

più tecnologie innovative integrate<br />

nelle esperienze VR e<br />

AR quali la blockchain, il 5G,<br />

i sistemi NFT, le criptovalute,<br />

il cloud computing, cloud<br />

storage e servizi cloud solo per<br />

citarne le più note.<br />

Appare oramai evidente che<br />

sia la Realtà aumentata che la<br />

Realtà virtuale, in considerazione<br />

delle rispettive specificità<br />

che le contraddistinguono,<br />

saranno destinate ad essere<br />

sempre più integrate con tutte<br />

le innovative tecnologie summenzionate,<br />

caratterizzando<br />

profondamente la prossima<br />

grande rivoluzione informatica,<br />

in cui la tecnologia viene<br />

immersa , inclusa nelle nostre<br />

Crediti: https://themaclife.com/tech/what-is-augmented-reality-and-how-does-it-work/<br />

vite e molteplici attività, divenendo<br />

pervasiva ovunque, ed<br />

rispecchiando sempre più le<br />

proprietà del cosiddetto ’ubiquitous<br />

computing”.<br />

Cloud, AI e connettività sono<br />

le tre tecnologie digitali fondamentali<br />

che si interfacciano<br />

con l’ecosistema AR.<br />

Ed affinché la tecnologia<br />

digitale rimanga cardine del<br />

vivere civile è necessario che si<br />

continui ad innovare, creando<br />

conseguentemente nuove forme<br />

di valore.<br />

Summit di carattere internazionale<br />

hanno luogo oramai<br />

periodicamente, col solo<br />

scopo di comprendere come<br />

le più innovative tecnologie<br />

digitali possano meglio integrarsi<br />

negli scenari di business,<br />

e per delineare le più<br />

efficaci modalità collaborative<br />

tra i diversi attori per definire<br />

le strategie ottimali di un ecosistema<br />

industriale interconnesso<br />

e soprattutto particolarmente<br />

efficiente.<br />

Si intravedono nuove tipologie<br />

di prodotto, ispirate principalmente<br />

alla filosofia cloud,<br />

che si esprime nel “pensare”<br />

cloud ed “agire” cloud cercando<br />

di ottimizzare quanto piu’<br />

la user experience ed il potenziale<br />

dei servizi (Everything as<br />

a Service – Infrastructure as a<br />

Service per l’accessibilità globale,<br />

Technology as a Service<br />

per l’innovazione flessibile<br />

ed Expertise as a Service per<br />

eccellere nei servizi di sharing”).<br />

Dati previsionali ci informano<br />

che nel 2030, sarà maggiore di<br />

10 volte il volume globale di<br />

46 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


AUGMENTED REALITY<br />

general computing e di ben<br />

23 volte i relativi dati generati,<br />

raggiungendo molto verosimilmente<br />

uno yottabyte.<br />

Diverse, pertanto, le sfide<br />

per il settore digital nel prossimo<br />

decennio.<br />

Le tecnologie XR si collocano<br />

come protagoniste indiscusse,<br />

insieme alla robotica<br />

ed all’intelligenza artificiale<br />

in questa transizione digitale<br />

tesa a sovvertire le nostre<br />

abitudini professionali e<br />

conseguentemente agevolare<br />

la vita quotidiana, se declinate<br />

intelligentemente perseguendo<br />

un concetto reale<br />

di progresso e non di mera<br />

evoluzione tecnologica fine a<br />

se stessa.<br />

Risalente agli anni più recenti,<br />

ma degno di nota,<br />

un progetto interessante ed<br />

ambizioso che ha coinvolto<br />

una start - up americana.<br />

Tale start -up ispirandosi alla<br />

filosofia cloud, ha cercato<br />

di definire un innovativo<br />

ecosistema, matrice base di<br />

riferimento per agevolare<br />

installazioni di carattere aumentato.<br />

Il progetto contempla la definizione<br />

di una mappa 3D<br />

persistente e iperlocalizzata<br />

del mondo reale nella sua<br />

interezza, riferita a spazi sia<br />

esterni che interni, interpretabile<br />

come quella tipologia<br />

di AR Cloud delineante un<br />

Universal Visual Browser wearable<br />

e contestualmente consapevole<br />

mediante Computer<br />

Vision e AI. Una sorta di<br />

Google per il mondo reale.<br />

Lo strumento consentirebbe<br />

applicazioni funzionali incredibilmente<br />

innovative agli<br />

sviluppatori, posti nella pratica<br />

condizione di utilizzare<br />

suddetto mapping, consentendo<br />

l'iper-geolocalizzazione<br />

di contenuti contestualmente<br />

rilevanti.<br />

Potrebbero infatti incorporare<br />

nel software una struttura 3D<br />

persistente del mondo, una<br />

sorta di mappa tridimensionale<br />

di Google, ma estremamente<br />

accurata e dettagliata.<br />

Algoritmi di Computer<br />

Vision e AI, l’AR cloud consentirebbero<br />

ad una app di<br />

identificare semanticamente<br />

oggetti 3D per abilitare molte<br />

nuove applicazioni AR.<br />

"L'API elabora una mesh<br />

tridimensionale del mondo<br />

nella sua interezza, in cui gli<br />

eventuali contenuti AR siano<br />

persistenti, reattivi all'occlusione<br />

e sincronizzati, fruibili<br />

in modalità multiplayers tali<br />

da garantire esperienze utente<br />

realmente coinvolgenti, come<br />

<strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong> 47


AUGMENTED REALITY<br />

Crediti: https://arinsider.co/2018/11/20/unpacking-magic-leaps-ar-strategy/<br />

