Grazie alle nuove tecnologie basate sull'analisi avanzate dei dati ricavati da drone, la viticoltura di precisione sta facendo passi da gigante.
In questo contesto, il sottoprogetto VINESCALE, Advanced UAV Monitoring of Multi-Scale Mediterranean Vineyards, parte del progetto Horizon Europe CHAMELEON, si propone di rivoluzionare il monitoraggio dei vigneti attraverso l'analisi delle immagini ricavate da drone.
L'obiettivo è quello di testare e di validare il tool di processing semiautomatico di dati da drone sviluppato nel progetto CHAMELEON, verificandone l'efficacia e l'affidabilità in diversi scenari applicativi, su dodici vigneti sparsi in tutta Italia (Tabella 1).
Sommario dei voli VINESCALE
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(Fonte foto: Agrobit)
Per garantire la validità delle informazioni ottenute dal sistema automatizzato di CHAMELEON, i risultati di VINESCALE sono stati confrontati con dati raccolti direttamente in campo.
Di seguito i principali risultati ottenuti e le sfide affrontate in questo progetto.
Viti, rilevamento automatico con approccio geometrico
Tra gli strumenti testati, un tool di rilevamento automatico per l'identificazione delle viti. Attraverso l'analisi di una nuvola di punti 3D (Foto 1) derivata dall'elaborazione delle immagini acquisite da drone in periodo senza foglie, lo strumento consente di generare una maschera vettoriale che identifica tutte le piante in campo.
Foto 1: Nuvola di punti delle singole piante estratte (sx), maschera delle piante (dx)
(Fonte foto: Agrobit)
Per ottimizzare il processo di acquisizione e garantire di conseguenza un risultato accurato, è fondamentale definire linee guida precise, come l'altezza di volo, l'overlap e la configurazione della griglia (per esempio volo incrociato), al fine di ottenere dati di qualità per il processing. Ciò ha messo dunque in evidenza la necessità di specificare delle linee guida per procedere correttamente al processing dei dati.
Monitoraggio della crescita della coltura con informazioni RGB
Una volta generate le maschere (automaticamente o manualmente), è stato possibile testare un altro algoritmo che ha permesso di monitorare il volume di ogni singola pianta. Attraverso il confronto tra le stime del volume della chioma della vite ottenute tramite lo strumento di CHAMELEON e alcune misurazioni manuali di spessore e altezza delle piante, è emerso un pattern coerente (Foto 2 e Foto 3). Le differenze erano dovute a semplificazioni nel calcolo del volume, ma nel complesso il metodo ha dimostrato una buona affidabilità per il monitoraggio della crescita. Attraverso l'interpolazione dei valori di ogni singola pianta è stato anche possibile generare delle mappe tematiche che rappresentassero la situazione in campo.
Foto 2: Risultati dell'algoritmo di calcolo del volume di ogni singola pianta
(Fonte foto: Agrobit)
Foto 3: Correlazione tra i dati stimati dallo strumento di CHAMELEON e i dati rilevati a terra
(Fonte foto: Agrobit)
Rilevamento dello stress idrico delle viti
L'analisi dello stress idrico è stata realizzata mediante immagini termiche e tecniche di segmentazione della vegetazione, calcolando il Crop Water Stress Index (CWSI) per ogni vite, a partire dalla temperatura. Questo ha permesso di ottenere dati fondamentali sullo stato idrico delle piante, in maniera molto rapida, per migliorare la gestione dell'irrigazione. Per stimare con precisione i valori del CWSI derivato dai dati termici, sono stati utilizzati i dati di temperatura e di umidità del suolo ricavati durante ogni singolo volo. Questi dati sono stati poi utilizzati come riferimento per garantire il corretto funzionamento del sistema.
Foto 4: Risultati di temperatura per ogni pianta
(Fonte foto: Agrobit)
Analisi delle viti da informazioni multispettrali
Il sistema, utilizzando ortomosaici multispettrali, ha permesso di evidenziare il vigore delle viti in modo preciso, facilitando la segmentazione e il monitoraggio delle colture con maggiore velocità rispetto ai metodi tradizionali. Inoltre, le mappe di zonazione del suolo derivate dai dati da drone sono state confrontate con campionamenti fisici. Utilizzando un coefficiente di correlazione (Pearson) si è valutata la somiglianza tra le mappe generate dallo strumento e i dati raccolti sul campo, confermando l'affidabilità del metodo di zonazione.
Foto 5: NDVI per ogni singola pianta
(Fonte foto: Agrobit)
Conclusioni e prospettive future
Il sottoprogetto VINESCALE ha dimostrato il potenziale dell'uso dei droni per la viticoltura di precisione, offrendo uno strumento innovativo per il monitoraggio delle viti, per l'analisi della crescita e per la gestione delle risorse idriche. Nonostante siano emerse alcune sfide, i risultati ottenuti mostrano un futuro promettente per l'integrazione di queste tecnologie nella gestione moderna dei vigneti.
Un elemento chiave del progetto è che il sistema di CHAMELEON ha permesso di analizzare circa 44,6 ettari e 129.636 piante in circa 9 ore. Questo sistema ha calcolato numerosi indici e misure biometriche, tra cui NDVI, temperatura, CWSI e volume, con una rapidità impensabile rispetto alle misurazioni manuali. Infatti, mentre il rilievo tradizionale di tali parametri richiederebbe giorni di lavoro e un notevole impiego di manodopera, l'uso di droni e algoritmi avanzati ha reso possibile un'analisi veloce, completa e dettagliata.
Con ulteriori miglioramenti negli algoritmi, l'efficacia di questi strumenti potrà essere ancora più elevata, portando a una viticoltura sempre più intelligente e sostenibile.
I demo day di VINESCALE
Per conoscere meglio VINESCALE e scoprire più nel dettaglio i risultati di questo sottoprogetto, nel mese di aprile sono in programma due demo day organizzati da Agrobit.
L'appuntamento con il primo è per il 16 aprile 2025, dalle 9:30 alle 12:30, presso l'Istituto di Istruzione Superiore B.Ricasoli in Strada di Scacciapensieri, 8 - 53100 a Siena.
Durante la mattinata, esperti del comparto, tra cui ricercatori, aziende e produttori, condivideranno le loro esperienze e approfondiranno le applicazioni pratiche dei droni.
Presenti Luca Pietrantuono del Consiglio Nazionale delle Ricerche, Daniele Sarri e Andre Pagliai del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali dell'Università di Firenze e Giacomo Romualdi di Agricolus®.
La giornata si concluderà con una dimostrazione pratica sul campo, seguita da un momento di networking accompagnato da un buffet.
In questa pagina è possibile iscriversi al demo day, mentre per maggiori informazioni sul demo day è possibile consultare la locandina.
Il secondo demo day è invece in programma il 23 aprile 2025, dalle 10:00 alle 13:00, presso l'Aula Magna di Agraria dell'Università degli Studi di Bari Aldo Moro, via Giovanni Amendola 165/a - 70126.
Anche in questo incontro verranno presentati i risultati del sottoprogetto VINESCALE, grazie alla condivisione delle esperienze da parte degli esperti del comparto. Saranno approfondite anche le applicazioni pratiche dei droni.
In questa pagina è possibile iscriversi.
Sottoprogetto VINESCALE, Advanced UAV Monitoring of Multi-Scale Mediterranean Vineyards, parte del progetto Horizon Europe CHAMELEON.
Per maggiori informazioni su VINESCALE, è possibile visitare il sito di Agrobit.
Disclaimer: CHAMELEON - Finanziato dall'Unione Europea.
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Questo articolo è stato modificato in data primo aprile 2025. Nello specifico sono state aggiunte la locandina del primo demo day e le aziende e gli enti presenti.
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Fonte: AgroNotizie®