se gli stessi interagiscano realmente<br />

con il mondo fisico".<br />

Grazie alle caratteristiche di<br />

queste nuove funzionalità, gli<br />

artefatti digitali simulano comportamenti<br />

tali da poter essere<br />

interpretati come se facessero<br />

davvero parte del mondo reale<br />

tridimensionale".<br />

Ottimale la procedura complessa<br />

ed ingente di raccolta<br />

dati affidata in crowdsourcing<br />

mediante giochi e social media<br />

che impiegano sistemi di mappatura<br />

e geolocalizzazione.<br />

Aziende come Snap e<br />

Facebook sono particolarmente<br />

attente e coinvolte<br />

nella creazione di esperienze<br />

AR multiplayer coinvolgenti,<br />

rapportate al mondo reale<br />

poichè una killer application<br />

in questo nuovo ambito<br />

costituirà inevitabilmente<br />

uno dei più grandi monopoli<br />

dell'attenzione di tutti<br />

i tempi. Certamente L'AR è<br />

il futuro dei media e dell'intrattenimento<br />

ma non solo,<br />

considerando le indiscusse potenzialita’<br />

funzionali.<br />

L’attenzione all’ AR Cloud<br />

è certamente considerevole,<br />

poichè sopperirebbe alle molte<br />

limitazioni attuali dell’AR.<br />

La start-up ha tentato di costruire<br />

una tecnologia capace<br />

di ricostruire il mondo fisico<br />

in modalità real-time con<br />

più utenti impiegando una<br />

fotocamera per smartphone",<br />

afferma Bonastos.<br />

La sfida alla base del progetto,<br />

risiede nel creare esperienze<br />

che solo hardware sofisticati<br />

potrebbero fare, e di renderle<br />

prontamente disponibili<br />

nel mercato consumer degli<br />

smartphone.<br />

Auspicabili partne ship,<br />

Niantic, creatore di "Pokemon<br />

Go", e i massicci giochi multiplayer<br />

AR "Harry Potter"<br />

e "Ghostbusters" insieme a<br />

Snapchat e Instagram, abilitatori<br />

ideali per il progetto. In<br />

analogia con Waze, gli stessi<br />

utenti potrebbero definire<br />

un mapping 3d real-time<br />

dettagliato dell’ambiente circostante<br />

in crowdsourcing di<br />

grande utilità condivisa.<br />

ARKit di Apple e ARCore di<br />

Google non avevano ancora<br />

raggiunto una maturità sufficiente,<br />

diversi i problemi<br />

tecnologici reali da risolvere,<br />

tra cui la persistenza dei dati,<br />

la mappatura del mondo fisico<br />

e soprattutto il consentire<br />

a più persone di sperimentare<br />

la stessa cosa insieme, tramite<br />

funzionalità multipiattaforma,<br />

oggi comunque finalizzati con<br />

l’ultima release.<br />

Con una mappatura dell’intero<br />

mondo reale, scaturirebbero<br />

innumerevoli opportunità,<br />

soprattutto integrando l’intelligenza<br />

artificiale per la discretizzazione<br />

semantica dello<br />

spazio tracciato.<br />

Le API in grado di abilitare<br />

interazioni multi-piattaforma<br />

e multiutente costituiranno<br />

con molta probabilità le scelte<br />

necessarie per gli sviluppatori<br />

per creare esperienze di nuova<br />

generazione, realmente in<br />

grado di annoverare le tecnologie<br />

dell’AR verso il successo<br />

globale del mercato di massa.<br />

“Gartner prevede che entro il<br />

2025, il 15% delle organizzazioni<br />

con oltre 1 miliardo di<br />

dollari di entrate utilizzerà il<br />

cloud AR per monetizzare il<br />

mondo fisico attraverso nuove<br />

interazioni e modelli di business”.<br />

Speriamo presto di poterne<br />

sperimentare l’incredibile potenziale.<br />

PAROLE CHIAVE<br />

Realtà aumentata; intelligenza<br />

artificiale; cloud<br />

AUTORE<br />

Tiziana Primavera<br />

Tiziana.primavera@unieur.it<br />

48 <strong>GEOmedia</strong> n°4-<strong>2021</strong>


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23-24 Marzo 2022<br />

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Singapore<br />

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geoconnectasia.com/<br />

27 – 29 Aprile 2022<br />

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gistam.scitevents.org/<br />

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